WO2018169208A1 - 입력 장치, 전자 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

입력 장치, 전자 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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이강윤
조성훈
김관형
김상윤
류호철
김상호
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Samsung Electronics Co Ltd
Sungkyunkwan University
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    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer

Definitions

  • the present invention relates to an input device and a control method thereof, and more particularly, to a pen type input device, an electronic system and a control method thereof.
  • Smartphones or tablet PCs are mainly provided with a touch screen, the user can control the function of the electronic device using the touch screen.
  • the user may touch the touch screen using a pen-shaped input device as well as his or her body (for example, a finger).
  • the electronic device may perform different control operations according to the touch coordinates of the point where the body or the input device touches the touch screen and the menu (or icon) displayed on the touch coordinates.
  • the electronic device may perform various functions such as adjusting the thickness of the writing trace based on the degree of inclination of the input device. Accordingly, there is a demand for a method in which an input device can efficiently transmit its tilt information to an electronic device.
  • the present invention has been made in view of the above-described necessity, and an object of the present invention is to provide an input device, an electronic system, and a control method of detecting an inclination using a signal whose frequency varies according to a capacitance formed between the input device and the electronic device. In providing.
  • An input device for achieving the above object, the communication unit for communicating with the electronic device, a pen tip provided at one end of the input device, an electrode unit provided at a position spaced a predetermined distance from the pen tip And a processor configured to apply a preset frequency signal to the electrode unit and to control the communication unit to transmit a signal whose frequency is changed according to a capacitance formed between the electrode unit and the electronic device to the electronic device.
  • the capacitance changes according to the degree of inclination of the input device.
  • the processor may include an RC oscillator, and the capacitance formed between the electrode unit and the electronic device may operate as a capacitance of the RC oscillator.
  • the electrode unit may include a first sub-electrode and a second sub-electrode spaced apart from each other, and apply a first frequency signal to the processor and the first sub-electrode and apply a second frequency signal to the second sub-electrode. And a first frequency signal having a frequency changed according to a first capacitance formed between the first sub-electrode and the electronic device, and a second frequency having a frequency changed according to a second capacitance formed between the second sub-electrode and the electronic device. The signal may be transmitted to the electronic device.
  • the first frequency signal and the second frequency signal may be signals that are changed within different frequency ranges depending on the degree of rotation of the input device based on a preset position.
  • the input device may be implemented as an active stylus pen.
  • An electronic system including an input device according to an embodiment of the present invention and an electronic device communicating with the input device may include a pen tip provided at one end of the input device and an electrode part provided at a position spaced apart from the pen tip by a predetermined distance. And an oscillator configured to apply a preset frequency signal to the electrode part and output a signal whose frequency is changed according to a capacitance formed between the electrode part and the electronic device, and transmit the output signal of the oscillator to the electronic device. And an electronic device configured to determine an inclination of the input device based on a frequency of the output signal received from the input device, and perform an operation corresponding to the determined inclination.
  • the oscillator may be implemented as an RC oscillator, and the capacitance formed between the electrode unit and the electronic device may operate as a capacitance of the RC oscillator.
  • the electronic device may compare the reference frequency with the frequency of the output signal received from the input device to determine the inclination of the input device.
  • the reference frequency may be a frequency of an output signal of the oscillator in a state where the input device is a predetermined angle with respect to the electronic device.
  • the electrode unit may include a first sub electrode and a second sub electrode spaced apart from each other, and the oscillator applies a first frequency signal to the first sub electrode and applies a second frequency signal to the second sub electrode. And output a first frequency signal whose frequency is changed according to a first capacitance formed between the first sub-electrode and the electronic device, and output a frequency according to a second capacitance formed between the second sub-electrode and the electronic device.
  • the changed second frequency signal may be output.
  • the electronic device measures the degree of rotation of the input device based on a preset position based on the frequencies of the first and second frequency signals. You can judge.
  • the control method of the bar input device may include transmitting a signal whose frequency is changed according to a capacitance formed between the electronic devices to the electronic device.
  • the input device may include an RC oscillator, and the capacitance formed between the electrode unit and the electronic device may operate as a capacitance of the RC oscillator.
  • the electrode unit may include a first sub electrode and a second sub electrode spaced apart from each other, and the oscillator applies a first frequency signal to the first sub electrode and applies a second frequency signal to the second sub electrode. And output a first frequency signal whose frequency is changed according to a first capacitance formed between the first sub-electrode and the electronic device, and output a frequency according to a second capacitance formed between the second sub-electrode and the electronic device.
  • the changed second frequency signal may be output.
  • the first and second frequency signals having the changed frequency may be transmitted to the electronic device.
  • the input device may be implemented as an active stylus pen.
  • the slope information of the input device is included in the frequency signal and transmitted, the power consumption of the input device may be reduced.
  • the capacitance is reflected on the oscillator output and sensed so that the configuration is simple and the chip design area can be minimized.
  • FIGS. 1A and 1B are diagrams for describing a schematic operation of an input device and an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an input device according to an exemplary embodiment.
  • 3A and 3B are diagrams for describing a structure of an input device according to an embodiment of the present invention.
  • 4A and 4B are diagrams for describing an operation of an RC oscillator according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 5B are diagrams for describing a structure of an input device according to another embodiment of the present invention.
  • 6A, 6B, 7A, and 7B are diagrams for describing a tilt detection method, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a control method of an input device according to an exemplary embodiment.
  • Embodiments of the present disclosure may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the scope to the specific embodiment, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the invention. In describing the embodiments, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist, the detailed description thereof will be omitted.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.
  • a "module” or “unit” performs at least one function or operation, and may be implemented in hardware or software or in a combination of hardware and software.
  • a plurality of “modules” or a plurality of “units” may be integrated into at least one module except for "modules” or “units”, which need to be implemented with specific hardware, and are implemented with at least one processor (not shown). Can be.
  • FIGS. 1A and 1B are diagrams for describing a schematic operation of an input device and an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the input device 100 may have a certain length and may be implemented in a thin and long pen shape so as to be easily gripped by a user. Accordingly, the input device 100 may be referred to in various terms such as an electronic pen, a pen-type input device, a stylus pen, an S-pen, and the like, but is not necessarily implemented in a pen shape. For example, it may be implemented to have a blunt or flat shaped body.
  • the input device 100 may be implemented in an active manner.
  • a battery is built in the input device 100 to generate a unique signal, and a sensor for detecting the input device 100 is added to the electronic device 200, and is inputted by an operating system terminal of the electronic device 200.
  • the method 100 recognizes the device 100. In this case, by distinguishing between the input device 100 and the finger touch or by distinguishing each input device from each other, various operations may be performed between the finger and the pen.
