KR20130136832A - 반사형 디스플레이 및 이를 이용한 전자펜 시스템 - Google Patents

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Abstract

반사형 디스플레이 및 이를 이용한 전자펜 시스템이 개시된다. 상기 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀에는 위치 정보를 제공하기 위한 정보 패턴이 형성되어 있으며, 상기 정보 패턴은 가상의 격자선과 마크를 포함한다.

Description

반사형 디스플레이 및 이를 이용한 전자펜 시스템{E-PAPER DISPLAY AND ELECTRONI PEN SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 반사형 디스플레이 및 전자펜 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사형 디스플레이를 포함하여 구현되는 반사형 디스플레이와 이를 이용한 전자펜 시스템에 관한 것이다.
전자펜 시스템은 아날로그와　디지털이　결합된　새로운 개념의 펜으로, 일반 펜처럼 종이에 글자를 쓰면, 펜에 내장된　메모리에 필기한 내용이 저장되고, 이를 다시 이미지 파일의 형태로 컴퓨터로 전송해 관리할 수 있도록 만들어진 펜이다. 일반 펜으로 쓴 문서도　스캐너(전자색분해기)로 스캔을 해서 이미지 파일의 형태로 저장할 수 있지만,　전자펜으로 쓴 문서는 스캔 과정이 필요없고, 별도의 프로그램을 통해 문서를 손쉽게 관리할 수 있는 것이 장점이다. 초기에 개발된 전자펜은 컴퓨터와 연결해야만 사용할 수 있었다. 즉 전자펜을 사용하려면 항상 컴퓨터의 전원을 켜 두어야 하고, 또 컴퓨터 가까이에서만 사용해야 하는 불편함이 있었다. 더욱이 컴퓨터에 저장할 경우, 이미지 파일의　해상도가 낮아 내용을 정확히　알아보기　어려운 단점이 있었다.
현재는 전자펜에 내장된 메모리에 필기한 내용이 저장됨으로써 컴퓨터와 연결하기만 하면 언제든지　디지털 데이터로 바꿀 수 있는 고기능 전자펜도 출시되고 있다. 심지어 전자펜 자체에　액정 디스플레이가 내장되어 있어 필기하는 내용을 직접 화면으로 확인할 수 있는 제품을 비롯해,　케이블에 연결하지 않고 무선으로 데이터를 전송할 수 있는 디지털펜도 개발되고 있으며, 디스플레이 상의 전자펜의 위치 정보를 감지할 수 있는 터치스크린 방식이나 외부에 감지 센서를 장착하여 전자펜의 이동 궤적을 감지할 수 있는 기술 등이 활용되고 있다.
하지만, 터치 스크린 방식이나, 외부 감지 센서를 이용하는 방식은 디스플레이의 크기가 커질수록 디스플레이의 단가가 올라가고, 전력소비가 급증하며, 전자펜 궤적 인식의 정확도가 떨어진다. 이에 따라, 디스플레이 표면에 표면의 위치정보를 포함하는 정보 패턴을 인간의 시각으로 판단이 어려울 정도로 미세하게 형성하고, 광학 센서를 가지는 전자펜을 이용하여 정보 패턴을 감지하여 디스플레이상에서의 위치를 결정할 수 있도록 하는 기술이 상용화 되고 있다.
