KR20180015987A - 펜과 관련된 정보를 판단하는 터치 감지 장치 및 그 제어 방법과 펜 - Google Patents
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Abstract
터치 감지 장치는, 펜의 제 1 전극으로부터 발생되는 제 1 전극 신호를 이용하여 상기 펜의 접촉 위치를 판단하고, 상기 펜의 제 2 전극으로부터 발생되는 제 2 전극 신호를 이용하여 펜과 관련된 부가 정보를 판단하고, 상기 제 1 전극 신호의 프로파일 및 상기 제 2 전극 신호의 프로파일을 이용하여, 상기 펜의 기울어짐 정보 및 상기 펜의 회전 정보 중 적어도 하나를 판단할 수 있다.
Description
본 발명은 펜과 관련된 정보를 판단하는 터치 감지 장치 및 그 제어 방법과 펜에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펜의 위치, 펜으로부터의 부가 정보, 펜의 기울어짐 정보, 펜의 회전 정보 등의 다양한 펜과 관련된 정보를 판단하는 터치 감지 장치 및 그 제어 방법과 펜에 관한 것이다.
근자에 들어 스마트폰 또는 태블릿 PC의 보급이 활발하게 진행되고 있으며, 내장되는 접촉 위치 측정 장치에 대한 기술의 개발도 활발하게 진행되고 있다. 스마트폰 또는 태블릿 PC는 주로 터치 스크린을 구비하고 있으며, 사용자는 손가락 또는 펜을 이용하여 터치 스크린의 특정 좌표를 지정할 수 있다. 사용자는 터치 스크린의 특정 좌표를 지정함으로써 스마트폰에 특정한 신호를 입력할 수 있다.
터치 스크린은 전기적 방식, 적외선 방식 및 초음파 방식 등에 기초하여 동작할 수 있으며, R 타입 터치 스크린(resistive touch screen) 또는 C 타입 터치 스크린(capacitive touch screen)를 전기적 동작 방식의 예로서 들 수 있다. 종래에는 터치 스크린 중 사용자의 손가락 및 펜을 동시에 인식할 수 있는 R 타입 터치 스크린이 많이 이용되었으나, R 타입 터치스크린의 경우, ITO 층 사이의 공기 층에 의한 반사에 의한 문제점이 존재한다. 더욱 상세하게는, ITO 층 사이의 공기 층에 의하여 디스플레이로부터 투과되는 빛의 투과율이 저하되고, 외광 반사가 증가되는 문제점이 생긴다.
이에 따라, 근래에는 C 타입 터치 스크린이 많이 적용되고 있다. C 타입 터치 스크린은 물체의 접촉에 의하여 발생되는 투명 전극의 정전 용량의 차이를 감지하는 방식으로 작동한다. 그러나, C 타입 터치 스크린은 손과 펜의 물리적인 구분이 어려워서 펜 사용시에 의도하지 않은 손의 접촉에 의한 동작 오류를 갖는 단점이 있다.
이러한 단점을 개선하기 위한 종래의 기술로는, 접촉 면적에 따라서 손과 펜을 구분하는 소프트웨어만으로 처리하는 방법 및 C 타입 터치 스크린 이외에 EMR(electro magnetic resonance) 방식과 같은 별도의 위치측정장치를 구비하는 방법 등이 있다. 또한, 펜으로부터의 전기장을 전극에서 수신하여 펜의 위치를 측정하는 ECR(electrically coupled resonance) 방법 등이 있다.
아울러, EMR 펜 또는 ECR 펜 과 같은 수동형 펜 기술과 달리 내장된 전원을 사용하는 능동형 펜 기술이 있다.
종래의 터치 감지 장치는, 펜으로부터의 다양한 신호를 이용하여 펜의 위치를 측정하는 방법을 구현하고 있다. 예를 들어, 펜으로부터의 신호의 세기는 각 채널별로 상이하게 측정될 수 있으며, 종래의 터치 감지 장치는 채널별 측정되는 신호의 세기에 따라서, 펜의 위치를 측정하였다. 한편, 터치 감지 장치에서는 펜의 접촉압력이나 버튼의 눌린 상태, 또는 펜의 식별 정보 등의 펜의 위치 정보 외의 부가적인 정보를 입수하거나, 펜의 기울어진 정도를 측정하거나 또는 펜의 회전 정도를 측정하는 기능이 사용자에게 사용상의 편이를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는, 펜의 기울어진 정도 또는 펜의 회전 정도를 측정할 수 있는 터치 감지 장치 및 그 제어 방법을 기술한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치는, 제 1 방향으로 배치되는 복수의 제 1 축 전극; 상기 복수의 제 1 축 전극과 교차하는 제 2 방향으로 배치되는 복수의 제 2 축 전극; 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 펜의 제 1 전극으로부터 발생되는 제 1 전극 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 제 1 전극 신호를 이용하여 상기 펜의 접촉 위치를 판단하고, 상기 펜의 제 2 전극으로부터 발생되는 제 2 전극 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 제 2 전극 신호를 이용하여 펜과 관련된 부가 정보를 판단하고, 상기 제 1 전극 신호의 프로파일 및 상기 제 2 전극 신호의 프로파일을 이용하여, 상기 펜의 기울어짐 정보 및 상기 펜의 회전 정보 중 적어도 하나를 판단하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치는, 제 1 방향으로 배치되는 복수의 제 1 축 전극; 상기 복수의 제 1 축 전극과 교차하는 제 2 방향으로 배치되는 복수의 제 2 축 전극; 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 펜의 제 1 전극으로부터 발생되는 제 1 전극 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 제 1 전극 신호를 이용하여 상기 펜의 접촉 위치를 판단하고, 상기 펜의 제 2 전극으로부터 발생되는 제 2 전극 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 제 2 전극 신호를 이용하여 펜과 관련된 부가 정보를 판단하고, 상기 제 2 전극 신호의 프로파일의 비대칭성에 따라서 상기 펜의 기울어진 방향 및 상기 펜의 기울어진 정도 중 적어도 하나를 판단하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치는, 제 1 방향으로 배치되는 복수의 제 1 축 전극; 상기 복수의 제 1 축 전극과 교차하는 제 2 방향으로 배치되는 복수의 제 2 축 전극; 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 제 1 구동 기간 동안 펜의 제 1 서브 전극 및 제 2 서브 전극 각각으로부터 발생되는 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 신호의 프로파일을 이용하여 상기 펜의 기울어진 방향 및 상기 펜의 기울어진 정도 중 적어도 하나를 판단하고, 제 2 구동 기간 동안 펜의 제 2 서브 전극으로부터 발생한 전극 신호의 프로파일과 상기 제 1 구동 기간 동안 센싱된 프로파일을 비교하여 상기 펜의 회전 정보를 판단하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜은, 제 1 전극; 상기 제 1 전극으로부터 물리적으로 이격되어 배치되는 제 2 전극; 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 펜의 팁과 터치 감지 장치 사이의 접촉 압력이 임계치 미만인 경우에는, 상기 제 1 전극에서 상기 제 1 주파수를 가지는 제 1 전극 신호를 발생시키도록 제어하고, 상기 접촉 압력이 상기 임계치 이상인 경우에는, 상기 제 1 전극에서 상기 제 1 전극 신호를 발생시키면서, 상기 제 2 전극에서 상기 제 1 주파수와 상이한 제 2 주파수를 가지는 제 2 전극 신호를 발생시키도록 제어하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라서, 펜의 기울어진 정도 또는 펜의 회전 정도를 측정할 수 있는 터치 감지 장치 및 그 제어 방법과 펜이 제공될 수 있다. 이에 따라, 펜의 기울어진 정도 또는 펜의 회전 정도에 따라 다양한 펜의 효과를 출력할 수 있어, 사용자 인터페이스의 다양성이 보장될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 펜과 터치 감지 장치의 개념도를 도시한다.
도 1b 및 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜에서의 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호의 발생 시간을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 1d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 1e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어짐을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 1f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 회전을 설명하기 위한 평면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치의 상세 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜과 터치 감지 장치의 전극 사이의 커패시턴스 형성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 전극 및 제 2 전극의 개념도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디지털 코드에 관련된 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 전극 신호의 개념도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 개념도를 도시한다.
도 13a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어진 상태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 전극 신호에 의한 프로파일 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일을 도시한다.
도 13c는 제 1 전극 신호의 채널별 크기를 나타내는 그래프이다.
도 13d는 제 2 전극 신호의 채널별 크기를 나타내는 그래프이다.
도 14a 내지 14c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 프로파일을 이용한 펜의 기울어짐 정보의 판단을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 15a 내지 15e는 펜의 회전 각도를 판단하기 위한 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 펜의 기울어짐 정보를 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 17a 내지 17c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어짐 정보를 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 블록도를 도시한다.
도 19a 내지 19i는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 회전을 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 20a 내지 20c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어짐 정보 및 펜의 회전 정보를 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치 및 네트워크의 블록도를 도시한다.
도 22는 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치의 블록도이다.
도 23은 다양한 실시예에 따른 프로그램 모듈의 블록도이다.
도 1b 및 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜에서의 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호의 발생 시간을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 1d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 1e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어짐을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 1f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 회전을 설명하기 위한 평면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치의 상세 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜과 터치 감지 장치의 전극 사이의 커패시턴스 형성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 전극 및 제 2 전극의 개념도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디지털 코드에 관련된 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 전극 신호의 개념도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 개념도를 도시한다.
도 13a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어진 상태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 전극 신호에 의한 프로파일 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일을 도시한다.
도 13c는 제 1 전극 신호의 채널별 크기를 나타내는 그래프이다.
도 13d는 제 2 전극 신호의 채널별 크기를 나타내는 그래프이다.
도 14a 내지 14c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 프로파일을 이용한 펜의 기울어짐 정보의 판단을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 15a 내지 15e는 펜의 회전 각도를 판단하기 위한 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 펜의 기울어짐 정보를 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 17a 내지 17c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어짐 정보를 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 블록도를 도시한다.
도 19a 내지 19i는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 회전을 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 20a 내지 20c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어짐 정보 및 펜의 회전 정보를 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치 및 네트워크의 블록도를 도시한다.
도 22는 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치의 블록도이다.
도 23은 다양한 실시예에 따른 프로그램 모듈의 블록도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 터치 감지 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 터치 감지 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
다른 실시예에서, 터치 감지 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 터치 감지 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 다양한 실시예에서, 터치 감지 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 터치 감지 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 터치 감지 장치를 사용하는 사람 또는 터치 감지 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 터치 감지 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 펜과 터치 감지 장치의 개념도를 도시한다. 터치 감지 장치(100)는 예를 들어, 태블릿과 같은 형태로 개시되어 있지만, 터치 감지 장치(100)는 펜(130)의 위치를 측정하기 위한 전자 장치라면 그 종류에는 제한이 없다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜(130)은 두 개의 상이한 전극(101,102)을 포함할 수 있다. 제 1 전극(101)은 제 1 전극 신호(111)를 발생시키며, 제 2 전극(102)은 제 2 전극 신호(112)를 발생시킬 수 있다. 여기에서, 제 1 전극 신호(111)는 터치 감지 장치(100)에서 펜(130)의 위치를 측정하는데 이용되도록 설정될 수 있다. 제 2 전극 신호(112)는 터치 감지 장치(100)에서 펜(130)으로부터의 부가 정보를 측정하는데 이용되도록 설정될 수 있다. 여기에서, 부가 정보는 펜(130)의 팁과 접촉면 사이의 접촉 압력의 크기, 접촉 압력이 임계치 이상인지 여부, 펜(130)의 버튼이 눌렸는지 여부에 대한 정보, 펜(130)의 식별 정보 등의 다양한 부가적인 정보를 포함할 수 있다.
