KR20110057384A - 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전자기력을 방출하는 포인터의 위치를 감지하기 위한 타블렛으로서: 제1방향으로 연장되며 제2방향을 따라 나란하게 배치되어 있으며, 일측단은 서로 공통으로 연결되어 있는 다수 개의 라인 안테나들을 구비한 안테나부; 상기 라인 안테나들의 각각의 타단이 각각 연결된 제1 멀티플렉서 및 제2 멀티플렉서; 상기 제1 멀티플렉서 및 제2 멀티플렉서에서 출력되는 전압을 비교하는 비교기; 상기 라인 안테나들 중 2개를 선택하여 루프 안테나를 형성하도록 상기 제1 멀티플렉서 및 상기 제2 멀티플렉서의 선택을 제어하고, 상기 루프 안테나에서 발생한 상기 비교 전압에 의해 포인터의 위치를 검출하는 위치 검출 제어부를 포함하는 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛을 제공한다.

타블렛, 안테나

Description

개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛{TABLET HAVING IMPROVED CONFIGRATION OF ANTENA}

본 발명은 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포인터의 위치를 감지하는 타블렛에 있어서, 포인터에서 출력하는 전자기력을 간단한 구조의 라인 안테나를 이용하여 정확하게 감지할 수 있는 타블렛에 관한 것이다.

최근, 더욱 편리한 맨-머신 인터페이스로서, 연필처럼 사용하는 포인터와 포인터의 위치를 직접 컴퓨터로 입력하기 위한 타블렛이 각광받고 있다.

이러한 타블렛에 있어서, 포인터의 원리가 다양하게 개발되고 있으며, 이러한 포인터의 위치를 감지하기 위한 다양한 감지 방법이 개발되고 있다.

그 중, 포인터로서는, 내부에 교류 전원과 공진 인덕터를 구비하여, 교류 전원에 의해 전자기력을 방출하는 포인터가, 구조가 간단하고 소형화가 가능하여 널리 적용되고 있다.

그리고 타블렛으로는, 위와 같은 포인터에서 방출하는 전자기력에 의해 유도 전류가 발생하도록 루프 형태로 배치된 루프 안테나를 이용하는 방법이 이용되고 있다.

도 1은, 종래의 포인터 및 타블렛의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 1(a)를 참조하면, 세로 방향(Y축 방향)으로 긴 형태의 루프 안테나(AL)가 형성되어 있고, 루프 안테나(AL)의 루프를 이루는 도선의 양단은 비교기(30)의 양 단자들(B1, B2)에 연결되며, 비교기(30)에서는 단자들(B1, B2)에서 감지되는 전압들의 차를 전압차(Vout)로서 출력한다.

이와 같이 배치된 루프 안테나가 형성된 상태에서, 교류 전원(S)과 인덕터(L)를 포함하는 공진 회로(R)를 X축 방향으로 이동시키면, 비교기(30)에서 출력되는 전압차(Vout)는 도 1(b)와 같은 형태로 나타난다.

즉, 공진 회로(R)가, 루프 안테나(AL)에 근접하고 더욱 루프 안테나의 루프 내부에 위치할 때, 전압차(Vout)의 크기는 피크를 나타내게 된다.

도 1(c)는 공진 회로를 루프 안테나에 대하여 특정 위치에 고정시킨 상태에서, 교류 전원(S)에서 출력하는 교류 전압에 의해 인덕터(L)의 양단에 걸리는 전압(Vi)의 변동에 따른 비교기(30)의 전압차(Vout)의 크기를 나타낸 그래프이다. 이 그래프를 참조하면, 인덕터(L)에 걸리는 전압(Vi)의 크기와 전압차(Vout)는 동일하지는 않지만, 주기 및 위상은 동일한 것을 알 수 있다.

도 2는, 도 1에 도시된 종래의 동작 원리를 적용하여 구현된 타블렛을 보여주는 도면이다. 먼저, 도 2(a)를 참조하면, 공진 회로(R)의 위치를 검출하기 위하여, 타블렛의 표면 중 일부(감지 영역)에는 다수의 루프 안테나(AL1, AL2, AL3.....ALn)가 배치된다. 다수의 루프 안테나는 세로 방향으로 길게 배치되며, 가 로 방향(X축 방향)으로 나란하게 병렬로 평행하게 배치되어 있다. 각각의 루프 안테나는 서로 절연된다.

이러한 상태에서, 포인터의 공진 회로(R)가 어떤 위치에서 루프 안테나(AL)에 접근하게 되면, 도 1에서와는 달리, 루프 안테나(AL)를 AL1으로부터 ALn에 이르기까지 비교기(30)의 단자들(B1,B2)을 가로 방향(X축 방향)으로 이동시키면서 스캔을 실시한다. 이러한 스캔에 의해, 도 2(b)와 같이, 가장 큰 전압차(Vout)가 출력되는 지점을 검출할 수 있으며, 가장 큰 전압차가 출력되는 지점에 배치된 루프 안테나의 근방(또는 루프의 내부)에 공진 회로가 접근하고 있다는 것으로 판단할 수 있게 된다.

이와 같이 루프 안테나(AL)들을 세로 방향으로 긴 형태를 가로 방향으로 나란하게 배치하면, 공진 회로(R)의 X축 방향 좌표를 산출할 수 있게 된다. 따라서, Y축 방향 좌표를 포함하는 2차원 직교 좌표를 검출하기 위해서는, 가로 방향으로 긴 루프 안테나(AL)들을 세로 방향으로 나란하게 배치한 1군의 안테나들 및 비교기를 추가하여야 한다. (도면에는 도시되어 있지 않다)

한편, 도 2(b)에서 G는 서로 인접한 루프 안테나(AL)들 사이의 간격에 해당하며, W는 각 루프 안테나(AL)의 루프 폭에 해당한다.

