WO2019212212A1 - 커패시터 회로를 포함하는 펜 입력 장치 - Google Patents

커패시터 회로를 포함하는 펜 입력 장치 Download PDF

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WO2019212212A1
WO2019212212A1 PCT/KR2019/005144 KR2019005144W WO2019212212A1 WO 2019212212 A1 WO2019212212 A1 WO 2019212212A1 KR 2019005144 W KR2019005144 W KR 2019005144W WO 2019212212 A1 WO2019212212 A1 WO 2019212212A1
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WO
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signal
input device
pen input
electronic device
variable capacitor
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PCT/KR2019/005144
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English (en)
French (fr)
Inventor
조용락
김성준
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삼성전자 주식회사
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    • G06F3/0383—Signal control means within the pointing device
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • Embodiments disclosed herein relate to a pen input device including a capacitor circuit.
  • Smartphones or tablet PCs are mainly equipped with a touch screen, and a user may designate specific coordinates of the touch screen by using a finger or a pen. The user may input a specific signal to the smartphone by designating specific coordinates of the touch screen.
  • the pen input device of the EMR method includes components such as a variation in ferrite magnetic force of an electro-magnetic resonant (EMR) coil included in the pen input device, a gap between windings of the EMR coil, and a deviation of a printed circuit board (PCB) assembly.
  • EMR electro-magnetic resonant
  • PCB printed circuit board
  • the resonant frequency should be adjusted to have a specified value because it needs to be adjusted in consideration of various physical deviations as described above.
  • the resonant frequency may be changed again due to various factors occurring in the use process after manufacture. For example, due to wireless charging of an electronic device equipped with a pen input device, moisture penetration into the pen input device, temperature change around the pen input device, or external impact on the pen input device, etc. Physical and chemical changes may occur, and the resonance frequency output from the pen input device may be different from the initially set resonance frequency.
  • the predetermined resonant frequency of the pen input device may be changed by various factors that may occur at the time of manufacture or after use, the EMR pen input device composed of passive circuits does not have its own power. Therefore, once produced, it was not possible to monitor changes in the resonant frequency or change the resonant frequency back to the specified resonant frequency.
  • a pen input device including an EMR coil and a variable capacitor circuit according to the EMR method, monitors a change in the resonance frequency used for data communication between the pen input device and the electronic device, A method of controlling at least one of the components of the pen input device is provided so that the resonance frequency can be maintained within a specified range.
  • An electronic device may include a housing including an opening and an internal space connected to the opening, a first battery inside the housing, and a pen input device configured to be inserted into the internal space through the opening.
  • the pen input device includes a coil, a variable capacitor circuit, and a control circuit, wherein the control circuit applies a first signal to the coil and applies the first signal when the pen input device is in the internal space.
  • the control circuit may be set to sense a second signal output from the coil and to change the variable capacitor circuit based at least in part on the second signal.
  • the electronic device may include an opening, a housing including an internal space connected to the opening, a first battery inside the housing, and the opening through the opening.
  • a pen input device configured to be inserted, wherein the pen input device comprises a coil, a variable capacitor circuit, and a control circuit, the method further comprising: the coil in the control circuit when the pen input device is in the internal space; Applying the first signal to the control circuit, detecting the second signal output from the coil as a result of applying the first signal to the control circuit, and based at least in part on the second signal, And modifying the variable capacitor circuit.
  • the pen input device may monitor in real time a shift of a resonance frequency output from the pen input device even without a separate command from an external user such as a user.
  • the resonance frequency output from the pen input device may be maintained at a predetermined value or changed to a value corresponding to the external electronic device.
  • the input accuracy of the pen input device to the external electronic device may be maintained in an optimal state.
  • compatibility and usefulness of the pen input device may be increased.
  • a pen input device includes a variable capacitor circuit having a relatively small size instead of a conventional PCB in which one or more capacitors are arranged in parallel on a resonant circuit. Larger internal space can be ensured.
  • Various components may be additionally mounted in the secured internal space, through which the use and function of the pen input device according to an embodiment of the present invention can be variously expanded.
  • FIG. 1 is a perspective view of a front surface of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a perspective view of a rear side of the electronic device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the electronic device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a pen input device and an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 6A is a diagram for describing a structure of a variable capacitor circuit included in a pen input device according to various embodiments.