터치 감지 장치(100)는 제 1 전극 신호(111)를 이용하여 펜(130)의 위치를 판단할 수 있다. 터치 감지 장치(100)는 제 2 전극 신호(112)를 이용하여 펜(130)으로부터의 부가 정보, 예를 들어 펜(130)의 팁에서 검출되는 접촉 압력의 크기, 접촉 압력이 임계치 이상인지, 펜(130)의 버튼이 눌렸는지 여부에 대한 정보 또는 펜(130)의 식별 정보 등을 판단할 수 있다. 터치 감지 장치(100)는 제 1 전극 신호(111) 및 제 2 전극 신호(112)를 비교할 수 있으며, 비교 결과를 이용하여 펜(130)의 기울어짐 정보를 판단할 수 있다. 또는, 터치 감지 장치(100)는 제 1 전극 신호(111) 및 제 2 전극 신호(112)의 비교 결과를 이용하여 펜(130)의 회전 정보를 판단할 수도 있다. 터치 감지 장치(100)는 예를 들어 제 1 전극 신호(111)의 프로파일(profile)과 제 2 전극 신호(112)의 프로파일을 비교함으로써 펜(130)의 기울어짐 정보 및 회전 정보 중 적어도 하나를 판단할 수 있다. 펜의 전극으로부터의 신호에 의하여 각 전극들로부터 전기적인 신호가 출력될 수 있다. 예를 들어, 펜과 상대적으로 가깝게 배치되는 전극으로부터는 상대적으로 큰 세기의 전기적인 신호가 출력되며, 펜과 상대적으로 멀게 배치되는 전극으로부터는 상대적으로 작은 세기의 전기적인 신호가 출력될 수 있다. 터치 감지 장치(100)는 복수 개의 전극들이 교차하는 그리드(grid)를 포함할 수 있다. 그리드 내의 전극 각각에 대응하는 전기적인 신호의 세기는 펜과의 거리에 의존할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서의 신호의 프로파일은 그리드 내의 각 전극에 수신된 전기 신호 세기의 분포를 의미할 수 있다. 즉, 프로파일은 오브젝트로부터 발생되는 전극 신호가 터치 감지 장치에서 센싱되는 크기의 분포를 의미할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 터치 감지 장치(100)는 제 1 전극 신호(111)에 따른 프로파일 및 제 2 전극 신호(112)에 따른 프로파일의 형태, 상대적인 위치 등을 이용하여 펜(130)의 기울어짐 정보 및 회전 정보 중 적어도 하나를 판단할 수 있다. 터치 감지 장치(100)는 펜(130)의 기울어진 정도에 따라 필기에 의한 선의 두께를 상이하게 표시할 수 있다. 예를 들어, 실제의 붓으로 필기를 수행하는 경우에는 붓이 기울어진 방향 및 붓이 기울어진 정도, 붓의 회전 각도에 따라 상이한 필기가 수행될 수 있다. 본 발명에 의한 터치 감지 장치(100)는 펜(130)의 기울어진 방향, 기울어진 정도 및 회전 각도 중 적어도 하나에 따라 필기 효과를 결정함으로써, 실제의 붓에 의한 필기와 유사한 필기 기능을 제공할 수 있다. 또는, 터치 감지 장치(100)는 사용자로부터 서명을 수신할 수도 있다. 이 경우, 사용자마다 필기 습관이 상이할 수 있으며, 터치 감지 장치(100)는 펜(130)의 기울어진 방향, 기울어진 정도 및 회전 각도 중 적어도 하나를 이용하여 사용자마다의 필기 습관을 판단할 수 있다. 추후, 사용자 고유의 필기 습관은 사용자를 인증하기 위한 인증 정보로 이용될 수도 있다.
도 1b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜(130)에서의 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호의 발생 시간을 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 펜(130)은 제 1 전극 신호(181)를 제 1 기간에 송신할 수 있으며, 제 1 기간 이후의 제 2 기간 동안에 제 2 전극 신호(182)를 송신할 수 있다. 제 2 기간 동안 펜(130)은 제 1 전극 신호(181)의 송신을 중단할 수 있다. 아울러, 펜(130)은 제 2 기간 이후의 제 3 기간 동안에 다시 제 1 전극 신호(183)를 송신할 수 있으며, 도시되지는 않았지만 이후에 제 1 전극 신호(183)의 송신을 중단하고 제 2 전극 신호를 송신할 수 있다. 이에 따라, 펜(130)은 제 1 전극 신호의 송신 및 제 2 전극 신호의 송신을 번갈아가면서 수행할 수 있다. 이 경우, 제 1 전극 신호와 제 2 전극 신호의 주파수는 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 터치 감지 장치(100)는 수신되는 시간에 따라서 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 서로 구분할 수 있다. 단, 이와 같은 방법은 위치 측정을 위한 신호와 부가 정보 송출을 위한 신호가 서로 다른 시간에 송출됨에 따라서 터치패널에서 펜의 위치를 측정하는 시간이 느려진다는 단점이 있다.
도 1c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펜(130)에서의 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호의 발생 과정을 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 펜(130)은 제 1 전극 신호(191) 및 제 2 전극 신호(192)를 동시에 송신할 수도 있다. 제 1 전극 신호(191) 및 제 2 전극 신호(192)는 이 경우에 주파수가 상이할 수 있으며, 이에 따라 터치 감지 장치(100)는 제 1 전극 신호(191) 및 제 2 전극 신호(192)를 서로 구분할 수 있다.
도 1d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
191 동작에서, 터치 감지 장치는 펜의 제 1 전극으로부터 제 1 전극 신호를 수신할 수 있다. 192 동작에서, 터치 감지 장치는 펜의 제 2 전극으로부터 제 2 전극 신호를 수신할 수 있다. 도 1b 또는 1c에서 설명한 바와 같이, 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 동시에 수신하거나 또는 상이한 기간별로 수신할 수 있다.
193 동작에서, 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호를 이용하여 펜의 위치를 판단할 수 있다. 194 동작에서, 터치 감지 장치는 제 2 전극 신호를 이용하여 부가 정보를 판단할 수 있다. 195 동작에서, 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호의 프로파일에 따라서, 펜의 기울어짐에 대한 정보 및 펜의 회전에 대한 정보 중 적어도 하나를 판단할 수 있다.
도 1e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어짐을 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 펜(130)은 지면에 대하여 수직하도록 직립할 수 있으며, 이 경우에 펜(130)의 제 1 지점(120)의 위치는 (0,0,z1)일 수 있다. 한편, 펜(130)이 지면에 대하여 기울어질 수 있으며, 이 경우 제 1 지점(120)의 위치는 (x2,y2,z2)일 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호의 프로파일 및 제 2 전극 신호의 프로파일을 이용하여 펜(130)의 기울어진 정도를 판단할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 장치는 제 1 지점(120)의 이동 정보를 판단할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 터치 감지 장치는 제 1 지점의 이동 정보를 직교 좌표계가 아닌 구면 좌표계에서 판단할 수도 있으며, 이에 따라 제 2 지점의 구면좌표계에서의 이동 정보를 구면좌표계에서 정의된 각도로서 판단할 수도 있다.
도 1f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 회전을 설명하기 위한 평면도를 도시한다. 도 1f에 도시된 바와 같이, 펜을 상측에서 본 경우에는 원형 형태일 수 있다. 원형 형태는 단순히 예시적인 것이며, 펜의 단면의 형태에는 제한이 없다. 펜의 상면에는 제 1 지점(131)이 정의될 수 있으며, 회전에 의하여 제 1 지점(131)과 원점을 연결하는 직선이 기준선과 α의 각도를 이룰 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치(100)는, 제 1 전극 신호의 프로파일 및 제 2 전극 신호의 프로파일을 이용하여 펜(130)의 회전 정보, 예를 들어 α의 각도를 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치의 상세 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터치 감지 장치(200)는 복수 개의 전극들(201 내지 206, 211 내지 216)이 배치될 수 있다. 세로 방향으로 신장된 전극들(201 내지 206)은 펜(230)의 가로 방향(x축 방향)의 위치를 측정하기 위한 것이며, 가로 방향으로 신장된 전극들(211 내지 216)은 펜(230)의 세로 방향(y축 방향)의 위치를 측정하기 위한 것일 수 있다. 여기에서, 신장된 방향에 따라 터치 감지 장치(200)의 전극들을 제 1 축 전극 및 제 2 축 전극으로 구분할 수도 있다.
전극들(201 내지 206, 211 내지 216)은 ITO(Indium Tin Oxide)과 같은 투명한 전도체로 구현될 수 있으며, 주변에 형성된 전기장에 의하여 전압을 발생시킬 수 있는 구성이라면 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 아울러, 도 2에서는 세로 방향으로 신장된 전극들(201 내지 206)과 가로 방향으로 신장된 Stipe 형태의 전극들(211 내지 216)이 서로 직교하는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로 diamond 형태 등 다양한 형태 및 다양한 교차 각도로 구현될 수 있다. 또한, 가로 방향의 전극들과 세로 방향의 전극들이 교차하는 형태의 그리드 이외에도 N x M 의 어레이 형태의 전극들이 각각의 연결전극들을 통해 회로부와 연결되는 형태의 구조역시 가능한 형태이다.
전극들(201 내지 206, 211 내지 216)은 연결부(220)에 연결될 수 있다. 연결부(220)는 구동 회로부(221) 또는 수신 회로부(222) 중 어느 하나를 전극들(201 내지 206, 211 내지 216)에 연결 또는 연결하지 않도록 온/오프하는 스위치를 포함할 수 있다.
펜(230)으로부터의 전기장이 발생되면, 전극들(201 내지 206, 211 내지 216) 근처에까지 전기장이 전파될 수 있다. 전극들(201 내지 206, 211 내지 216)은, 주변의 전기장에 의하여 전기적인 신호를 발생시킬 수 있다. 전극들(201 내지 206, 211 내지 216) 각각으로부터의 전기적인 신호는 수신 회로부(222)로 출력될 수 있다.
터치 감지 장치(200)는 전극들(201 내지 206, 211 내지 216) 각각에 채널 번호를 부여할 수 있으며, 채널별로 수신 신호의 세기를 판단할 수 있다. 터치 감지 장치(200), 예를 들어 제어부(223)는 채널별 신호의 세기를 이용하여 펜(230)의 위치를 판단할 수 있다.
제어부(223)는 제 1 전극 신호(231)에 대한 채널별 신호의 세기를 이용하여 펜(230)의 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극 신호(231)가 제 1 주파수인 경우에는, 제어부(223)는 제 1 주파수의 채널별 신호의 세기를 이용하여 펜(230)의 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극 신호(231)가 제 1 기간 동안 수신되는 경우에는, 제어부(223)는 제 1 기간 동안의 채널별 신호의 세기를 이용하여 펜(230)의 위치를 판단할 수 있다. 제어부(223)는, 프로세서 형태로 구현될 수도 있으며, 예를 들어 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 또는, 제어부(223)는 MCU(micro controlling unit) 또는 미니 컴퓨터 형태로 구현될 수도 있다.
제어부(223)는 제 2 전극 신호(232)를 이용하여 펜(230)의 부가적인 정보를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극 신호(232)가 제 2 주파수인 경우에는, 제어부(223)는 제 2 주파수의 신호를 이용하여 펜(230)의 부가적인 정보를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극 신호(232)가 제 2 기간 동안 수신되는 경우에는, 제어부(223)는 제 2 기간 동안의 수신된 신호를 이용하여 펜(230)의 부가적인 정보를 판단할 수 있다.
아울러, 제어부(223)는 제 1 전극 신호(231)의 프로파일 및 제 2 전극 신호(232)의 프로파일 중 적어도 하나를 이용하여 펜(230)의 기울어짐 정보 및 펜(230)의 회전 정보 중 적어도 하나를 판단할 수 있다.
한편, 펜(230)은 내부에 배터리와 같은 전원을 포함할 수 있다. 이에 따라, 펜(230)은 전원으로부터의 전력을 이용하여 전기장을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 터치 감지 장치(200)는 전도성 물체의 접촉을 감지하는 정전용량 변화 감지 회로를 포함할 수 있다. 이때, 터치 감지 장치(200)는 한 종류의 펜의 접촉이 감지되는 경우에는, 정전용량 변화 감지 회로에 의한 전도성 물체의 접촉 위치에 관련된 정보를 산출하지 않거나 또는 제어 회로로 전송하지 않을 수 있다. 이에 따라, 손에 펜을 쥐고 터치 감지 장치(200) 상에 필기하는 경우에, 손에 의한 접촉을 처리하지 않을 수 있다.
구동 회로부(221)는 손가락의 접촉을 감지하기 위한 구동 신호를 발생시킬 수 있다. 손가락이 전극에 접촉한 경우와 접촉하지 않은 경우에는, 전극의 커패시턴스 또는 전극들 사이의 커패시턴스가 변경될 수 있다. 제어부(223)는 구동 회로부(221)에서 전극에 구동 신호를 인가하여 커패시턴스를 측정함으로써, 손가락의 접촉 여부와 접촉 위치를 판단할 수 있다.