따라서, 이러한 G와 W를 최소화시킬수록 더욱 정밀한 가로 방향 좌표를 산출할 수 있게 된다.

하지만, 포인터의 공진 회로에 의한 유도 전류의 발생 효율이나, 안테나 패턴에서의 저항 등을 고려할 때, G와 W의 최소화에는 한계가 있을 수밖에 없다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 루프 안테나를 이용하는 종래의 감지 원리를 이용함에 있어서, 공진 회로의 감지 정밀도를 획기적으로 향상시키면서도, 안테나의 구조를 더욱 간단하게 구성할 수 있는 개선된 구조의 안테나를 갖는 타블렛을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자기력을 방출하는 포인터의 위치를 감지하기 위한 타블렛으로서: 제1방향으로 연장되며 제2방향을 따라 나란하게 배치되어 있으며, 일측단은 서로 공통으로 연결되어 있는 다수 개의 라인 안테나들을 구비한 안테나부; 상기 라인 안테나들의 각각의 타단이 각각 연결된 다수의 제1 입력단을 구비하고, 입력되는 제1 선택 신호에 의해 상기 다수의 제1 입력단 중 어느 하나를 선택하여 제1 출력으로 설정하는 제1 멀티플렉서; 상기 라인 안테나들의 각각의 타단이 각각 연결된 다수의 제2 입력단을 구비하고, 입력되는 제2 선택 신호에 의해 상기 다수의 제2 입력단 중 어느 하나를 선택하여 제2 출력으로 설정하는 제2 멀티플렉서; 상기 제1출력에서 출력되는 전압과 상기 제2출력에서 출력되는 전압을 비교하여 비교 전압을 출력하는 비교기; 상기 라인 안테나들 중 2개를 선택하여 루프 안테나를 형성하도록 상기 제1 멀티플렉서 및 상기 제2 멀티플렉서의 선택을 제어하기 위한 상기 제1 선택 신호 및 상기 제2 선택 신호를 출력하고, 상기 포인터가 방출하는 전자기력에 의해 상기 루프 안테나에서 발생한 유도 전류의 방 향 및 크기에 대응하여 나타나는 상기 비교 전압을 입력받고, 상기 루프 안테나의 위치 및 상기 비교 전압의 크기에 의해 상기 안테나부 내에서의 상기 포인터의 위치를 검출하는 위치 검출 제어부를 포함하는 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛을 제공한다.

또한, 상기 제1 선택 신호에 의해 선택되는 상기 라인 안테나들 중 어느 하나와 상기 제2 선택 신호에 의해 선택되는 상기 라인 안테나들 중 어느 하나는 서로 동일하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 멀티플렉서는 상기 라인 안테나들 중 홀수번째 라인 안테나의 각각의 타단이 각각 연결되고, 상기 제2 멀티플렉서는 상기 라인 안테나들 중 짝수번째 라인 안테나의 각각의 타단이 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 위치 검출 제어부는, 상기 제1 멀티플렉서에 의해 선택된 상기 라인 안테나들 중 어느 하나와 상기 제2 멀티플렉서에 의해 선택된 상기 라인 안테나들 중 또다른 어느 하나에 의해 형성되는 루프의 방향이 이전에 형성된 루프의 방향에 대하여 역전되는 경우, 상기 비교기에서 출력되는 비교 전압을 역전시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안테나부의 상기 라인 안테나들을 둘러싸도록 형성되며, 상기 포인터에 내장된 공진 회로에서 유도 전류가 발생하도록 전자기력을 방출하기 위한 루프 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 타블렛에 의하면, 포인터의 위치를 감지하 는 안테나의 구조가 간단하여, 감지 영역을 형성하는 기판을 저렴하게 제작할 수 있게 된다.

또한, 라인 안테나를 형성하기 위한 패턴이 단순하기 때문에, 투명 기판에 ITO 등과 같은 투명 재질로 안테나를 형성하는 경우 기판의 전체적인 투명도를 향상시킬 수 있다.

또한, 다수의 라인 안테나를 하나씩 선택하기 위한 멀티플렉서를 저렴하게 구성할 수 있게 되어, 타블렛을 제조하는 비용의 절감을 도모할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 타블렛을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

(제1 실시예)

본 발명의 제1 실시예에 따른 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛이, 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명된다.

도 3은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 타블렛의 구성을 간략하게 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 포인터(P)의 위치를 직교 좌표로서 검출하기 위한 타블렛은, 루프 코일(15)과, 라인 안테나(11,12)를 구비한 안테나부(10)와, 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서(22)와, 비교기(31)와, 위치 검출 제어부(40)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 포인터(P)는, 교류 전원(S)과 인덕터(L)로 이루어진 공진 회로(R)를 내장하고 있으며, 교류 전원(S)에 의해 인덕터(L)에서 전자기력을 방출하게 된다. 교류 전원(S)으로는 배터리 또는 유선으로 연결된 외부 전원이 이용될 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 타블렛에서는, 포인터(P)의 소형화, 경량화, 휴대성 및 유지관리의 편의성을 위하여 공진 회로(R)를 인덕터(L)와 커패시터(도시하지 않음)를 포함하는 회로로 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 배터리를 포함하지 않는 공진 회로(R)를 내장한 포인터(P)를 무전원 포인터라고 칭한다.