  • 6B is a diagram illustrating a relationship between a resonance frequency and a phase delay according to various embodiments.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of charging a built-in battery in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 8A is a diagram for describing a method of using whether a battery is fully charged as a condition for starting monitoring for a change in resonant frequency according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8B is a diagram for describing a method of using whether a battery is charged as a condition for starting monitoring for a change in resonant frequency according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process of monitoring a resonance frequency change in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating a method of determining a change degree of a resonance frequency in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure. Referring to FIG. 10A
  • 10B is a diagram for describing a method of determining a change degree of a resonance frequency in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method of controlling a variable capacitor circuit in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of changing a resonance frequency output according to a change of an external electronic device in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of comparing a size of a variable capacitor circuit or the like that may be included in a pen input device according to various embodiments with sizes of conventional components.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of controlling at least one of a pen input device and an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 15 is a block diagram of an electronic device in a network environment according to various embodiments of the present disclosure.
  • an electronic device 100 may include a first surface (or front surface) 110A, a second surface (or rear surface) 110B, a first surface 110A, and It may include a housing 110 including a side (110C) surrounding the space between the second surface (110B).
  • the housing may refer to a structure that forms some of the first surface 110A, second surface 110B, and side surfaces 110C of FIG. 1.
  • the first face 110A may be formed by a front plate 102 (eg, a glass plate comprising various coating layers, or a polymer plate) that is at least partially substantially transparent.
  • the second surface 110B may be formed by the substantially opaque back plate 111.
  • the back plate 111 is formed by, for example, coated or colored glass, ceramic, polymer, metal (eg, aluminum, stainless steel (STS), or magnesium), or a combination of at least two of the above materials. Can be.
  • the side 110C may be formed by a side bezel structure (or “side member”) 118 that engages the front plate 102 and the back plate 111 and includes metal and / or polymer.
  • back plate 111 and side bezel structure 118 may be integrally formed and include the same material (eg, a metal material such as aluminum).
  • the front plate 102 includes two first regions 110D extending seamlessly from the first surface 110A toward the rear plate 111 and extending seamlessly. It may be included at both ends of the long edge (102).
  • the back plate 111 has a long edge between two second regions 110E extending seamlessly from the second face 110B toward the front plate 102. It can be included at both ends.
  • the front plate 102 (or the back plate 111) may include only one of the first regions 110D (or the second regions 110E). In another embodiment, some of the first regions 110D or the second regions 110E may not be included.
  • the side bezel structure 118 when viewed from the side of the electronic device 100, may have a side surface where the first regions 110D or the second regions 110E are not included. It may have a first thickness (or width) and a second thickness that is thinner than the first thickness on the side surface including the first regions 110D or the second regions 110E.
  • the electronic device 100 may include a display 101, an audio module 103, 107, 114, a sensor module 104, 116, 119, a camera module 105, 112, 113, and a key input.
  • the device 117 may include at least one of the light emitting device 106, the pen input device 120, and the connector holes 108 and 109.
  • the electronic device 100 may omit at least one of the components (for example, the key input device 117 or the light emitting element 106) or may further include other components.
  • the display 101 may be exposed through, for example, a substantial portion of the front plate 102. In some embodiments, at least a portion of the display 101 may be exposed through the front plate 102 forming the first surface 110A and the first regions 110D of the side surface 110C. In some embodiments, the corners of the display 101 may be formed approximately the same as the adjacent outer shape of the front plate 102. In another embodiment (not shown), the distance between the outer side of the display 101 and the outer side of the front plate 102 may be substantially the same in order to expand the area where the display 101 is exposed.
  • an audio module 114 and a sensor are formed in a portion of the screen display area of the display 101 and are aligned with the recess or opening. At least one of the module 104, the camera module 105, and the light emitting device 106 may be included. In another embodiment (not shown), the audio module 114, the sensor module 104, the camera module 105, the fingerprint sensor 116, and the light emitting element 106 are located behind the screen display area of the display 101. It may include at least one of). In another embodiment (not shown), the display 101 is coupled or adjacent to a touch sensing circuit, a pressure sensor capable of measuring the intensity (pressure) of the touch, and / or a digitizer for detecting a magnetic field stylus pen. Can be deployed.
  • At least a portion of the sensor module 104, 119, and / or at least a portion of the key input device 117 may be configured such that the first regions 110D, and / or the second regions 110E. Can be placed in the field.
  • the audio module 103, 107, 114 may include a microphone hole 103 and a speaker hole 107, 114.
  • the microphone hole 103 may include a microphone for acquiring an external sound, and in some embodiments, a plurality of microphones may be disposed to detect a direction of the sound.