  • the electronic device 200 may be implemented as an input panel such as a touch panel or a touch screen, or a laptop, a laptop, a mobile phone, a smartphone, an electronic blackboard, a digital signage, a PMP, an MP3 player, a game machine, or the like having a touch panel or a touch screen. It may be implemented as an electronic device such as a kiosk or a monitor.
  • the capacitive touch panel may have an electrode pattern structure as shown in FIG. 1B.
  • the grid-shaped electrode pattern illustrated in FIG. 1B includes vertical lines 211 and horizontal lines 212-1, 212-2, and 212-3.
  • This method is divided into a transmitter for transmitting an electric field and a receiver for detecting a change in the electric field, so that coordinates can be detected by detecting a change in the electric field due to contact of a conductor. Specifically, when the electric field is output from the input device 100 itself, the change of the electric field in the electrode pattern is detected. If a finger touch is to be detected, a method of dividing an electrode in a first direction by a transmitter and a electrode in a second direction among the electrodes in two directions that cross each other may be used.
  • the electronic device 200 may perform different control operations according to the signal output from the input device 100. For example, if the user touches the input device 100 on the touch screen of the electronic device 200 and moves the touch point, the electronic device 200 displays a line, that is, a writing trajectory according to the movement trajectory. do. In this state, the thickness, brightness, size, color, saturation, font, shape, and the like of the writing trace can be adjusted to the user's manipulation. For example, the electronic device 200 may adjust the thickness of the writing trace based on the slope of the input device 100.
  • the electronic device 200 needs to acquire inclination information of the input device 100.
  • the electronic device 200 receives a signal whose frequency is changed according to the inclination of the input device 100. ) Can be sent.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an input device according to an exemplary embodiment.
  • the input device 100 includes a communication unit 110, a pen tip 120, an electrode unit 130, a driver 140, and a processor 150.
  • the communication unit 110 communicates with the electronic device 200.
  • the communication unit 110 may include at least one of a short range communication module, a wireless LAN communication module, and a wired Ethernet module according to the performance and structure of the input device 100.
  • a short range communication module such as an infrared communication module, a Bluetooth communication module, or the like.
  • the communication module may be provided at the pen tip 120.
  • the pen tip 120 may be formed at one end of the input device 100.
  • the input device 100 may include a straight body portion 310 suitable for a user grip and an input unit 320 coupled to one end thereof, as illustrated in FIG. 3A.
  • the input unit 320 may be implemented in a conical shape as shown, and the pen tip 120 may be exposed at one end.
  • the body 310 and the input unit 320 are divided for convenience of description, and the input unit 320 may be implemented as a part of the body unit 310. That is, the input unit 320 and the body unit 310 may be implemented as a single body without distinction.
  • the pen tip 120 may be formed of a conductive metal tip, for example.
  • the conductive pen tip 120 may be formed inside the non-conductive material or may be implemented in a form in which a portion of the conductive pen tip 120 is exposed to the outside.
  • the conductive pen tip 120 may further include an insulating material that prevents the direct contact with the touch screen of the electronic device 100.
  • the insulating material may be, for example, rubber, plastic, glass, or the like.
  • the pen tip 120 may be implemented without a separate communication unit 110.
  • the conductive pen tip 120 can serve as a transmission electrode.
  • the conductive pen tip 120 contacts or approaches on the touch panel of the electronic device 200, the conductive pen tip 120 is coupled with the touch panel at the contact (or proximity) point.
  • the signal may be transmitted to a point of contact (or proximity) of the touch panel.
  • the electrode unit 130 is formed at the input unit 320 spaced apart from the pen tip 120 by a predetermined distance.
  • the electrode unit 130 may be implemented in various shapes within a range capable of operating as the electronic device 200 and a capacitor. Electrode According to an embodiment, the electrode 130 may be formed in the form of an electrode ring or an electrode plate. In addition, various electrode materials may be used as the electrode unit 130, and for example, may be implemented as indium tin oxide (ITO).
  • the processor 140 applies a preset frequency signal to the electrode unit 130 and outputs a signal whose frequency is changed according to the capacitance formed between the electrode unit 130 and the electronic device 200.
  • the capacitance has a characteristic that changes according to the inclination of the input device 100, which will be described later.
  • the processor 140 may be implemented to include an oscillator (not shown), and the oscillator may be implemented to output a frequency signal changed according to capacitance.
  • the processor 140 may be implemented as a digital signal processor (DSP), which refers to an integrated circuit that processes digital signals.
  • DSP digital signal processor
  • the oscillator can be implemented with one configuration of the DSP.
  • the oscillator may be implemented as, for example, an RC oscillator or an LC oscillator. However, hereinafter, it is assumed that the oscillator is implemented as an RC oscillator for convenience of description.
  • 4A and 4B are diagrams for describing an operation of an RC oscillator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A shows a configuration of an RC circuit used in an RC oscillator, in which the output voltage V ′ across the resistor R has a changed frequency (or phase) compared to the input voltage V, and the changed frequency (or phase) is represented by the resistor R and It depends on capacitance C. Thus, if the resistance R is constant, the changed frequency (or phase) will depend on the capacitance C.
  • the capacitance formed between the electrode unit 130 and the electronic device 200 may operate as the capacitance of the RC oscillator as illustrated in FIGS. 4A and 4B.
  • the electrode unit 130 serves as a first electrode of the capacitor
  • the touch panel of the electronic device 200 serves as a second electrode of the capacitor
  • the dielectric constant of the touch panel 210 affects the capacitance of the capacitor of the input device 100.
  • the capacitance formed in the direction opposite to the inclined direction is less affected by the touch panel 210, but the capacitance in the inclined direction is changed much by the influence of the touch panel 210.
  • the dielectric constant of the inter-electrode material constituting the capacitor may vary according to the slope, and this may also affect the capacitance.
  • the capacitance between one side of the electrode unit 130 and the touch panel of the electronic device 200 and the capacitance between the other side of the electrode unit 130 and the touch panel of the electronic device 200 may be connected in parallel.
  • the total capacitance of the plurality of capacitors connected in parallel may be determined as the sum of the capacitances, and the sum of the capacitances changes according to the degree of inclination of the input device 100.
  • the frequency output from the RC oscillator also changes when the capacitance changes according to the degree of inclination of the input device 100. Will change.
  • the signal output from the RC oscillator may be provided to the pen tip 120 to be transmitted to the electronic device 200, and the electronic device 200 may tilt information of the input device 100 based on the frequency information. Can be obtained.