이러한 무전원 포인터(P)는 내부에 전원을 갖지 않는 대신, 커패시터 및 인덕터를 포함하는 공진 회로(R)가 외부로부터 입력되는 전자기력에 의해 공진하여 유도 전류를 생성하고, 생성된 유도 전류에 의한 에너지가 커패시터에 저장된다. 그리고 외부로부터의 전자기력의 공급이 중단되면, 저장된 에너지에 의해 커패시터가 인덕터(L)와 공진하여 전자기력을 방출하게 된다.

루프 코일(15)은, 이와 같은 포인터(P)의 공진 회로(R)에 대하여 전자기력에 의한 에너지를 제공하기 위한 것이다. 루프 코일(15)은 위치 검출 제어부(40)에 의해 제어되는데, 포인터(P)에 에너지를 공급하기 위한 시간 구간에서는 위치 검출 제어부(40)로부터 구동 전원(루프 코일 구동 전원)을 입력받아 전자기력을 방출하고, 위치 검출 제어부(40)에서 포인터의 위치를 검출하기 위한 시간 구간에서는 전원 입력이 정지된다.

따라서, 포인터(P)는 루프 코일(15)이 전자기력을 방출할 때에는 입력되는 전자기력을 저장하고, 루프 코일(15)의 전자기력 방출이 중단된 때에는 저장된 에 너지에 의해 전자기력을 방출하게 된다.

이러한 루프 코일(15)은, 포인터(P)가 배터리 또는 외부 전원에 의해 동작한다면, 생략될 수도 있다.

안테나부(10)는 제1 라인 안테나(11) 및 제2 라인 안테나(12)를 구비하여 이루어진다. 제1 라인 안테나(11)는, 포인터의 위치를 감지하기 위한 감지 영역에 세로 방향으로 연장되어 가로 방향을 따라 나란하게 배치되어 있으며, 일측단은 서로 공통으로 연결되어 빗살 형태를 띠고 있는 다수 개(N개)의 도선으로 이루어진다. 한편, 제1 라인 안테나(11) 및 제2 라인 안테나(12)의 각각의 타단들은 제1 내지 제4 멀티플렉서의 각각의 입력단에 연결되어 있다.

여기에서, 제1 라인 안테나(11) 및 제2 라인 안테나(12)가 서로 교차하여 배치된 부분은 포인터(P)의 위치를 검출하기 위한 감지 영역이 된다.

도 3에 있어서는, 세로 방향으로 연장된 제1 라인 안테나(11)와 가로 방향으로 연장된 제2 라인 안테나(12)가 도시되어 있지만, 이하의 설명에서는 제1 라인 안테나(11)를 라인 안테나로 통칭하여 설명한다. 즉, 하나의 좌표축(예를 들면 가로축)에 대한 좌표를 검출하는 원리를 먼저 설명하도록 한다.

제1 멀티플렉서(21)는, 가로 방향으로 나란하게 배치된 라인 안테나(11)들의 각각의 타단이 각각 연결된 다수의 제1 입력단을 구비한다. 그리고 입력되는 제1 인에이블 신호 및 제1 선택 신호에 의해 라인 안테나(11)들의 타단이 각각 연결된 다수의 제1 입력단 중 어느 하나를 선택하여 제1 출력으로 설정한다.

제2 멀티플렉서(22)는, 가로 방향으로 나란하게 배치된 라인 안테나(11)들의 각각의 타단이 각각 연결된 다수의 제2 입력단들을 구비하고, 입력되는 제2 인에이블 신호 및 제2 선택 신호에 의해 다수의 제2 입력단들 중 어느 하나를 선택하여 제2 출력으로 설정한다.

제1 멀티플렉서(21)와 제2 멀티플렉서(22)는 동일한 라인 안테나(11)를 동시에 선택할 수 없도록 한다.

도 3에 있어서는, 제2 라인 안테나(12)에 연결되어 있는 제3 멀티플렉서(23) 및 제4 멀티플렉서(24)가 도시되어 있지만, 이들의 구조 및 동작은 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서와 동일하게 동작하므로, 이 소자들에 대한 설명은 생략한다.

비교기(31)(제1 비교기)는, 제1 멀티플렉서(21)가 선택한 라인 안테나 중 어느 하나와 연결되어 있는 제1 출력과 제2 멀티플렉서(22)가 선택한 라인 안테나 중 또다른 어느 하나와 연결되어 있는 제2 출력을 입력으로 하며, 제1 출력과 제2 출력 사이의 전압을 비교하여 비교 전압을 출력한다.

즉, 제1 멀티플렉서(21)에서 어느 하나의 라인 안테나(11)를 선택하고 제2 멀티플렉서(22)에서 또다른 어느 하나의 라인 안테나(11)를 선택하게 되면, 선택된 두 개의 라인 안테나는 공통으로 연결된 일단측에 의해 하나의 루프(실제로는 멀티플렉서측에서 개방된 형태의 루프임)를 형성하게 된다. 이와 같이 선택된 두 개의 라인 안테나는 공통으로 연결된 일단측을 포함하여 루프 안테나(AL)가 된다.

그리고 이러한 루프 안테나에 전자기력을 방출하는 포인터(P)의 공진 회로(R)가 접근하는 경우, 루프 안테나(11)에는 유도 전류가 발생하게 되고, 제1 출 력 및 제2 출력을 입력으로 하는 비교기(31)에서는 유도 전류의 방향에 따른, 또한, 유도 전류의 크기에 따른 비교 전압이 출력되는 것이다.