연결부(220)는 전극들(201 내지 206, 211 내지 216)을 순차적으로 수신 회로부(222)로 연결할 수 있으며, 수신 회로부(222)는 전극들(201 내지 206, 211 내지 216)로부터의 전기적인 신호를 처리하여 제어부(223)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 수신 회로부(222)는 특정 주파수를 통과시키는 필터를 포함할 수 있다. 제 1 전극 신호(231) 및 제 2 전극 신호(232)가 각각 제 1 주파수 및 제 2 주파수인 경우, 수신 회로부(222)는 제 1 주파수를 통과시키는 필터 및 제 2 주파수를 통과시키는 필터를 포함하여, 제 1 전극 신호(231) 및 제 2 전극 신호(232)를 분리하여 처리하여 제어부(223)로 전달할 수 있다. 수신 회로부(222)는 신호의 세기를 증폭하는 증폭기 또는, 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter)를 추가적으로 포함할 수도 있다.
한편, 전극들(201 내지 206, 211 내지 216)의 하측에는 영상 정보를 표시할 수 있는 디스플레이가 배치될 수 있으며, 이에 따라 영상 표시 및 터치 감지가 동시 수행될 수 있는 터치스크린이 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜과 터치 감지 장치의 전극 사이의 커패시턴스 형성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 감지 장치(310)는 복수 개의 전극(311 내지 313)을 포함할 수 있다. 펜(300)은 1차 전지 또는 2차 전지 등의 배터리를 포함하는 전원부(301)를 포함할 수 있다. 전원부(301)는 전력을 제공할 수 있으며, 펜 신호 생성부(302)는 이를 이용하여 펜 신호를 생성할 수 있다. 펜 신호 생성부(302)는 터치 감지 장치(310)에서 펜(300) 위치를 판단하도록 설정된 제 1 전극 신호와 펜(300)의 부가 정보를 판단하도록 설정된 제 2 전극 신호를 생성하기 위한 전기적인 신호들을 생성할 수 있다. 펜 신호 생성부(302)는 제 1 전극 신호와 제 2 전극 신호의 주파수를 상이하도록 전기적인 신호들을 생성할 수 있다. 또는 펜 신호 생성부(302)는 기간별로 제 1 전극 신호와 제 2 전극 신호를 생성할 수 있다. 펜 신호 생성부(302)는 사인파 생성을 위한 오실레이터(oscillator), 증폭기, 필터 등의 하드웨어를 포함할 수 있다.
펜(300)은 제 1 전극(303)과 제 2 전극(304)을 포함할 수 있다. 펜 신호 생성부(302)는 생성한 제 1 전극 신호를 위한 전기적인 신호를 제 1 전극(303)으로 출력할 수 있으며, 제 2 전극 신호를 위한 전기적인 신호를 제 2 전극(304)로 출력할 수 있다. 제 1 전극(303)은 터치 감지 장치(310)의 전극들(311 내지 313) 각각과 커패시턴스(321,322,323)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 제 1 전극(303)으로부터의 제 1 전극 신호는 커패시턴스(321,322,323)를 통하여 터치 감지 장치(310)의 전극들(311 내지 313)로 전달될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 제 2 전극(304) 또한 터치 감지 장치(310)의 전극들(311 내지 313) 각각과 커패시턴스를 형성할 수 있으며, 제 2 전극 신호는 커패시턴스를 통하여 터치 감지 장치(310)의 전극들(311 내지 313)로 전달될 수 있다.
펜(300)은 펜 팁의 접촉 압력을 감지하는 필압 감지부(305)를 포함할 수 있으며, 온/오프가 가능한 스위치부(306)를 포함할 수 있다. 펜 신호 생성부(302)는 필압 감지부(305)로부터 수신된 필압에 대한 정보를 이용하여 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 위한 전기적인 신호를 생성할 수 있다. 펜 신호 생성부(302)는, 스위치부(306)의 온/오프 상태에 대한 정보를 이용하여 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 위한 전기적인 신호를 생성할 수 있다. 또는, 펜 신호 생성부(302)는 펜(300)의 식별 정보를 포함하는 제 2 전극 신호를 위한 전기적인 신호를 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 전극 및 제 2 전극의 개념도를 도시한다. 제 1 전극(401)은 펜(400)의 중심을 통과하도록 배치될 수 있다. 제 2 전극(402)은 제 1 전극(401)과 물리적으로 이격되어 배치될 수 있으며, 제 1 전극(401) 및 제 2 전극(402) 사이에는 차폐부(403)가 배치될 수 있다. 차폐부(403)에 의하여 제 1 전극(401)으로부터의 제 1 전극 신호와 제 2 전극(402)으로부터의 제 2 전극 신호가 서로 간섭되지 않을 수 있다. 아울러, 차폐부(403)에 의하여 제 1 전극 신호의 프로파일이 특정 형태를 가질 수 있다. 더욱 상세하게, 차폐부(403)에 의하여 가려진 부분은 제 1 전극(401)으로부터 발생하는 전기장이 차폐 (shield)될 수 있으며, 이에 따라 제 1 전극 신호의 프로파일이 특정 형태로 유도될 수 있다. 이러한 차폐부는 전도체를 접지하는 간단한 방법으로 구현이 가능하다.
이하에서는, 도 5 내지 12를 참조하여, 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 이용한 다양한 정보의 전달에 대하여 설명을 하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
제 1 전극 신호(501)는 사인 파형의 신호일 수 있다. 제 2 전극 신호(502) 또한 사인 파형의 신호일 수 있으며, 도 5의 실시예에서 제 1 전극 신호(501) 및 제 2 전극 신호(502)의 주파수는 상이할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 2 전극 신호(502)의 주파수는 필압에 따라 가변적일 수 있다. 예를 들어, 펜 내부의 펜 신호 생성부는, 필압 감지부로부터의 필압 정보에 대응하는 주파수를 결정할 수 있으며, 결정된 주파수를 가지는 전기적인 신호를 제 2 전극으로 출력할 수 있으며, 이에 따라 제 2 전극은 결정된 주파수의 제 2 전극 신호(502)를 발생시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 펜은 필압이 임계치(503) 이상인 경우에만 제 2 전극 신호를 출력하도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 필압이 임계치 (503) 미만인 경우에는, 제 2 전극 신호(502)가 출력되지 않을 수 있다.
터치 감지 장치는 제 1 전극 신호(501)를 전극의 채널별로 수신할 수 있다. 터치 감지 장치의 전극과 펜의 거리에 따라 제 1 전극 신호(501)에 의하여 전극의 채널 각각에서 출력되는 전기적인 신호의 세기는 상이할 수 있다. 터치 감지 장치는 전극의 채널별 전기적인 신호의 세기에 기초하여 펜의 위치를 판단할 수 있다. 또한, 터치 감지 장치는 제 2 전극 신호(502)의 주파수에 따라 필압을 측정할 수 있다.
상술한 바에 따라서, 터치 감지 장치는 필압이 임계치가 이상이 임의의 구간(예를 들어, t1, t2)에서 센싱을 수행하더라도 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 측정할 수 있다. 아울러, 터치 감지 장치는 필압이 임계치 미만인 구간(예를 들어, t0)에서 센싱을 수행하더라도 제 1 전극 신호를 센싱하여 펜의 위치를 판단할 수 있다. 한편, 터치 감지 장치는, 선택한 구간에서 일부는 필압이 임계치 이상이고 다른 일부는 필압이 임계치 미만일 수 있다. 이 경우에는, 터치 감지 장치는 제 2 전극 신호의 크기에 기초하여 펜 팁의 접촉 여부를 판단할 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 본원의 터치 감지 장치는 디스플레이와 함께 배치되어 터치스크린으로 구현될 수도 있다. 디스플레이는 구동 시에 다양한 주파수의 노이즈(noise)를 생성할 수 있다. 발생된 노이즈는 정확한 터치 정보를 판단하는 데 있어서 방해가 될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이에 의한 노이즈가 심하게 발생하는 구간을 피하여 펜으로부터의 전극 신호를 센싱하는 것이 요구될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 터치 감지 장치는 펜으로 디스플레이의 구동 타이밍(timing)에 대한 정보를 송신할 수 있다. 디스플레이의 구동 타이밍 에 대한 정보는, HSYNC 신호 또는 VSYNC 신호일 수 있다. 펜은 수신된 디스플레이의 구동 타이밍 정보에 기초하여 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호의 송출 타이밍을 결정할 수 있다. 예를 들어, 펜은 디스플레이의 구동 신호가 변화하지 않는 기간 동안에 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 송신할 수 있으며, 터치 감지 장치는 디스플레이로부터의 노이즈가 작은 구간에서 전극 신호를 수신할 수 있어, 수신 신호의 SNR(signal to noise ratio)가 향상될 수 있다. 이 경우, 펜은 터치 감지 장치로부터 수신되는 구동 타이밍에 따라 전극 신호의 구동 타이밍을 변경할 수 있는 추가 회로를 더 포함할 수도 있다.
한편, 도 5에서와 같이, 펜은 필압이 임계치 이상인 경우에 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 항상 송신하도록 하면, 터치스크린 장치에서는 펜의 구동 타이밍과 관계 없이 임의의 구간에 펜 위치 및 부가 정보를 센싱해도 되므로 터치스크린장치에서 펜 쪽으로 별도의 타이밍 정보를 보낼 필요가 없게 된다. 따라서, 펜은 터치스크린 장치로부터 타이밍 정보를 수신할 수 있는 수신부 및 수신된 정보에 따라서 신호의 구동 타이밍 을 변경할 수 있는 회로부 등이 필요 없게 되어서 보다 간단한 구성을 가질 수 있게 된다. 또한 터치스크린 장치는 펜에 구동 타이밍 등을 전송하는 절차가 필요 없이 임의의 구간에 펜 신호 센싱이 가능하므로 펜 구동에 필요한 시간을 절약할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
펜은 제 1 전극 신호(601)를 계속하여 송신할 수 있다. 펜은 제 2 전극 신호(602)를, 필압이 임계치(603) 이상인 구간에서만 송신할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 펜은 필압에 따라 제 2 전극 신호(602)를 생성할 수 있다. 펜은, 수학식 1에 따라 제 2 전극 신호(602)를 생성할 수 있다.