전자펜에 장착된 적외선 센서를 이용하여 전자펜의 터치 위치를 감지하고 감지된 위치에 그래픽 정보를 표시하는 기술은 공개특허 제10-2010-0134331호 외에 다수 공개되어 있다. 그러나 상기 공개특허는 투과형 디스플레이상의 위치정보를 감지하여 그래픽 정보를 표시하기 위한 것으로 별도의 적외선 광원이 마련되어 있어야 한다. 또한 전자펜이 광학필름상의 마크를 인식하기 위하여서는 광학필름이 가시광선을 반사할 수 있는 재질로 제작되어야 하므로 이를 디스플레이에 부착하는 경우 전체적인 영상의 선명도와 시인도가 떨어진다는 문제가 있으며, 또한 위치정보를 제공하는 마크를 별도의 광학필름을 이용하여 구현해야 한다는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀을 이용하여 위치정보를 제공할 수 있어 별도의 광학필름이 필요하지 않으며, 마크로부터 산출한 위치정보에 따라 반사형 디스플레이상에 그래픽 정보를 표시 또는 삭제할 수 있으며, 외부광원을 이용하는 반사형 디스플레이를 이용함으로써 전력소모를 줄일 수 있고, 다양한 스마트러닝(Smart Learning)분야에 응용 가능한 광학필름 및 이를 이용한 전자펜 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 반사형 디스플레이에 있어서, 상기 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀을 이용하여 위치 정보를 제공하기 위한 정보 패턴이 형성되어 있으며, 상기 정보 패턴은 가상의 격자선과 마크를 포함하는 반사형 디스플레이를 제공한다.
상기 가상의 격자는 픽셀 어레이에 기울어져 형성될 수 있다.
상기 가상의 격자는 픽셀 어레이에 45도 기울어져 형성될 수 있다.
상기 마크는 상기 반사형 디스플레이에 입사되는 적외선을 흡수할 수 있다.
상기 마크는 각 픽셀에 가해지는 전압 조절을 통하여 상기 가상의 격자선상에 배열될 수 있다.
상기 픽셀은 상기 가해지는 전압에 따라 그레이 스케일이 조절되며, 상기 마크의 그레이 스케일은 상기 반사형 디스플레이상에서 정보를 표시하기 위한 픽셀의 그레이 스케일보다 4 내지 5 단계 더 어둡게 조절될 수 있다.
상기 마크의 그레이 스케일은 주위 픽셀의 그레이 스케일에 따라 자동 조절될 수 있다.
상기 마크의 그레이 스케일은 주위 픽셀의 그레이 스케일보다 4 내지 5단계 더 어둡게 자동 조절될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 반사형 디스플레이; 및 상기 정보패턴을 인지하여 상기 반사형 디스플레이상에 그래픽 정보를 표시하기 위한 신호를 전송하는 전자펜을 포함하며, 상기 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀을 이용하여 위치 정보를 제공하기 위한 정보 패턴이 형성되어 있으며, 상기 정보 패턴은 가상의 격자선과 다수의 마크를 포함하는 전자펜 시스템을 제공한다.
상기 반사형 디스플레이는 전기영동 방식, MEMS방식 및 전기습윤 방식 중 어느 하나의 방식으로 구동될 수 있다.
상기 전자펜은 상기 정보패턴을 인지하여 상기 반사형 디스플레이상에 그래픽 정보를 표시하거나 삭제하기 위한 신호를 전송할 수 있다.
상기 전자펜의 일측에 마련되어 상기 그래픽 정보를 표시하기 위한 정보패턴을 인지하는 제1 적외선 센서; 및 상기 전자펜의 타측에 마련되어 상기 그래픽 정보를 삭제하기 위한 정보패턴을 인지하는 제2 적외선 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명인 광학필름 및 이를 이용한 전자펜 시스템은 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀을 이용하여 위치정보를 제공할 수 있어 별도의 광학필름이나 센서 등 부수적 장치가 필요하지 않으며, 마크로부터 산출한 위치정보에 따라 반사형 디스플레이상에 그래픽 정보를 표시 또는 삭제할 수 있으며, 외부광원을 이용하는 반사형 디스플레이를 이용함으로써 전력소모를 줄일 수 있고, 다양한 스마트러닝(Smart Learning)분야에 응용 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 동작에 대한 개념도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 모식도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 개념도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정보패턴의 설명도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정보패턴의 개략도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 패턴의 설명도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전자펜 시스템의 구성도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자펜 시스템의 구성도,