  • the processor 140 may control the communicator 110 to transmit an output signal of the RC oscillator to the electronic device 200.
  • the output signal of the RC oscillator may be a signal whose frequency is changed according to the degree to which the input device 100 is inclined as described above.
  • the processor 140 may include a central processing unit (CPU), a micro controller unit (MCU) controller, an application processor (AP), a communication processor (CP), It may include one or more of the ARM processors or may be defined in terms.
  • the oscillator may be implemented in a separate configuration from the processor 140.
  • the electrode unit 130 may include a plurality of sub-electrodes spaced apart from each other.
  • the electrode unit 130 may include a plurality of sub-electrodes 131-1, 131-2, and 131-3 spaced apart from each other as shown in FIG. 5A.
  • the plurality of sub-electrodes may be arranged to surround the input unit 320 of the input device 100 by being spaced apart from each other on the same line as shown in FIG. 5A.
  • the meaning of being arranged to surround the input unit 320 means that it is disposed at the edge of the input unit 320, and the plurality of sub-electrodes 131-1, 131-2, and 131-3 are exposed to the outside. Of course, this does not mean. That is, it will be apparent to those skilled in the art that the body 310 and the input 320 may be covered by a case.
  • the plurality of sub-electrodes 131-1, 131-2, and 131-3 may be arranged as shown in FIG. 5B.
  • the input device 100 may provide not only tilt information but also rotation information (or tilt direction information) to the electronic device 200.
  • the rotation information indicates how much of the state is rotated based on the preset position of the input device 100, that is, which direction is inclined.
  • the thickness of the writing trajectory may vary depending on which position the current tilt direction is based on a specific reference position of the input device 100 (for example, a position marked with a trademark, a position provided with a specific marker, etc.). It can be implemented to be different.
  • the writing trajectory when the writing trajectory is inclined to the position where the specific marker is provided, the writing trajectory may be the thinnest and the writing trajectory is thickened according to the degree of rotation of the writing trajectory. That is, when the writing trajectory is inclined to the position where the specific marker is provided, when the writing trajectory is implemented to have the thinnest thickness and the writing trajectory is thickest, the rotation information of the input device 100 is required.
  • a plurality of capacitances formed between the plurality of sub-electrodes disposed at different positions and the touch panel of the electronic device 200 are rotated by how much the input device 100 is based on a preset position. You can tell information about whether it is tilted.
  • the processor 140 may apply different frequency signals to each of the plurality of sub-electrodes 131-1, 131-2, and 131-3.
  • the processor 140 applies a first frequency signal to the first sub-electrode 131-1, a second frequency signal to the second sub-electrode 131-2, and a third sub-electrode 131.
  • the third frequency signal may be applied to the -3).
  • the first to third frequency signals may be signals of different frequencies, respectively.
  • the first frequency signal whose frequency is changed according to the first capacitance formed between the first sub electrode 131-1 and the electronic device 200 is output from the processor 140, and the second sub electrode 131-2 is output.
  • a second frequency signal whose frequency is changed according to the second capacitance formed between the electronic device 200 and the frequency, according to the third capacitance formed between the third sub-electrode 131-3 and the electronic device 200 may be output.
  • the frequency change ranges of the first to third frequencies that change according to the slope of the input device 100 may not be overlapped with each other.
  • the first to third frequency signals having the changed frequency output from the processor 140 may be provided to the pen tip 120 to be transmitted to the electronic device 200, and the electronic device 200 may include the first The rotation information of the input apparatus 100 may be obtained based on the frequency information of the third to third frequency signals.
  • the electronic device 200 determines a slope based on the changed frequency, and the first to third sub-electrodes corresponding to each of the first to third frequency signals ( Rotation information of the input apparatus 100 may be known based on the positions of 131-1 to 131-3.
  • the electrode unit 130 has been described as including three sub-electrodes, but this is only an example and the number of sub-electrodes is not limited thereto.
  • 6A and 6B are diagrams for describing a tilt detection method, according to an exemplary embodiment.
  • the processor 140 may be set to output a preset frequency signal. Can be.
  • the frequency signal of f0 when the slope of the input device 100 is set to 90 degrees, the frequency signal of f0 is set to be output.
  • the slope of the input device 100 is 60 degrees, the frequency of f1.
  • a signal is output, and when the inclination of the input device 100 is 30 degrees, a frequency signal of f2 may be output.
  • the electronic device 200 may obtain the slope information based on the frequency information of the signal received from the input device 100.
  • the electronic device 200 may store gradient information corresponding to the frequency of the received signal in the form of a lookup table.
  • the lookup table may be obtained based on a form in which a value obtained by an experiment at the time of manufacturing the electronic device 200 is stored or accumulated data while the input device 100 and the electronic device 200 are used.
  • the electronic device 200 may store an algorithm (eg, an equation, etc.) that can generate slope information based on the frequency information of the frequency signal.
  • the electronic device 200 may store a reference frequency corresponding to a reference slope (for example, 90 degrees and 0 degrees), and acquire a slope corresponding to a frequency of the received signal based on the reference slope and the reference frequency.
  • the electronic device 200 may store an algorithm for acquiring a slope of the input device 100 based on a difference between an initial frequency (or an input frequency) of the oscillator and a frequency of the received signal.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a control method of an input device according to an exemplary embodiment.
  • a frequency signal preset in a predetermined distance from an electrode tip spaced from a pen tip formed at one end of the input device 100 is applied. It is applied (S810).
  • the input device 100 includes an oscillator, and the capacitance formed between the electrode unit and the electronic device 200 may operate as the capacitance of the oscillator.
  • the electrode unit may include a first sub electrode and a second sub electrode spaced apart from each other.
  • the oscillator applies a first frequency signal to the first sub-electrode and a second frequency signal to the second sub-electrode, and frequency in accordance with the first capacitance formed between the first sub-electrode and the electronic device 200. May output the changed first frequency signal and output a second frequency signal having a changed frequency according to a second capacitance formed between the second sub-electrode and the electronic device.
  • the first and second frequency signals having the changed frequency may be transmitted to the electronic device 200.
  • the slope information of the input device is included in the frequency signal and transmitted, the power consumption of the input device may be reduced.
  • the capacitance is reflected on the oscillator output and sensed so that the configuration is simple and the chip design area can be minimized.
  • the present invention may be applied to a case in which the input apparatus 100 is implemented in a passive manner.
  • the present invention can be more advantageously applied to the active type input device 100 in that a separate oscillator must be provided to transmit the tilt information according to an embodiment of the present invention.
  • the above-described methods according to various embodiments of the present disclosure may be implemented in the form of software, a program, or an application that can be installed in an existing input device.