ω1 및 ω2 는 미리 설정된 각주파수일 수 있으며, A, B는 변경 가능한 진폭일 수 있다. 펜은 필압에 따라서 A:B의 비율을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 필압이 센싱되면, 펜은 A/B를 1.2로 결정할 수 있으며, 제 2 필압이 센싱되면, 펜은 A/B를 1.3으로 결정할 수 있다. 터치 감지 장치는, 수신된 제 2 전극 신호(602)를 처리하여, A:B의 비율을 판단할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 장치는 수신된 제 2 전극 신호(602)를 푸리에 변환(Fourier transform)하여, A:B의 비율을 판단할 수 있으며, 판단한 비율에 기초하여 필압을 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
펜은 제 1 전극 신호(701)를 계속하여 송신할 수 있다. 펜은 제 2 전극 신호(702)를, 필압이 임계치(703) 이상인 구간에서만 송신할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 펜은 디지털 코드(digital code)의 제 2 전극 신호(702)를 송신할 수도 있다. 이에 따라, 부가 정보에 대한 디지털 코드(digital code for additional information)가 제 2 전극 신호(702)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 장치의 부가 정보에 대한 샘플링 타임(sampling time)이 τ인 경우에, τ에 최소 2 세트(set) 이상의 디지털 코드가 포함되도록 하면, 터치 감지 장치의 샘플링이 임의의 구간(예를 들어, t1, 혹은 t2)에서 샘플링을 수행한다 하더라도 최소 하나의 세트의 부가 정보를 획득할 수 있다. 더욱 상세하게, 터치 감지 장치가 t2 구간을 샘플링한다 하더라도, 적어도 하나의 디지털 코드를 센싱할 수 있다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디지털 코드에 관련된 전극 신호들의 파형을 도시한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제 2 전극 신호(802)의 1 세트의 디지털 코드는 블랭크 시간(blank time)(tb)와 "0"과 "1"을 지시하는 비트 시퀀스로 구성될 수 있다. 도 8b 및 도 8c는, 맨체스터 코드(Manchester code)가 이용된 경우의 디지털 코드를 도시한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, "0"을 지시하는 비트를 구성하기 위하여 f1 주파수의 신호에 이은 f2 주파수의 신호를 구현하고, "1"을 지시하는 비트를 구성하기 위하여 f2의 주파수의 신호에 이은 f1의 주파수 신호를 구현할 수 있다. 이에 따라, 별도의 시작 비트(start bit) 없이, 블랭크 시간(tb)만으로도 디지털 코드의 시작 타이밍이 파악될 수 있다. 더욱 상세하게, 터치 감지 장치는 f1 또는 f2의 주파수의 신호가 센싱되는 시점을 시작 타이밍으로 판단할 수 있다. 아울러, 이와 같은 방식으로 부가적인 정보를 위한 신호를 구현하는 경우에, 블랭크 시간(tb)의 구간을 제외한 구간에서는 모두 f1 또는 f2의 신호가 발생되므로, 펜의 기울어짐 정보를 판단 시점에 안정적인 SNR이 확보될 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 도 5 내지 도 8c에서는, 필압이 기설정된 임계치 이상인 경우에만 제 2 전극 신호가 발생되며, 필압이 기설정된 임계치 미만인 경우에는 제 1 전극 신호만이 발생되므로, 불필요한 전력 소모가 방지될 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서는, 펜은 필압과 무관하게 항상 제 2 전극 신호를 발생시킬 수도 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
펜은 제 1 전극 신호(901)를 계속하여 송신할 수 있으며, 제 2 전극 신호(902)를 송신할 수도 있다. 제 2 전극 신호(902)는 "0" 또는 "1"의 값을 가지는 플래그를 포함하는 디지털 코드(Digital code)의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 펜 팁의 접촉 압력이 임계치(903) 이상인 경우에는 펜은 플래그(P_flag)를 1로 설정할 수 있으며, 펜 팁의 접촉 압력이 임계치(903) 미만인 경우에는 펜은 플래그(P_flag)를 0으로 설정할 수 있다. 한편, 펜은 제 1 전극 신호(901)의 주파수를 접촉 압력에 따라 변경할 수 있다. 제 1 전극 신호(901)의 주파수는 f0 내지 f1의 범위에서 변경가능하며, 접촉 압력과 주파수 사이의 관계는 펜과 터치 감지 장치가 미리 공유할 수 있다. 이에 따라, 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호(901)의 주파수를 파악함으로써, 접촉 압력을 판단할 수 있다. 한편, 제 1 전극 신호(901)에는 노이즈 성분이 포함될 수도 있으며, 터치 감지 장치가 파악한 주파수 또한 노이즈에 오차가 발생할 수 있다. 터치 감지 장치는, 제 2 전극 신호(902)의 플래그를 파악함으로써 임계치 미만의 접촉 압력에 대하여서는 처리하지 않음으로써, 펜에 의하여 필기가 기재되지 않아야 할 때 필기가 기재되는 등의 심각한 오동작이 방지될 수 있다. 아울러, 터치 감지 장치는, 플래그가 1인 것을 감지하면, 제 1 전극 신호(901)의 크기가 작은 경우에도, 최소 필압으로 입력이 발생하는 것으로 판단하여, 필기 등을 표시할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 신호들의 파형을 도시한다.
필압이 임계치(1002) 미만인 경우에는, 펜은 제 1 전극 신호(1001)를 f0의 주파수로 송신할 수 있다. 필압이 임계치(1002) 이상인 경우에는, 펜은 제 1 전극 신호(1001)를 f0 초과 f1 이하의 범위 중 어느 하나의 주파수로 송신할 수 있다. 펜은 필압에 따라 제 1 전극 신호(1001)의 주파수를 변경할 수 있으며, 접촉 압력과 제 1 전극 신호(1001)의 주파수 사이의 관계는 펜과 터치 감지 장치가 미리 공유할 수 있다. 이에 따라, 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호(1001)의 주파수를 파악함으로써, 접촉 압력을 판단할 수 있다.
한편, 제 2 전극 신호(1003)는 펜에 구비된 제 1 버튼 또는 제 2 버튼이 눌려졌는지 여부를 판단하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 버튼 상태(1004)에서 모든 버튼이 눌리지 않은 경우에는, 펜은 fa의 주파수를 가지는 제 2 전극 신호(1003)를 송신할 수 있다. 버튼 상태(1004)에서 제 1 버튼이 눌린 것으로 판단되면, 펜은 fb의 주파수를 가지는 제 2 전극 신호(1003)를 송신할 수 있다. 버튼 상태(1004)에서 제 2 버튼이 눌린 것으로 판단되면, 펜은 fc의 주파수를 가지는 제 2 전극 신호(1003)를 송신할 수 있다. 터치 감지 장치는, 제 2 전극 신호(1003)의 주파수를 파악함으로써 펜에 구비된 버튼 상태(1004)를 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 제 2 전극 신호(1003)는 펜의 식별 정보등을 포함할 수도 있다. 버튼 상태(1004) 또는 펜의 식별 정보는, 상대적으로 정보의 변화량이 작으므로, 정보의 변화량이 많은 위치 정보 및 필압 정보와 분리함으로서 효율적인 정보의 전송이 가능할 수 있다.
한편, 가벼운 필기감을 구현하기 위해서는 터치 감지 장치는 미세한 필압을 감지할 수 있어야 한다. 한편, 터치 감지 장치의 전극 신호의 민감도를 높이는 경우, 즉 미세한 필압에도 반응하도록 구성된 경우에는, 잡음에 의하여 제 1 전극 신호(1001)의 주파수가 변동하는 경우 펜이 접촉하였는데 필기가 되지 않거나, 펜이 접촉되지 않았는데 필기가 입력되는 오류가 발생할 수 있다. 이에 따라, 펜의 접촉 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있는 보조적인 방법이 도입될 수 있다. 하기의 표 1은 부가 정보를 포함하는 제 2 전극 신호(1003)가 펜 팁의 접촉 여부에 대한 정보를 포함하는 예시이다.
| 주파수 | 버튼 상태 | 팁 |
| fa | 모든 버튼이 눌려지지 않음 | 눌려지지 않음 |
| fb | 제 1 버튼이 눌려짐 | 눌려지지 않음 |
| fc | 제 2 버튼이 눌려짐 | 눌려지지 않음 |
| fd | 모든 버튼이 눌려지지 않음 | 눌려짐 |
| fe | 제 1 버튼이 눌려짐 | 눌려짐 |
| Ff | 제 2 버튼이 눌려짐 | 눌려짐 |
상술한 표를 이용함으로써 터치 감지 장치는 신속하게 팁의 접촉 상태 및 버튼의 접촉 상태를 판단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 전극 신호의 개념도를 도시한다. 도 11의 실시예에서는, 버튼이 눌려진 여부에 따라 주파수가 변경될 수 있다.
펜이 터치 감지 장치에 접근하는 경우, 펜으로부터 발생하는 제 2 전극으로부터의 제 1 기간(t1) 동안의 신호(1101)는 버튼이 눌린 경우(button pressed)에는 f_init_b의 초기 주파수를 가질 수 있으며, 버튼이 눌리지 않은 경우(no button)에는, f_init의 초기 주파수를 가질 수 있다. 터치 감지 장치는 제 2 전극 신호의 주파수를 측정함으로써 펜에 구비되는 버튼의 눌림 여부를 판단할 수 있다. 한편, 터치 감지 장치는 제 2 기간(t2) 동안 펜으로 펜 제어 신호를 송신할 수 있다. 이 경우, 펜의 입장에서는 펜 제어 신호의 수신을 위하여 제 2 전극 신호를 생성하지 않을 수 있으며, 펜 제어 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 장치는 제 2 기간(t2) 동안 펜이 접촉된 순서를 전송할 수 있다. 본 실시예에서, 터치 감지 장치가 이미 2개의 펜의 접촉을 감지한 경우를 가정하면, 접촉된 펜이 3번째 접촉된 펜이라는 정보를 제 2 기간(t2) 동안 펜으로 전송할 수 있다. 펜은, 제 3 기간(t3) 동안에 수신된 정보에 부합하는 주파수의 제 2 전극 신호(1003)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 세 번째 접촉된 펜이라는 것을 파악한 펜은, 세 번째 펜에 대응하는 주파수인 f_pen3 또는 f_pen3_b의 주파수를 가지는 제 2 전극 신호를 생성할 수 있다. f_pen3_b는 버튼이 눌려진 경우의 주파수를 의미할 수 있다. 이 경우, 펜은 제 1 전극 신호 또한 세 번째 펜에 대응하는 주파수로 설정할 수 있다. 이 후, 펜은 제 4 기간(t4) 동안에 다시 펜 제어 신호의 수신을 위하여 아무런 신호를 생성하지 않을 수 있다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 개념도를 도시한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜은 제 1 전극(1201) 및 제 2 전극(1202)을 포함할 수 있다. 제 1 전극(1201)은 펜의 중심부에 배치될 수 있으며, 펜 팁을 형성할 수 있다. 한편, 제 2 전극(1202)은 제 1 전극(1201)과 물리적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제 1 전극(1201) 및 제 2 전극(1202)은 펜 회로부(1210)에 연결될 수 있다. 더욱 상세하게, 펜 제어부(1211)는 예를 들어 제 1 전극 신호를 위한 전기적인 신호를 생성하여 제 1 증폭기(1212)로 증폭할 수 있다. 증폭된 신호는 제 1 전극(1201)로 출력된다. 펜 제어부(1211)는, 간단한 logic 회로 형태로 구성되거나, 보다 복잡한 기능의 구현을 의해서 프로세서 형태로 구현될 수도 있으며, 예를 들어 MCU(micro controlling unit) 또는 미니 컴퓨터 형태로 구현될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 펜 제어부(1211)는 별도로 구비된 오실레이터로부터 생성된 구형파 또는 사인파등의 신호를 이용하여 전기적인 신호를 생성할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 펜 제어부(1211)가 오실레이터를 포함할 수도 있다. 제 1 증폭기(1212)는 입력받은 전기적인 신호를 증폭하여 제 1 전극(1201)으로 전달할 수 있다. 제 1 전극(1201)은 도전성 물질로 구성될 수 있으므로, 입력받은 전기적인 신호에 기초하여 제 1 전극 신호를 방출할 수 있다. 한편, 펜 제어부(1211)는 제 2 전극 신호 생성을 위한 전기적인 신호를 제 2 증폭기(1213)으로 출력할 수 있다. 펜 제어부(1211)는 필압 또는 버튼 상태 등에 기초하여 전기적인 신호의 주파수를 변경하다든지 또는 디지털 형태의 전기적인 신호를 생성할 수 있다. 제 2 증폭기(1213)는 입력받은 전기적인 신호를 증폭하여 제 2 전극(1202)으로 출력할 수 있으며, 제 2 전극(1202)은 입력받은 전기적인 신호에 기초하여 제 2 전극 신호를 방출할 수 있다. 한편, 제 2 전극(1202)은 구현에 따라 터치 감지 장치로부터 수신되는 펜 제어 신호를 입력받을 수도 있다. 제 2 전극(1202)은 도전성 물질로 구성될 수 있으므로, 주변의 전기장, 즉 펜 제어 신호에 기초하여 전기적인 신호를 제 3 증폭기(1214)로 출력할 수 있다. 제 3 증폭기(1214)는 입력받은 전기적인 신호를 증폭하여 펜 제어부(1211)로 출력할 수 있으며, 펜 제어부(1211)는 입력받은 전기적인 신호를 이용하여 펜 동작 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 펜 제어부(1211)는 미리 설정된 제 2 전극 신호 송신 기간 동안에는 스위치(1215)가 제 2 증폭기(1213)에 연결되도록 하며, 미리 설정된 펜 제어 수신 기간 동안에는 스위치(1215)가 제 3 증폭기(1214)에 연결되도록 제어할 수 있다. 한편, 제 2 전극(1202)이 펜 제어 신호를 수신하는 구성은 단순히 예시적인 것으로, 다른 실시예에 의한 펜은 제 1 전극(1201)을 이용하여 터치 감지 장치로부터의 펜 제어 신호를 수신할 수도 있다.
이상에서는, 도 5 내지 12를 참조하여, 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 이용한 다양한 정보의 전달에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 이용하여 펜의 기울어짐 정보 및 펜의 회전 정보 중 적어도 하나를 판단하는 구성에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 13a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어진 상태를 설명하기 위한 개념도이다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 펜(1300)의 제 1 전극(1301)의 일단와 제 2 전극(1302)의 일단(1302)은 수직방향으로 h만큼 차이가 나도록 배치될 수 있다. 제 1 전극(1301)은 펜이 터치 감지 장치에 접촉시 제 2 전극(1302)에 비하여 터치 감지 장치에 더 가깝게 배치될 수 있다.
도 13b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1303) 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1304)을 도시한다. 도 13c는 제 1 전극 신호의 채널별 크기를 나타내는 그래프이며, 도 13d는 제 2 전극 신호의 채널별 크기를 나타내는 그래프이다. 상술한 바와 같이, 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호는 주파수를 구분한다든지 또는 시간을 구분하는 방법으로 구분될 수 있다.