도 10 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 전자펜 시스템의 화면 구성도의 일예,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 전자펜 시스템의 화면 구성도의 다른 예, 및
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 전자펜 시스템의 화면 구성도의 또 다른 예이다
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서의 반사형 디스플레이란, 종이역할을 할 수 있게 만든 전자장치로 디스플레이상에서 디지털 펜, 전자펜 등의 장치를 이용하여 자유롭게 쓰고 지울수 있는 모든 디스플레이 장치를 포괄하는 의미로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이(10)를 구성하는 픽셀을 이용하여 위치 정보를 제공하기 위한 정보 패턴이 형성되어 있으며, 정보 패턴은 가상의 격자선(22)과 마크(21)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 반사형 디스플레이는 별도의 광원 없이 외부 광원을 이용하여 정보를 표시할 수 있다. 디스플레이는 광원의 활용 방식에 따라 구분될 수 있다. 투과형 디스플레이는 백라이트에서 나오는 빛이 전면으로 투과되어 정보가 외부로 표시되는 방식인 반면에, 반사형 디스플레이는 외부광원이 디스플레이 면에서 전면 방향으로 반사되므로 백라이트 유닛없이 정보가 외부로 표시될 수 있다. 반사형 디스플레이는 전기영동 방식, MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 및 전기습윤(Electrowetting)방식 중 어느 하나의 방식으로 구동될 수 있다. 전기 영동 방식은 구형 입자 안의 흑백물질이 전기를 가함에 따라 움직여서 흑백 영상을 표현할 수 있다. 전기습윤 방식은 각 화소의 빨강, 파랑, 녹색의 염료 오일들이 퍼지거나 모이는 원리를 이용해서 빛을 반사하여 색을 표현할 수 있다. MEMS방식은 햇빛이 반사막에 의하여 반사되어 다채로운 색을 구현해내는 원리를 MEMS방식에 도입한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 동작에 대한 개념도이다. 반사형 디스플레이의 구동 방식은 앞서 설명한 바와 같이 크게 3가지 방식으로 구분될 수 있지만 공통된 동작 원리는 전압의 인가시와 미인가시에 흑(black)과 백(white)으로 표현되는 각각의 픽셀(20)의 조합을 이용한다는 것이다. 도 2를 참조하면, VP를 인가전압이라고 한다면 인가전압 이상의 전압을 가하는 경우 음으로 대전된 잉크 미립자들이 표면으로 이동하여 픽셀(20)은 흑색으로 표시되고 인가전압 이하의 전압을 가하면 잉크 미립자들이 아래쪽으로 이동하여 백색으로 표시되는데, 이러한 방식에 의해서 문자나 이미지를 표시하게 된다. 또한, 픽셀(20)에 가해지는 전압의 크기에 따라 각각의 픽셀(20)은 흑색과 백색 사이에 존재하는 복수개의 무채색으로 표현될 수 있는데 이를 그레이 스케일(Grey Scale)이라 하며, 흑색과 백색사이에 존재하는 무채색의 개수에 따라 8단계 그레이 스케일, 10단계 그레이 스케일, 16단계 그레이 스케일···n단계 그레이 스케일 등으로 구분된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 모식도이다. 도 3을 참조하면, 일렬로 배열되는 픽셀(20)에 가하는 전압을 각각 다르게 함으로써 각각의 픽셀(20)은 복수개의 그레이 스케일로 표시될 수 있다. 각각의 픽셀(20)은 외부광원을 반사하거나 흡수하는 역할을 수행하게 되는데 그레이 스케일 중 백색에 가까운 픽셀(20)은 외부광원을 반사하는 역할을 수행하며, 흑색에 가까운 픽셀(20)은 외부광원을 흡수하는 역할을 수행함으로써 디스플레이상에서 문자나 이미지를 표시할 수 있게 된다.
마크(21)는 그레이 스케일에 있어서 문자나 이미지와 같이 반사형 디스플레이상에서 정보를 표시하기 위한 픽셀(20)보다 흑색쪽에 더 가깝게 형성되게 한다. 마크(21)는 적외선을 적절한 수준으로 흡수할 수 있도록 그레이 스케일을 조절한다. 적외선 영역은 대략 700 내지 10,000nm로 근적외선, 중적외선, 원적외선으로 구분될 수 있으며 마크(21)는 대략 750 내지 1300nm인 근적외선 영역을 흡수할 수 있게 형성됨이 바람직하다.