  • the speaker holes 107 and 114 may include an external speaker hole 107 and a receiver receiver hole 114 for a call.
  • the speaker holes 107 and 114 and the microphone hole 103 may be implemented as one hole, or a speaker may be included without the speaker holes 107 and 114 (eg, piezo speaker).
  • the sensor modules 104, 116, and 119 may generate an electrical signal or data value corresponding to an operating state inside the electronic device 100 or an external environment state.
  • the sensor modules 104, 116, 119 may comprise, for example, a first sensor module 104 (eg, proximity sensor) and / or a second sensor module (eg, disposed on the first surface 110A of the housing 110). Not shown) (eg, fingerprint sensor), and / or third sensor module 119 (eg, HRM sensor) and / or fourth sensor module 116 disposed on the second side 110B of the housing 110. ) (Eg, fingerprint sensor).
  • the fingerprint sensor may be disposed on the first surface 110A (eg, the display 101 as well as the second surface 110B) of the housing 110.
  • the electronic device 100 may be a sensor module (not shown).
  • a sensor module for example, at least one of a gesture sensor, a gyro sensor, a barometric pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a color sensor, an infrared (IR) sensor, a biometric sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, or an illuminance sensor 104 may be used. It may include.
  • the camera modules 105, 112, and 113 are the first camera device 105 disposed on the first surface 110A of the electronic device 100, and the second camera device 112 disposed on the second surface 110B. ) And / or flash 113.
  • the camera devices 105, 112 may include one or a plurality of lenses, an image sensor, and / or an image signal processor.
  • the flash 113 may include, for example, a light emitting diode or a xenon lamp. In some embodiments, two or more lenses (infrared cameras, wide angle and telephoto lenses) and image sensors may be disposed on one side of the electronic device 100.
  • the key input device 117 may be disposed on the side surface 110C of the housing 110.
  • the electronic device 100 may not include some or all of the above-mentioned key input device 117 and the non-included key input device 117 may include other soft keys or the like on the display 101. It may be implemented in the form.
  • the key input device may include a sensor module 116 disposed on the second surface 110B of the housing 110.
  • the light emitting element 106 may be disposed, for example, on the first surface 110A of the housing 110.
  • the light emitting element 106 may provide, for example, state information of the electronic device 100 in the form of light.
  • the light emitting element 106 may provide a light source that is interlocked with, for example, the operation of the camera module 105.
  • the light emitting element 106 may include, for example, an LED, an IR LED, and a xenon lamp.
  • the connector holes 108 and 109 may include a first connector hole 108 capable of receiving a connector (eg, a USB connector) for transmitting and receiving power and / or data with an external electronic device, and / or an external electronic device. And a second connector hole (eg, an earphone jack) 109 that can accommodate a connector for transmitting and receiving audio signals.
  • a connector eg, a USB connector
  • a second connector hole eg, an earphone jack
  • the pen input device 120 (eg, a stylus pen) may be inserted into or removed from the housing 110 through a hole 121 formed at the side of the housing 110, and may be easily removed. It may include a button for enabling.
  • the pen input device 120 may include a separate resonant circuit to interlock with an electromagnetic induction panel 390 (eg, a digitizer) included in the electronic device 100.
  • the pen input device 120 may include an electro-magnetic resonance (EMR) method, an active electrical stylus (AES), and an electric coupled resonance (ECR) method.
  • EMR electro-magnetic resonance
  • AES active electrical stylus
  • ECR electric coupled resonance
  • the electronic device 300 may include a side bezel structure 310, a first support member 311 (eg, a bracket), a front plate 320, a display 330, and an electromagnetic induction panel 390.
  • the printed circuit board may include a printed circuit board 340, a battery 350, a second support member 360 (eg, a rear case), an antenna 370, a pen input device 120, and a back plate 380.
  • the electronic device 300 may omit at least one of the components (eg, the first support member 311 or the second support member 360) or further include other components. .
  • At least one of the components of the electronic device 300 may be the same as or similar to at least one of the components of the electronic device 100 of FIG. 1 or 2, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
  • the electromagnetic induction panel 390 may be a panel for sensing an input of the pen input device 120.
  • the electromagnetic induction panel 390 may include a printed circuit board (PCB) (eg, a flexible printed circuit board (FPCB)) and a shielding sheet.
  • the shielding sheet may prevent interference between the components by electromagnetic fields generated from components included in the electronic device 100 (eg, display module, printed circuit board, electromagnetic induction panel, etc.).