이때, 도 3에는 제1 멀티플렉서(21)와 제2 멀티플렉서(22)에 연결된 제1 비교기(31)와, 제1 비교기(31)와 동일하게 동작하며 제3 멀티플렉서(23)와 제4 멀티플렉서(24)에 연결된 제2 비교기(32)가 도시되어 있지만, 이하의 설명에서는, 제1 비교기(31)를 비교기로 통칭하여 설명한다.

위치 검출 제어부(40)는, 다수의 라인 안테나 중 어느 하나를 선택하도록 제1 멀티플렉서(21)의 동작을 제어하기 위한 제1 인에이블 신호 및 제1 선택 신호를 출력하고, 또한, 다수의 라인 안테나 중 또다른 어느 하나를 선택하도록 제2 멀티플렉서(22)를 제어하기 위한 제2 인에이블 신호 및 제2 선택 신호를 출력한다.

그리고 비교기(31)에서 출력하는 비교 전압을 이용하여 전자기력을 방출하는 공진 회로(R)의 좌표(포인터의 좌표)를 산출한다. 산출된 좌표는, 소정의 메모리에 저장되거나, 컴퓨터와 같은 장치로 전달된다.

한편, 산출되는 좌표는, 라인 안테나(11)가 배치된 영역(감지 영역)을 좌표 평면으로 하며, 이 좌표 평면 내에서 가로 방향을 좌표축으로 하는 1차원 X축 좌표가 된다.

이때, 위치 검출 제어부(40)는 제2 라인 안테나(12)를 구동하여 Y축 좌표를 산출하고자 제3 멀티플렉서(23)를 제어하기 위한 제3 인에이블 신호 및 제3 선택 신호, 제4 멀티플렉서(24)를 제어하기 위한 제4 인에이블 신호 및 제4 선택 신호를 더욱 출력할 수도 있다.

실제의 회로 구성에 있어서, 비교기(31)와 위치 검출 제어부(40)의 사이에는, 비교기(31)에서 출력하는 비교 전압에 포함된 고주파 노이즈를 제거하기 위한 로우패스 필터와, 노이즈가 제거된 비교 전압을 증폭하기 위한 증폭기와, 증폭된 비교 전압의 파형에서 고점(또는 저점)을 샘플링하고 샘플링한 전압의 크기를 홀드하는 샘플링 및 홀드 회로와, 샘플링된 전압값을 디지털 수지로 변환하는 AD 컨버터 등을 더 포함할 수 있다.

도 4는 상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1 실시예에 따른 타블렛에 있어서, 라인 안테나의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에서는 일례로서 10개의 라인 안테나(11)가 세로 방향을 향하도록 놓여진 상태로 가로 방향으로 나란히 평행 배치되어 있고, 각 라인 안테나들의 일측단들은 공통으로 연결되어 있다. 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서(22)는 라인 안테나(11)의 개수에 대응하여 각각 10개의 입력단이 마련될 수 있다. 비교기(31)는 각 멀티플렉서로부터의 출력들(제1 출력 및 제2 출력)을 입력으로 하고 있으며, 입력되는 선택 신호에 의해 하나의 출력(비교 전압)을 내보낸다.

도 4에서는 제1 멀티플렉서(21)는 1번째 라인 안테나의 타단이 연결된 입력단(제1 입력단)을 선택하여 제1 출력을 설정하고 있으며, 제2 멀티플렉서(22)는 2번째 라인 안테나가 연결된 입력단(제2 입력단)을 선택하여 제2 출력을 설정하고 있다.

이러한 상태에서, 위치 검출 제어부(40)는, 제1 멀티플렉서(21)의 선택을 2 번째 라인 안테나, 3번째 라인 안테나, 4번째 라인 안테나, ... (N-1)번째 라인 안테나의 순서로 하나씩 선택하여 제1 출력으로 한다. 그리고, 제1 멀티플렉서(21)와 동시에, 제2 멀티플렉서(22)의 선택을 2번째 라인 안테나, 3번째 라인 안테나, 4번째 라인 안테나, 5번째 라인 안테나, ... N번째 라인 안테나의 순서로 하나씩 선택하여 제2 출력으로 한다.

이렇게 선택을 제어하면, 인접한 2개의 라인 안테나에 의해 하나의 루프가 만들어지고, 이 루프는 안테나부(10)의 라인 안테나(11)를 따라 한 칸씩 이동하여 스캔하는 형태가 된다.

이와 같이, 루프의 폭이 1인 루프 안테나가 1칸씩 이동하는 스캔을 행하도록 동작하는 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서(22)는 실제로는 각각 9개, 즉, (N-1)개의 입력단만 구비하는 것으로 충분하다. (도 4에서는 10개의 입력단들을 가지는 것으로 도시되어 있다.)

다음, 도 5 및 도 6을 참조하여, 폭이 1인 루프 안테나를 1칸씩 이동시키는 스캔 동작에 의해, 포인터의 위치를 감지하는 원리를 설명한다.

