KR20220102895A

KR20220102895A - 디지털 펜 및 이를 갖는 휴대 전자 장치

Info

Publication number: KR20220102895A
Application number: KR1020210005381A
Authority: KR
Inventors: 이상엽; 권현우; 안희준; 이지우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-01-14
Filing date: 2021-01-14
Publication date: 2022-07-21
Also published as: US20230359289A1; WO2022154219A1

Abstract

다양한 실시예에서 디지털 펜은, 하우징; 상기 하우징의 일 단을 통해 외부로 노출된 펜 팁; 상기 하우징의 상기 일단에서 타단까지 연장된 축을 따라 상기 펜 팁에서 상기 하우징 내부로 연장된 로드(rod); 상기 하우징 내부에 수용되고, 상기 축을 중심으로 상기 축이 연장되는 방향으로 다수 회 감기고, 외부의 제1자기장 신호에 의해 전류를 생성하는 코일과, 상기 코일에서 생성된 전류에 의해 전하를 축적하고, 상기 축적된 전하를 상기 코일로 방전함으로써 상기 코일에서 제2자기장 신호를 생성하도록 하는 공진 커패시터와, 상기 로드를 통해 상기 펜 팁으로부터 전달된 압력에 따라 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 가변 커패시터를 포함하는 공진 회로; 및 상기 축을 휘감은 형태이고 상기 코일을 감싸지 않은 제1위치에서 상기 코일의 적어도 일부를 감싸고 있는 제2위치로 이동 가능하고 적어도 일부 금속으로 이루어짐으로써, 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 컨트롤 바를 포함할 수 있다.
그 외에도, 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

디지털 펜 및 이를 갖는 휴대 전자 장치{DIGITIAL PEN AND PORTABLE ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명의 다양한 실시예는 EMR(electro-magnetic resonance) 방식의 디지털 펜에 관한 것으로 특히, 디지털 펜에서 출력되는 자기장 신호의 공진 주파수를 변경하도록 구성된 구조체를 갖는 디지털 펜 및 이를 갖는 휴대 전자 장치에 관한 것이다.

전자 장치(예: 스마트 폰)의 센서 패널(예: 디지타이저)의 코일로 전류가 흐르면 코일에서 제1자기장 신호가 발생될 수 있다. 제1자기장 신호에 의해, 전자 장치에 인접해 있는 입력 장치(디지털 펜)의 코일에 전류가 유도될 수 있다. 유도된 전류에 의해 입력 장치의 커패시터에 전하가 축적될 수 있다. 입력 장치의 커패시터에 축적된 전하가 방전됨으로써 입력 장치의 코일에서는 제1자기장 신호에 의해 유도된 제2자기장 신호(입력 신호)가 발생될 수 있다. 센서 패널의 코일로 전류가 차단된 상태에서, 입력 장치의 코일에서 발생된 입력 신호에 의해 센서 패널의 코일에서 유도 기전력이 발생될 수 있다. 전자 장치는 유도 기전력의 발생에 기초하여 입력 장치의 위치를 결정할 수 있다.

디지털 펜은 펜 팁에 가해진 압력이나 버튼 입력과 같은 데이터를 입력 신호의 공진 주파수의 변화를 통해 전자 장치로 제공할 수 있다.

펜 팁에 압력이 가해지면, 디지털 펜에 구비되고 코일과 연결된 가변 커패시터의 C(capacitance)가 커지고 이에 의해 입력 신호의 공진주파수가 F0(=1/(2π√LC)에서 F1로 낮아질 수 있다. 여기서, F0는 펜 팁에 압력이 가해지지 않은 상태를 나타내는 공진 주파수로 정의될 수 있다. 전자 장치의 프로세서는 공진주파수의 변화량(Df)(=F1 - F0)를 인식하고 인식된 변화량으로부터 펜 팁에 가해지는 압력(이하, 필압)을 결정할 수 있다. 필압은 예컨대, 선 굵기의 표현에 이용될 수 있다. 예를 들어, 필압이 높을수록 선이 굵게 표현될 수 있다.

공진 회로의 특성, 펜 팁의 물질 특성, 또는 펜의 외관을 형성하는 하우징의 치수가 펜마다 다를 수 있다. 이러한 편차로 인해, 하중(펜 팁에 가해지는 힘 또는 무게)이 동일함에도 불구하고, 공진 주파수의 변화량 및 이에 기초하여 계산된 필압 값이 펜마다 다를 수 있다. 예컨대, 전자 장치가 필압을 최초로 인지하도록 하는 하중(minimum 또는 turn on 하중)과 최대 필압을 인지하도록 하중(maximum 하중)이 펜마다 다를 수 있다. 이에 따라 어떤 디지털 펜은 조금만 눌러도 선이 굵게 표현되고 또 어떤 디지털 펜은 세게 눌러보지만 그에 비해 선의 굵기는 얇게 표현될 수 있다.

전자 장치는 선 굵기를 얇은 단계에서 상대적으로 굵은 단계로 설정할 수 있도록 하는 메뉴를 디스플레이를 통해 제공할 수 있다. 이와 같이 메뉴를 통해 선 굵기를 조절하는 것은, 사람마다 편차는 있을 수 있으나 굵기를 빈번하게 바꿔서 디지털 펜을 사용하는 사례(use case)에서, 상당히 번거로운 작업일 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예는 필압에 대한 민감도를 기구적으로 사용자가 조절할 수 있도록 구성된 디지털 펜 또는 이를 갖는 휴대 전자 장치를 제공할 수 있다. 이에 따라 사용자는 자신이 원하는 것보다 선이 얇게 표현되거나 또는 두껍게 표현되면 원하는 선의 굵기가 나오도록 민감도를 조절할 수 있다. 특히, 사용자는 설정 메뉴를 통하지 않고 필요할 때마다 바로바로 선 굵기를 조절할 수 있다.

본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

다양한 실시예에서 디지털 펜은, 하우징; 상기 하우징의 일 단을 통해 외부로 노출된 펜 팁; 상기 하우징의 상기 일단에서 타단까지 연장된 축을 따라 상기 펜 팁에서 상기 하우징 내부로 연장된 로드(rod); 상기 하우징 내부에 수용되고, 상기 축을 중심으로 상기 축이 연장되는 방향으로 다수 회 감기고, 외부의 제1자기장 신호에 의해 전류를 생성하는 코일과, 상기 코일에서 생성된 전류에 의해 전하를 축적하고, 상기 축적된 전하를 상기 코일로 방전함으로써 상기 코일에서 제2자기장 신호를 생성하도록 하는 공진 커패시터와, 상기 로드를 통해 상기 펜 팁으로부터 전달된 압력에 따라 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 가변 커패시터를 포함하는 공진 회로; 및 상기 축을 휘감은 형태이고 상기 코일을 감싸지 않은 제1위치에서 상기 코일의 적어도 일부를 감싸고 있는 제2위치로 이동 가능하고 적어도 일부 금속으로 이루어짐으로써, 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 컨트롤 바를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에서 휴대 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 상기 디지털 펜; 상기 디지털 펜을 수납하는 공간을 갖는 하우징; 제1자기장 신호를 발생하고, 상기 디지털 펜으로부터 제2자기장 신호를 수신하도록 구성된 센서 패널; 및 상기 센서 패널을 통해 상기 디지털 펜으로부터 수신된 제2자기장 신호가 갖는 공진 주파수에 기반하여, 압력을 계산하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예는, 사용자 자신이 원하는 것보다 선이 얇게 표현되거나 또는 두껍게 표현되면 원하는 선의 굵기가 나오도록 민감도를 조절할 수 있도록 구성된 디지털 펜을 사용자에게 제공할 수 있다. 이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.