  • the shielding sheet may block the electromagnetic field generated from the components so that the input from the pen input device 120 may be accurately transmitted to the coil included in the electromagnetic induction panel 240.
  • the electromagnetic induction panel 240 may include an opening formed in at least a partial region corresponding to the biometric sensor mounted in the electronic device 100.
  • the first support member 311 may be disposed in the electronic device 300 to be connected to the side bezel structure 310 or may be integrally formed with the side bezel structure 310.
  • the first support member 311 may be formed of, for example, a metal material and / or a non-metal (eg polymer) material.
  • the display 330 may be coupled to one surface thereof, and the printed circuit board 340 may be coupled to the other surface thereof.
  • the printed circuit board 340 may be equipped with a processor, a memory, and / or an interface.
  • the processor may include, for example, one or more of a central processing unit, an application processor, a graphics processing unit, an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor.
  • the memory may include, for example, volatile memory or nonvolatile memory.
  • the interface may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, and / or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • the interface may electrically or physically connect the electronic device 300 to an external electronic device, and may include a USB connector, an SD card / MMC connector, or an audio connector.
  • the battery 350 is a device for supplying power to at least one component of the electronic device 300, and may include, for example, a non-rechargeable primary battery, a rechargeable secondary battery, or a fuel cell. . At least a portion of the battery 350 may be disposed substantially coplanar with, for example, the printed circuit board 340. The battery 350 may be integrally disposed in the electronic device 300, or may be detachably attached to the electronic device 300.
  • the antenna 370 may be disposed between the rear plate 380 and the battery 350.
  • the antenna 370 may include, for example, a near field communication (NFC) antenna, a wireless charging antenna, and / or a magnetic secure transmission (MST) antenna.
  • the antenna 370 may, for example, perform short-range communication with an external device or wirelessly transmit and receive power required for charging.
  • the antenna structure may be formed by some or a combination of the side bezel structure 310 and / or the first support member 311.
  • the electronic device 100 may include a housing 110 including an opening 121 and an internal space connected to the opening 121, and a first battery 350 inside the housing 110. And a pen input device 120 formed to be inserted into the internal space through the opening 121, wherein the pen input device 120 includes a coil 423, a variable capacitor circuit 540, and a control circuit.
  • the control circuit is configured to apply a first signal to the coil when the pen input device is in the internal space, detect a second signal output from the coil as a result of applying the first signal, and Based at least in part on a second signal, the variable capacitor circuit may be set to change.
  • the control circuit may include at least one of various electronic devices (for example, the controller 510) disclosed in the present document.
  • the pen input device may include a second battery 520, and the control circuit may charge the second battery using power from the first battery. , And may be configured to apply the first signal after charging the second battery.
  • control circuit may be configured to apply the first signal at a preset period for a preset time.
  • control circuit may be configured to determine a phase difference between the first signal and the second signal and to change the variable capacitor circuit based at least in part on the determined phase difference. Can be set.
  • control circuit may be configured to acquire digital data corresponding to the determined phase difference through sampling.
  • the pen input device may include a memory 530, and the control circuit may search for data corresponding to the acquired digital data among data previously stored in the memory. And change the variable capacitor circuit according to stored capacitance in association with the retrieved data.
  • control circuit may be configured to output an output device included in the electronic device when data corresponding to the acquired digital data is not found among data stored in the memory. It may be set to output information related to the replacement of the pen input device through.
  • variable capacitor circuit may include a plurality of capacitors, a plurality of switches connected to the plurality of capacitors, and a logic circuit connected to the plurality of switches.
  • the pen input device 120 may include a coil 423, a variable capacitor circuit 540, a battery 520, and a control circuit, wherein the control circuit is externally connected to the coil through the coil.
  • a second signal output from the coil as a result of applying the first signal to the coil and charging the battery in response to the charging of the battery being completed using the power received from the And change the variable capacitor circuit based at least in part on the second signal.
  • control circuit may determine a phase difference between the first signal and the second signal, and change the variable capacitor circuit based at least in part on the determined phase difference. It can be set to.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a pen input device 120 according to various embodiments.
  • the pen input device 120 may be configured in the form of two pieces in which the first body 400 and the second body 410 are combined.
  • the hollow pen housing 403 constituting the outer surface of the first body portion 400 may include a recess 401 and an opening 402.
  • the coil part 420 and the circuit board part 430 may be inserted into the hollow part of the pen housing 403.