마크(21)는 그레이 스케일에 있어서 반사형 디스플레이상에 정보를 표시하기 위한 픽셀(20)의 그레이 스케일보다 4 내지 5단계 더 어두운 단계로 표시되도록 전압을 조절함으로써 전자펜(30)이 마크(21)를 인식할 수 있도록 한다. 또는 반사형 디스플레이상에 정보를 표시하기 위한 픽셀(20)의 그레이 스케일은 마크(21)의 그레이 스케일보다 4 내지 5단계 더 밝은 단계로 표시되도록 전압을 조절함으로써 전자펜(30)이 마크(21)를 인식할 수 있도록 한다. 전자펜(30)이 마크를 인식하기 위하여서는 마크(21)와 주변 픽셀간에 4 내지 5단계의 그레이 스케일이 유지되어야 하는데, 본 발명의 일실시예에서는 마크(21) 또는 주위 픽셀(20)의 전압을 조절함으로써 이를 구현하고자 한다. 다만, 전자펜(30)이 마크(21)를 인식할 수 있는 한도내에서의 그레이 스케일 차이는 본 발명이 구현하고자 하는 목적 범위 내에서 벗어나지 않는 것이며, 전자펜(30)이 마크를 인식하기 위한 그레이 스케일 차이의 정도를 변경하는 것은 본 발명의 범주내에 포함되는 것이라 하겠다.
또한, 마크(21)는 주위 픽셀(20)의 그레이 스케일에 따라 그레이 스케일이 자동적으로 조절되도록 할 수 있다. 전자펜(30)의 적외선 센서가 마크(21)를 인식하려면 외부광원을 반사하는 바탕이 필요한데, 일반적인 경우 반사형 디스플레이의 흰색 바탕이 이를 수행하게 된다. 그러나, 반사형 디스플레이상에서 문자나 이미지를 표시하는 픽셀(20)의 경우 외부광원을 흡수하므로 전자펜(30)의 적외선 센서가 마크(21)를 인식하지 못하거나 또는 문자나 이미지를 표시하는 픽셀(20)과 동일하게 인식하는 문제가 있을 수 있다. 따라서, 마크(21)의 그레이 스케일을 주위의 픽셀(20) 또는 문자나 이미지를 표시하는 픽셀(20)보다 4 내지 5단계 더 어둡게 함으로써 전자펜(30)의 적외선 센서가 마크(21)를 인식할 수 있게 한다. 또한, 마크(21)의 반사형 디스플레이의 바탕이 밝은색으로 구성되는 경우에는 마크(21)의 그레이 스케일을 회색계열로 밝게 형성함으로써 반사형 디스플레이 전체적인 명도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 반사형 디스플레이의 각 픽셀의 그레이 스케일은 내장된 MCU에 의하여 제어될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 개념도이다. 도 4를 참조하면 반사형 디스플레이(10)의 표면은 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀(20)을 이용하여 위치정보를 제공하는 마크(21)가 형성되어 있음을 알 수 있다. 각각의 픽셀은 그레이 스케일에 따라 빛을 반사/흡수하는 역할을 수행하거나 또는 위치 정보를 제공하는 마크(21)의 역할을 수행할 수 있다. 도 4에서 흰 픽셀은 빛을 반사하고, 회색 픽셀은 빛을 흡수하여 그래픽 정보를 반사형 디스플레이상에 표시하는 역할을 수행한다. 검은 색 픽셀은 마크(21)로서 가상의 격자(22)로부터 일정한 규칙을 가지고 위치 정보를 제공할 수 있도록 배열되며, 육안으로는 식별할 수 없게 되어 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정보패턴의 설명도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정보패턴의 개략도이다.