도 1은, 다양한 실시예에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는, 일 실시예에 따른, 디지털 펜을 포함한 전자 장치의 외관을 보인 도면이다.
도 3은, 일 실시예 따른, 디지털 펜의 전기적인 블록 구성도이다.
도 4는, 일 실시예에 따른, 디지털 펜의 분리 사시도이다.
도 5는, 일 실시예에 따른, 디지털 펜의 구조를 도시한다.
도 6a및 도 6b는 N(normal) 모드에서 펜 글씨와 F(fine) 모드에서 펜 글씨를 보여주는 도면이다.
도 7a, 7b, 및 7c는 컨트롤 바의 각 모드에서 공진 주파수 변화량을 도시한다.
도 8a, 8b, 8c, 및 8d는 각 모드에서 필압의 분포도를 도시한다.
도 9는 각 모드에서 하중 대비 필압의 변화를 보인 그래프이다.
도 10a, 10b, 10c, 및 도 10d는, 일 실시예에 따른, 회전 레버로 컨트롤 바의 위치를 조절하도록 구성된 구조를 갖는 디지털 펜을 도시한다.

도 1 은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.

프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.

메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.

프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.

입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.

음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서, 또는 디지털 펜의 입력을 감지하도록 설정된 센서 패널(예: 디지타이저) 를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.

무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.

안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.

상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.

일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

도 2는, 일 실시예에 따른, 디지털 펜을 포함한 전자 장치(101)의 외관을 보인 도면이다. 도 3은, 일 실시예 따른, 디지털 펜의 전기적인 블록 구성도이다. 도 4는, 일 실시예에 따른, 디지털 펜의 분리 사시도이다.

도 2를 참조하면, 전자 장치(101)는 디지털 펜(201)(예: 입력 모듈(150))이 삽입될 수 있는 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)의 외관을 형성하는 하우징(110)의 측면(110C)에 홀(111)이 형성될 수 있다. 디지털 펜(201)은 홀(111)을 통해 하우징(110) 내부에 형성된 수납 공간(112)으로 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디지털 펜(201)은, 디지털 펜(201)을 수납 공간(112)으로부터 꺼내기 용이하게 하기 위한, 디지털 펜(210)의 일 단에 형성된, 눌림 가능한 버튼(201a)을 포함할 수 있다. 버튼(201a)이 눌리면, 버튼(201a)과 결합된 반발 메커니즘(예를 들어, 적어도 하나의 스프링)들이 작동함으로써 디지털 펜(201)이 수납 공간(112)으로부터 이탈될 수 있다. 일 실시예에서, 디지털 펜(201)은 도시된 바와 같은 삽입형이 아닌 부착형으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 디지털 펜(201)은 자석을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)에는 수납 공간이 마련되어 있지 않고 그 대신, 하우징(110)의 일부(예: 측면이나 후면의 일부)가 금속으로 이루어짐으로써 디지털 펜(201)이 전자 장치(101)에 부착될 수 있다.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 디지털 펜(201)은, 프로세서(320), 메모리(330), 공진 회로(387), 충전 회로(388), 배터리(389), 통신 회로(390), 안테나(397), 또는 트리거 회로(398)를 포함할 수 있다. 프로세서(320), 공진 회로(387)의 적어도 일부, 또는 통신 회로(390)의 적어도 일부는 인쇄회로기판(PCB; printed circuit board) 상에 또는 칩 형태로 구성될 수 있다. 디지털 펜(201)의 상기 구성 요소들은 서로 작동적으로 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 공진 회로(387)를 제외한 다른 구성 요소들은 디지털 펜(201)의 구성에서 생략될 수도 있다.

프로세서(320)는, 커스터마이즈드(customized) 하드웨어 모듈 또는 소프트웨어(예를 들어, 어플리케이션 프로그램)를 실행하도록 구성된 제너릭(generic) 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는, 디지털 펜(201)에 구비된 다양한 센서들, 데이터 측정 모듈, 입출력 인터페이스, 디지털 펜(201)의 상태 또는 환경을 관리하는 모듈 또는 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 하드웨어적인 구성 요소(기능) 또는 소프트웨어적인 요소(프로그램)를 포함할 수 있다. 프로세서(320)는 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(320)는 공진 회로(387)를 통해 전자 장치(101)의 센서 패널(예: 디지타이저)이 근접한 것을 인식할 수 있다. 근접이 인식되면, 프로세서(320)는 입력 신호를 전자 장치(101)로 전송하도록 공진 회로(387)를 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서(320)는 통신 회로(390)를 통한 센서 데이터 및 통신 상태 정보와 충전 회로(388)를 통한 충전 활성화 및 충전 상태 정보를 입력 신호에 포함하여 전송할 수 있다.

메모리(330)는 디지털 펜(201)의 동작에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 정보는 배터리(389) 충전을 위한 전력 제어 정보, 전자 장치(101)와의 통신을 위한 정보, 또는 디지털 펜(201)의 입력 동작에 관련된 주파수 정보를 포함할 수 있다.

공진 회로(387)는, 코일(coil), 인덕터(inductor), 및 캐패시터(capacitor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 공진 회로(387)는, 전자 장치(101)가 디지털 펜(201)의 위치 및 필압을 인식하기 위해 이용되는 공진 주파수를 갖는 입력 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 입력 신호를 생성하기 위해, 디지털 펜(201)은 전자기 공명(electro-magnetic resonance; EMR) 방식, AES(active electrostatic) 방식, 또는 ECR(electrically coupled resonance) 방식을 이용할 수 있다. 디지털 펜(201)이 EMR 방식에 의하여 신호를 전송하는 경우, 디지털 펜(201)은 전자 장치(101)의 센서 패널로부터 발생되는 전자기장(electromagnetic field)에 기반하여, 입력 신호를 생성할 수 있다. 디지털 펜(201)이 AES 방식에 의하여 신호를 전송하는 경우, 디지털 펜(201)은 전자 장치(101)와 용량 결합(capacity coupling)을 이용하여 입력 신호를 생성할 수 있다. 디지털 펜(201)이 ECR 방식에 의하여 신호를 전송하는 경우, 디지털 펜(201)은 전자 장치의 용량성(capacitive) 장치로부터 발생되는 전기장(electric field)에 기반하여, 입력 신호를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 공진 회로(387)는 사용자의 조작 상태에 따라 전자기장의 세기 또는 주파수를 변경시키는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 공진 회로(387)는, 호버링 입력, 드로잉 입력, 버튼 입력 또는 이레이징 입력을 인식하기 위한 공진 주파수를 갖는 입력 신호를 전자 장치(101)로 출력할 수 있다.

충전 회로(388)는 공진 회로(387)에서 발생되는 교류 신호를 직류 신호로 정류하는 정류기(rectifier)와, 직류 신호(입력 전압)을 일정한 충전 전압으로 변환하여배터리(389)로 출력하는 레귤레이터(regulator)(예: LDO(low dropout) regulator)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디지털 펜(201)은 충전 회로(388)에서 생성된 직류 신호의 전압 레벨에 기초하여, 전자 장치(101)에 디지털 펜(201)이 삽입되었는지 여부를 확인할 수 있다. 디지털 펜(201)은 직류 신호의 전압 레벨에 기초하여 센서 패널의 근접 여부 및 충전 위치에서의 디지털 펜(201)의 부착 여부를 판단할 수 있다.

배터리(389)는 디지털 펜(201)의 동작에 요구되는 전력을 저장하도록 구성될 수 있다. 배터리는, 예를 들어, 리튬-이온 배터리, 또는 캐패시터를 포함할 수 있으며, 충전식 또는 교환식 일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(389)는 충전 회로(388)로부터 제공받은 전력(예를 들어, 직류 신호(직류 전력))을 이용하여 충전될 수 있다.