  • One side of the hollow pen housing 412 constituting the outer surface of the second body portion 410 is provided with a second coupling member 411 used for engagement with the first body portion 400, the other side of the electronic device (
  • a button cap 413 may be provided to facilitate discharge of the pen input device 120 from the 100.
  • the pen tip 421 of the coil part 420 is exposed at one end of the hollow pen housing 403, and the first coupling member 438 of the circuit board part 430 is exposed at the other end. May be exposed.
  • the coil unit 420 may fix a substrate (not shown), a pen pressure detector 424 sequentially disposed from one side of the substrate, a coil 423 wound multiple times, and a coil 423 to the substrate. And a pen tip 421 mounted to the pen pressure sensing unit 424 in a manner that penetrates through the first packing ring 422 and the second packing ring 431 provided for waterproofing and dustproofing.
  • the coil 423 may include an electro-magnetic resonant (EMR) coil that generates a resonant frequency of about 500 Khz (eg, 530 Khz and 560 Khz).
  • the first resonant frequency (eg 530Khz) is used as a signal related to the drawing operation by the pen tip 421
  • the second resonant frequency (eg 560Khz) is the pen tip 421 or the switch 435. It can be used as a signal related to the button operation according to the pressing of).
  • the resonant frequency output from the coil 423 may be changed by a variable capacitor circuit connected to the coil 423 and disposed on the circuit board 432.
  • the pen pressure sensing unit 424 may include a variable capacitor that changes capacitance based on a change in pressure caused by the pressing of the pen tip 421.
  • the circuit board unit 430 may include a circuit board 432.
  • the circuit board 432 may be fixed to the circuit board holder 437 through the second packing ring 431.
  • a switch 435 eg, a dome switch
  • the button 434 used to press the switch 435 and exposed to the outside through the opening 402 of the pen housing 403 may be fixed to the circuit board 430 through the button holder 433.
  • the first coupling member 438 disposed on one side of the circuit board 430 may be coupled to the second coupling member 411 disposed on one side of the second body 410.
  • the circuit board part 430 may be coated with the packing member 436.
  • the packing member 436 may be provided in a form surrounding the assembly board 430 from the first coupling member 438 to the second packing ring 431.
  • the packing member 436 may be made of epoxy, rubber, urethane, silicone, or the like.
  • the packing member 436 and the packing rings 422 and 431 may be provided for waterproof and dustproof purposes, and may protect the coil part 420 and the circuit board part 430 from immersion or dust.
  • the variable capacitor circuit may be mounted on the circuit board 432 and may be electrically connected to the coil 423.
  • the variable capacitor circuit may consist of two or more capacitors arranged in parallel (or series) and one or more transistors connecting the capacitors.
  • the variable capacitor circuit may control the capacitor and the transistor to generate at least two different capacitances. At least two or more different capacitances generated in the variable capacitor circuit may be transferred to the coil 423 and used to generate at least two or more different resonant frequencies.
  • a switch 435 and a variable capacitor circuit are disposed on a first side of the circuit board 432, and a battery, a charging circuitry, and a communication module (eg, BLE (bluetooth low) are disposed on the second side. energy) may be arranged.
  • the battery may be composed of an electric double layered capacitor (EDLC).
  • the charging circuit is located between the coil 423 and the battery and may include a voltage detector circuitry and a rectifier.
  • the voltage detection circuit may be connected to a communication module (eg, BLE circuitry), and may monitor the voltage of the battery through the communication module.
  • the signal receiving terminal of the communication module may be connected to an antenna pattern disposed in the circuit board 432.
  • one or more elastic members may be provided inside the pen housing 412 of the second body portion 410 to provide elastic force to the push-pull operation of the button cap 413.
  • a shaft may be provided.
  • the second coupling member 411 may include a recess and a protrusion structure, and may be configured as a double coupling structure.
  • the pen input device 120 illustrated in FIG. 4 merely illustrates one embodiment of various examples and may be configured in various forms in addition to the above-described embodiments.
  • the pen input device 120 may be configured with only a single pen body (not shown), and may include a singular or plural number of components, or may include all or a part of the electronic device illustrated in FIG. 15. May include some.
  • 5 is a diagram illustrating a relationship between the pen input device 120 and the electronic device 100 according to various embodiments.
  • the housing 110 of the electronic device 100 may include at least one opening, and the pen input device 120 may be inserted into an internal space connected to the opening.
