KR20160056682A - 터치 압력 감지 장치 및 방법 - Google Patents

터치 압력 감지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치는, 전도성 유체를 구비한 펜팁을 포함하는 터치 펜; 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 터치 센서; 및 상기 펜팁과 상기 터치 센서 간의 접촉 면적에 기반하여 터치 압력을 결정하는 제어부를 포함하여, 별도의 압력 센서를 설치하지 않고도 최소한의 비용으로, 간단하게 유체 펜팁을 구비한 터치 펜을 이용하여 터치 펜의 펜팁과 터치 센서 간의 접촉 면적의 변화에 기반하여, 사용자에 의한 터치 펜의 필압을 감지할 수 있다.

Description

터치 압력 감지 장치 및 방법{Apparatus and method for sensing touch pressure}
본 발명은 터치 압력 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
터치 센서가 발전을 거듭하면서 손가락뿐만 아니라 펜을 이용한 보다 섬세하고 정확한 터치 인식을 이용하는 애플리케이션들에 대한 요구가 늘어나고 있다. 특히 터치 펜을 이용하여 그림을 그리거나 글씨를 쓸 때, 종이에 펜을 이용하여 표현하는 것처럼 펜의 압력까지 인식하여 글씨체를 표현하거나 섬세한 라인을 표현하는 것에 대한 소비자의 요구가 발생하고 있다.
현재 이러한 요구를 만족시키기 위하여 터치 센서에 별도의 압력 센서를 설치하거나 특수 펜에 압력 센서를 채용하여 펜의 압력을 인식하는 기능을 부가하고 있으나, 시스템이 복잡해지고, 비싼 재료비로 인하여 대중화되지 못하고 있다.
하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌은, 펜이 패턴층에 인가하는 압력에 의해 발생하는 패턴층의 구부러짐에 기반하여 커패시턴스 변화를 검출하는 정전용량 방식 터치 센서를 개시하고 있다.
US 2014-0049703 A1
본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 과제는, 별도의 압력 센서를 설치하지 않고도 최소한의 비용으로, 유체 펜팁을 구비한 터치 펜을 이용하여 펜팁과 터치 센서 간의 접촉 면적의 변화에 기반하여, 사용자에 의한 터치 펜의 필압을 감지할 수 있는, 터치 압력 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 과제는, 별도의 압력 센서를 설치하지 않고도 최소한의 비용으로, 유체 펜팁을 구비한 터치 펜을 이용하여 펜팁과 터치 센서 간의 접촉 면적의 변화에 기반하여, 사용자에 의한 터치 펜의 필압을 감지할 수 있는, 터치 압력 감지 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치는, 전도성 유체를 구비한 펜팁을 포함하는 터치 펜, 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 터치 센서, 및 상기 펜팁과 상기 터치 센서 간의 접촉 면적에 기반하여 터치 압력을 결정하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 펜팁과 상기 터치 센서 간의 접촉 면적이 증가하는 경우, 터치 압력이 증가하는 것으로 결정한다.
상기 펜팁은, 전도성 유체 및 상기 전도성 유체를 감싸는 탄성 재질의 전도성 막을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치에 의하면, 별도의 압력 센서를 설치하지 않고도 최소한의 비용으로, 간단하게 유체 펜팁을 구비한 터치 펜을 이용하여 터치 펜의 펜팁과 터치 센서 간의 접촉 면적의 변화에 기반하여, 사용자에 의한 터치 펜의 필압을 감지할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 방법의 흐름도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, "제1", "제2", "일 면". "타 면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서, 터치 센서(120)는 터치 센서 모듈(118) 및 커버 글라스(116)를 포함한다. 참조번호 122는 디스플레이를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 터치 펜(112)은 유전율이 좋은 전도성 유체(113) 및 상기 유체(113)를 감싸는 탄성 재질의 전도성 막(114)을 구비하는 펜팁(115)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 터치 펜(112)은 전도성 유체(113) 및 상기 유체(113)를 감싸는 탄성 재질의 전도성 막(114)의 2개의 구성요소를 구비하는 펜팁(115)을 포함하지만, 상기 터치 펜(112)은 단지 하나의 구성요소로 된 전도성이 있는 탄성 재질의 유체를 구비하는 펜팁을 포함할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터치 펜(112)이 터치 센서(120)의 커버 글라스(116)에 접촉하지 않는 경우(106), 터치 펜(112)의 펜팁(115)과 터치 센서(120) 간에는 접촉되는 면적이 없다.