통신 회로(390)은, 디지털 펜(201)과 전자 장치(101)의 통신 모듈(190) 간의 무선 통신을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 회로(390)는 근거리 통신 방식을 이용하여 디지털 펜(201)의 상태 정보 및 입력 정보를 전자 장치(101)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(390)는 트리거 회로(398)를 통해 획득한 디지털 펜(201)의 방향 정보(예: 모션 센서 데이터), 마이크로 폰을 통해 입력된 음성 정보 또는 배터리(389)의 잔량 정보를 전자 장치(101)로 전송할 수 있다. 일 예로, 근거리 통신 방식은 블루투스, BLE(bluetooth low energy) 또는 무선랜 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

안테나(397)는 신호 또는 전력을 외부(예를 들어, 전자 장치(101))로 송신하거나 외부로부터 수신하는데 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디지털 펜(201)은, 복수의 안테나(397)들을 포함할 수 있고, 이들 중에, 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나(397)를 선택할 수 있다. 선택된 적어도 하나의 안테나(397)를 통하여, 통신 회로(390)는 신호 또는 전력을 외부 전자 장치와 교환할 수 있다.

트리거 회로(398)는 적어도 하나의 버튼 또는 센서 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(320)는 디지털 펜(201)의 버튼의 입력 방식(예를 들어, 터치 또는 눌림) 또는 종류(예를 들어, EMR 버튼 또는 BLE 버튼)를 확인할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 회로는 디지털 펜(201)의 내부의 작동 상태 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 센서 회로는 모션 센서, 배터리 잔량 감지 센서, 압력 센서, 광 센서, 온도 센서, 지자계 센서, 생체 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 트리거 회로(398)는 버튼의 입력 신호 또는 센서를 통한 신호를 이용하여 전자 장치(101)로 트리거 신호를 전송할 수 있다.

도 4를 참조하면, 디지털 펜(201)은 외형을 형성하는 하우징(400)과 그 내부에 탑재된 어셈블리(assembly)(499)를 포함할 수 있다. 여러 개의 부속품들이 하나의 어셈블리(399)로 결합되어 하우징(400) 내부로 삽입될 수 있다.

하우징(400)은 곧게 연장된 형상을 가지고 그 내부에 어셈블리(499)를 수납하기 위한 공간(401)이 형성될 수 있다. 하우징(400)은, 이에 한정되지는 않지만, 그 단면이 타원형일 수 있으며, 전체적인 모양이 타원 기둥 형태일 수 있다. 디지털 펜(201)의 수납 공간(401) 또한, 하우징(400)의 형상에 대응하여 그 단면이 타원형으로 형성될 수 있다. 하우징(400)은, 합성 수지(예: 플라스틱) 및/또는 금속성 재질(예: 알루미늄)로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 하우징(400)의 제1단(400a)은 합성 수지 재질로 구성될 수 있다.

어셈블리(499)는, 하우징(400)의 형상에 대응하여 곧게 연장된 형상을 가질 수 있다. 어셈블리(499)는 제1단(400a)에서 제2단(400b)까지 연장된 축(axis)(가상의 직선)을 따라 3 부분으로 분류될 수 있다. 예를 들면, 어셈블리(499)는, 하우징(400) 내부에 수납된 상태에서 볼 때, 제1단(400a)에 인접 배치된 제1어셈블리 부재(또는, 코일 부재)(410), 제2단(400b)에 인접 배치된 제2어셈블리 부재(또는, 이젝션 부재(ejection member))(420), 및 두 어셈블리들(410, 420) 사이에 배치된 제3어셈블리 부재(또는, PCB 부재)(430)를 포함할 수 있다.

제1어셈블리 부재(410)는, 어셈블리(499)가 하우징(400)에 완전히 삽입되면 제1단(400a)의 외부로 노출되는 펜 팁(411), 패킹 링(412), 제1단(400a)에서 제2단(400b)으로 향하는 축을 중심으로 여러 회 감긴 코일(413), 및 펜 팁(411)에 가해지는 압력을 감지하기 위한 압력 센서(414)를 포함할 수 있다. 패킹 링(412)은 에폭시, 고무, 우레탄 또는 실리콘을 포함할 수 있다. 패킹 링(412)은 방수 및 방진의 목적으로 구비될 수 있으며, 제1어셈블리 부재(410) 및 제3어셈블리 부재(430)를 침수 또는 먼지로부터 보호할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 코일(413)은 외부 전자 장치(예: 전자 장치(101)에서 출력된 제1자기장 신호에 의해 유도 전류를 생성할 수 있다. 유도 전류에 의해 공진 커패시터(예: 제3어셈블리 부재(430)의 부품)가 충전될 수 있다. 충전을 통해 공진 커패시터에 축적된 전하가 코일(413)로 방전됨으로써 입력 신호(제2자기장 신호)가 외부 전자 장치로 출력될 수 있다. 압력 센서(414)는 펜 팁(411)에 가해진 필압에 의해 외부 전자 장치로 출력되는 입력 신호의 공진 주파수를 변경하도록 구성된 소자(예: 가변 커패시터)를 포함할 수 있다. 외부 전자 장치의 프로세서(예: 프로세서(120))는 센서 패널로 수신된 입력 신호(자기장 신호)가 갖는 공진 주파수에 기반하여 필압을 계산할 수 있다.

제2어셈블리 부재(420)는, 전자 장치(101)의 수납 공간(112)으로부터 디지털 펜(201)을 빼내기 위한 구성 요소를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2어셈블리 부재(420)는 샤프트(421), 샤프트(421)의 적어도 일부를 감싸며 제2어셈블리 부재(420)의 전체적인 외형을 이루는 몸체(422), 및 버튼(423)를 포함할 수 있다. 샤프트(421) 및 몸체(422)는 하우징(400) 내부로 삽입되고 버튼 (423)(예: 도 2의 201a)은 제2단(400b)를 통해 외부로 노출될 수 있다. 도시되지 않지만, 복수의 부품들, 예를 들면, 캠 부재들 또는 탄성 부재들이 몸체(422) 내부에 배치됨으로써, 제2어셈블리 부재(420)가 푸시-풀 구조로 구현될 수 있다. 예컨대, 버튼(423)은 샤프트(421)를 축(axis)으로 직선 왕복 운동을 할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 사용자가 손톱을 이용해 디지털 펜(201)을 빼낼 수 있도록 걸림 구조가 버튼(423)에 형성될 수도 있다. 일 실시 예에 따르면, 디지털 펜(201)은 버튼(423)의 직선 왕복 운동을 검출하는 센서를 포함함으로써, 또 다른 입력 방식을 제공할 수 있다. 디지털 펜(201)이 부착형으로 구현될 경우, 상기의 구성 요소 없이 제2어셈블리 부재(420)가 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2어셈블리 부재(420)는 제2단(400b)을 밀폐하는 구조로 구성될 수 있다.

제3어셈블리 부재(430)는, PCB(432), PCB(432)의 적어도 일면을 둘러싸는 베이스(431), 및 안테나(미도시)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 베이스(431)의 상면에는 PCB(432)가 배치되는 기판 안착부(433)가 형성되고, PCB(432)는 기판 안착부(433)에 안착된 상태로 고정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, PCB(332) 상면에는 코일(413)과 연결되는 커패시터 또는 스위치(434)가 배치될 수 있으며, 하면에는 충전 회로, 배터리 또는 통신 회로가 배치될 수 있다. 배터리는 EDLC(electric double layered capacitor) 또는 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다. 충전 회로는 코일(413) 및 배터리 사이에 위치하며, 레귤레이터, 전압 검출 회로(voltage detector circuitry) 및 정류기(rectifier)를 포함할 수 있다.