  • the electronic device 100 may include a processor 501 (eg, the processor 1520 of FIG. 15), a digitizer controller 502, and a detecting coil 503.
  • the pen input device 120 may include a pen tip 421, a coil 423, and a circuit board 432.
  • the controller 510 eg, the processor 1520 of FIG. 15
  • the battery 520 eg, the battery 1589 of FIG. 15
  • the voltage detector 521 may be disposed on the circuit board 432.
  • Charging circuitry 522, memory 530 (e.g., memory 1530 in FIG. 15), variable capacitor circuitry 540, transmitter circuitry 541, resonant circuitry ( At least one of a resonant circuitry 542 and a receiver circuitry 543 may be disposed.
  • the processor 501 may control the components included in the electronic device 100 or monitor the state of the components.
  • the processor 501 may control the digitizer provided adjacent to the display 101 through the digitizer controller 502, and may acquire a signal received from an external input device such as the pen input device 120. have.
  • the processor 501 uses the detection coil 503 to transmit an electrical or magnetic signal to an external electronic device (eg, the pen input device 120), or to transmit an external electronic device (eg, the pen input device 120). May receive an electrical or magnetic signal from
  • the processor 501 may determine location information or state information of the pen input device 120 based on a signal received from the pen input device 120.
  • At least one detection coil 503 may be disposed in at least a portion of an internal space of the electronic device 100 provided to insert the pen input device 120.
  • the controller 510 may control the components included in the pen input device 120 or monitor the state of the components.
  • the controller 510 may include a signal generator 512 capable of generating a signal according to a preset frequency.
  • the controller 510 compares a signal generated by the signal generator 512 with a signal received from the receiving circuit 543, and a phase determining unit capable of detecting a difference between the two signals from the comparison result. , 511).
  • the phase determiner 511 may calculate a phase difference between at least two signals.
  • the battery 520 may supply power so that one or more components in the pen input device 120 can be actively operated.
  • the voltage detector 521 may measure the voltage of the battery 520 in real time and transmit the measurement result to the controller 510.
  • the charging circuit 522 may charge the battery 520 using power received from the outside, and may stop (or pause) charging according to the state of the battery 520.
  • the memory 530 may store information about how the output value of at least one component in the pen input device 120 needs to be adjusted to reduce the difference between the at least two signals below a threshold.
  • the memory 530 may store a look-up table in which a degree of phase change of a signal is mapped according to a degree of change in capacitance.
  • the controller 510 may control the variable capacitor circuit 540 based on the lookup table stored in the memory 530.
  • the variable capacitor circuit 540 may have a changed capacitance under the control of the controller 510 and may include one or more capacitors, one or more transistors, one or more input / output ports, and a logic circuit.
  • the transmitting circuit 541 may transmit a signal generated by the signal generator 512 to at least one component in the pen input device 120, and the receiving circuit 543 may transmit at least one signal in the pen input device 120.
  • the signal transmitted through the component may be received and transmitted to the phase determiner 511.
  • the resonant circuit 542 may be a circuit provided to generate a signal having a predetermined resonant frequency (eg, 560 Khz or 530 Khz) in relation to the coil 423 when the pen input device 120 is manufactured.
  • Resonant circuit 542 may include one or more capacitors to have a specified capacitance.
  • the resonant circuit 542 may include at least one coil in addition to the capacitor.
  • the resonant circuit 542 and the coil 423 may configure a resonator capable of generating a signal having a specified resonant frequency.
  • the controller 510 may generate a signal having a specified resonance frequency using the resonance circuit 542 and the coil 423.
  • the controller 510 may include a variable capacitor circuit ( The control unit 540 may control the total capacitance of the pen input device 120 to generate a signal having a specified resonance frequency.
  • the processor 501 or the controller 510 may use an internal space in which the pen input device 120 is provided in the electronic device 100 using data transmitted and received between the detection coil 503 and the coil 423.
  • the component may be controlled to determine whether the battery 520 is charged after determining whether the battery is fully inserted into the battery pack or checking the state of the battery 520 provided in the pen input device 120.
  • the controller 510 may determine the position of the pen input device 120 based on data transmitted and received between the detection coil 503 of the electronic device 100 and the coil 423 of the pen input device 120. have.
  • the controller 510 may check the state of the battery 520 and use power received from the outside through the coil 423.
  • the battery 520 may be charged.
  • the controller 510 may receive power received from the outside through the coil 423, and the received power may be transferred to the battery 520 through the charging circuit 522 and the voltage detector 521.