도5를 참조하면, 반사형 디스플레이(10)에는 반사되는 빛을 이용하여 위치정보를 제공하기 위한 정보패턴이 형성되어 있다. 정보패턴은 가상의 격자선(22)과 다수의 마크(21)를 포함하며 각각의 마크(21)는 가상의 격자선(22)의 교점을 중심으로 일정한 간격을 두고 형성될 수 있다. 각각의 마크(21)는 가상의 격자선(22)의 교점을 중심으로 형성되는 위치에 따라 결정되는 마크값에 의하여 위치정보를 제공할 수 있다. 마크(21)는 가상의 격자선(22)의 교점을 중심으로 일정한 간격을 두고 형성될 수 있으며, 각각의 마크값을 가지고, 마크값은 적어도 두 개 이상의 상이한 수의 조합으로 구성될 수 있다. 마크(21)의 형태는 원형, 타원형, 다각형, 직선 등 다양한 형태를 가지되, 하나의 반사형 디스플레이(10)에는 한 종류의 마크(21)가 사용되는 것이 바람직하다.
예를 들어 도 6을 참조하면, 마크(21)는 가상의 격자선(22)의 교점과의 관계에 따라 4가지의 위치에 존재할 수 있고, 마크(21)가 a와 같이 교점 우측에 위치하는 경우 마크값을 "1"로, b와 같이 상단에 위치하는 경우 마크값을 "2"로, c와 같이 좌측에 위치하는 경우 마크값을 "3"으로, d와 같이 하단에 위치하는 경우 마크값을 "4"로 나타냄으로써 가상 격자선(22)의 교점을 중심으로 한 마크(21)의 위치에 따라 위치정보를 제공할 수 있다.
또한, 마크(21)는 가상의 격자선(22)상이 아닌 대각선 방향으로도 형성될 수 있으며 하나의 가상의 격자선(22)의 교점에 다수의 마크(21)가 형성되어 위치 정보를 제공할 수 있다. 이 경우 각각의 마크값은 x좌표와 y좌표로 분리되는 방식으로 임의의 좌표로 표현될 수 있으며, 위치정보는 좌표로 표현되는 마크값으로부터 제공될 수 있다.
가상의 격자선(22)은 일정한 간격을 두고 가로 및 세로로 형성될 수 있다. 격자선(22) 사이의 거리는 250 내지 300㎛ 혹은 그 이상의 크기로 형성될 수 있으며, 마크(21)는 가상의 격자선(22)의 교점을 중심으로 1/4 또는 1/8의 거리를 둔 지점에 형성될 수 있다. 또는 마크(21)는 가상의 격자선(22)의 교점을 중심으로 두 개 이상의 마크(21)가 연관되어 형성 될 수 있다.
전자펜(30)은 예를 들면, 적외선 감지 센서에서 6ⅹ6 크기의 격자선(22)상에서 가로세로 6개씩 36개의 마크(21)를 인식한 경우, 각각의 마크값에 따른 위치정보를 산출하고 이를 이용하여 반사형 디스플레이(10)상에서 절대 위치를 파악할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 패턴의 설명도이다. 도 7a및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 구현된 정보 패턴의 가상의 격자선(22)은 픽셀어레이와 45도 기울어져 그 교점이 픽셀의 꼭짓점상에 형성되도록 하며, 마크(21)는 가상의 격자선(22)상에 형성되어 있음을 알 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 가상의 격자선(22)은 250 내지 300㎛ 간격으로 형성될 수 있는데 픽셀(20)의 크기가 100 내지 150㎛인 경우 교점을 중심으로 마크(21)가 겹치는 현상이 발생할 수 있다. 