안테나는, 도 4에 도시된 예와 같은 안테나 구조물(439) 및/또는 PCB(432)에 임베디드(embedded)되는 안테나를 포함할 수 있다. 디지털 펜(201)에 구비되는 사이드 버튼(437)은 스위치(434)를 누르는데 이용되고 하우징(400)의 측면 개구부(402)를 통해 외부로 노출될 수 있다. 사이드 버튼(437)은 지지부재(438)에 의해 지지되면서, 사이드 버튼(437)에 작용하는 외력이 없으면, 지지부재(438)가 탄성 복원력을 제공하여 사이드 버튼(437)을 일정 위치에 배치된 상태로 복원 또는 유지할 수 있다.

제3어셈블리 부재(430)는 오-링(O-ring)과 같은 다른 패킹 링을 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스(431)의 양단에 탄성체로 제작된 오-링이 배치되어 베이스(431)와 하우징(400) 사이에 밀봉 구조가 형성될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 지지부재(438)는 부분적으로 측면 개구부(402)의 주위에서 하우징(400)의 내벽에 밀착하여 밀봉 구조를 형성할 수 있다. 예컨대, 제3어셈블리 부재(430)도 제1어셈블리(410)의 패킹 링(412)과 유사한 방수, 방진 구조를 형성할 수 있다.

디지털 펜(201)은, 베이스(431)의 상면에 배터리(436)가 배치되는 배터리 안착부(435)를 포함할 수 있다. 배터리 안착부(435)에 탑재될 수 있는 배터리(436)는, 예를 들어, 실린더형(cylinder type) 배터리를 포함할 수 있다.

디지털 펜(201)은, 마이크로 폰(미도시)을 포함할 수 있다. 마이크로 폰은 PCB(432)에 전기적으로 연결되거나 FPCB(flexible printed circuit board)(미도시)를 통해 PCB(332)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 마이크로 폰은 사이드 버튼(437)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

하우징(400)은 제1단(400a)과 제2단(400b) 사이를 잇는 축(axis)을 따라 3 부분으로 분류될 수 있다. 예를 들면, 하우징(400)은, 제1단(400a)으로부터 연장된 제1하우징 부분(451), 제2단(400b)로부터 연장된 제2하우징 부분(452), 및 두 하우징 부분들(451, 452) 사이의 제3하우징 부분(453)을 포함할 수 있다. 어셈블리(499)가 내부 수납 공간(401)에 삽입된 상태에서 볼 때, 제1하우징 부분(451)은 코일(413)을 감싸는 구조체일 수 있다. 제3하우징 부분(453)은 제1하우징 부분(451)과 일체로 구성될 수 있다.

디지털 펜(201)은 제1단(400a)과 제2단(400b) 사이를 잇는 축(axis)을 중심으로 하우징(400)의 둘레를 감싸고 상기 축을 따라 이동 가능하고 적어도 일부가 금속으로 이루어진 부재(이하, 컨트롤 바)(461)을 포함할 수 있다. 컨트롤 바(461)는 링(ring)이나 환형 타입일 수 있다. 제1하우징 부분(451)에서 컨트롤 바(461)가 이동되는 부분은 움푹 파인 리세스(recess) 형태일 수 있다. 컨트롤 바(461)는 코일(413)과 중첩되지 않는 위치에서 코일(413)의 적어도 일부와 중첩되는 위치로 이동할 수 있다. 바꾸어 말해, 컨트롤 바(461)는 코일(413)을 감싸지 않는 위치에서 코일(413)의 적어도 일부를 감싸는 위치로 이동할 수 있다. 이에 따라, 코일(413)에서 외부로 출력되는 입력 신호의 공진 주파수가 변할 수 있다. 예컨대, 컨트롤 바(461)가 코일(413)을 감싸고 있지 않은 위치(이하, N(normal) 모드)에서 코일(413)의 적어도 일부를 감싸고 있는 위치(이하, F(fine) 모드)로 이동될 경우, 컨트롤 바(461)(즉, 금속)가 공진 회로(예: 도 2의 공진 회로(287))의 공진 특성에 영향을 주게 되고 공진 회로의 L(inductance)에 변화를 야기할 수 있다. 예를 들어, 공진 회로의 L이 감소됨으로써 입력 신호의 공진 주파수는 상대적으로 높아질 수 있다. 펜 팁(411)에 가해진 하중이 동일하다고 가정할 경우, 공진 주파수는 N 모드보단 F 모드일 때 상대적으로 높을 수 있다. 이에 따라, 입력 신호 수신 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 입력 신호의 공진 주파수 변화량에 비례하여 펜 글씨의 굵기를 표현할 경우, N 모드보단 F 모드일 때 얇은 굵기로 선을 표현할 수 있다. 디지털 펜(201)은 컨트롤 바(461)를 통해 수동으로 선 굵기를 조절할 수 있는 모드를 사용자에게 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디지털 펜(201)은 컨트롤 바(461)가 움직일 수 있는 범위를 제한하는 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디지털 펜(201)은 컨트롤 바(461)의 이동 범위를 제1하우징 부분(451) 내로 제한하는 스토퍼들(471, 472)을 포함할 수 있다. 제1스토퍼(471)는, 제1단(400a)에 인접한 제1하우징 부분(451)(예: 제2하우징 부분(452)에 인접한 끝 부분)의 외측 둘레에 돌출된 형태로 형성됨으로써, 컨트롤 바(461)가 제1단(400a)을 통해 디지털 펜(201) 외부로 빠져나가는 것을 막을 수 있다. 제1스토퍼(471)는 코일(413)의 끝 단(413a)과 실질적으로 나란히 정렬된(aligned) 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라 컨트롤 바(461)가 제1스토퍼(471)에 접촉된 상태일 때, 컨트롤 바(461)는 코일(413)의 끝 단 부분을 둘러쌀 수 있다. 제2스토퍼(472)는, 제3하우징 부분(453)에 인접한 제1하우징 부분(451)의 외측 둘레에 돌출된 형태로 형성됨으로써, 컨트롤 바(461)가 제1하우징 부분(451)를 벗어나 제3하우징 부분(453)으로 이동하는 것을 막을 수 있다. 제2스토퍼(472)는, 컨트롤 바(461)와 접촉된 상태일 때, 컨트롤 바(461)가 코일(413)로부터 벗어나도록 하는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라 컨트롤 바(461)가 제2스토퍼(472)에 접촉된 상태일 때, 컨트롤 바(461)는 코일(413)의 다른 끝 단(413b)을 벗어나서 코일(413)과 중첩되지 않는 곳에 위치할 수 있다. 어떠한 실시예에 따르면, 제1스토퍼(471)가, 컨트롤 바(461)와 접촉된 상태일 때, 컨트롤 바(461)가 코일(413)로부터 벗어나도록 하는 위치에 형성될 수 있다. 제2스토퍼(472)는, 컨트롤 바(461)와 접촉된 상태일 때, 코일(413)과 중첩되는 위치에 형성될 수 있다.

도 5는, 일 실시예에 따른, 디지털 펜(500)의 구조를 도시한다. 도 6a및 도 6b는 도 5의 N 모드에서 펜 글씨와 도 5의 F 모드에서 펜 글씨를 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 디지털 펜(500)(예: 도 2의 디지털 펜(201))은 하우징(510), 하우징(510)의 일 단(511)을 통해 외부로 노출된 펜 팁(520), 하우징(510)의 일 단(511)에서 타 단(512)까지 연장된 축을 따라 펜 팁(520)에서 하우징(510) 내부로 연장된 로드(rod)(530), 하우징(510) 내부에 수용된 공진 회로(540), 및 일 단(511)과 타 단(512) 사이를 잇는 축(501)을 중심으로 하우징(510)을 둘러싸며 상기 축을 따라 이동 가능하고 적어도 일부가 금속으로 이루어진 컨트롤 바(550)를 포함할 수 있다.