도 13c 및 13d에서 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 상대적으로 좌측에 배치된 채널의 전극에서 제 1 전극 신호(1305)가 센싱될 수 있으며, 상대적으로 우측에 배치된 채널의 전극에서 제 2 전극 신호(1306)가 센싱될 수 있다. 도 13b의 프로파일(1303,1304)은 터치 감지 장치의 각 전극에 센싱된 신호의 크기의 분포를 나타낼 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1303) 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1303)의 상대적인 위치를 이용하여 펜의 기울어짐 정보를 판단할 수 있다. 펜이 더 많이 기울어질수록 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1303) 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1304) 사이의 거리가 증가할 수 있다. 이에 따라, 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1303) 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1304) 사이의 거리에 기초하여 펜이 기울어진 정도를 판단할 수 있다. 한편, 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1303)을 기준으로 한 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1304)의 방향에 따라 펜이 기울어진 방향을 판단할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1303)을 기준으로 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1304)이 우측에 배치된 것에 기초하여, 터치 감지 장치는 펜이 우측으로 기울었다는 것을 판단할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 터치 감지 장치는 펜이 기울어진 방향 및 펜이 기울어진 정도 중 적어도 하나를 판단할 수 있다. 터치 감지 장치의 더욱 상세한 펜의 기울어짐 정보에 대한 판단은 후술하도록 한다.
상술한 실시예에서는, 제 2 전극 신호는 필압이 임계치 이상인 경우에만 발생될 수도 있으며, 이에 따라 터치 감지 장치의 전력 소모가 감소될 수 있다. 즉, 부가 정보를 발생시키는 과정은 다소 복잡한 회로가 필요할 수 있으므로, 이러한 기능을 제 2 전극에서 담당하여 필요 시에만 동작하게 함으로서, 제 1 전극을 구동하기 위한 구동 회로는 상대적으로 단순한 구조로 구현될 수 있으며, 전체적으로는 비교적 소모 전력의 감소가 가능할 수 있다. 아울러, 펜이 터치 감지 장치에 근접하는 경우에도 제 1 전극 신호가 발생됨에 따라서, 호버링(hovering)과 같은 추가적인 서비스가 가능할 수 있다.
한편, 다른 실시예에서는, 제 1 전극에서 부가 정보를 포함하는 신호를 발생시킬 수도 있다. 이 경우, 터치 감지 장치는 제 1 전극으로부터의 신호로 부가 정보 및 위치 측정을 병행할 수도 있다. 제 2 전극에서는 펜의 기울어진 방향에 대한 정보를 취득하기 위한 별도의 기울어짐 감지 신호를 발생시킬 수 있다.
도 14a 내지 14c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 신호 프로파일을 이용한 펜의 기울어짐 정보의 판단을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 14a에서, 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1401) 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1402)은 d만큼 이격된 것으로 판단될 수 있다. φ-direction은 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1401)의 중심 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1402) 의 중심을 통과하는 방향일 수 있다. φ-direction과 x축이 이루는 각도는 φ일 수 있다. 만약, 제 2 전극이 원형 대칭(circularly symmetric)인 경우에는, 도 14b에 도시된 바와 같이, 펜이 기울어진 방향(φ_pen)과 φ이 동일할 수 있다. 이에 따라, 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1401)의 중심 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1402)의 중심을 통과하는 축, 즉 φ-direction과 x축과 이루는 각도인 φ를 측정함으로써 펜이 기울어진 방향을 판단할 수 있다.
한편, 도 14c에서 펜이 기울어진 각도 θ는 제 1 전극 및 제 2 전극 사이의 거리 (도 13a에서의 h)와 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1401)의 중심 및 제 2 전극 신호에 의한 프로파일(1402) 의 중심 사이의 거리(d)에 의하여 판단될 수 있다.
터치 감지 장치는 예를 들어, 수학식 2에 기초하여 펜이 기울어진 각도 θ를 판단할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 터치 감지 장치는, 펜이 기울어진 방향 및 정도를, 펜이 x축과 이루는 각도인 φ와, 펜이 z축과 이루는 각도인 θ로 확인할 수 있다. 즉, 터치 감지 장치는, 펜이 기울어진 정보를 두 개의 각도인 φ, θ로 판단함으로써, 3차원적으로 펜이 기울어진 방향을 판단할 수 있다.
본 실시예에서는 d 와 h 를 산출하는 방법에 있어서, h의 경우에는 제 1 전극의 끝과 제 2 전극의 끝의 차이로 도시하였으나, 전극의 구조에 따라서 h를 결정하는 기준점은 다양하게 설정될 수 있다. 아울러, 마찬가지로 d 또한, 지역적으로 (locally ) 신호가 가장 크게 나오는 위치 간의 거리 등 전극의 구조 및 기울어진 정도에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
한편, 도 14c에서는 펜의 회전 각도(α)가 도시된다. 회전 각도(α)는 펜이 중심을 관통하는 축을 중심으로 회전한 각도를 의미할 수 있다.
도 15a 내지 15e는 펜의 회전 각도를 판단하기 위한 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 15a를 참조하면, 제 1 전극(1501)은 펜(1500)의 중심에 배치될 수 있다. 제 2 전극(1511 내지 1514)은 펜(1500)의 중심을 기준으로 4등분하는 지점마다 배치될 수 있다. 제 1 전극(1501)은 제 1 전극 신호를 송신할 수 있으며, 제 2 전극(1511 내지 1514) 각각은 제 2 전극 신호들 각각을 송신할 수 있다. 여기에서, 제 1 전극 내지 제 2 전극(1501, 1511 내지 1514) 각각으로부터 송신되는 전극 신호의 주파수는 모두 상이할 수 있으며, 이에 따라 전극 신호들이 모두 구분될 수 있다.
한편, 기준점(1520)이 정의될 수 있으며, 회전 각도(α)를 설명하기 위한 점일 수 있다. 도 15b에서와 같이, 펜은 α만큼 회전할 수 있다. 도 15c의 (a)는 펜이 x 축 방향으로 기울어진 상태에서 펜의 회전 이전의 신호 프로파일을 도시한다. 회전 이전에는 제 1 전극 신호에 의한 프로파일(1530)을 중심으로 우측 방향에 제 2 전극 신호들 각각에 의한 프로파일(1531 내지 1534) 각각이 배치됨이 터치 감지 장치에 의하여 판단될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 2 전극 신호들 각각은 서로 구분될 수 있으므로, 전극 신호에 의한 프로파일들(1531 내지 1534) 또한 식별될 수 있다. 터치 감지 장치는 (a)에서의 신호 프로파일들(1531 내지 1534)이 (b)에서의 프로파일들(1541 내지 1544)로 변경됨을 검출하여 회전 각도를 판단할 수 있다. 도 15c의 (a)에서는 제 2전극(1511)의 신호에 해당하는 프로파일 (1531) 의 위치가, 신호 프로파일(1531~1534) 의 12시 방향에 위치하게 된다. 따라서 제 2전극(2511) 은 12시 방향에 위치하게 됨을 알 수 있다. 또한 15c (b)에서는 제 2전극(2511)의 신호에 해당하는 프로파일 (1541) 의 위치가, 신호 프로파일(1541~1544) 의 10시 방향에 위치하게 된다. 따라서 제 2전극(1511) 은 10시 방향에 위치하게 됨을 알 수 있다. 따라서, 터치 감지 장치는 이와 같이 신호 프로파일의 상대적인 위치로부터 펜의 회전 각도를 판단할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 장치는 프로파일(1541 내지 1544)의 중심점을 설정하고, 중심점에 대한 프로파일(1541)의 상대적인 위치에 따라 펜의 회전 각도를 판단할 수 있다. 펜은 회전 각도에 따라 표시되는 필기의 두께 등을 상이하게 설정할 수 있다.
한편, 위에서는 제 2전극 신호에 해당하는 프로파일의 상대적인 위치로부터 펜의 회전 각도를 감지하는 방법을 기술하였으나, 상대적인 위치 뿐만이 아니라 상대적인 크기를 고려하거나, 또는 상대적인 위치와 크기를 모두 고려하여 펜의 회전각도를 판단할 수도 있다.
한편, 터치 감지 장치는 도 15a의 구조를 가지는 펜으로부터의 전극 신호를 이용하여 펜의 기울어짐 정보를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 도 15d에서와 같이, 펜이 상대적으로 약간 기울어진 경우(slight tilt), 제 1 전극 신호의 프로파일(1550)과 제 2 전극 신호의 프로파일(1551 내지 1554)의 거리가 상대적으로 짧을 수 있다. 아울러, 펜이 상대적으로 많이 기울어진 경우(heavy tilt), 제 1 전극 신호의 프로파일(1560)과 제 2 전극 신호의 프로파일(1561 내지 1564)의 거리가 상대적으로 길 수 있다. 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호의 프로파일 및 제 2 전극 신호의 프로파일 사이의 거리에 따라 펜의 기울어진 정도를 판단할 수 있다. 아울러, 도 15e에 도시된 바와 같이, 펜이 x축 방향으로 기울어진 경우에는, 제 2 전극 신호의 프로파일(1571 내지 1574)가 제 1 전극 신호의 프로파일(1570)에 비하여 우측 방향에 배치되는 것을 확인할 수 있다. 아울러, 펜이 45도 방향으로 기울어진 경우에는, 제 2 전극 신호의 프로파일(1571 내지 1574)가 제 1 전극 신호의 프로파일(1570)에 비하여 45도 상방에 배치되는 것을 확인할 수 있다. 터치 감지 장치는 제 1 전극 신호의 프로파일을 기준으로한 제 2 전극 신호의 프로파일의 방향에 따라 펜이 기울어진 방향을 판단할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 펜의 복수 개의 제 2 전극으로부터 송신되는 제 2 전극 신호들 각각의 주파수는 상이할 수 있다. 다른 실시예에서는, 제 2 전극 신호들 각각을, 예를 들어 Hadamard 코드와 같이 서로 직교(orthogonal)한 디지털 코드로 코딩하여 송신하는 방식도 구현될 수도 있다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 펜의 기울어짐 정보를 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 16a를 참조하면, 펜(1600)은 제 1 전극(1601) 및 제 2 전극(1602)을 포함할 수 있다. 제 1 전극(1601)은 펜(1600)의 중심에 배치될 수 있으며, 제 2 전극(1602)은 제 1 전극(1601)으로부터 물리적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제 1 전극(1601) 및 제 2 전극(1602) 각각은 제 1 전극 신호 및 제 2 전극 신호를 송신할 수 있다. 도 16a에서는, 제 2 전극 신호에 의한 2차원적 프로파일(1603) 및 1차원적 프로파일(1604)이 도시된다. 2차원적 프로파일(1603) 및 1차원적 프로파일(1604)은 펜(1600)이 수직으로 직립한 경우에는, 상대적으로 대칭적인 형태를 가질 수 있다. 한편, 도 16b에서와 같이, 펜(1600)이 기울어진 경우에는, 제 2 전극(1602)으로부터의 전극 신호에 의한 2차원적 프로파일(1613) 및 1차원적 프로파일(1614)이 상대적으로 비대칭적인 형태를 가질 수 있다. 터치 감지 장치는 프로파일의 비대칭적인 형태를 정량화할 수 있으며, 이에 따라 펜의 기울어진 정도를 판단할 수 있다. 아울러, 터치 감지 장치는 2차원적 프로파일(1613)이 비대칭 형상을 가지는 방향에 기초하여 펜의 기울어진 방향을 판단할 수도 있다.
도 17a 내지 17c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어짐 정보를 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
제 1 전극(1701)은 제 1 전극 신호를 송신하며, 제 2 전극(1702)은 제 2 전극 신호를 송신할 수 있다. 제 1 전극(1701)은 대칭적인 형태의 프로파일을 가지도록 하는 형상으로 제작될 수 있다. 특히, 제 1 전극(1701)은 펜의 기울어짐에 의하여서도 프로파일의 대칭성을 유지하도록 하기 위하여 소형의 반구형의 형태를 가질 수도 있다. 이에 따라, 도 17a에서와 같이 제 1 전극 신호에 의한 2차원적 프로파일(1703) 및 1차원적 프로파일(1704)은 펜의 기울어짐에 의하여서도 대칭적인 형태를 가질 수 있다. 한편, 펜 팁의 형상에 따라서는 펜을 기울여서 사용하는 경우, 제 1 전극에 의한 프로파일(1703, 1704)이 똑바로 세워서 사용하는 경우와 상이해지는 경우가 발생한다. 이러한 프로파일의 차이는 펜을 똑바로 세워서 사용하는 경우와, 기울여서 사용하는 경우에 계산되는 접촉위치의 차이를 발생시킬 수 있다. 즉, 똑바로 세워서 사용하는 경우에 대해서 실제 펜의 위치와 계산되는 펜의 접촉위치 간의 차이를 최소화하여 놓은 경우, 펜을 기울여서 사용하면, 프로파일의 차이로 인하여 펜의 실제 위치와 계산되는 접촉위치 간의 차이가 증가할 수 있게 된다. 이러한 경우, 펜의 기울어진 방향 및 정도를 산출하여 이러한 프로파일의 차이로 인한 실제 위치와 계산되는 위치와의 차이를 보상할 수 있다.