따라서 이러한 경우 가상의 격자선(22)을 픽셀(20)이 배열되는 방향, 즉 픽셀어레이와 일정한 각도로 기울여 형성하게 되면 교점을 중심으로 마크(21)가 겹치지 않도록 배열할 수 있으며 보다 큰 픽셀의 반사형 디스플레이에서도 패턴을 구현할 수 있다. 격자선이 형성되는 간격은 픽셀의 크기에 따라 차이가 있을 수 있으며, 도7b의 경우 도7a에 비하여 픽셀의 크기가 커서 격자선이 좁은 간격으로 형성되었음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전자펜 시스템의 구성도이다. 본 발명의 다른 실시예에 다른 전자펜 시스템은 반사형 디스플레이(10)와 정보패턴을 인지하여 반사형 디스플레이(10)상에 그래픽 정보를 표시하기 위한 신호를 전송하는 전자펜(30)을 포함하며, 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀(20)에는 위치 정보를 제공하기 위한 정보 패턴이 형성되어 있으며, 정보 패턴은 가상의 격자선(22)과 다수의 마크(21)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 전자펜(30)은 일반적인 펜의 형태일 수 있으며, 펜촉이 형성되어 있는 부분에는 적외선 감지 센서가 마련될 수 있다. 적외선 감지 센서는 반사형 디스플레이(10)에 형성된 마크(21)를 인식할 수 있다. 전자펜(30)은 적외선 감지 센서에서 인식한 마크(21)에 따라 마크값을 구하고 광학필름 내에서의 위치를 산출할 수 있다. 전자펜(30)은 예를 들면, 적외선 감지 센서에서 6ⅹ6 크기의 격자선(22)상에서 가로세로 6개씩 36개의 마크(21)를 인식한 경우, 각각의 마크값에 따른 위치정보를 산출하여 반사형 디스플레이(10) 상에서의 절대 위치를 파악할 수 있다.
전자펜(30)은 산출한 위치정보를 유선 또는 무선통신 방식으로 반사형 디스플레이(10)에 전송하고 반사형 디스플레이(10)는 전자펜(30)에서 전송한 위치정보의 궤적을 따라 그래픽 정보를 외부로 표시할 수 있다. 전자펜(30)과 반사형 디스플레이(10)는 유선으로 연결되어 직렬 통신 방식을 이용하여 데이터 전송을 하거나 또는 블루투스, 적외선 통신 RF통신 및 지그비 통신 중 어느 하나의 근거리 무선 통신 방식을 이용하여 데이터 통신을 수행할 수 있다.
전자펜(30)에는 MCU(Micro Controll Unit)가 내장되어 있어 마크값에 따른 위치 정보를 해석할 수 있으며, 또는 전자펜(30)이 마크값을 인식하여 반사형 디스플레이(10)에 전송하면 반사형 디스플레이(10)에서 마크값에 따른 위치정보를 산출하여 이에 따른 그래픽 정보를 외부에 표시하도록 구현할 수 있다. 전자펜(30)은 마크값에 대한 데이터를 외부의 컴퓨터 또는 스마트폰 등의 프로세서로 전송할 수 있으며, 외부의 프로세서는 마크값에 따른 위치 정보를 해석하여 전자펜(30) 또는 반사형 디스플레이(10)로 전송할 수 있다.
전자펜(30)에는 적외선 및 가시광선을 방출할 수 있는 광원(미도시)이 포함될 수 있다. 전자펜(30)은 자연광, 형광등 등에 포함되는 적외선을 이용하여 반사형 디스플레이(10)에 형성된 마크(21)를 인식할 수 있지만, 마크(21)를 인지하기 위한 충분한 양의 적외선이 제공되지 않는 어두운 공간에서는 전자펜(30) 자체에서 방출되는 빛을 이용하여 반사형 디스플레이(10)는 정보를 표시하고, 전자펜(30)은 마크(21)를 인식할 수 있다.