하지만, 참조번호 108 및 110으로 표시된 바와 같이, 터치 펜(112)의 펜팁(115)이 터치 센서(120)에 접촉하기 시작하여 터치 펜(112)에 인가되는 압력이 증가하면, 참조번호 102 및 104로 표시된 바와 같이, 터치 펜(112)의 펜팁(115)과 터치 센서(120) 간의 접촉 면적이 증가하게 된다.
따라서, 펜팁(115)과 터치 센서(120) 간의 접촉 면적이 변화하는 것에 기반하여 터치 펜(112)에 인가되는 필압, 즉 터치 압력을 결정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치는, 전도성 유체(113) 및 상기 유체(113)를 감싸는 탄성 재질의 전도성 막(114)을 구비한 펜팁(115)을 포함하는 터치 펜(112), 복수의 구동 전극(미도시) 및 복수의 센싱 전극(미도시)을 포함하는 터치 센서(120), 및 상기 펜팁(115)과 상기 터치 센서(120) 간의 접촉 면적에 기반하여 터치 압력을 결정하는 제어부(130)를 포함한다.
상기 제어부(130)는, 상기 터치 센서(120)에 구동 신호를 인가하고 터치 입력을 검출하는 터치 신호 처리부(124), 상기 터치 입력에 기반하여 상기 터치 펜(112)의 펜팁(115)과 상기 터치 센서(120) 간의 접촉 면적을 계산하는 접촉 면적 계산부(126), 및 상기 계산된 접촉 면적에 기반하여 터치 압력을 결정하는 터치 압력 결정부(128)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접촉 면적 계산부(126)는 터치 입력이 감지된 센싱 전극들(미도시)의 수에 기반하여 접촉 면적을 계산한다.
터치 펜(112)에 필압이 점점 더 인가되는 경우, 도 1의 110으로 표시된 바와 같이, 펜팁(115)의 전도성 유체(113)를 감싸는 전도성 막(115)의 단면 형태가 옆으로 긴 타원형이 되면서, 펜팁(115)과 터치 센서(120) 간의 접촉 면적이 증가하게 되고, 터치 입력이 감지되는 센싱 전극들의 수가 증가하게 된다. 따라서, 터치 입력이 감지되는 센싱 전극들의 수에 기반하여 접촉 면적이 계산될 수 있다.
상기 터치 압력 결정부(128)는 메모리(129)를 포함하고, 상기 메모리(129)에는 사전에 결정된 펜팁(115)과 터치 센서(120) 간의 접촉 면적과 압력의 관계를 나타내는 테이블이 저장되어 있다.
상기 터치 압력 결정부(128)는, 상기 펜팁(115)과 상기 터치 센서(120) 간의 접촉 면적이 증가하는 경우, 터치 압력이 증가하는 것으로 결정한다.
사용자가 터치 펜(112)을 사용하여 펜팁(115)을 터치 센서(120)에 접촉하고, 터치 센서(120) 방향으로 터치 펜(112)에 필압을 점점 더 인가하는 경우, 도 1의 110으로 표시된 바와 같이, 펜팁(115)의 전도성 유체(113)를 감싸는 전도성 막(115)의 단면 형태가 옆으로 긴 타원형이 되면서, 펜팁(115)과 터치 센서(120) 간의 접촉 면적이 증가하게 된다. 따라서, 접촉 면적이 증가하는 경우, 터치 압력이 증가하는 것으로 결정될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 단계 S300에서, 터치 펜(112)의 펜팁(115)이 터치 센서(120)에 접촉되는 경우, 터치 신호 처리부(124)는 터치 센서(120)로부터 출력되는 터치 입력을 검출한다.
그 다음, 단계 S302에서, 접촉 면적 계산부(126)는, 상기 터치 신호 처리부(124)에서 출력되는 터치 입력에 기반하여 상기 터치 펜(112)의 펜팁(115)과 상기 터치 센서(120) 간의 접촉 면적을 계산한다. 상기 단계 S302에서 상기 터치 펜(112)의 펜팁(115)과 상기 터치 센서(120) 간의 접촉 면적은 터치 입력이 감지된 센싱 전극들의 수에 기반하여 계산된다.
그 다음, 단계 S304에서, 터치 압력 결정부(128)는, 메모리(129)에 저장되어 있는 펜팁(115)과 터치 센서(120) 간의 접촉 면적과 압력의 관계를 나타내는 테이블에 기반하여, 상기 계산된 접촉 면적에 따른 터치 압력을 결정한다.
최종적으로 제어부(130)는 터치 위치 및 터치 압력 데이터를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치에 의하면, 별도의 압력 센서를 설치하지 않고도 최소한의 비용으로, 간단하게 유체 펜팁을 구비한 터치 펜을 이용하여 터치 펜의 펜팁과 터치 센서 간의 접촉 면적의 변화에 기반하여, 사용자에 의한 터치 펜의 필압을 감지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 터치 압력 감지 장치에서 사용되는 유체 펜팁을 구비한 터치 펜은 압력 센서를 필요로 하지 않는 패시브 터치 펜이기 때문에, 그 구조가 간단하고, 가격이 저렴하므로, 최소한의 비용으로 터치 압력 감지 장치를 구성할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 접촉 면적 표시 102, 104 : 접촉 면적
106 : 접촉하지 않는 경우 108 : 접촉 초기
110 : 접촉이 진행된 경우 112 : 터치 펜
113 : 전도성 유체 114 : 전도성 막
115 : 펜팁 116 : 커버 글라스
118 : 터치 센서 모듈 120 : 터치 센서
122 : 디스플레이 124 : 터치 신호 처리부
126 : 접촉 면적 계산부 128 : 터치 압력 결정부
129 : 메모리 130 : 제어부