포인터(P)의 공진 회로(R)는, 도 5(a)에서, 6번째 라인 안테나와 7번째 라인 안테나 사이의 공간에 위치해 있다. 제1 멀티플렉서(21)는 도 5(c)에 도시된 바와 같이 1번째 입력단을 선택하고 있고, 제2 멀티플렉서(22)는 2번째 라인 안테나를 선택하고 있다. 따라서, 도 5(a)에서 1번째 라인 안테나와 2번째 라인 안테나가 루프 안테나를 형성하고 있고, 각각의 라인 안테나들은 제1 출력 및 제2 출력으로서 비교기(31)에 연결되어 있는 상태가 된다.

도 5(b)는 이와 같이 연결된 상태에서 루프 안테나를 한 칸씩 이동시켜 라인 안테나들을 스캔할 때, 각 루프 안테나에 의해 비교기에서 출력되는 비교 전압의 크기를 나타낸 그래프이다. 그래프를 살펴보면, 6번째 라인 안테나와 7번째 라인 안테나에 의해 루프 안테나가 형성되는 6번째 스캔 동작에서 가장 큰 값의 비교 전압이 나타나는 것을 알 수 있다.

따라서, 포인터(P)의 위치는 6번째 라인 안테나와 7번째 라인 안테나의 사이인 것으로 판정할 수 있다.

한편, 이와 같이 본 발명에 따른 일측단이 공통으로 연결된 평행한 다수의 라인 안테나(11)에 의해 포인터(P)(즉, 공진 회로)의 위치를 검출하는 경우, 비교기(31)에서 출력되는 비교 전압의 그래프는, 도 2에서 나타나는 서로 인접한 루프 안테나(AL)들 사이의 간격(G)이 최소화되어 있다(라인 안테나의 선폭 만큼이 G가 될 수 있다). 따라서, 도 2에 의한 종래의 타블렛에 비하여, 위치 검출 분해능을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

다음, 도 6(a)에서는 포인터의 공진 회로가 7번째 라인 안테나를 이루는 도선의 바로 위에 위치하고 있는 것을 보여주고 있다. 이때, 도 6(c)와 같은 초기 선택 위치로부터 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서(22)의 선택을 제어하면, 도 6(b)와 같은 비교 전압의 그래프를 얻을 수 있다. 즉, 6번째 스캔 동작 및 7번째 스캔 동작에서 얻어지는 비교 전압이 거의 같은 크기로 나타난다.

이와 같이 인접한 두 개의 비교 전압 값이 같다면, 포인터(P)는 라인 안테나 의 바로 위에 위치하고 있는 것으로 판정할 수 있다.

한편, 루프 안테나의 폭과 이동 간격은 다양하게 변경 실시될 수 있다.

도 7은 폭이 2인 루프 안테나를 1칸씩 이동시키는 스캔 동작에 의해 얻어지는 결과를 보여준다.

즉, 도 7(a) 및 7(c)와 같이, 1번째 스캔에서 제1 멀티플렉서(21)가 1번째 입력단을 선택하도록 하고 제2 멀티플렉서(22)가 3번째 라인 안테나를 선택하도록 한 후, 제1 멀티플렉서(21)에서 2번째 입력단을 선택하고 제2 멀티플렉서(22)가 4번째 입력단을 선택하도록 하면서 비교기(31)에서 출력되는 비교 전압을 측정하면 도 7(b)와 같이 나타나게 된다.

이와 같이 폭을 2로 설정하면, (도면에서는 10개의 입력을 도시하고 있지만,) 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서(22)에 있어서 각각의 입력단의 개수를 (N-2)개로 줄일 수 있게 된다.

도 8은 폭이 3인 루프 안테나를 1칸씩 이동시키는 스캔 동작을 보여주고 있다. 이와 같은 도 8(a), 8(b), 및 8(c)에서와 같이, 루프 안테나의 폭을 3으로 설정하고 1칸씩 이동하여 스캔하게 되면, (도면에서는 10개의 입력을 도시하고 있지만,) 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서(22)는 각각 (N-3)개의 입력단을 구비하는 것으로 충분하다.

하지만, 루프 안테나의 폭을 늘릴수록, 비교 전압의 크기가 구별하기 어려워 진다는 불리한 점이 있다. 즉, 도 8(b)에서, 4번째 스캔, 5번째 스캔, 및 6번째 스캔에서 비교 전압의 크기가 큰 차이를 보이지는 않고 있다. 이는, 폭이 3인 루프 안테나가 스캔하여 이동하는 동안, 루프 내에 포인터(P)가 위치하는 경우가 3회 발생하며, 이때, 발생하는 유도 전류의 크기가 거의 비슷하기 때문이다.

따라서, 루프 안테나의 폭은 가능한 작게 설정하는 것이 정확한 위치 검출을 위하여 바람직하다.

도 9는, 폭이 3인 루프 안테나를 3칸씩 이동시키는 스캔 동작을 보여주고 있다. 이러한 스캔 동작에 의하면, 도 9(a)에서처럼 10개의 라인 안테나(11)가 배치된 경우, 도 9(b)에 도시된 바와 같이 단지 3개의 비교 전압을 얻을 수 있게 된다. 이는 실제로는 도 4와 같은 스캔 동작에 있어서, 라인 안테나들 사이의 폭이 3배 커진 것과 다름없다.

하지만, 이와 같이 루프의 폭을 3으로 하고 3칸씩 이동시키는 "성글은" 스캔 방법은, 포인터의 위치를 더욱 빠르게 검출할 때 이용될 수 있다.