전자펜(30)에는 전자펜(30)을 이용하여 반사형 디스플레에 표시되는 그래픽 정보를 삭제할 수 있는 기능이 포함될 수 있다. 전자펜(30)의 MCU는 외부의 입력에 따라 적외선 감지 센서가 인식한 마크(21)에 대한 마크값 또는 위치정보를 전송하면서, 기록/삭제 플래그를 동시에 전송할 수 있다. 이는 디지털 신호로 표현되는 마크값 또는 위치정보에 0/1과 같은 1-bit신호를 추가하여 구현될 수 있으며, 반사형 디스플레이(10)의 MCU는 전송받는 비트신호가 0인 경우 해당되는 위치정보에 그래픽 정보를 표시하거나 또는 전송받는 비트신호가 1인 경우 해당되는 위치정보에 표시된 그래픽 정보를 삭제할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자펜 시스템의 구성도이다, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자펜 시스템은 반사형 디스플레이 및 정보패턴을 인지하여 반사형 디스플레이(10)상에 그래픽 정보를 표시하기 위한 신호를 전송하는 전자펜(30)을 포함하고, 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀에는 위치 정보를 제공하기 위한 정보 패턴이 형성되어 있으며, 전자펜의 일측에는 그래픽 정보를 표시하기 위한 정보패턴을 인지하는 제1 적외선 센서가 마련되고, 전자펜의 타측에는 그래픽 정보를 삭제하기 위한 정보패턴을 인지하는 제2 적외선 센서가 마련된다.
도 9를 참조하면, 전자펜(30)의 일측에는 제1 적외선 센서(31)가, 타측에는 제2 적외선 센서(32)각 각각 마련될 수 있으며, 바람직하게는 제1 적외선 센서는 펜촉이 형성된 부분의 말단에 마련되고 제 2 적외선 센서(32)는 펜촉의 반대 말단부에 마련될 수 있다. 제 1적외선 센서(31)에서 감지하는 마크값 또는 위치정보는 비트신호 0을 함께 전송함으로써 해당되는 위치정보에 그래픽 정보를 표시할 수 있고, 제 2적외선 센서(32)에서 감지하는 마크값 또는 위치정보는 비트신호 1을 함께 전송함으로써 해당되는 위치정보에 표시된 그래픽 정보를 삭제하도록 구현할 수 있다.
전자펜(30)의 내부에는 기타 통신수단을 위한 장치, 마이크 및 스피커 등의 다양한 기능을 수행할 수 있는 장치가 내장될 수 있으며, 전자펜(30)에 내장된 MCU에 의하여 동작이 제어될 수 있다. 또한, 전자펜(30)의 펜촉 부분에는 잉크가 포함되어 있어 일반적인 펜의 기능을 수행할 수 있으며, 정보 패턴이 형성된 반사형 디스플레이를 이용하는 노트, 보드, 전자 칠판 상 등에 사용할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 전자펜 시스템의 화면 구성도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전자펜 시스템은 반사형 디스플레이(10)를 포함하는 전자책(e-book)시스템과 연동되어 화면에 표시되는 정보에 메모나 밑줄을 긋는 방식으로 활용될 수 있다. 이는, 전자책뿐만이 아니라 반사형 디스플레이로 구현될 수 있는 디지털 교과서, 전자 칠판, 스마트폰과 같은 단말장치에도 활용될 수 있다. 또한, 상기에서 열거한 반사형 디스플레이로 구현되는 장치에 데이터베이스 및 통신 장치를 부가하여 전자펜(30)으로 표시된 정보만을 따로 추출하여 저장할 수 있으며, 통신 장치를 이용하여 타 단말장치 등으로 전송할 수 있도록 구현함이 가능하다.