  • a non-transitory computer readable medium may be provided in which a program for sequentially performing a control method according to the present invention is stored.
  • the non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and is readable by a device, not a medium storing data for a short time such as a register, a cache, a memory, and the like.
  • a non-transitory readable medium such as a CD, a DVD, a hard disk, a Blu-ray disk, a USB, a memory card, a ROM, or the like.

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Abstract

입력 장치가 개시된다. 입력 장치는, 전자 기기와 통신하는 통신부, 입력 장치의 일 단부에 마련된 펜 팁, 펜 팁으로부터 일정 거리 이격된 위치에 마련된 전극부, 및 전극부에 기설정된 주파수 신호를 인가하고 전극부와 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 신호를 전자 기기로 전송하도록 통신부를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

입력 장치, 전자 시스템 및 그 제어 방법
본 발명은 입력 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펜 타입의 입력 장치, 전자 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
전자 기술의 발달에 힘입어 다양한 유형의 전자기기들이 개발 및 보급되고 있다.
특히, 최근에는 사용자가 휴대할 수 있는 스마트폰 또는 태블릿 PC의 보급이 활발하게 진행되고 있다. 스마트폰 또는 태블릿 PC는 주로 터치 스크린을 구비하고 있으며, 사용자는 터치 스크린을 이용하여 전자기기의 기능을 제어할 수 있다.
사용자는 자신의 신체(예를 들어, 손가락 등) 뿐만 아니라 펜 형상의 입력 장치를 이용해서도 터치스크린을 터치할 수 있다. 전자기기는 신체나 입력 장치 등이 터치 스크린을 터치한 지점의 터치 좌표와 그 터치 좌표 상에 표시된 메뉴(또는 아이콘)에 따라 상이한 제어 동작을 수행할 수 있다.
특히, 전자기기는 입력 장치가 기울어진 정도에 기초하여 필기 궤적의 두께를 조정하는 등과 같은 다양한 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라 입력 장치는 자신의 기울기 정보를 전자 기기로 효율적으로 전송할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 필요성에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 입력 장치와 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화되는 신호를 이용하여 기울기를 검출하는 입력 장치, 전자 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치는, 전자 기기와 통신하는 통신부, 상기 입력 장치의 일 단부에 마련된 펜 팁, 상기 펜 팁으로부터 일정 거리 이격된 위치에 마련된 전극부 및 상기 전극부에 기설정된 주파수 신호를 인가하고 상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 신호를 상기 전자 기기로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 프로세서를 포함한다. 이 경우, 상기 커패시턴스는 상기 입력 장치가 기울어진 정도에 따라 변화된다.
또한, 상기 프로세서는, RC 오실레이터를 포함하며, 상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스는 상기 RC 오실레이터의 커패시턴스로 동작할 수 있다.
또한, 상기 전극부는 서로 이격 배치되는 제1 서브 전극 및 제2 서브 전극을 포함하며, 상기 프로세서, 상기 제1 서브 전극에 제1 주파수 신호를 인가하고 상기 제2 서브 전극에 제2 주파수 신호를 인가하며, 상기 제1 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제1 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제1 주파수 신호 및 상기 제2 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제2 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제2 주파수 신호를 상기 전자 기기로 전송할 수 있다.
또한, 상기 제1 주파수 신호 및 상기 제2 주파수 신호는, 상기 입력 장치가 기설정된 위치를 기준으로 회전된 정도에 따라 각각 상이한 주파수 범위 내에서 변화되는 신호가 될 수 있다.
여기서, 상기 입력 장치는, 액티브 방식의 스타일러스 펜으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치 및 상기 입력 장치와 통신하는 전자 기기를 포함하는 전자 시스템은, 상기 입력 장치의 일 단부에 마련된 펜 팁, 상기 펜 팁으로부터 일정 거리 이격된 위치에 마련된 전극부, 상기 전극부에 기설정된 주파수 신호를 인가하고 상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 신호를 출력하도록 구성된 오실레이터를 포함하며, 상기 오실레이터의 출력 신호를 상기 전자 기기로 전송하는 입력 장치 및, 상기 입력 장치로부터 수신된 상기 출력 신호의 주파수에 기초하여 상기 입력 장치의 기울기를 판단하고, 상기 판단된 기울기에 대응되는 동작을 수행하는 전자 기기를 포함한다.
여기서, 상기 오실레이터는 RC 오실레이터로 구현되며, 상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스는 상기 RC 오실레이터의 커패시턴스로 동작할 수 있다.
또한, 상기 전자 기기는, 기준 주파수 및 상기 입력 장치로부터 수신된 상기 출력 신호의 주파수를 비교하여 상기 입력 장치의 기울기를 판단할 수 있다.
이 경우, 상기 기준 주파수는, 상기 입력 장치가 상기 전자 기기에 대해 기설정된 각도인 상태에서 상기 오실레이터의 출력 신호의 주파수가 될 수 있다.
또한, 상기 전극부는 서로 이격 배치되는 제1 서브 전극 및 제2 서브 전극을 포함하며, 상기 오실레이터는, 상기 제1 서브 전극에 제1 주파수 신호를 인가하고 상기 제2 서브 전극에 제2 주파수 신호를 인가하며, 상기 제1 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제1 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제1 주파수 신호를 출력하고, 상기 제2 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제2 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제2 주파수 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 전자 기기는, 상기 입력 장치로부터 상기 제1 및 제2 주파수 신호가 수신되면, 상기 제1 및 제2 주파수 신호의 주파수에 기초하여 상기 입력 장치가 기설정된 위치를 기준으로 회전된 정도를 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 바 입력 장치의 제어 방법은, 상기 입력 장치의 일 단부에 마련된 펜 팁로부터 일정 거리 이격된 전극부에 기설정된 주파수 신호를 인가하는 단계 및, 상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 신호를 상기 전자 기기로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 입력 장치는, RC 오실레이터를 포함하며, 상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스는 상기 RC 오실레이터의 커패시턴스로 동작할 수 있다.
또한, 상기 전극부는 서로 이격 배치되는 제1 서브 전극 및 제2 서브 전극을 포함하며, 상기 오실레이터는, 상기 제1 서브 전극에 제1 주파수 신호를 인가하고 상기 제2 서브 전극에 제2 주파수 신호를 인가하며, 상기 제1 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제1 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제1 주파수 신호를 출력하고, 상기 제2 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제2 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제2 주파수 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 상기 전자 기기로 전송하는 단계는, 상기 주파수가 변화된 제1 및 제2 주파수 신호를 상기 전자 기기로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 입력 장치는, 액티브 방식의 스타일러스 펜으로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 입력 장치의 기울기 정보를 주파수 신호에 포함시켜 전송하게 되므로, 입력 장치의 전력 소모량을 줄일 수 있다. 또한, 커패시턴스를 발진기 출력에 반영하여 이를 감지하는 방법으로 구성이 간단하고 칩 설계 면적을 최소한으로 가져갈 수 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치와 전자 기기의 개략적 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치의 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RC 오실레이터의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 입력 장치의 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6a 및 도 6b, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기울기 감지 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
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이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.　