즉, 성글은 스캔에 의해 포인터의 위치를 대략적으로 파악하고, 파악된 대략적인 위치에서, 도 4와 같이 루프의 폭이 1이고 1칸씩 이동시키는 "조밀한" 스캔을 행하면, 포인터의 위치를 더욱 빠르게 검출할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이, 임의의 2개의 라인 안테나(11)에 의해 형성되는 루프 안테나의 폭 및 이동 간격은 임의로 설정될 수 있다. 더욱, 스캔은 안테나부(10)를 형성하는 라인 안테나(11)들 중 한쪽 끝의 라인 안테나로부터 다른 쪽 끝의 라인 안테나까지 순차적으로 행해질 수도 있으며, 임의의 위치로부터 시작되어 임의의 순서로 진행되도록 하는 등 다양하게 조합되어 사용될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛에 의하면, 평행하게 배치되며 일단이 공통으로 연결된 라인 안테나에 의하여, 더욱 정밀하게 포인터의 위치를 검출해낼 수 있게 된다.

(제2 실시예)

다음, 도 10 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛에 대하여 설명한다.

제2 실시예서는 안테나부(10)의 구조, 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서(22), 비교기(31), 위치 검출 제어부(40)의 구조 및 동작 원리가 동일하다. 다만, 위치 검출 제어부(40)에 의한 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서(22)의 선택 방법을 개선하였다.

도 10 내지 도 12는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타블렛에 있어서, 개선된 라인 안테나 구조를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

각 도면들에서는, 10개의 라인 안테나(11)가 배치된 것을 볼 수 있으며, 제1 멀티플렉서(21)에는 홀수번째 라인 안테나들이 연결되어 있고, 제2 멀티플렉서(22)에는 짝수번째 라인 안테나들이 연결되어 있다. 각각의 멀티플렉서는 5개의 입력단만을 구비하고 있다.

그리고 위치 검출 제어부(40)는, 제1 멀티플렉서(21)와 제2 멀티플렉서(22)가 교대로 라인 안테나의 선택을 변경하도록, 제1 선택 신호 및 제2 선택 신호를 출력한다.

도 10에서는, 제1 멀티플렉서(21)가 1번째 라인 안테나를 선택하고 있으며 제2 멀티플렉서(22)가 2번째 라인 안테나를 선택하고 있다.

다음, 도 11에서는, 제1 멀티플렉서(21)가 3번째 라인 안테나를 선택하고 있고 제2 멀티플렉서(22)는 여전히 2번째 라인 안테나를 선택하고 있다.

이어서, 도 12에서는, 제1 멀티플렉서(21)는 여전히 3번째 라인 안테나를 선택하고 있고, 제2 멀티플렉서(22)는 4번째 라인 안테나를 선택하고 있다.

이와 같은 방식으로 라인 안테나(11)를 선택하면, 제1 멀티플렉서(21)와 제2 멀티플렉서(22)가 5개씩의 입력단을 갖더라도, 10개의 라인 안테나(11)에 대하여, 폭이 1인 루프 안테나를 1칸씩 이동시키는 스캔 동작을 행할 수 있게 된다.

따라서, 제1 실시예의 도 4와 같은 조밀한 스캔 동작을, 더욱 적은 입력단을 갖는 멀티플렉서들(N/2 개의 입력단을 갖는 멀티플렉서들)에 의해 행할 수 있게 된다는 장점이 있다.

한편, 도 13은 본 발명의 제2 실시예의 라인 안테나 선택 방법에 의하여 출력되는 비교 전압의 크기를 나타낸 그래프이다. 즉, 도 13(a)는 안테나부(10)의 어느 위치에 포인터가 위치하고 있는 상태에서, 위와 같은 방식으로 라인 안테나(11)를 스캔하여 획득한 비교 전압의 크기를 보여주고 있다. 도면을 참조하면, 짝수회 째 나타나는 비교 전압이 음의 값을 갖는 것을 확인할 수 있다.

이는, 홀수회째 형성되는 루프 안테나에 의한 비교기(31)로의 입력들과 짝수회째 형성되는 루프 안테나에 의한 비교기로의 입력이 서로 반전되기 때문이다.

따라서, 이러한 비교 전압의 크기를, 도 13(b)에서와 같이, 모두 동일한 부호를 갖도록 일부를 반전시킬 필요가 있으며, 이를 위하여, 위치 검출 제어부(40)에서는 비교 전압의 부호를 필요에 따라 반전시켜야 한다.

한편, 비교기(31)에서 출력되는 비교 전압에는 소정의 직류 전압이 바이어스될 수 있으며, 이 경우에는 바이어스된 전압의 크기를 차감한 후의 결과를 적절히 반전시킴으로써 도 13(b)와 같은 파형을 만들 수 있다.

도 14는, 도 3에 도시된 본 발명에 의한 타블렛 회로에 있어서의 각 지점에서 나타나는 전압 파형을 나타낸 도면이다.

도 14(a)는 위치 검출 제어부에서 루프 코일을 구동하기 위한 루프 코일 구동 전원의 파형이다. 루프 코일 구동 전원은 일정한 시간 구간 동안 일정한 주파수로 전원을 공급한다.

도 14(b)는 입력되는 루프 코일 구동 전원에 의하여 루프 코일에서 방출되는 전자기력의 파형이다. 루프 코일 구동 전원의 주파수에 동기하여 루프 코일에서 전자기력이 방출된다.

도 14(c)는 루프 코일에서 방출되는 전자기력에 의해 공진하는 포인터(P)의 공진 회로(G)에서의 유도 전류의 파형이다. 공진 회로(G)에 유도된 전류는 위상은 다르지만, 주파수가 동일한 것을 알 수 있다. 이때, 공진 회로(G)는 내장된 커패시터 등에 에너지를 축적하게 된다.