도11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전자펜 시스템은 반사형 디스플레이를 포함하는 전자책 시스템과 연동되어 전자펜(30)의 접촉 지점에 따라 터치 스크린 방식으로 명령이 입력되도록 구현될 수 있다. 전자펜(30)은 반사형 디스플레이상에 형성되는 마크(21)를 인식하므로, 마크값에 따라 산출되는 위치정보를 전기적 신호로 전환하면, 반사형 디스플레이에 내장되는 MCU는 전자펜(30)이 접촉한 지점에 위치한 명령을 수행하도록 제어하게 된다. 이와 같은 동작 원리에 따라 전자책의 경우 페이지를 넘기거나 책갈피를 표시하는 등의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 기타 반사형 디스플레이로 구현되는 단말장치의 경우에는 전자펜(30)을 이용하여 음악이나 동영상을 재생하는 동작 등을 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자펜 시스템의 화면 구성도이다. 도 12를 참조하면, 전자펜 시스템의 반사형 디스플레이(10)는 노트, 다이어리 등의 기능을 수행할 수 있다. 도 15에서는 빈 화면상에 전자펜(30)을 이용하여 기록된 문자만이 표시되어 있지만, 일반적인 노트와 같이 필기 기능을 수행할 수 있도록 가로줄 또는 세로줄이 제공되어 있을 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자펜 시스템의 화면 구성도이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자펜 시스템은 반사형 디스플레이(10)를 포함하는 전자책시스템과 연동되어 화면에 표시되는 정보에 메모나 밑줄을 긋는 방식으로 활용될 수 있다. 이는, 전자책뿐만이 아니라 반사형 디스플레이로 구현될 수 있는 디지털 교과서, 전자 칠판, 스마트폰과 같은 단말장치에도 활용될 수 있다. 또한, 상기에서 열거한 반사형 디스플레이로 구현되는 장치에 데이터베이스 및 통신 장치를 부가하여 전자펜(30)으로 표시된 정보만을 따로 추출하여 저장할 수 있으며, 통신 장치를 이용하여 타 단말장치 등으로 전송할 수 있도록 구현함이 가능하다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 반사형 디스플레이
30: 전자펜
31: 제1 적외선 센서
32: 제2 적외선 센서

Claims (12)

  1. 반사형 디스플레이에 있어서,
    상기 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀을 이용하여 위치 정보를 제공하기 위한 정보 패턴이 형성되어 있으며, 상기 정보 패턴은 가상의 격자선과 마크를 포함하는 반사형 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 가상의 격자는 픽셀 어레이에 기울어져 형성되는 반사형 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가상의 격자는 픽셀 어레이에 45도의 각도로 기울어져 형성되는 반사형 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마크는 상기 반사형 디스플레이에 입사되는 적외선을 흡수하는 픽셀인 반사형 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마크는 각 픽셀에 가해지는 전압 조절을 통하여 상기 가상의 격자선상에 배열되는 반사형 디스플레이.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 픽셀은 상기 가해지는 전압에 따라 그레이 스케일이 조절되며, 상기 마크의 그레이 스케일은 상기 반사형 디스플레이상에서 정보를 표시하기 위한 픽셀의 그레이 스케일보다 4 내지 5 단계 더 어둡게 조절되는 반사형 디스플레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 마크의 그레이 스케일은 주위 픽셀의 그레이 스케일에 따라 자동 조절되는 반사형 디스플레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마크의 그레이 스케일은 주위 픽셀의 그레이 스케일보다 4 내지 5단계 더 어둡게 자동 조절되는 반사형 디스플레이.
  9. 반사형 디스플레이; 및
    상기 정보패턴을 인지하여 상기 반사형 디스플레이상에 그래픽 정보를 표시하기 위한 신호를 전송하는 전자펜을 포함하며,
    상기 반사형 디스플레이를 구성하는 픽셀에는 위치 정보를 제공하기 위한 정보 패턴이 형성되어 있으며, 상기 정보 패턴은 가상의 격자선과 다수의 마크
    를 포함하는 전자펜 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 반사형 디스플레이는 전기영동 방식, MEMS방식 및 전기습윤 방식 중 어느 하나의 방식으로 구동되는 전자펜 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자펜은 상기 정보패턴을 인지하여 상기 반사형 디스플레이상에 그래픽 정보를 표시하거나 삭제하기 위한 신호를 전송하는 전자펜 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자펜의 일측에 마련되어 상기 그래픽 정보를 표시하기 위한 정보패턴을 인지하는 제1 적외선 센서; 및
    상기 전자펜의 타측에 마련되어 상기 그래픽 정보를 삭제하기 위한 정보패턴을 인지하는 제2 적외선 센서를 포함하는 전자펜 시스템.
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