본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 개시의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 발명된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 "모듈" 혹은 "부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈" 혹은 복수의 "부"는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "모듈" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.　그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치와, 전자 기기의 개략적 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치(100)는 일정한 길이를 가지며 사용자가 쥐기 편하도록 얇고 긴 펜 형상으로 구현될 수 있다. 따라서, 입력 장치(100)는 전자 펜, 펜 형 입력 장치, 스타일러스 펜, S-펜 등과 같이 다양한 용어로 지칭할 수 있지만, 반드시 펜 형상으로 구현되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 뭉툭하거나, 평평한 형상의 바디를 갖도록 구현될 수도 있다.
입력 장치(100)는 액티브 방식으로 구현될 수 있다. 액티브 방식은 입력 장치(100)에 배터리가 내장되어 고유의 신호를 발생시키고, 전자 기기(200)에 입력 장치(100) 감지를 위한 센서가 추가되어, 전자 기기(200)의 운영 체제 단에서 입력 장치(100)를 인식하는 방식이다. 이 경우, 입력 장치(100)와 손가락 터치를 구분하거나, 각 입력 장치를 구분해 인식함으로써 손가락과 펜을 오가며 다양한 작업이 가능해진다.
전자 기기(200)는 터치 패널, 터치 스크린과 같은 입력 패널로 구현되거나, 터치 패널 또는 터치 스크린을 구비하는 노트북, 랩탑, 휴대폰, 스마트폰, 전자칠판, 디지털 사이니지, PMP, MP3 player, 게임기, 키오스크, 모니터 등과 같은 전자 기기로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따른 정전식 터치 패널은 도 1b에서와 같은 전극 패턴 구조를 가질 수 있다. 도 1b에 도시된 격자 무늬의 전극 패턴은 세로 방향 라인(211) 및 가로 방향 라인(212-1, 212-2, 212-3)을 포함한다. 이러한 방식은 전기적 필드(electric field)를 송신하는 송신부, 전기적 필드의 변화를 감지하는 수신부로 구분되어 도체의 접촉에 의한 전기적 필드의 변화를 감지하여 좌표를 검출할 수 있다. 구체적으로, 입력 장치(100) 자체에서 전기적 필드를 출력하면, 전극 패턴에서 전기적 필드의 변화를 감지하게 된다. 만약 손가락의 접촉을 감지하고자 한다면, 교차하는 두 방향의 전극 중, 제1 방향의 전극을 송신부, 제2 방향의 전극을 수신부로 나누어 기능하게 하는 방법을 사용할 수도 있다.
한편, 전자 기기(200)는 입력 장치(100)로부터 출력되는 신호에 따라 상이한 제어 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 입력 장치(100)를 전자 기기(200)의 터치 스크린에 터치시키고 터치 지점을 이동시키고 있는 경우라면, 전자 기기(200)는 그 이동 궤적에 따라 라인 즉, 필기 궤적을 디스플레이한다. 이러한 상태에서 사용자의 조작에 필기 궤적의 두께, 명도, 크기, 색상, 채도, 폰트, 형태 등을 조정할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기(200)는 입력 장치(100)의 기울기에 기초하여 필기 궤적의 두께를 조정할 수 있다.
이 경우, 전자 기기(200)는 입력 장치(100)의 기울기 정보를 획득할 필요가 있는데, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 입력 장치(100)에서 기울기에 따라 주파수가 변화된 신호를 전자 기기(200)로 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2에 따르면, 입력 장치(100)는 통신부(110), 펜 팁(120), 전극부(130), 구동부(140) 및 프로세서(150)를 포함한다.
통신부(110)는 전자 기기(200)와 통신을 수행한다. 통신부(110)는 입력 장치(100)의 성능 및 구조에 따라 근거리 통신 모듈, 무선랜 통신 모듈, 유선 이더넷 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적외선 통신 모듈, 블루투스 통신 모듈 등과 같은 통신 모듈로 구현될 수 있다. 일 예로 통신 모듈은 펜 팁(120)에 구비될 수도 있다.
펜 팁(120)은 입력 장치(100)의 일 단부에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 입력 장치(100)는 도 3a에 도시된 바와 같이 사용자가 쥐기에 적합한 일자형의 바디부(310) 및 그의 일단에 결합되는 입력부(320)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력부(320)는 도시된 바와 같이 원뿔형으로 구현될 수 있고, 일 단에는 펜 팁(120)이 노출될 수 있다. 다만, 바디부(310) 및 입력부(320)는 설명의 편의를 위하여 구분한 것이며, 입력부(320)가 바디부(310)의 일 부분으로 구현될 수 있음은 물론이다. 즉, 입력부(320) 및 바디부(310)는 구분 없이 하나의 본체로 구현될 수 있다.
펜 팁(120)은 예를 들어 도전성 금속 팁으로 형성될 수 있다. 도전성 펜 팁(120)은 비전도성 물질 내부에 존재하거나 또는 도전성 펜 팁(120)의 일부가 외부로 노출되는 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 사용 시에 필기 감을 부드럽게 하기 위하여 도전성 펜 팁(120)이 전자 기기(100)의 터치 스크린과 직접적인 접촉하는 것을 방지하는 절연 물질을 더 포함할 수 있다. 절연 물질로는 예를 들어, 고무, 플라스틱, 유리 등이 될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 별도의 통신부(110)가 구비되지 않고 펜 팁(120)이 해당 기능을 하도록 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도전성 펜 팁(120)은 송신 전극의 역할을 할 수 있다. 도전성 펜 팁(120)은 전자 기기(200)의 터치 패널 상에 접촉(Contact) 또는 근접(Hovering)될 때, 그 접촉(또는 근접) 지점에서 전도성 펜 팁(120)은 터치 패널과 커플링되어 터치 패널의 접촉(또는 근접) 지점에 신호를 송신할 수 있다.