한편, 도 17b에 도시된 바와 같이, 제 2 전극(1702)으로부터의 제 2 전극 신호에 의한 2차원적 프로파일(1713) 및 1차원적 프로파일(1714) 은 펜이 기울어짐에 따라서, 제 1 전극 신호에 의한 프로파일의 위치에서 이동하게 된다. 한편, 도 17c를 참조하면, 펜은 제 1 전극(1701) 및 제 2 전극(1702)을 전기적으로 단락(short)시킬 수 있으며, 터치 감지 장치는 단락된 통합 전극으로부터의 전극 신호를 센싱할 수 있다. 통합 전극으로부터 발생한 전극 신호에 의한 2차원적 프로파일(1723) 및 1차원적 프로파일(1724)은 비대칭적인 형태를 가질 수 있다. 터치 감지 장치는 통합 전극으로부터 발생한 전극 신호에 의한 2차원적 프로파일(1723) 및 1차원적 프로파일(1724)의 비대칭 정도를 정량화할 수 있으며, 정량화된 수치에 기초하여 펜의 기울어진 정도를 판단할 수 있다. 아울러, 터치 감지 장치는 통합 전극으로부터 발생한 전극 신호에 의한 2차원적 프로파일(1723) 및 1차원적 프로파일(1724)의 비대칭 방향을 정량화할 수 있으며, 정량화된 수치에 기초하여 펜의 기울어진 방향을 판단할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 터치 감지 장치에 상대적으로 가까운 제 1 전극(1701)이 통합 전극에 포함되므로, 기존의 제 2 전극(1702) 단독인 경우에 비하여 터치 감지 장치와 더욱 강한 커패시티브 커플링의 형성이 가능할 수 있다. 이에 따라, 터치 감지 장치는 보다 높은 SNR의 전극 신호를 센싱할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 블록도를 도시한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 펜은 제어부(1801), 증폭부(1802,1804), 제 1 전극(1803), 제 2 전극(1805) 및 스위치부(1806)를 포함할 수 있다. 제어부(1801)는 구동 구간에 따라 제 1 전극(1803) 또는 제 2 전극(1805)을 구동할 수 있다. 특히, 제어부(1801)는 스위치부(1806)를 단락시켜, 제 1 전극(1803) 및 제 2 전극(1805)를 통합한 통합 전극을 형성시킬 수 있다. 증폭부(1802,1804)는 제어부(1801)로부터 전달받은 전기적인 신호를 증폭하여 제 1 전극(1803) 및 제 2 전극(1805)로 송신할 수 있다.
도 19a 내지 19i는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 회전을 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 19a를 참조하면, 제 1 전극(1901)은 펜의 중심에 배치되며, 제 2 전극(1902)은 제 1 전극(1901)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 한편, 제 2 전극(1902)은 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)을 포함할 수 있다. 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)은 상이한 형태를 가질 수 있다.
도 19b를 참조하면, 펜은 제어부(1931), 증폭기(1932,1933), 제 1 스위치(1934), 제 2 스위치(1935), 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)을 포함할 수 있다. 제 2 서브 전극(1922)은 원형 비대칭한 형태를 가질 수 있다. 제어부(1931)는 제 2 전극 신호 생성을 위한 전기적인 신호를 생성할 수 있다. 생성된 전기적인 신호는 제 1 증폭기(1932) 및 제 2 증폭기(1933)을 통하여 증폭되어 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)으로 전달될 수 있다. 한편, 제어부(1931)는 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)을 단락하도록 제 1 스위치(1934) 및 제 2 스위치(1935) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 또는, 제어부(1931)는 제 2 스위치(1935)를 제어하여, 제 2 증폭기(1933) 및 제 2 서브 전극(1922)의 연결을 차단할 수 있다.
더욱 상세하게, 제 1 구동 기간 동안에, 제어부(1931)는 제 1 스위치(1934)를 단락하여 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)을 단락시켜 통합 전극을 형성할 수 있다. 아울러, 제어부(1931)는 제 2 스위치(1935)를 오픈시켜 제 2 증폭기(1933) 및 제 2 서브 전극(1922)의 연결을 차단할 수 있다. 아울러, 제어부(1931)는 제 1 증폭기(1932)로 기울어짐 감지를 위한 전기적인 신호를 출력할 수 있다. 제 1 증폭기(1932)는 입력받은 전기적인 신호를 증폭하여 통합 전극으로 출력할 수 있다. 터치 감지 장치는 통합 전극으로부터 수신되는 전극 신호를 센싱할 수 있으며, 이에 따라 펜의 기울어짐 정보를 판단할 수 있다.
제 2 구동 기간 동안에, 제어부(1931)는 제 1 스위치(1934)를 오픈시켜서 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)을 전기적으로 분리시킬 수 있다. 제어부(1931)는 제 2 스위치(1935)를 단락시켜서 제 2 증폭기(1933)와 제 2 서브 전극(1922)을 연결할 수 있다. 제어부(1931)는 회전 감지를 위한 전기적인 신호를 발생시켜 제 2 증폭기(1933)로 출력할 수 있다. 제 2 증폭기(1933)는 전기적인 신호를 증폭하여 제 2 서브 전극(1922)으로 전달할 수 있으며, 제 2 서브 전극(1922)은 단독으로 전극 신호를 발생시킬 수 있다.
도 19c에서, 터치 감지 장치(1941)에 펜(1900)이 수직 방향으로 접촉될 수 있다. 이 경우, 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)은 도 19d와 같이 배치될 수 있다. 터치 감지 장치에서는 도 19e에서와 같은 제 1 구동 기간 동안의 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)의 통합 전극으로부터의 전극 신호에 의한 프로파일(1944) 및 제 2 구동 기간 동안의 제 2 서브 전극(1922)으로부터의 전극 신호에 의한 프로파일(1945)을 센싱할 수 있다. 한편, 도 19f에서와 같이, 펜(1900)이 터치 감지 장치(1941)에 수직 방향으로 접촉되기는 하지만, 도 19g에서와 같이 펜이 회전될 수 있다. 이에 따라, 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)의 위치가 변경될 수 있다. 이 경우, 터치 감지 장치는 도 19h와 같은 제 1 구동 기간 동안의 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)의 통합 전극으로부터의 전극 신호에 의한 프로파일(1954) 및 제 2 구동 기간 동안의 제 2 서브 전극(1922)으로부터의 전극 신호에 의한 프로파일(1955)을 센싱할 수 있다. 터치 감지 장치는 프로파일 변경에 기초하여 펜의 회전을 판단할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 장치는 제 1 구동 기간 동안의 프로파일(1944 또는 1955) 내부에서 제 2 구동 기간 동안의 프로파일(1945,1954)의 방향에 기초하여 펜의 회전된 각도를 판단할 수 있다.
도 19i는 또 다른 실시예에 따른 펜의 블록도를 도시한다. 또 다른 실시예에 의한 펜은 제어부(1931)에 연결되는 스위치(1961,1962)와 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 기간 동안에는 제어부(1931)는 모든 스위치(1961,1962)를 단락시켜 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922) 모두로부터 전극 신호가 송신되도록 제어할 수 있다. 아울러, 제 2 기간 동안에는 제어부(1931)는 스위치(1961)를 단락시키고 스위치(1962)를 오픈시켜 제 2 전극(1922)에서만 전극 신호가 송신되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 터치 감지 장치는 제 1 구동 기간 동안에는 제 1 서브 전극(1921) 및 제 2 서브 전극(1922) 로부터의 전극 신호에 의한 프로파일 및 제 2 구동 기간 동안의 제 2 서브 전극으로부터의 전극 신호에 의한 프로파일을 센싱할 수 있으며, 프로파일들의 변경에 기초하여 펜의 회전 정보를 판단할 수 있다.
도 20a 내지 20c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 펜의 기울어짐 정보 및 펜의 회전 정보를 판단하는 방법을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 20a를 참조하면, 펜(2000)은 제 1 전극(2001) 및 제 2 전극(2002)을 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 터치 감지 장치는 제 1 전극(2001), 제 2 전극(2002), 또는 제 1 전극과 제 2 전극의 통합 전극으로부터 수신되는 전극 신호의 프로파일의 비대칭성에 기초하여 펜의 기울어진 방향 및 각도를 판단할 수 있다. 한편, 제 2 전극(2002)은 제 1 서브 전극(2003) 및 제 2 서브 전극(2004)을 포함할 수 있다. 제 1 서브 전극(2003) 및 제 2 서브 전극(2004)은 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 제 1 서브 전극(2003) 및 제 2 서브 전극(2004)를 동시에 구동하는 경우에는 제 1 서브 전극(2003) 및 제 2 서브 전극(2004)을 통합한 통합 전극은 원형(circular) 대칭적인 형상을 가질 수 있다. 하지만, 제 2 서브 전극(2004) 단독의 형상은 원형 비대칭적인 형상을 가질 수 있다.
도 20c를 참조하면, 제 1 전극(2001)으로부터의 전극 신호의 2차원적 프로파일(2010), 펜의 회전에 따른 제 2 서브 전극(2004)의 궤적(2011 내지 2013), 펜의 회전에 따른 제 2 서브 전극(2004)으로부터의 전극 신호의 궤적(2021 내지 2023)이 도시된다.
터치 감지 장치는, 제 1 전극(2001)으로부터의 전극 신호의 2차원적 프로파일로부터 펜의 접촉 위치를 판단할 수 있다. 한편, 터치 감지 장치는, 제1 전극 신호 및 제 2 전극 신호의 프로파일로부터 펜이 기울어진 방향(φ) 및 각도 (θ)를 결정할 수 있다. 한편, 펜의 접촉 위치 및 펜이 기울어진 방향(φ) 및 각도 (θ) 가 결정되면, 제 2 서브 전극으로부터 감지된 신호(2021~2023)의 위치에 따라서 제 2 서브 전극 (2004)의 위치를 산출할 수 있다. 즉 제 2 서브 전극 (2004)에서 발생한 전극 신호의 감지 위치는 2021인 경우, 제 2 서브 전극 (2004)이 2011 의 위치하며, 마찬가지로, 제 2 서브 전극 (2004)에서 발생한 전극 신호의 감지 위치가 2022인 경우, 제 2 서브 전극 (2004)는 2012 의 위치에 위치한다. 이에 따라, 터치 감지 장치는, 제 1 전극(2001)으로부터의 전극 신호의 2차원적 프로파일, 펜이 기울어진 방향(φ) 및 각도 (θ), 및 제 2 서브 전극(2004)으로부터의 전극 신호가 감지된 위치에 따라서 펜의 회전 각도를 판단할 수도 있다.