공진 회로(540)는 코일(541), 메인 커패시터(542) 및 가변 커패시터(543)를 포함할 수 있다.

코일(541)은 하우징(510) 내부에 수용되고 축(501)을 중심으로 축(501)이 연장되는 방향으로 감길 수 있다. 이에 따라 외부 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))에서 출력된 제1자기장 신호에 의해 코일(541)에서 전류가 유도될 수 있다. 유도 전류는 메인 커패시터(542)에 저장될 수 있다. 바꾸어 말해, 코일(541)에서 유도된 전류에 의해 메인 커패시터(542)에 전하가 축적될 수 있다. 메인 커패시터(542)에 축적된 전하는 코일(541)로 방전됨으로써 코일(541)에서 축(501) 방향의 제2자기장 신호(입력 신호)가 출력될 수 있다. 외부 전자 장치는 센서 패널의 각 코일에서 수신된 제2자기장 신호의 세기를 획득하고, 각 코일마다 획득된 세기 정보를 이용하여 디지털 펜(500)의 위치(예: xy 좌표)를 산출할 수 있다.

가변 커패시터(543)는 로드(530)를 통해 펜 팁(520)으로부터 전달된 압력에 의하여 입력 신호의 공진 주파수를 가변하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 로드(530)의 끝에 제1도전 부재가 형성될 수 있다. 제1도전 부재는 가변 커패시터(543)에서 유전체의 일면에 마련된 제2도전 부재에서 떨어져 있다가 펜 팁(520)에 압력이 가해지면 제2도전 부재에 붙을 수 있다. 제1도전 부재와 함께 제2도전 부재는 가변 커패시터(543)의 제1전극을 구성할 수 있다. 유전체의 타면에 마련된 제3도전 부재는 가변 커패시터(543)의 제2전극을 구성할 수 있다. 필압에 따라 제1전극의 면적이 변화됨으로써 가변 커패시터(543)의 정전용량이 변화될 수 있다. 이러한 정전용량의 변화에 의해 입력 신호의 공진 주파수가 가변될 수 있다.

공진 회로(540)는 스위치(544)와 공진 주파수를 변경하기 위한 서브 커패시터(545)를 더 포함할 수 있다. 공진 회로(540)에서 끊어진 두 접점들(a1, a2)들이 스위치(544)(예: 도 4의 스위치(434))에 의해 연결 시, 서브 커패시터(545)에 의해 입력 신호의 공진 주파수가 변경될 수 있다. 입력 신호 수신 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 이러한 공진 주파수의 변경을 스위치 조작으로 인식할 수 있다. 메인 커패시터(542)에 의해 생성된 입력 신호의 공진 주파수(F0), 가변 커패시터(543)에 의해 생성된 입력 신호의 공진 주파수(F1), 및 서브 커패시터(545)에 의해 생성된 입력 신호의 공진 주파수(F2)는 서로 다를 수 있다.

코일(541)과 가변 커패시터(543)는 도 4에서 제1어셈블리 부재(410)의 구성일 수 있다. 메인 커패시터(542), 스위치(544), 및 서브 커패시터(545)는 도 4에서 제3어셈블리 부재(430)의 구성일 수 있다.

컨트롤 바(550)는 축(501)을 중심으로 하우징(510)의 일부를 감싸고 적어도 일부가 금속으로 구성된 고리 형태의 구조체일 수 있다.

컨트롤 바(550)는 축(501)을 따라 이동 가능하다. 예를 들어, 도 5(a) 참조하면, 컨트롤 바(550)는 코일(541)을 감싸지 않은 곳에 위치할 수 있다. 도 5(b) 참조하면, 컨트롤 바(550)는 코일(541)의 일부를 감싸는 곳으로 이동할 수 있다.

일 실시예에서, 컨트롤 바(550)는 하우징(510)의 둘레를 360도 한바퀴 휘감은 구조체일 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤 바(550)는 360도보다는 적게 하우징(510)의 둘레를 휘감은 구조체일 수 있다.

컨트롤 바(550)는 이동에 대해 저항력을 가지도록 하우징(510)에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 디지털 펜(500)의 자세가 위아래 바뀌더라도 컨트롤 바(550)는 정지된 상태로 놓일 수 있다. 저항력을 넘어서는 외력이 컨트롤 바(550)에 작용될 때 컨트롤 바(550)가 이동될 수 있다.

디지털 펜(500)은 컨트롤 바(550)가 움직일 수 있는 범위(580)를 제한하는 구조체로서 제1스토퍼(561)와 제2스토퍼(562)를 더 포함할 수 있다. 이동 범위(580)는 제1스토퍼(561)와 제2스토퍼(562) 사이의 거리로 정해질 수 있다. 스토퍼들(561, 562) 간의 거리 및 스토퍼들(561, 562)의 위치는, 코일(541)의 위치와 그 너비(w1) 및 컨트롤 바(550)의 너비(w2)에 기초하여, 정해질 수 있다. 예를 들어, 스토퍼들(561, 562) 간의 거리(또는, 이동 범위(580))는 w1과 w2의 합 또는 그보다는 큰 값으로 정해질 수 있다. 제1스토퍼(561)는 코일(541)의 두 끝단들(541a, 541b) 중에서 하우징(510)의 일 단(511) 쪽에 가까운 끝단(541a)과 실질적으로 나란히 정렬된 위치에 형성될 수 있다. 제2스토퍼(562)는 제1스토퍼(561)에서 상기 정해진 값(예: w1+w2)만큼 떨어진 위치에 형성될 수 있다.

도 6a 참조하면, 사용자는 컨트롤 바(550)를 코일(541)을 감싸지 않는 N 모드(예: 제2스토퍼(562)에 접촉된 위치)로 놓고 터치스크린(610)에 글씨(N mode, 620)와 드로잉(621)을 쓸 수 있다. 사용자는 코일(541)을 감싸는 F 모드(예: 제1스토퍼(561)에 접촉된 위치)로 컨트롤 바(550)의 모드를 변환할 수 있다. 컨트롤 바(550)가 N 모드에서 F 모드로 전환되면, 공진 회로(540)의 인덕턴스(L)가 줄게 되고 이에 따라, 펜 팁(520)에 가해진 하중이 동일하다고 가정할 경우, 입력 신호의 공진 주파수는 N모드 일 때보다 F 모드일 때 상대적으로 높을 수 있다. 따라서, 도 6b 참조하면, F 모드일 때 사용자가 쓴 글씨(F mode, 630)와 드로잉(631)의 굵기는 상대적으로 얇게 표현될 수 있다.

디지털 펜(500)은 금속(예: 페라이트)으로 이루어진 코어(570)를 더 포함할 수 있다. 코어(570)는 원통 형상이며 축(501) 방향을 따라 연장될 수 있다. 코어(570)의 외측 둘레에 코일(541)이 감길 수 있다. 코어(570)의 안쪽에는 축(501) 방향을 따라 구멍이 형성됨으로써 로드(530)가 이 구멍을 따라 가변 커패시터(543) 쪽으로 연장될 수 있다.

도 7a, 7b, 및 7c는 컨트롤 바의 각 모드에서 공진 주파수 변화량을 도시한다. 도 8a, 8b, 8c, 및 8d는 각 모드에서 필압의 분포도를 도시한다. 도 9는 각 모드에서 하중 대비 필압의 변화를 보인 그래프이다.