전극부(130)는 펜 팁(120)으로부터 일정 거리 이격된 입력부(320)에 형성된다. 전극부(130)는 전자 기기(200)와 커패시터로 동작할 수 있는 범위 내에서 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 전극 일 실시 예에 따라, 전극부(130)는 전극 링 또는 전극 판 형태로 형성될 수 있다. 또한, 전극부(130)로서 다양한 전극 재료가 이용될 수 있으며, 일 예로, ITO(Indium Tin Oxide)로 구현될 수 있다. 프로세서(140)는 전극부(130)에 기설정된 주파수 신호를 인가하고 전극부(130)와 전자 기기(200) 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 신호를 출력한다. 여기서, 커패시턴스는 입력 장치(100)의 기울기에 따라 변화되는 특징이 있는데 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
일 실시 예에 따라 프로세서(140)는 오실레이터(미도시)를 포함하도록 구현될 수 있으며, 오실레이터는 커패시턴스에 따라 변화된 주파수 신호를 출력하는 형태로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따라 프로세서(140)는 DSP(digital signal processor)로 구현될 수 있는데, DSP 란 디지털 신호를 처리하는 집적회로를 말한다. 이 경우 오실레이터는 DSP의 일 구성으로 구현될 수 있다.
한편, 오실레이터는 예를 들어, RC 오실레이터 또는 LC 오실레이터로 구현될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 오실레이터가 RC 오실레이터로 구현되는 경우를 상정하여 설명하도록 한다.
RC 오실레이터는 저항(R)과 커패시터(C)를 사용해서 출력전압의 일부 입력 쪽에 되돌림으로써 사인파를 발생하는 회로이다. 커패시터의 경우 σ=RC라는 사실을 기반으로 할 때 커패시턴스가 증가하면 RC 오실레이터의 주파수가 감소하게 된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RC 오실레이터의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a는 RC 오실레이터에 이용되는 RC 회로의 구성을 나타내는 것으로, 저항 R에 걸리는 출력 전압 V'은 입력 전압 V에 비해 변화된 주파수(또는 위상)를 가지게 되며, 변화된 주파수(또는 위상)은 저항 R 및 커패시턴스 C에 의존하게 된다. 따라서 저항 R이 일정한 경우 변화된 주파수(또는 위상)은 커패시턴스 C에 따라 달라지게 된다.
도 4b에 도시된 바와 같이 특정 게인(gain)을 가지는 피드백 루프(feedback loop)에 도 4a와 같은 RC 회로를 구현하게 되면, RC 회로에 의해 선택된 특정 주파수 만이 발진하게 된다(feedback theory).
한편, 전극부(130)와 전자 기기(200) 간에 형성되는 커패시턴스는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 RC 오실레이터의 커패시턴스로 동작할 수 있다.
즉, 전극부(130)는 커패시터의 제1 전극으로, 전자 기기(200)의 터치 패널은 커패시터의 제2 전극으로 동작하고 커패시터의 커패시턴스 C=ε(A/t)에 의해 제1 및 제2 전극의 면적, 전극 간 거리 및 전극 간 물질의 유전율에 따라 변화하게 된다. 즉, 입력 장치(100)가 기울어진 정도에 따라 제1 및 제2 전극의 거리, 실효 면적(실제 커패시터 기능을 하게 되는 면적) 및 전극 간 물질의 유전율 중 적어도 하나가 달라질 수 있으며, 이에 따라 커패시턴스는 변화하게 된다.
예를 들어, 입력 장치(100)가 기울어진 경우, 터치 패널(210)의 유전율이 입력 장치(100)의 커패시터의 커패시턴스에 영향을 주게 된다. 예를 들어 도시된 바와 같이 기울어진 방향과 반대 방향에 형성되는 커패시턴스는 터치 패널(210)에 영향을 적게 받지만, 기울어진 방향의 커패시터는 터치 패널(210)의 영향으로 커패시턴스가 많이 변하게 된다. 다만, 상술한 바와 같이 커패시터를 구성하는 전극 간 물질의 유전율 뿐 아니라, 기울기에 따라 전극 간 거리 및 실효 면적 등도 달라질 수 있으며 이 또한 커패시턴스에 영향을 미칠 수 있음은 물론이다.
또한, 전극부(130)의 일측과 전자 기기(200)의 터치 패널 간 커패시턴스 및 전극부(130)의 타측과 전자 기기(200)의 터치 패널 간 커패시턴스는 서로 병렬 연결되는 것과 같은 효과가 있게 된다. 이 경우, 병렬 연결된 복수의 커패시터의 전체 커패시턴스는 커패시턴스의 합으로 결정될 수 있는데, 입력 장치(100)가 기울어진 정도에 따라 커패시턴스의 합이 변하게 된다.
이와 같이 전극부(130)와 전자 기기(200) 간에 형성되는 커패시턴스가 RC 오실레이터의 커패시턴스로 동작하게 되면, 입력 장치(100)가 기울어진 정도에 따라 커패시턴스가 변화하게 되면 RC 오실레이터로부터 출력되는 주파수도 변화하게 된다. 일 실시 예에 따라 RC 오실레이터로부터 출력된 신호는 펜 팁(120)에 제공되어 전자 기기(200)로 전송될 수 있으며, 전자 기기(200)는 주파수 정보에 기초하여 입력 장치(100)의 기울기 정보를 획득할 수 있게 된다.
프로세서(140)는 RC 오실레이터의 출력 신호를 전자 기기(200)로 전송하도록 통신부(110)를 제어할 수 있다. 여기서, RC 오실레이터의 출력 신호는 상술한 바와 같이 입력 장치(100)가 기울어진 정도에 따라 주파수가 변화된 신호가 될 수 있다.
한편, 입력 장치(100)의 구현 형태에 따라 상술한 DSP뿐 아니라, FPGA(Field Programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다. 또는 프로세서(140)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(Micro Controller Unit) 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 이 경우, 오실레이터는 프로세서(140)와 별도의 구성으로 구현될 수도 있다.
한편, 다른 실시 예에 따르면, 전극부(130)는 서로 이격 배치되는 복수의 서브 전극들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 전극부(130)는 도 5a에 도시된 바와 같이 서로 이격 배치되는 복수의 서브 전극(131-1, 131-2, 131-3)을 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 서브 전극은 도 5a에 도시된 바와 같이 동일한 라인 상에서 서로 일정 거리 이격되어 입력 장치(100)의 입력부(320) 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다. 여기서, 입력부(320) 둘레를 감싸도록 배치된다는 의미는 입력부(320)의 테두리 위치에 배치된다는 의미이며, 복수의 서브 전극(131-1, 131-2, 131-3)이 외부로 노출되도록 배치된다는 의미는 아님은 물론이다. 즉, 바디부(310) 및 입력부(320)는 케이스에 의해 커버될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
예를 들어, 복수의 서브 전극(131-1, 131-2, 131-3)은 도 5b에 도시된 바와 같은 형태로 배치될 수 있다.