도 21을 참조하여, 다양한 실시예에서의, 네트워크 환경(2100) 내의 터치 감지 장치(2101)가 기재된다. 터치 감지 장치(2101)는 버스(2110), 프로세서(2120), 메모리(2130), 입출력 인터페이스(2150), 디스플레이(2160), 및 통신 인터페이스(2170)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 터치 감지 장치(2101)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다. 버스(2110)는 구성요소들(2110-170)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다. 프로세서(2120)는, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(2120)는, 예를 들면, 터치 감지 장치(2101)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
메모리(2130)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(2130)는, 예를 들면, 터치 감지 장치(2101)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 메모리(2130)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(2140)을 저장할 수 있다. 프로그램(2140)은, 예를 들면, 커널(2141), 미들웨어(2143), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)(2145), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(2147) 등을 포함할 수 있다. 커널(2141), 미들웨어(2143), 또는 API(2145)의 적어도 일부는, 운영 시스템으로 지칭될 수 있다. 커널(2141)은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어(2143), API(2145), 또는 어플리케이션 프로그램(2147))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(2110), 프로세서(2120), 또는 메모리(2130) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(2141)은 미들웨어(2143), API(2145), 또는 어플리케이션 프로그램(2147)에서 터치 감지 장치(2101)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(2143)는, 예를 들면, API(2145) 또는 어플리케이션 프로그램(2147)이 커널(2141)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 미들웨어(2143)는 어플리케이션 프로그램(2147)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 예를 들면, 미들웨어(2143)는 어플리케이션 프로그램(2147) 중 적어도 하나에 터치 감지 장치(2101)의 시스템 리소스(예: 버스(2110), 프로세서(2120), 또는 메모리(2130) 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 부여하고, 상기 하나 이상의 작업 요청들을 처리할 수 있다. API(2145)는 어플리케이션(2147)이 커널(2141) 또는 미들웨어(2143)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(2150)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 터치 감지 장치(2101)의 다른 구성요소(들)에 전달하거나, 또는 터치 감지 장치(2101)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
디스플레이(2160)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(2160)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 및/또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(2160)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다. 통신 인터페이스(2170)는, 예를 들면, 터치 감지 장치(2101)와 외부 장치(예: 제 1 외부 터치 감지 장치(2102), 제 2 외부 터치 감지 장치(2104), 또는 서버(2106)) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(2170)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(2162)에 연결되어 외부 장치(예: 제 2 외부 터치 감지 장치(2104) 또는 서버(2106))와 통신할 수 있다.
무선 통신은, 예를 들면, LTE, LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용하는 셀룰러 통신을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신은, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한실시예에 따르면, 무선 통신은 GNSS를 포함할 수 있다. GNSS는, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou”) 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system일 수 있다. 이하, 본 문서에서는, "GPS"는 "GNSS"와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크(2162)는 텔레커뮤니케이션 네트워크, 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 텔레폰 네트워크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 외부 터치 감지 장치(2102, 104) 각각은 터치 감지 장치(2101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 터치 감지 장치(2101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 터치 감지 장치(예: 터치 감지 장치(2102,104), 또는 서버(2106)에서 실행될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 터치 감지 장치(2101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 터치 감지 장치(2101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 터치 감지 장치(2102, 104), 또는 서버(2106))에게 요청할 수 있다. 다른 터치 감지 장치(예: 터치 감지 장치(2102, 104), 또는 서버(2106))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 터치 감지 장치(2101)로 전달할 수 있다. 터치 감지 장치(2101)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 22는 다양한 실시예에 따른 터치 감지 장치(2301)의 블록도이다. 터치 감지 장치(2301)는, 예를 들면, 도 21에 도시된 터치 감지 장치(2101)의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 터치 감지 장치(2301)는 하나 이상의 프로세서(예: AP)(2310), 통신 모듈(2320), 가입자 식별 모듈(2324), 메모리(2330), 센서 모듈(2340), 입력 장치(2350), 디스플레이(2360), 인터페이스(2370), 오디오 모듈(2380), 카메라 모듈(2391), 전력 관리 모듈(2395), 배터리(2396), 인디케이터(2397), 및 모터(2398) 를 포함할 수 있다. 프로세서(2310)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(2310)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(2310)는, 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(2310)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서를 더 포함할 수 있다. 프로세서(2310)는 도 22에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(2321))를 포함할 수도 있다. 프로세서(2310) 는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드)하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
통신 모듈(2320)(예: 통신 인터페이스(2170))와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 통신 모듈(2320)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(2321), WiFi 모듈(2323), 블루투스 모듈(2325), GNSS 모듈(2327), NFC 모듈(2328) 및 RF 모듈(2329)를 포함할 수 있다. 셀룰러 모듈(2321)은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(2321)은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드)(2324)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 터치 감지 장치(2301)의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(2321)은 프로세서(2310)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(2321)은 커뮤니케이션 프로세서(CP)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(2321), WiFi 모듈(2323), 블루투스 모듈(2325), GNSS 모듈(2327) 또는 NFC 모듈(2328) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다. RF 모듈(2329)은, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. RF 모듈(2329)은, 예를 들면, 트랜시버, PAM(power amp module), 주파수 필터, LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(2321), WiFi 모듈(2323), 블루투스 모듈(2325), GNSS 모듈(2327) 또는 NFC 모듈(2328) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다. 가입자 식별 모듈(2324)은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드 또는 임베디드 SIM을 포함할 수 있으며, 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
메모리(2330)(예: 메모리(2130))는, 예를 들면, 내장 메모리(2332) 또는 외장 메모리(2334)를 포함할 수 있다. 내장 메모리(2332)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM, SRAM, 또는 SDRAM 등), 비휘발성 메모리(예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브 (SSD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 외장 메모리(2334)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD, Mini-SD, xD(extreme digital), MMC(multi-media card) 또는 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 외장 메모리(2334)는 다양한 인터페이스를 통하여 터치 감지 장치(2301)와 기능적으로 또는 물리적으로 연결될 수 있다.
센서 모듈(2340)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 터치 감지 장치(2301)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(2340)은, 예를 들면, 제스처 센서(2340A), 자이로 센서(2340B), 기압 센서(2340C), 마그네틱 센서(2340D), 가속도 센서(2340E), 그립 센서(2340F), 근접 센서(2340G), 컬러(color) 센서(2340H)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(2340I), 온/습도 센서(2340J), 조도 센서(2340K), 또는 UV(ultra violet) 센서(2340M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 센서 모듈(2340)은, 예를 들면, 후각(e-nose) 센서, 일렉트로마이오그라피(EMG) 센서, 일렉트로엔씨팔로그램(EEG) 센서, 일렉트로카디오그램(ECG) 센서, IR(infrared) 센서, 홍채 센서 및/또는 지문 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(2340)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 터치 감지 장치(2301)는 프로세서(2310)의 일부로서 또는 별도로, 센서 모듈(2340)을 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하여, 프로세서(2310)가 슬립(sleep) 상태에 있는 동안, 센서 모듈(2340)을 제어할 수 있다.
입력 장치(2350)는, 예를 들면, 터치 패널(2352), (디지털) 펜 센서(2354), 키(2356), 또는 초음파 입력 장치(2358)를 포함할 수 있다. 터치 패널(2352)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널(2352)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 터치 패널(2352)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다. (디지털) 펜 센서(2354)는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 쉬트를 포함할 수 있다. 키(2356)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파 입력 장치(2358)는 마이크(예: 마이크(2388))를 통해, 입력 도구에서 발생된 초음파를 감지하여, 상기 감지된 초음파에 대응하는 데이터를 확인할 수 있다.
디스플레이(2360)(예: 디스플레이(2160))는 패널(2362), 홀로그램 장치(2364), 프로젝터(2366), 및/또는 이들을 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 패널(2362)은, 예를 들면, 유연하게, 투명하게, 또는 착용할 수 있게 구현될 수 있다. 패널(2362)은 터치 패널(2352)과 하나 이상의 모듈로 구성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 패널(2362)은 사용자의 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서(또는 포스 센서)를 포함할 수 있다. 상기 압력 센서는 터치 패널(2352)과 일체형으로 구현되거나, 또는 터치 패널(2352)과는 별도의 하나 이상의 센서로 구현될 수 있다. 홀로그램 장치(2364)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(2366)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 터치 감지 장치(2301)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 인터페이스(2370)는, 예를 들면, HDMI(2372), USB(2374), 광 인터페이스(optical interface)(2376), 또는 D-sub(D-subminiature)(2378)를 포함할 수 있다. 인터페이스(2370)는, 예를 들면, 도 21에 도시된 통신 인터페이스(2170)에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 인터페이스(2370)는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD카드/MMC(multi-media card) 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(2380)은, 예를 들면, 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(2380)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 21에 도시된 입출력 인터페이스(2145)에 포함될 수 있다. 오디오 모듈(2380)은, 예를 들면, 스피커(2382), 리시버(2384), 이어폰(2386), 또는 마이크(2388) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다. 카메라 모듈(2391)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, 이미지 시그널 프로세서(ISP), 또는 플래시(예: LED 또는 xenon lamp 등)를 포함할 수 있다. 전력 관리 모듈(2395)은, 예를 들면, 터치 감지 장치(2301)의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(2395)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC, 또는 배터리 또는 연료 게이지를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(2396)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 배터리(2396)는, 예를 들면, 충전식 전지 및/또는 태양 전지를 포함할 수 있다.
인디케이터(2397)는 터치 감지 장치(2301) 또는 그 일부(예: 프로세서(2310))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 모터(2398)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동, 또는 햅틱 효과 등을 발생시킬 수 있다. 터치 감지 장치(2301)는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어플로(mediaFloTM) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있는 모바일 TV 지원 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 본 문서에서 기술된 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성요소의 명칭은 터치 감지 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 터치 감지 장치(예: 터치 감지 장치(2301))는 일부 구성요소가 생략되거나, 추가적인 구성요소를 더 포함하거나, 또는, 구성요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체로 구성되되, 결합 이전의 해당 구성요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
도 23은 다양한 실시예에 따른 프로그램 모듈의 블록도이다. 한 실시예에 따르면, 프로그램 모듈(2310)(예: 프로그램(2140))은 터치 감지 장치(예: 터치 감지 장치(2101))에 관련된 자원을 제어하는 운영 체제 및/또는 운영 체제 상에서 구동되는 다양한 어플리케이션(예: 어플리케이션 프로그램(2147))을 포함할 수 있다. 운영 체제는, 예를 들면, AndroidTM, iOSTM, WindowsTM, SymbianTM, TizenTM, 또는 BadaTM를 포함할 수 있다. 도 23을 참조하면, 프로그램 모듈(2310)은 커널(2320)(예: 커널(2141)), 미들웨어(2330)(예: 미들웨어(2143)), (API(2360)(예: API(2145)), 및/또는 어플리케이션(2370)(예: 어플리케이션 프로그램(2147))을 포함할 수 있다. 프로그램 모듈(2310)의 적어도 일부는 터치 감지 장치 상에 프리로드 되거나, 외부 터치 감지 장치(예: 터치 감지 장치(2102, 104), 서버(2106) 등)로부터 다운로드 가능하다.
커널(2320)은, 예를 들면, 시스템 리소스 매니저(2321) 및/또는 디바이스 드라이버(2323)를 포함할 수 있다. 시스템 리소스 매니저(2321)는 시스템 리소스의 제어, 할당, 또는 회수를 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 시스템 리소스 매니저(2321)는 프로세스 관리부, 메모리 관리부, 또는 파일 시스템 관리부를 포함할 수 있다. 디바이스 드라이버(2323)는, 예를 들면, 디스플레이 드라이버, 카메라 드라이버, 블루투스 드라이버, 공유 메모리 드라이버, USB 드라이버, 키패드 드라이버, WiFi 드라이버, 오디오 드라이버, 또는 IPC(inter-process communication) 드라이버를 포함할 수 있다. 미들웨어(2330)는, 예를 들면, 어플리케이션(2370)이 공통적으로 필요로 하는 기능을 제공하거나, 어플리케이션(2370)이 터치 감지 장치 내부의 제한된 시스템 자원을 사용할 수 있도록 API(2360)를 통해 다양한 기능들을 어플리케이션(2370)으로 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 미들웨어(2330) 는 런타임 라이브러리(2335), 어플리케이션 매니저(2341), 윈도우 매니저(2342), 멀티미디어 매니저(2343), 리소스 매니저(2344), 파워 매니저(2345), 데이터베이스 매니저(2346), 패키지 매니저(2347), 커넥티비티 매니저(2348), 노티피케이션 매니저(2349), 로케이션 매니저(2350), 그래픽 매니저(2351), 또는 시큐리티 매니저(2352) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
런타임 라이브러리(2335)는, 예를 들면, 어플리케이션(2370)이 실행되는 동안에 프로그래밍 언어를 통해 새로운 기능을 추가하기 위해 컴파일러가 사용하는 라이브러리 모듈을 포함할 수 있다. 런타임 라이브러리(2335)는 입출력 관리, 메모리 관리, 또는 산술 함수 처리를 수행할 수 있다. 어플리케이션 매니저(2341)는, 예를 들면, 어플리케이션(2370)의 생명 주기를 관리할 수 있다. 윈도우 매니저(2342)는 화면에서 사용되는 GUI 자원을 관리할 수 있다. 멀티미디어 매니저(2343)는 미디어 파일들의 재생에 필요한 포맷을 파악하고, 해당 포맷에 맞는 코덱을 이용하여 미디어 파일의 인코딩 또는 디코딩을 수행할 수 있다. 리소스 매니저(2344)는 어플리케이션(2370)의 소스 코드 또는 메모리의 공간을 관리할 수 있다. 파워 매니저(2345)는, 예를 들면, 배터리의 용량 또는 전원을 관리하고, 터치 감지 장치의 동작에 필요한 전력 정보를 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 파워 매니저(2345)는 바이오스(BIOS: basic input/output system)와 연동할 수 있다. 데이터베이스 매니저(2346)는, 예를 들면, 어플리케이션(2370)에서 사용될 데이터베이스를 생성, 검색, 또는 변경할 수 있다. 패키지 매니저(2347)는 패키지 파일의 형태로 배포되는 어플리케이션의 설치 또는 갱신을 관리할 수 있다.