도 7a, 7b, 및 7c 참조하면, 컨트롤 바(710)의 위치 변동에 따라 펜 글씨의 굵기가 조절될 수 있음을 사용자에게 안내하도록 하는 인디케이터(720)가 스토퍼들(561, 562) 사이에 형성될 수 있다. 예컨대, 인디케이터(720)는, 도면을 볼 때, 위(제2스토퍼(562))에서 아래(제1스토퍼(561)로 컨트롤 바(710)가 내려갈수록 굵기가 가늘어지는 것을 나타내는 인쇄물이거나 음각 문양일 수 있다. 컨트롤 바(710)는 스토퍼들(561, 562) 사이의 둘레를 한바퀴보다는 덜 휘감은 구조체일 수 있다. 이에 따라, 컨트롤 바(710)의 모드 변경되더라도, 휘감지 않은 개방된 부분을 통해 인디케이터(720)가 컨트롤 바(710)에 의해 가려지지 않고 노출될 수 있다. 인 밴드(In Band)는 디지털 펜(500)이 동작하는 주파수 대역으로 정의될 수 있다. 아웃 밴드(Out Band)는 인 밴드를 벗어난 주파수 대역으로 정의될 수 있다. 예컨대, 인 밴드(In Band)는 공진 회로(540)에서 생성한 입력 신호가 가질 수 있는 공진 주파수 대역을 포함할 수 있다. F_min은 공진 회로(540)에서 생성한 입력 신호가 가질 수 있는 최소 공진 주파수로 정의될 수 있다. 입력 신호 수신 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 F_min을 갖는 입력 신호를 최대 필압에 대응하는 입력 신호로 인식할 수 있다. F_min보다 작은 주파수 대역은 아웃 밴드(Out Band)에 포함될 수 있다. F0는 펜 팁(520)에 하중이 가해지지 않은 상태를 나타내는 공진 주파수(예: 약 562.5KHz)로 정의될 수 있다. 예를 들어, 입력 신호 수신 장치는 F0를 갖는 입력 신호를 펜 팁(520)이 터치 스크린에 접촉되지 않고 공중에 떠 있는 호버링 입력 신호로 인식할 수 있다. F_turn on(미도시)는 F_min과 F0 사이의 주파수이며 최소 필압을 갖는 공진 주파수로 정의될 수 있다. 즉, 입력 신호 수신 장치는 F_turn on을 갖는 입력 신호로부터 펜 팁(520)이 터치 스크린에 접촉된 것을 인식할 수 있다.

도 7a 참조하면, 사용자는 컨트롤 바(710)를 코일(541)을 감싸지 않는 N 모드(예: 제2스토퍼(562)에 접촉된 위치)로 놓고 터치스크린에 글씨를 쓸 수 있다. 입력 신호 수신 장치는 디지털 펜(500)으로부터 수신되는 입력 신호의 공진 주파수를 모니터링하여 입력 신호의 공진 주파수가 F0에서 F_min으로 변화한 것을 인식할 수 있다. 입력 신호 수신 장치는 주파수 변화량 Df(F0 - F_min)에 기초하여 굵기가 최대인 제1라인(731)을 화면 상에 표시할 수 있다.

도 7b 참조하면, 사용자는 컨트롤 바(710)를 제1위치(N 모드)에서 F 모드 구간에서 N 모드에 인접한 제2위치(이하, F1 모드)로 이동 후 터치스크린에 글씨를 쓸 수 있다. 펜 팁(500)에 동일한 하중(즉, 필압)이 가해진다고 가정할 경우, 공진 주파수의 변화량은 N모드일 때보다 F1 모드일 때 적을 수 있다. 예컨대, 주파수 변화량이 Df보다 적은 Df1(=F0 - F1)일 수 있다. 입력 신호 수신 장치는 주파수 변화량 Df1에 기초하여, 제1라인(731)보다는 얇은 제2라인(732)을 화면 상에 표시할 수 있다.

도 7c 참조하면, 사용자는 컨트롤 바(710)를 F 모드 구간에서 제1스토퍼(561)에 접촉되는 제3위치(이하, F2 모드)로 이동 후 터치스크린에 글씨를 쓸 수 있다. 펜 팁(500)에 동일한 하중이 가해진다고 가정할 경우, 공진 주파수의 변화량은 F1모드일 때보다 F2 모드일 때 적을 수 있다. 예컨대, 주파수 변화량이 Df1보다는 적은 Df2(=F0 - F2)일 수 있다. 입력 신호 수신 장치는 주파수 변화량 Df2에 기초하여, 제2라인(732)보다는 얇은 제3라인(733)을 화면 상에 표시할 수 있다.

도 8a 참조하면, 디지털 펜(500)이 N 모드로 동작할 때 입력 신호 수신 장치에서 측정된 필압의 분포는 높게 형성될 수 있다. 이럴 경우, 사용자의 기대 수준과 다르게 선이나 글씨가 얇게 표현 안될 수 있다. 도 8b 참조하면, F1 모드에서 필압의 분포는 N 모드일 때보다 상대적으로 낮게 형성될 수 있다. 도 8c 참조하면, F1 모드와 F2 모드 사이의 중간 모드(F3 모드)에서 필압의 분포는 F1모드일 때보다는 상대적으로 낮게 형성될 수 있다. 도 8d 참조하면, F2 모드에서 필압의 분포는 가장 낮게 형성될 수 있다. 이럴 경우, 사용자의 기대 수준과 달리 선이나 글씨가 굵게 표현되지 않을 수 있다. 사용자는 자신의 기대 수준보다 글씨가 굵게 표현되는 것 같으면 디지털 펜(500)의 동작 모드를 N모드에서 F(F1, F2, 또는 이들 사이인 F3)모드로 전환할 수 있다.

도 9를 참조하면, 각 모드의 필압 변화는 압력 곡선(pressure curve)으로 확인 가능하다. N 모드에서는 하중(펜 팁(520)에 가해지는 무게)이 일정 수준(예: 50g) 이하에서 필압이 급격히 상승할 수 있다. 이에 따라 N 모드에서는 세밀한 굵기의 표현이 어려울 수 있다. F 모드로 모드 전환하게 되면, 하중의 변화에 대한 압력의 변화가 직선형(linear)으로 완만해질 수 있다. 이에 따라 보다 세밀한 굵기 표현이 F 모드에서 가능할 수 있다.

도 10a, 10b, 10c, 및 도 10d는, 일 실시예에 따른, 회전 레버로 컨트롤 바의 위치를 조절하도록 구성된 구조를 갖는 디지털 펜을 도시한다. 구체적으로, 도 10a와 10b는 디지털 펜의 하우징 및 그 내부에 탑재된 어셈블리를 나타낸 도면이다. 도 10c는 도 10b의 도시된 디지털 펜을 CC’ 방향으로 절단하여 나타낸 도면이다. 도 10d는 컨트롤 바의 위치 변화를 나타낸 도면이다.

도 10a, 10b, 및 10c 참조하면, 디지털 펜(1000)(예: 입력 모듈(150))은 하우징(1010), 하우징(1010)의 일 단(1011)을 통해 노출된 펜 팁(1020), 하우징(1010)의 타 단(1012)에 배치된 회전 레버(1030), 및 하우징(1010)의 형상에 대응하여, 하우징(1010)의 일 단(1011)에서 하우징(1010) 내부를 통해 하우징(1010)의 타 단(1012)까지 곧게 연장된 형상을 가지는 어셈블리를 포함할 수 있다. 어셈블리는 크게, 입력 신호 생성 부재(1040)와 공진 주파수 조절 부재(1050)로 구분될 수 있다.