이와 같이 전극부(130)가 복수의 서브 전극들을 포함하는 형태로 구현되는 경우, 입력 장치(100)는 기울기 정보 뿐 아니라, 회전 정보(또는 기울어진 방향 정보)를 전자 기기(200)로 제공할 수 있게 된다. 여기서, 회전 정보란, 입력 장치(100)의 기설정된 위치를 기준으로 얼마만큼 회전된 상태 즉, 어느 방향으로 기울어진 상태인지를 나타낸다. 예를 들어, 입력 장치(100)의 특정 기준 위치(예를 들어, 상표가 표시된 위치, 특정 마커가 구비된 위치 등)를 기준으로 현재 기울어진 방향이 어느 위치인지에 따라 필기 궤적의 두께 등이 달라지도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 특정 마커가 구비된 위치로 기울어진 경우 필기 궤적이 두께가 가장 얇고 이를 기준으로 회전된 정도에 따라 필기 궤적이 두꺼워지도록 구현된 경우 등이 이에 해당할 수 있다. 즉, 특정 마커가 구비된 위치로 기울어진 경우 필기 궤적이 두께가 가장 얇고 반대편으로 기울어진 경우 필기 궤적의 두께가 가장 두껍도록 구현된 경우, 입력 장치(100)의 회전 정보가 필요하게 된다.
이와 같은 경우에 있어서, 서로 다른 위치에 배치된 복수의 서브 전극들과 전자 기기(200)의 터치 패널 간에 형성되는 복수의 커패시턴스는 입력 장치(100)가 기설정된 위치를 기준으로 얼마만큼 회전된 상태로 기울어졌는지에 대한 정보를 알려줄 수 있게 된다.
이 경우, 프로세서(140)는 복수의 서브 전극(131-1, 131-2, 131-3) 각각에 상이한 주파수 신호를 인가할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(140)는 제1 서브 전극(131-1)에 제1 주파수 신호를 인가하고 제2 서브 전극(131-2)에 제2 주파수 신호를 인가하며, 제3 서브 전극(131-3)에 제3 주파수 신호를 인가할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 주파수 신호는 각각 상이한 주파수의 신호가 될 수 있다.
이 경우, 제1 서브 전극(131-1) 및 전자 기기(200) 간에 형성되는 제1 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제1 주파수 신호가 프로세서(140)로부터 출력되고, 제2 서브 전극(131-2) 및 전자 기기(200) 간에 형성되는 제2 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제2 주파수 신호가 출력되며, 제3 서브 전극(131-3) 및 전자 기기(200) 간에 형성되는 제3 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제3 주파수 신호가 출력될 수 있다. 이 경우, 입력 장치(100)의 기울기에 따라 변화되는 제1 내지 제3 주파수의 주파수 변화 범위를 서로 중복되지 않도록 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따라 프로세서(140)로부터 출력된 주파수가 변화된 제1 내지 제3 주파수 신호는 펜 팁(120)에 제공되어 전자 기기(200)로 전송될 수 있으며, 전자 기기(200)는 제1 내지 제3 주파수 신호의 주파수 정보에 기초하여 입력 장치(100)의 회전 정보를 획득할 수 있게 된다.
구체적으로, 전자 기기(200)는 변화된 제1 내지 제3 주파수 신호가 수신되면, 변화된 주파수에 기초하여 기울기를 판단하고, 제1 내지 제3 주파수 신호 각각에 대응되는 제1 내지 제3 서브 전극(131-1 내지 131-3)의 위치에 기초하여 입력 장치(100)의 회전 정보를 알 수 있게 된다.
한편, 상술한 실시 예에서는 전극부(130)가 3개의 서브 전극을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이는 일 실시 예에 불과하며 서브 전극의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기울기 감지 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6a에 도시된 바와 같이 입력 장치(100)가 수직으로 서 있는 경우, 즉, 터치 패널(210)에 대한 기울기가 90도 인 경우, 프로세서(140)는 기설정된 주파수 신호를 출력하도록 설정되어 있을 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이 입력 장치(100)가 기울어진 경우, 전극부(130)와 터치 패널(210) 간 커패시턴스가 변하게 되고, 이에 따라 프로세서(140), 즉 RC 오실레이터로부터 출력되는 주파수 신호는 변하게 된다.
예를 들어, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 입력 장치(100)의 기울기가 90도인 경우 f0의 주파수 신호를 출력하도록 설정한 경우, 입력 장치(100)의 기울기가 60도 경우 f1의 주파수 신호가 출력되고, 입력 장치(100)의 기울기가 30도 경우 f2의 주파수 신호가 출력될 수 있다.
이 경우, 전자 기기(200)는 입력 장치(100)로부터 수신된 신호의 주파수 정보에 기초하여 기울기 정보를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 기기(200)는 수신된 신호의 주파수에 대응되는 기울기 정보를 룩업 테이블 형태로 저장할 수 있다. 이 경우, 룩업 테이블은 전자 기기(200) 제조시 실험에 의해 획득된 값이 기 저장된 형태 또는 입력 장치(100) 및 전자 기기(200)가 사용되는 동안 누적된 데이터에 기초하여 획득될 수도 있다.
다른 실시 예에 따라, 전자 기기(200)는 주파수 신호의 주파수 정보에 기초하여 기울기 정보를 생성할 수 있는 알고리즘(예를 들어, 수학식 등) 등을 저장할 수 있다. 일 예로, 전자 기기(200)는 기준 기울기(예를 들어 90도, 0도)에 대응되는 기준 주파수를 저장하고, 기준 기울기 및 기준 주파수를 기초로 수신된 신호의 주파에 대응되는 기울기를 획득할 수 있는 알고리즘을 저장할 수 있다. 다른 예로, 전자 기기(200)는 오실레이터의 초기 주파수(또는 입력 주파수)와 수신된 신호의 주파수 차이에 기초하여 입력 장치(100)의 기울기를 획득할 수 있는 알고리즘을 저장할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치(100)의 제어 방법에 따르면, 우선 입력 장치(100)의 일 단부에 형성된 펜 팁로부터 일정 거리 이격된 전극부에 기설정된 주파수 신호를 인가한다(S810).
이어서, 전극부와 전자 기기(200) 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 신호를 전자 기기로 전송한다(S820).
여기서, 입력 장치(100)는, 오실레이터를 포함하며, 전극부와 전자 기기(200) 간에 형성되는 커패시턴스는 오실레이터의 커패시턴스로 동작할 수 있다.