커넥티비티 매니저(2348)는, 예를 들면, 무선 연결을 관리할 수 있다. 노티피케이션 매니저(2349)는, 예를 들면, 도착 메시지, 약속, 근접성 알림 등의 이벤트를 사용자에게 제공할 수 있다. 로케이션 매니저(2350)는, 예를 들면, 터치 감지 장치의 위치 정보를 관리할 수 있다. 그래픽 매니저(2351)는, 예를 들면, 사용자에게 제공될 그래픽 효과 또는 이와 관련된 사용자 인터페이스를 관리할 수 있다. 보안 매니저(2352)는, 예를 들면, 시스템 보안 또는 사용자 인증을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 미들웨어(2330)는 터치 감지 장치의 음성 또는 영상 통화 기능을 관리하기 위한 통화(telephony) 매니저 또는 전술된 구성요소들의 기능들의 조합을 형성할 수 있는 하는 미들웨어 모듈을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 미들웨어(2330)는 운영 체제의 종류 별로 특화된 모듈을 제공할 수 있다. 미들웨어(2330)는 동적으로 기존의 구성요소를 일부 삭제하거나 새로운 구성요소들을 추가할 수 있다. API(2360)는, 예를 들면, API 프로그래밍 함수들의 집합으로, 운영 체제에 따라 다른 구성으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 안드로이드 또는 iOS의 경우, 플랫폼 별로 하나의 API 셋을 제공할 수 있으며, 타이젠의 경우, 플랫폼 별로 두 개 이상의 API 셋을 제공할 수 있다.
어플리케이션(2370)은, 예를 들면, 홈(2371), 다이얼러(2372), SMS/MMS(2373), IM(instant message)(2374), 브라우저(2375), 카메라(2376), 알람(2377), 컨택트(2378), 음성 다이얼(2379), 이메일(2380), 달력(2381), 미디어 플레이어(2382), 앨범(2383), 와치(2384), 헬스 케어(예: 운동량 또는 혈당 등을 측정), 또는 환경 정보(예: 기압, 습도, 또는 온도 정보) 제공 어플리케이션을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 어플리케이션(2370)은 터치 감지 장치와 외부 터치 감지 장치 사이의 정보 교환을 지원할 수 있는 정보 교환 어플리케이션을 포함할 수 있다. 정보 교환 어플리케이션은, 예를 들면, 외부 터치 감지 장치에 특정 정보를 전달하기 위한 노티피케이션 릴레이 어플리케이션, 또는 외부 터치 감지 장치를 관리하기 위한 장치 관리 어플리케이션을 포함할 수 있다. 예를 들면, 알림 전달 어플리케이션은 터치 감지 장치의 다른 어플리케이션에서 발생된 알림 정보를 외부 터치 감지 장치로 전달하거나, 또는 외부 터치 감지 장치로부터 알림 정보를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다. 장치 관리 어플리케이션은, 예를 들면, 터치 감지 장치와 통신하는 외부 터치 감지 장치의 기능(예: 외부 터치 감지 장치 자체(또는, 일부 구성 부품)의 턴-온/턴-오프 또는 디스플레이의 밝기(또는, 해상도) 조절), 또는 외부 터치 감지 장치에서 동작하는 어플리케이션을 설치, 삭제, 또는 갱신할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 어플리케이션(2370)은 외부 터치 감지 장치의 속성에 따라 지정된 어플리케이션(예: 모바일 의료 기기의 건강 관리 어플리케이션)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 어플리케이션(2370)은 외부 터치 감지 장치로부터 수신된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 프로그램 모듈(2310)의 적어도 일부는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어(예: 프로세서(2310)), 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구현(예: 실행)될 수 있으며, 하나 이상의 기능을 수행하기 위한 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트 또는 프로세스를 포함할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 어떤 동작들을 수행하는, 알려졌거나 앞으로 개발될, ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays), 또는 프로그램 가능 논리 장치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체(예:메모리(1830))에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서(예: 프로세서(1820))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(예: 자기테이프), 광기록 매체(예: CD-ROM, DVD, 자기-광 매체 (예: 플롭티컬 디스크), 내장 메모리 등을 포함할 수 있다. 명령어는 컴파일러에 의해 만들어지는 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른, 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
Claims (23)
- 터치 감지 장치에 있어서,
제 1 방향으로 배치되는 복수의 제 1 축 전극;
상기 복수의 제 1 축 전극과 교차하는 제 2 방향으로 배치되는 복수의 제 2 축 전극; 및
제어부
를 포함하고,
상기 제어부는,
펜의 제 1 전극으로부터 발생되는 제 1 전극 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 제 1 전극 신호를 이용하여 상기 펜의 접촉 위치를 판단하고,
상기 펜의 제 2 전극으로부터 발생되는 제 2 전극 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 제 2 전극 신호를 이용하여 펜과 관련된 부가 정보를 판단하고,
상기 제 1 전극 신호의 프로파일 및 상기 제 2 전극 신호의 프로파일을 이용하여, 상기 펜의 기울어짐 정보 및 상기 펜의 회전 정보 중 적어도 하나를 판단하도록 설정된 터치 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극 신호 및 상기 제 2 전극 신호의 주파수는 상이한 터치 감지 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 펜은, 상기 제 1 전극 신호를 발생시키는 중에 상기 제 2 전극 신호를 발생시키는 터치 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 펜은, 상기 터치 감지 장치와 상기 펜의 팁 사이의 접촉 압력을 감지하고, 상기 접촉 압력이 기설정된 임계치 이상인 경우에 상기 제 2 전극 신호를 발생시키는 터치 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극 신호는, 상기 터치 감지 장치와 상기 펜의 팁 사이의 접촉 압력에 대한 정보, 상기 펜에 구비되는 버튼의 상태에 대한 정보 및 상기 펜의 식별 정보 중 적어도 하나를 포함하는 터치 감지 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 전극 신호의 주파수는, 상기 터치 감지 장치와 상기 펜의 팁 사이의 접촉 압력에 대한 정보, 상기 펜에 구비되는 버튼의 상태에 대한 정보 및 상기 펜의 식별 정보 중 적어도 하나에 의존하여 변경가능한 터치 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 1 전극 신호의 프로파일의 중심점과 상기 제 2 전극 신호의 프로파일의 중심점 사이의 거리에 기초하여 상기 펜의 기울어진 정도를 판단하는 터치 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 1 전극 신호의 프로파일 및 상기 제 2 전극 신호의 프로파일 사이의 상대적인 위치에 기초하여 상기 펜의 기울어진 방향을 판단하는 터치 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 펜의 상기 제 2 전극은 복수 개의 서브 전극을 포함하며, 상기 복수 개의 서브 전극 각각은 복수 개의 서브 전극 신호 각각을 발생시키며,
상기 제어부는, 상기 복수 개의 서브 전극 신호 각각의 프로파일의 위치 및 상기 복수 개의 서브 전극 신호 각각의 프로파일 사이의 상대적인 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 펜의 회전 정보를 판단하는 터치 감지 장치. - 터치 감지 장치에 있어서,
제 1 방향으로 배치되는 복수의 제 1 축 전극;
상기 복수의 제 1 축 전극과 교차하는 제 2 방향으로 배치되는 복수의 제 2 축 전극; 및
제어부
를 포함하고,
상기 제어부는,
펜의 제 1 전극으로부터 발생되는 제 1 전극 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 제 1 전극 신호를 이용하여 상기 펜의 접촉 위치를 판단하고,
상기 펜의 제 2 전극으로부터 발생되는 제 2 전극 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 제 2 전극 신호를 이용하여 펜과 관련된 부가 정보를 판단하고,
상기 제 2 전극 신호의 프로파일의 비대칭성에 따라서 상기 펜의 기울어진 방향 및 상기 펜의 기울어진 정도 중 적어도 하나를 판단하도록 설정된 터치 감지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 펜은, 제 1 구동 기간 동안에는 상기 제 1 전극에서 상기 제 1 전극 신호를 발생시키며, 제 2 구동 기간 동안에는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 단락시켜 형성한 통합 전극에서 통합 전극 신호를 발생시키며,
상기 제어부는, 상기 제 2 구동 기간 동안에 상기 통합 전극으로부터 발생된 상기 통합 전극 신호의 프로파일의 비대칭성에 따라서 상기 펜이 기울어진 방향 및 상기 펜이 기울어진 정도 중 적어도 하나를 판단하는 터치 감지 장치. - 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
상기 제 2 전극 신호의 주파수는, 상기 터치 감지 장치와 상기 펜의 팁 사이의 접촉 압력에 대한 정보, 상기 펜에 구비되는 버튼의 상태에 대한 정보 및 상기 펜의 식별 정보 중 적어도 하나에 의존하여 변경가능한 터치 감지 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 2 전극 신호의 프로파일의 비대칭이 발생된 방향에 따라 상기 펜의 기울어진 방향을 판단하는 터치 감지 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 제어부는, 제 2 전극 신호의 프로파일의 비대칭이 발생된 정도에 따라 상기 펜의 기울어진 정도를 판단하는 터치 감지 장치. - 터치 감지 장치에 있어서,
제 1 방향으로 배치되는 복수의 제 1 축 전극;
상기 복수의 제 1 축 전극과 교차하는 제 2 방향으로 배치되는 복수의 제 2 축 전극; 및
제어부
를 포함하고,
상기 제어부는,
제 1 구동 기간 동안 펜의 제 1 서브 전극 및 제 2 서브 전극 으로부터 발생되는 신호가 상기 복수의 제 1 축 전극 및 상기 복수의 제 2 축 전극을 통하여 수신되면, 상기 신호의 프로파일을 이용하여 상기 펜의 기울어진 방향 및 상기 펜의 기울어진 정도 중 적어도 하나를 판단하고,
제 2 구동 기간 동안 펜의 제 2 서브 전극으로부터 발생한 전극 신호의 프로파일과 상기 제 1 구동 기간 동안 센싱된 프로파일을 비교하여 상기 펜의 회전 정보를 판단하도록 설정된 터치 감지 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 펜은 추가적인 전극 신호를 발생시키는 추가 전극을 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 추가적인 전극 신호를 이용하여 상기 펜의 접촉 위치를 판단하는 터치 감지 장치. - 제 15 항에 있어서,
제 2 서브 전극은 원통형으로 비대칭한 형태를 가지는 터치 감지 장치. - 펜에 있어서,
제 1 전극;
상기 제 1 전극으로부터 물리적으로 이격되어 배치되는 제 2 전극; 및
제어부
를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 펜의 팁과 터치 감지 장치 사이의 접촉 압력이 임계치 미만인 경우에는, 상기 제 1 전극에서 상기 제 1 주파수를 가지는 제 1 전극 신호를 발생시키도록 제어하고,
상기 접촉 압력이 상기 임계치 이상인 경우에는, 상기 제 1 전극에서 상기 제 1 전극 신호를 발생시키면서, 상기 제 2 전극에서 상기 제 1 주파수와 상이한 제 2 주파수를 가지는 제 2 전극 신호를 발생시키도록 제어하도록 설정된 펜. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 주파수 및 상기 제 2 주파수 중 적어도 하나는 상기 접촉 압력에 대응하여 변경가능한 펜. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 2 전극 신호는, 상기 접촉 압력이 상기 임계치 이상인지 또는 미만인지를 가리키는 정보를 포함하는 펜. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 2 전극 신호는, 상기 접촉 압력에 대한 정보, 상기 펜에 구비되는 버튼의 상태에 대한 정보 및 상기 펜의 식별 정보 중 적어도 하나를 포함하는 펜. - 제 21 항에 있어서,
상기 제 2 주파수는, 상기 제 2 전극 신호에 포함되는 정보에 따라 변경가능한 펜. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 전극 신호의 프로파일 및 상기 제 2 전극 신호의 프로파일 중 적어도 하나는 상기 터치 감지 장치에서, 상기 펜의 기울어짐 정보 및 상기 펜의 회전 정보 중 적어도 하나를 판단하는데 이용되는 펜.
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