입력 신호 생성 부재(1040)는, 펜 팁(1020), 금속(예: 페라이트)으로 이루어진 코어(1041), 펜 팁(1020)에서 코어(1041) 안쪽에 형성된 구멍을 관통하여 타 단(1012)쪽으로 곧게 연장된 로드(1042), 코어(1041)를 중심으로 코어(1041)의 외측 둘레에 감긴 코일(1043), 압력 센서(1044)(예: 도 5의 가변 커패시터(543)), 및 PCB(1045)를 포함할 수 있다. PCB(1045)에는 공진 회로(예: 도 5의 공진 회로(540))가 실장될 수 있다. 입력 신호 생성 부재(1040)는 도 4의 제1어셈블리 부재(410) 및 제3어셈블리 부재(430)와 동일하게 구성될 수 있으며, 자세한 설명은 생략한다.

공진 주파수 조절 부재(1050)는 코일(1043)을 통해 외부로 출력되는 입력 신호의 공진 주파수를 조절하도록 구성된 구조체일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 공진 주파수 조절 부재(1050)는 컨트롤 바(1051), 이음 부재(1052), 너트부(1053), 볼트부(1054), 샤프트(1055), 및 회전 레버(1030)를 포함할 수 있다. 컨트롤 바(1051)는 코일(1043)을 휘감은 고리 형태이고 적어도 일부가 금속으로 구현될 수 있다. 이음 부재(1052)는 사출 재질로 구성될 수 있고, 컨트롤 바(1051)로부터 타 단(1012) 쪽으로 연장될 수 있다. 너트부(1053)는 사출 재질이나 금속으로 구현될 수 있고, 이음 부재(1052)로부터 타 단(1012) 쪽으로 연장되고, 원통형인 내부에 암나사가 형성될 수 있다. 볼트부(1054)는 사출 재질이나 금속으로 구현될 수 있고, 원통형인 외벽에 수나사가 형성되어 너트부(1053)와 나사 결합될 수 있다. 샤프트(1055)는 볼트부(1054)로부터 타 단(1012) 쪽으로 연장되고 회전 레버(1030)와 결합될 수 있다. 도 10a 참조하면, 회전 레버(1030)의 표면에 펜 글씨의 굵기가 가늘어지는 방향(예: 시계 방향)을 나타내는 인디케이터(1060)가 형성(예: 인쇄)될 수 있다.

도 10d 참조하면, 사용자는 회전 레버(1030)를 돌려서 컨트롤 바(1051)의 위치를 바꿀 수 있다. 예를 들어, 컨트롤 바(1051)가 코일(1043)을 감싸지 않는 위치(N 모드)에 자리하고 이 상태에서 사용자가 회전 레버(1030)를 시계 방향으로 돌리면, 그 회전력이 사프트(1055)를 통해 볼트부(1054)로 전달될 수 있다. 볼트부(1054)의 회전에 의하여 너트부(1053)가, 도면을 볼 때, 아래로 거리 d 만큼 수직 이동할 수 있다. 이음부(1052)를 통해 너트부(1053)로부터 연장된 컨트롤 바(1051) 역시 아래로 거리 d 만큼 수직 이동할 수 있다. 회전 레버(1030)의 회전을 통해 컨트롤 바(1051)가 코일(1043)의 일부를 감싸는 위치(F 모드)로 이동할 수 있다. 또한, 회전 레버(1030)의 역 회전에 의하여, 컨트롤 바(1051)는 F 모드에서 N 모드로 모드 변경될 수 있다.

다양한 실시예에서 디지털 펜(예: 디지털 펜(201))은, 하우징; 상기 하우징의 일 단을 통해 외부로 노출된 펜 팁; 상기 하우징의 상기 일단에서 타단까지 연장된 축을 따라 상기 펜 팁에서 상기 하우징 내부로 연장된 로드(rod); 상기 하우징 내부에 수용되고, 상기 축을 중심으로 상기 축이 연장되는 방향으로 다수 회 감기고, 외부의 제1자기장 신호에 의해 전류를 생성하는 코일과, 상기 코일에서 생성된 전류에 의해 전하를 축적하고, 상기 축적된 전하를 상기 코일로 방전함으로써 상기 코일에서 제2자기장 신호를 생성하도록 하는 공진 커패시터와, 상기 로드를 통해 상기 펜 팁으로부터 전달된 압력에 따라 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 가변 커패시터를 포함하는 공진 회로; 및 상기 축을 휘감은 형태이고 상기 코일을 감싸지 않은 제1위치에서 상기 코일의 적어도 일부를 감싸고 있는 제2위치로 이동 가능하고 적어도 일부 금속으로 이루어짐으로써, 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 컨트롤 바를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤 바는 상기 하우징의 외측 둘레를 휘감은 링 형태일 수 있다.

상기 컨트롤 바로서 링은 이동에 대한 저항력을 갖도록 상기 하우징에 밀착될 수 있다.

상기 디지털 펜은, 상기 컨트롤 바가 이동할 수 있는 이동 범위를 제한하는 제1스토퍼와 제2스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 제1스토퍼와 상기 제2스토퍼는 상기 하우징의 외측 둘레에 돌출된 형태로 형성될 수 있다.

상기 제1스토퍼는 상기 코일의 끝 단과 나란히 정렬된 위치에 형성될 수 있다. 상기 제2스토퍼는, 상기 컨트롤 바와 접촉된 상태일 때, 상기 코일의 다른 끝 단으로부터 벗어나서 상기 코일을 감싸지 않는 위치에 형성될 수 있다.

상기 컨트롤 바의 위치 변동에 따라 펜 글씨의 굵기가 조절됨을 사용자에게 안내하도록 하는 인디케이터가 상기 이동 범위 내에 형성될 수 있다.

상기 컨트롤 바는, 상기 인디케이터가 상기 컨트롤 바에 의해 가려지지 않고 노출되도록, 상기 하우징의 외측 둘레를 한바퀴보다 덜 휘감은 링 형태일 수 있다.

상기 컨트롤 바는 상기 하우징 내부에 수용되어 상기 코일을 감싸는 링 형태이되, 상기 컨트롤 바에서 상기 하우징의 타 단 쪽으로 연장된 이음 부재; 상기 이음 부재에서 상기 하우징의 타 단 쪽으로 연장되고, 원통형인 내벽에 암나사가 형성된 너트부; 원통형인 외벽에 수나사가 형성되어 상기 너트부와 나사 결합된 볼트부; 및 상기 볼트부에서 상기 하우징의 타 단 쪽으로 연장된 샤프트; 및 상기 샤프트와 결합되고 상기 타 단에 배치되고, 외력에 의하여, 상기 샤프트를 회전하여 상기 컨트롤 바를 상기 하우징의 일 단 쪽으로 밀고 상기 샤프트를 역 회전하여 상기 컨트롤 바를 상기 하우징의 타 단 쪽으로 당기는 회전 레버를 포함할 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101: 전자 장치
201: 디지털 펜
320: 프로세서
330: 메모리
387: 공진 회로
388: 충전 회로
389: 배터리
390: 통신 회로
397: 안테나
398: 트리거 회로
400: 하우징
451: 제1하우징 부분
452: 제2하우징 부분
453: 제3하우징 부분
410: 제1어셈블리 부재
420: 제2어셈블리 부재
430: 제3어셈블리 부재
499: 어셈블리 부재
461: 컨트롤 바
471: 제1스토퍼
472: 제2스토퍼
411: 펜 팁
412: 패킹 링
413: 코일
414: 압력 센서
500: 디지털 펜
510: 하우징
520: 펜 팁
530: 로드
540: 공진 회로
550: 컨트롤 바
541: 코일
542: 메인 커패시터
543: 가변 커패시터
544: 스위치
545: 서브 커패시터