도 14(d)는 루프 코일 구동 전원이 중단되어 루프 코일에서 전자기력을 방출하지 않게 되고, 이때부터 포인터(P)의 공진 회로(G)가 전자기력을 방출하고 있는 상태에서 라인 안테나에 유도되는 유도 전압의 파형을 나타낸다. 즉, 포인터(P)의 공진 회로(G)가 공진하여 전자기력을 방출하면, 이 공진 회로(G)에 근접한 라인 안테나에서는 공진 회로(G)의 공진 주파수에 동기된 유도 전압을 출력하게 된다. 이때, 유도 전압의 파형의 고점을 샘플링 및 홀드하면, 도 13(b)에서 볼 수 있는 그래프를 만들 수 있으며, 포인터(P)의 위치를 검출할 수 있게 된다.

도 14(e)는 제2 실시예에서와 같이 라인 안테나를 선택하는 경우에 있어서, 루프 안테나의 루프가 반전되는 경우에 나타나는 유도 전압의 파형이다. 즉, 도 14(d)에서 유도 전압을 샘플링하는 시점과 동일한 순간에 반전된 루프에서 저압을 샘플링하게 되면, 유도 전압의 저점이 샘플링되며, 도 13(a)와 같은 그래프가 얻어진다. 따라서, 샘플링된 크기를 진동하는 유도 전압의 중심을 기준으로 반전시킴으로써 도 13(b)와 같은 그래프를 만들 수 있다.

이러한 제2 실시예와 같은 라인 안테나 선택 방법에 의하면, 안테나부(10)에 N개의 라인 안테나가 배치된 상태에 있어서, 루프 폭을 1 및 이동 간격을 1로 하여 스캔하고자 하더라도, 홀수번째 라인 안테나의 타단들을 입력으로 하는 멀티플렉서와 짝수번째 라인 안테나의 타단들을 입력으로 하는 멀티플렉서만 구비하는 것으로 충분하다.

즉, N개의 라인 안테나에 대해서 단지 N개의 입력만을 필요로 하므로, 제1 실시예의 경우에 비하여 필요한 입력단의 개수를 1/2로 줄일 수 있다.

더욱, 이러한 구성에 있어서도, 성글은 스캔 및 조밀한 스캔을 행할 수도 있다. 즉, 각 멀티플렉서에서 선택하는 라인 안테나를 임의로 선택함으로서 스캔의 방법을 자유롭게 변경할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 15는 제2 실시예와 같은 라인 안테나 선택 동작을 행하는 타블렛에 있어서, 각각의 멀티플렉서에 있어서의 입력단의 개수를 줄이는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

예를 들어, 12개의 라인 안테나(11)가 배치되어 있는 경우에, 루프의 폭이 1이고 1칸씩 이동하는 조밀한 스캔을 행하고자 할 때, 제1 실시예에 의하면 제1 멀티플렉서(21) 및 제2 멀티플렉서(22)는 각각 11개의 입력단이 필요하게 되며, 제2 실시예에 의하면 각 멀티플렉서들은 6개의 입력단을 구비하여야만 한다. 11개 또는 6개의 입력을 갖는 실제의 멀티플렉서 소자는 매우 고가이다.

하지만, 제2 실시예에서와 같이 라인 안테나 선택 동작을 행할 때, 단지 3개의 입력단을 갖는 멀티플렉서들을 병렬로 연결하고, 인에이블 신호들(En1a, En2a, En1b, En2b)에 의해 어느 하나의 멀티플렉서를 선택하고, 선택된 멀티플렉서에 대하여 제1 선택 신호 및 제2 선택 신호를 제공한다면, 상술한 구성과 동일한 라인 안테나 선택 동작을 실현할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 타블렛에 의하면, 포 인터(P)의 위치를 감지하는 안테나의 구조가 간단하여, 손가락의 위치와 포인터의 위치를 동시에 검출하는 안테나가 형성된 기판을 저렴하게 제작할 수 있게 된다. 또한, 라인 안테나(11)를 형성하기 위한 패턴이 단순하기 때문에, 투명 기판에 ITO 등과 같은 투명 재질로 안테나를 형성하는 경우 기판의 전체적인 투명도를 향상시킬 수 있다.

또한, 다수의 라인 안테나(11)를 하나씩 선택하기 위한 멀티플렉서를 저렴하게 구성할 수 있게 되어, 타블렛을 제조하는 비용의 절감을 도모할 수 있게 된다.

한편, 상술한 제1 실시예 및 제2 실시예에 있어서는, 단지 세로 방향으로 배치된 라인 안테나(제1 라인 안테나)(11)에 의하여 포인터(P)의 가로 방향으로의 좌표를 산출하기 위한 구성 및 과정만을 설명하고 있지만, 안테나부(10)는 가로 방향으로 연장되어 세로 방향으로 나란하게 배열된 제2 라인 안테나(12)를 더욱 구비하게 되며, 이에 의해, 세로 방향을 좌표축으로 하는 포인터 좌표를 산출할 수 있게 되어 직교 좌표를 완성한다.

또한, 이와 같이 제2 라인 안테나(12)를 구동하기 위하여 위치 검출 제어부(40)에 의해 각각 하나씩의 제2 라인 안테나(12)를 선택하는 제3 멀티플렉서(23) 및 제4 멀티플렉서(24)와, 제3 멀티플렉서(23)에서 선택한 어느 하나의 제2 라인 안테나(12)와 제4 멀티플렉서(24)에서 선택한 또다른 어느 하나의 제2 라인 안테나(12)를 입력으로 하여 비교 전압을 출력하는 제2 비교기(32)를 더욱 구비하게 된다.