  • the components can be controlled to be delivered.
  • the processor 501 or the controller 510 may use a time point at which the battery 520 of the pen input device 120 is fully charged as a condition for starting at least one instruction.
  • the controller 510 may compare a signal generated by the signal generator 512 with a signal input to the phase determiner 511 to determine whether there is a phase difference between both signals.
  • the phase difference can be calculated.
  • the controller 510 generates a signal through the signal generator 512, and then the generated signal is transmitted to the transmission circuit 541, the coil 423, the resonant circuit 542, the variable capacitor circuit 540 and Components may be controlled to be input to the phase determiner 511 through at least one of the receiving circuits 543.
  • a signal generated by the signal generator 512 and before being transmitted through the transmission circuit 541 is referred to as a first signal, and one or more components in the pen input device 120 after being transmitted through the transmission circuit 541.
  • the signal transmitted to the phase determiner 511 via the elements will be referred to as a second signal.
  • the controller 510 passes the first signal generated by the signal generator 512 and one or more components in the pen input device 120, and then receives the second signal input to the phase determiner 511. If it is determined that there is a difference between the first signal and the second signal, the state of one or more components in the current pen input device 120 is different from that at the time of manufacturing the pen input device 120. You can see that you lost.
  • the controller 510 may calculate the phase difference between the first signal and the second signal and calculate the capacitance required to lower the calculated phase difference below the threshold. Can be.
  • the controller 510 may control the variable capacitor circuit 540 according to the calculated capacitance, and in this process, the controller 510 may refer to a lookup table stored in the memory 530 in advance.
  • 6A is a diagram for describing a structure of a variable capacitor circuit 540 included in a pen input device according to various embodiments.
  • variable capacitor circuit 540 may have at least two capacitances under the control of the controller 510.
  • the variable capacitor circuit 540 may include one or more capacitors 5401 and one or more transistors 5402.
  • One or more capacitors 5401 may be connected in parallel with each other, and one or more transistors 5402 may be disposed between the connection shorts.
  • Variable capacitor circuit 540 may include logic circuit 5403 used to individually control one or more capacitors 5401 or one or more transistors 5402.
  • the logic circuit 5403 may be designed to control one or more components, such as an inter-integrated circuit (I2C) scheme or a mobile industry processor interface (MIPI) scheme.
  • the variable capacitor circuit 540 may include one or more input / output ports 610, 620, and 630 that may exchange data with other components in the pen input device 120.
  • the controller 510 may supply a command signal (eg, a bit signal) for controlling the variable capacitor circuit 540 and power used to operate the variable capacitor circuit 540.
  • a command signal eg, a bit signal
  • the logic circuit 5403 changes the connection state of the one or more capacitors 5401 in series or in parallel by changing the state of the one or more transistors 5402 based on the command signal received through the third port 630.
  • the capacitance of the variable capacitor circuit 540 may be controlled. For example, as the number of capacitors 5401 connected in parallel increases as the state of the one or more transistors 5402 increases, the capacitance of the variable capacitor circuit 540 increases, and the capacitances of the capacitors 5401 connected in series increase.
  • the capacitance of the variable capacitor circuit 540 may decrease.
  • the logic circuit 5403 when a specific bit signal (eg, 110000) is received as a command signal, the logic circuit 5403 has a capacitance of the variable capacitor circuit 540 having a specific value (eg, 0.2pF, 1pF, 10pF, etc.).
  • the state of one or more transistors 5402 can be controlled to be On or Off.
  • variable capacitor circuit 540 may receive a signal through the first port 610.
  • the variable capacitor circuit 540 may output through the second port 620 a signal received through the first port 610 and then passed through the one or more capacitors 5401 and one or more transistors 5402. Can be.
  • the variable capacitor circuit 540 may receive a signal through the second port 620 and then output the signal through the first port 610.
  • 6B is a diagram illustrating a relationship between a resonance frequency and a phase delay according to various embodiments.
  • the pen input device 120 compares a first signal generated by a Tx amplifier in the signal generator 512 with a second signal input to the phase determiner 511, thereby providing a pen input. It is possible to measure the phase delay caused by at least one configuration in the device 120.