Claims

디지털 펜에 있어서,
하우징;
상기 하우징의 일 단을 통해 외부로 노출된 펜 팁;
상기 하우징의 상기 일단에서 타단까지 연장된 축을 따라 상기 펜 팁에서 상기 하우징 내부로 연장된 로드(rod);
상기 하우징 내부에 수용되고, 상기 축을 중심으로 상기 축이 연장되는 방향으로 다수 회 감기고, 외부의 제1자기장 신호에 의해 전류를 생성하는 코일과, 상기 코일에서 생성된 전류에 의해 전하를 축적하고, 상기 축적된 전하를 상기 코일로 방전함으로써 상기 코일에서 제2자기장 신호를 생성하도록 하는 공진 커패시터와, 상기 로드를 통해 상기 펜 팁으로부터 전달된 압력에 따라 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 가변 커패시터를 포함하는 공진 회로; 및
상기 축을 휘감은 형태이고 상기 코일을 감싸지 않은 제1위치에서 상기 코일의 적어도 일부를 감싸고 있는 제2위치로 이동 가능하고 적어도 일부 금속으로 이루어짐으로써, 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 컨트롤 바를 포함하는 디지털 펜.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤 바는 상기 하우징의 외측 둘레를 휘감은 링 형태인 디지털 펜.
제2항에 있어서,
상기 컨트롤 바로서 링은 이동에 대한 저항력을 갖도록 상기 하우징에 밀착된 디지털 펜.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤 바가 이동할 수 있는 이동 범위를 제한하는 제1스토퍼와 제2스토퍼를 더 포함하는 디지털 펜.
제4항에 있어서, 상기 제1스토퍼와 상기 제2스토퍼는 상기 하우징의 외측 둘레에 돌출된 형태로 형성되는 디지털 펜.
제5항에 있어서,
상기 제1스토퍼는 상기 코일의 끝 단과 나란히 정렬된 위치에 형성되고,
상기 제2스토퍼는, 상기 컨트롤 바와 접촉된 상태일 때, 상기 코일의 다른 끝 단으로부터 벗어나서 상기 코일을 감싸지 않는 위치에 형성된 디지털 펜.
제4항에 있어서,
상기 컨트롤 바의 위치 변동에 따라 펜 글씨의 굵기가 조절됨을 사용자에게 안내하도록 하는 인디케이터가 상기 이동 범위 내에 형성된 디지털 펜.
제7항에 있어서, 상기 컨트롤 바는,
상기 인디케이터가 상기 컨트롤 바에 의해 가려지지 않고 노출되도록, 상기 하우징의 외측 둘레를 한바퀴보다 덜 휘감은 링 형태인 디지털 펜.
제1항에 있어서, 상기 컨트롤 바는 상기 하우징 내부에 수용되어 상기 코일을 감싸는 링 형태이되,
상기 컨트롤 바에서 상기 하우징의 타 단 쪽으로 연장된 이음 부재;
상기 이음 부재에서 상기 하우징의 타 단 쪽으로 연장되고, 원통형인 내벽에 암나사가 형성된 너트부;
원통형인 외벽에 수나사가 형성되어 상기 너트부와 나사 결합된 볼트부; 및
상기 볼트부에서 상기 하우징의 타 단 쪽으로 연장된 샤프트; 및
상기 샤프트와 결합되고 상기 타 단에 배치되고, 외력에 의하여, 상기 샤프트를 회전하여 상기 컨트롤 바를 상기 하우징의 일 단 쪽으로 밀고 상기 샤프트를 역 회전하여 상기 컨트롤 바를 상기 하우징의 타 단 쪽으로 당기는 회전 레버를 포함하는 디지털 펜.
휴대 전자 장치에 있어서,
디지털 펜;
상기 디지털 펜을 수납하는 공간을 갖는 하우징;
제1자기장 신호를 발생하고, 상기 디지털 펜으로부터 제2자기장 신호를 수신하도록 구성된 센서 패널; 및
상기 센서 패널을 통해 상기 디지털 펜으로부터 수신된 제2자기장 신호가 갖는 공진 주파수에 기반하여, 압력을 계산하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
상기 디지털 펜은,
펜 하우징;
상기 펜 하우징의 일 단을 통해 외부로 노출된 펜 팁;
상기 펜 하우징의 상기 일단에서 타단까지 연장된 축을 따라 상기 펜 팁에서 상기 펜 하우징 내부로 연장된 로드(rod);
상기 펜 하우징 내부에 수용되고, 상기 축을 중심으로 상기 축이 연장되는 방향으로 다수 회 감기고, 상기 센서 패널에서 출력된 제1자기장 신호에 의해 전류를 생성하는 코일과, 상기 코일에서 생성된 전류에 의해 전하를 축적하고, 상기 축적된 전하를 상기 코일로 방전함으로써 상기 코일에서 제2자기장 신호를 생성하도록 하는 공진 커패시터와, 상기 로드를 통해 상기 펜 팁으로부터 전달된 압력에 따라 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 가변 커패시터를 포함하는 공진 회로; 및
상기 축을 휘감은 형태이고 상기 코일을 감싸지 않은 제1위치에서 상기 코일의 적어도 일부를 감싸고 있는 제2위치로 이동 가능하고 적어도 일부 금속으로 이루어짐으로써, 상기 코일에서 생성된 제2자기장 신호의 공진 주파수를 변하게 하는 컨트롤 바를 포함하는 휴대 전자 장치.
제10항에 있어서,
상기 컨트롤 바는 상기 하우징의 외측 둘레를 휘감은 링 형태인 휴대 전자 장치.
제11항에 있어서,
상기 컨트롤 바로서 링은 이동에 대한 저항력을 갖도록 상기 하우징에 밀착된 휴대 전자 장치.
제10항에 있어서,
상기 컨트롤 바가 이동할 수 있는 이동 범위를 제한하는 제1스토퍼와 제2스토퍼를 더 포함하는 휴대 전자 장치.
제13항에 있어서, 상기 제1스토퍼와 상기 제2스토퍼는 상기 하우징의 외측 둘레에 돌출된 형태로 형성되는 휴대 전자 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1스토퍼는 상기 코일의 끝 단과 나란히 정렬된 위치에 형성되고,
상기 제2스토퍼는, 상기 컨트롤 바와 접촉된 상태일 때, 상기 코일의 다른 끝 단으로부터 벗어나서 상기 코일을 감싸지 않는 위치에 형성된 휴대 전자 장치.
제13항에 있어서,
상기 컨트롤 바의 위치 변동에 따라 펜 글씨의 굵기가 조절됨을 사용자에게 안내하도록 하는 인디케이터가 상기 이동 범위 내에 형성된 휴대 전자 장치.
제16항에 있어서, 상기 컨트롤 바는,
상기 인디케이터가 상기 컨트롤 바에 의해 가려지지 않고 노출되도록, 상기 하우징의 외측 둘레를 한바퀴보다 덜 휘감은 링 형태인 휴대 전자 장치.
제10항에 있어서, 상기 컨트롤 바는 상기 하우징 내부에 수용되어 상기 코일을 감싸는 링 형태이되,
상기 컨트롤 바에서 상기 하우징의 타 단 쪽으로 연장된 이음 부재;
상기 이음 부재에서 상기 하우징의 타 단 쪽으로 연장되고, 원통형인 내벽에 암나사가 형성된 너트부;
원통형인 외벽에 수나사가 형성되어 상기 너트부와 나사 결합된 볼트부; 및
상기 볼트부에서 상기 하우징의 타 단 쪽으로 연장된 샤프트; 및
상기 샤프트와 결합되고 상기 타 단에 배치되고, 외력에 의하여, 상기 샤프트를 회전하여 상기 컨트롤 바를 상기 하우징의 일 단 쪽으로 밀고 상기 샤프트를 역 회전하여 상기 컨트롤 바를 상기 하우징의 타 단 쪽으로 당기는 회전 레버를 포함하는 휴대 전자 장치.