위치 검출 제어부(40)는 제1 라인 안테나(11)에 의한 루프 안테나를 구성하기 위한 제1 선택 신호 및 제2 선택 신호와, 그리고 제2 라인 안테나(12)에 의해 또다른 루프 안테나를 구성하기 위하여 제3 멀티플렉서(23) 및 제4 멀티플렉서(24)를 제어하는 제3 선택 신호 및 제4 선택 신호를, 동시에 또는 교대로 출력할 수 있다.

한편, 위치 검출 제어부(40)에서 제1 선택 신호 및 제2 선택 신호와, 제3 선택 신호 및 제4 선택 신호를 교대로 출력한다면, 제1 비교기(31)와 제2 비교기(32)는 하나의 소자로 통합될 수 있다. 이 경우, 가로 방향을 좌표축으로 하는 좌표와 세로 방향을 좌표축으로 하는 좌표를 번갈아 검출할 수 있게 된다.

도 1은, 종래의 포인터 및 타블렛의 감지 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는, 종래의 타블렛의 감지 원리를 적용하여 구현된 타블렛을 보여주는 도면이다.

도 3은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 타블렛의 구성을 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타블렛에 있어서, 라인 안테나의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5 및 도 6은, 폭이 1인 루프 안테나의 스캔 동작에 의해, 포인터의 위치를 감지하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 폭이 2인 루프 안테나의 스캔 동작을 보여주는 도면이다.

도 8은 폭이 3인 루프 안테나를 1칸씩 이동시키는 스캔 동작을 보여주는 도면이다.

도 9는, 폭이 3인 루프 안테나를 3칸씩 이동시키는 스캔 동작을 보여주는 도면이다.

도 10 내지 도 12는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타블렛에 있어서, 라인 안테나를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 13은 각 라인 안테나 선택 방법에 의한 루프 안테나에서 출력되는 비교 전압의 크기를 나타낸 그래프이다.

도 14는, 본 발명에 따른 타블렛 회로에 있어서의 각 지점에서 나타나는 전압 파형을 나타낸 도면이다.

도 15는 제2 실시예와 같은 라인 안테나 선택 동작을 행하는 타블렛에 있어서, 멀티플렉서에 있어서의 입력단의 개수를 줄이는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (5)

1. 전자기력을 방출하는 포인터의 위치를 감지하기 위한 타블렛으로서:

   제1방향으로 연장되며 제2방향을 따라 나란하게 배치되어 있으며, 일측단은 서로 공통으로 연결되어 있는 다수 개의 라인 안테나들을 구비한 안테나부;

   상기 라인 안테나들의 각각의 타단이 각각 연결된 다수의 제1 입력단을 구비하고, 입력되는 제1 선택 신호에 의해 상기 다수의 제1 입력단 중 어느 하나를 선택하여 제1 출력으로 설정하는 제1 멀티플렉서;

   상기 라인 안테나들의 각각의 타단이 각각 연결된 다수의 제2 입력단을 구비하고, 입력되는 제2 선택 신호에 의해 상기 다수의 제2 입력단 중 어느 하나를 선택하여 제2 출력으로 설정하는 제2 멀티플렉서;

   상기 제1출력에서 출력되는 전압과 상기 제2출력에서 출력되는 전압을 비교하여 비교 전압을 출력하는 비교기;

   상기 라인 안테나들 중 2개를 선택하여 루프 안테나를 형성하도록 상기 제1 멀티플렉서 및 상기 제2 멀티플렉서의 선택을 제어하기 위한 상기 제1 선택 신호 및 상기 제2 선택 신호를 출력하고, 상기 포인터가 방출하는 전자기력에 의해 상기 루프 안테나에서 발생한 유도 전류의 방향 및 크기에 대응하여 나타나는 상기 비교 전압을 입력받고, 상기 루프 안테나의 위치 및 상기 비교 전압의 크기에 의해 상기 안테나부 내에서의 상기 포인터의 위치를 검출하는 위치 검출 제어부를 포함하는 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 선택 신호에 의해 선택되는 상기 라인 안테나들 중 어느 하나와 상기 제2 선택 신호에 의해 선택되는 상기 라인 안테나들 중 어느 하나는 서로 동일하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 멀티플렉서는 상기 라인 안테나들 중 홀수번째 라인 안테나의 각각의 타단이 각각 연결되고,

   상기 제2 멀티플렉서는 상기 라인 안테나들 중 짝수번째 라인 안테나의 각각의 타단이 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 위치 검출 제어부는, 상기 제1 멀티플렉서에 의해 선택된 상기 라인 안테나들 중 어느 하나와 상기 제2 멀티플렉서에 의해 선택된 상기 라인 안테나들 중 또다른 어느 하나에 의해 형성되는 루프의 방향이 이전에 형성된 루프의 방향에 대하여 역전되는 경우, 상기 비교기에서 출력되는 비교 전압을 역전시키는 것을 특징으로 하는 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛.
5. 제1항에 있어서,

   상기 안테나부의 상기 라인 안테나들을 둘러싸도록 형성되며, 상기 포인터에 내장된 공진 회로에서 유도 전류가 발생하도록 전자기력을 방출하기 위한 루프 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 안테나 구조를 갖는 타블렛.

Images