Claims (9)

  1. 전도성 유체를 구비한 펜팁을 포함하는 터치 펜;
    복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 터치 센서; 및
    상기 펜팁과 상기 터치 센서 간의 접촉 면적에 기반하여 터치 압력을 결정하는 제어부를 포함하는 터치 압력 감지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 터치 센서에 구동 신호를 인가하고 터치 입력을 검출하는 터치 신호 처리부;
    상기 터치 입력에 기반하여 상기 펜팁과 상기 터치 센서 간의 접촉 면적을 계산하는 접촉 면적 계산부; 및
    상기 계산된 접촉 면적에 기반하여 터치 압력을 결정하는 터치 압력 결정부를 포함하는 터치 압력 감지 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 접촉 면적 계산부는 터치 입력이 감지된 센싱 전극들의 수에 기반하여 접촉 면적을 계산하는 터치 압력 감지 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 펜팁은,
    전도성 유체; 및
    상기 전도성 유체를 감싸는 탄성 재질의 전도성 막을 포함하는 터치 압력 감지 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 펜팁과 상기 터치 센서 간의 접촉 면적이 증가하는 경우, 터치 압력이 증가하는 것으로 결정하는 터치 압력 감지 장치.
  6. 전도성 유체를 구비한 펜팁을 포함하는 터치 펜에 의한 터치 센서 상에서의 터치 입력을 검출하는 단계;
    상기 검출된 터치 입력에 기반하여 상기 터치 펜의 펜팁과 상기 터치 센서 간의 접촉 면적을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 접촉 면적에 기반하여 터치 압력을 결정하는 단계를 포함하는 터치 압력 감지 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 접촉 면적을 계산하는 단계에서, 상기 접촉 면적은 터치 입력이 감지된 센싱 전극들의 수에 기반하여 계산되는 터치 압력 감지 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 펜팁은,
    전도성 유체; 및
    상기 전도성 유체를 감싸는 탄성 재질의 전도성 막을 포함하는 터치 압력 감지 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 터치 압력을 결정하는 단계는, 상기 펜팁과 상기 터치 센서 간의 접촉 면적이 증가하는 경우, 터치 압력이 증가하는 것으로 결정하는 터치 압력 감지 방법.
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