또한, 전극부는 서로 이격 배치되는 제1 서브 전극 및 제2 서브 전극을 포함할 수 있다. 이 경우, 오실레이터는, 제1 서브 전극에 제1 주파수 신호를 인가하고 제2 서브 전극에 제2 주파수 신호를 인가하며, 제1 서브 전극 및 전자 기기(200) 간에 형성되는 제1 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제1 주파수 신호를 출력하고, 제2 서브 전극 및 전자 기기 간에 형성되는 제2 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제2 주파수 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 전자 기기(200)로 전송하는 S820 단계에서는, 주파수가 변화된 제1 및 제2 주파수 신호를 전자 기기(200)로 전송할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 입력 장치의 기울기 정보를 주파수 신호에 포함시켜 전송하게 되므로, 입력 장치의 전력 소모량을 줄일 수 있다. 또한, 커패시턴스를 발진기 출력에 반영하여 이를 감지하는 방법으로 구성이 간단하고 칩 설계 면적을 최소한으로 가져갈 수 있게 된다.
상술한 실시 예들에서는 입력 장치(100)가 액티브 방식으로 구현되는 경우를 상정하여 설명하였으나, 패시브 방식으로 구현되는 경우에도 본 발명이 적용되는 것도 가능하다. 다만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기울기 정보를 전송하기 위해 별도의 오실레이터가 구비되어야 한다는 점에서 액티브 방식의 입력 장치(100)에 본 발명이 적용되는 것이 더 유리할 수 있음은 물론이다.
한편, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 입력 장치에 설치 가능한 소프트웨어, 프로그램 또는 어플리케이션 형태로 구현될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 입력 장치에 대한 소프트웨어 업그레이드, 또는 하드웨어 업그레이드 만으로도 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제어 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 입력 장치에 있어서,
    전자 기기와 통신하는 통신부;
    상기 입력 장치의 일 단부에 마련된 펜 팁;
    상기 펜 팁으로부터 일정 거리 이격된 위치에 마련된 전극부; 및
    상기 전극부에 기설정된 주파수 신호를 인가하고, 상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 신호를 상기 전자 기기로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 커패시턴스는, 상기 입력 장치가 기울어진 정도에 따라 변화되는, 입력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, RC 오실레이터를 포함하며,
    상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스는 상기 RC 오실레이터의 커패시턴스로 동작하는, 입력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 서로 이격 배치되는 제1 서브 전극 및 제2 서브 전극을 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 서브 전극에 제1 주파수 신호를 인가하고 상기 제2 서브 전극에 제2 주파수 신호를 인가하며,
    상기 제1 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제1 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제1 주파수 신호 및 상기 제2 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제2 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제2 주파수 신호를 상기 전자 기기로 전송하는, 입력 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 주파수 신호 및 상기 제2 주파수 신호는,
    상기 입력 장치가 기설정된 위치를 기준으로 회전된 정도에 따라 각각 상이한 주파수 범위 내에서 변화되는 신호인, 입력 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입력 장치는,
    액티브 방식의 스타일러스 펜으로 구현되는, 입력 장치.
  6. 입력 장치 및 상기 입력 장치와 통신하는 전자 기기를 포함하는 전자 시스템에 있어서,
    상기 입력 장치의 일 단부에 마련된 펜 팁, 상기 펜 팁으로부터 일정 거리 이격된 위치에 마련된 전극부, 상기 전극부에 기설정된 주파수 신호를 인가하고 상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 신호를 출력하도록 구성된 오실레이터를 포함하며, 상기 오실레이터의 출력 신호를 상기 전자 기기로 전송하는 입력 장치; 및
    상기 입력 장치로부터 수신된 상기 출력 신호의 주파수에 기초하여 상기 입력 장치의 기울기를 판단하고, 상기 판단된 기울기에 대응되는 동작을 수행하는 전자 기기;를 포함하는 전자 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오실레이터는, RC 오실레이터로 구현되며,
    상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스는 상기 RC 오실레이터의 커패시턴스로 동작하는, 전자 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전자 기기는,
    기준 주파수 및 상기 입력 장치로부터 수신된 상기 출력 신호의 주파수를 비교하여 상기 입력 장치의 기울기를 판단하는, 전자 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 기준 주파수는,
    상기 입력 장치가 상기 전자 기기에 대해 기설정된 각도인 상태에서 상기 오실레이터의 출력 신호의 주파수인, 전자 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 전극부는 서로 이격 배치되는 제1 서브 전극 및 제2 서브 전극을 포함하며,
    상기 오실레이터는,
    상기 제1 서브 전극에 제1 주파수 신호를 인가하고 상기 제2 서브 전극에 제2 주파수 신호를 인가하며,
    상기 제1 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제1 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제1 주파수 신호를 출력하고,
    상기 제2 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제2 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제2 주파수 신호를 출력하는, 전자 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전자 기기는,
    상기 입력 장치로부터 상기 제1 및 제2 주파수 신호가 수신되면, 상기 제1 및 제2 주파수 신호의 주파수에 기초하여 상기 입력 장치가 기설정된 위치를 기준으로 회전된 정도를 판단하는, 전자 시스템.
  12. 입력 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 입력 장치의 일 단부에 마련된 펜 팁로부터 일정 거리 이격된 전극부에 기설정된 주파수 신호를 인가하는 단계; 및
    상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 신호를 상기 전자 기기로 전송하는 단계;를 포함하며,
    상기 커패시턴스는, 상기 입력 장치가 기울어진 정도에 따라 변화되는, 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 입력 장치는, RC 오실레이터를 포함하며,
    상기 전극부와 상기 전자 기기 간에 형성되는 커패시턴스는 상기 RC 오실레이터의 커패시턴스로 동작하는, 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전극부는 서로 이격 배치되는 제1 서브 전극 및 제2 서브 전극을 포함하며,
    상기 오실레이터는,
    상기 제1 서브 전극에 제1 주파수 신호를 인가하고 상기 제2 서브 전극에 제2 주파수 신호를 인가하며,
    상기 제1 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제1 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제1 주파수 신호를 출력하고,
    상기 제2 서브 전극 및 상기 전자 기기 간에 형성되는 제2 커패시턴스에 따라 주파수가 변화된 제2 주파수 신호를 출력하며,
    상기 전자 기기로 전송하는 단계는,
    상기 주파수가 변화된 제1 및 제2 주파수 신호를 상기 전자 기기로 전송하는, 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 주파수 신호 및 상기 제2 주파수 신호는,
    상기 입력 장치가 기설정된 위치를 기준으로 회전된 정도에 따라 각각 상이한 주파수 범위 내에서 변화되는 신호인, 제어 방법.
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