  • the phase delay of the first signal generated by the signal generator 512 is a resonance that may be generated between at least one of the resonant circuit 542 and the variable capacitor circuit 540 of the pen input device 120 and the coil 423. It can happen differently depending on the frequency of high and low. For example, referring to the graph 640, the higher the resonant frequency generated between at least one of the resonant circuit 542 and the variable capacitor circuit 540 and the coil 423, the shorter the phase delay occurs. The lower the resonant frequency generated between at least one of the 542 and the variable capacitor circuit 540 and the coil 423, the longer the phase delay may occur.
  • the controller 510 of the pen input device 120 may measure a phase difference between the first signal and the second signal using a clock frequency of each of the first signal and the second signal. .
  • the controller 510 may obtain information about capacitance corresponding to the measured phase difference by referring to a look-up table stored in the memory 530 in advance.
  • the controller 510 may generate a command signal for controlling the variable capacitor circuit 540 based on the obtained information about the capacitance.
  • the controller 510 may change the capacitance of the variable capacitor circuit by transferring the generated command signal to the variable capacitor circuit 540.
  • the pen input device 120 may generate a signal according to a specific resonance frequency even if the physical properties of the components such as the coil 423 are changed by various external factors. Can be.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of charging a built-in battery in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the processor 501 of the electronic device 100 and the controller 510 of the pen input device 120 may use the magnetic signal 700 transmitted / received in a wireless manner.
  • the battery 520 may be charged.
  • the processor 501 determines that the position of the pen input device 120 is within a chargeable range based on a signal received through at least one of the digitizer controller 502 and the detection coil 503, the magnetic signal may be a magnetic signal. 700 may be generated.
  • the controller 510 determines that the position of the pen input device 120 is within a chargeable range based on the signal received through the coil 423, the controller 510 generates the magnetic signal 700 in the processor 501. You can request
  • the processor 501 or the controller 510 may start charging the battery 520.
  • the processor 501 or the controller 510 may start charging the battery 520.
  • the controller 510 may activate the charging circuit 522 and the voltage detector 521 to start charging the battery 520.
  • the controller 510 may obtain information 720 about the voltage of the battery 520 in real time through the voltage detector 521.
  • the controller 510 may verify that the pen input device 120 is located within a chargeable range and that the charging of the battery 520 is normally performed through the information 720 about the voltage obtained in real time.
  • the controller 510 may control the charging circuit 522 so that the magnetic signal 700 received through the coil 423 may be changed to the direct current 710, and the direct current 710 may be stored in the battery 520. ) To charge the battery 520.
  • 8A is a diagram for describing a method of using whether a battery is fully charged as a condition for starting monitoring for a change in resonant frequency according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8B is a diagram for describing a method of using whether a battery is charged as a condition for starting monitoring for a change in resonant frequency according to various embodiments of the present disclosure
  • the controller 510 may determine whether the battery 520 is fully charged based on the information 820 about the voltage obtained in real time through the voltage detector 521. For example, the controller 510 may determine that the charging of the battery 520 is completed when the voltage obtained through the voltage detector 521 is a voltage (for example, 5V) indicating completion of charging of the battery 520.
  • a voltage for example, 5V
  • the controller 510 changes the magnetic signal 800 received from the outside into a DC current 810 used for charging the battery 520. You can stop it.
  • the controller 510 may check the status of at least one component in the pen input device 120 from the time when charging of the battery 520 is completed. For example, the controller 510 may perform the signal generator 512 in response to confirming that the charging of the battery 520 is completed according to the information 820 about the voltage obtained in real time through the voltage detector 521. The first signal may be generated. The generated first signal may be input to the phase determiner 511 after passing through at least one component in the pen input device 120. The controller 510 compares the second signal input to the phase determiner 511 and the first signal generated by the signal generator 512, and then, based on the comparison result, at least one component in the pen input device 120. You can check the status of an element.
  • the battery 520 is charged in the first period 840 and the second period 841, and the battery 520 is discharged in the third period 860. can confirm.
  • the controller 510 responds to receiving the information 820 corresponding to the completion of the charging of the battery 520 from the voltage detector 521 at the first time point 850. May generate a control command (eg, a start bit 861) to block the flow of water into the battery 520 and to activate the signal generator 512.
  • a control command eg, a start bit 861
  • the signal generator 512 may generate a phase determining signal 862 in response to receiving a control command (eg, Start bit 861).
  • the phase determination signal 862 may be transmitted to at least one component in the pen input device 120.
  • the controller 510 transmits the phase determination signal 862 generated by the signal generator 512 to the transmitting circuit 541, the variable capacitor circuit 540, the resonant circuit 542, the coil 423, and the receiving circuit 543.
  • At least one of The controller 510 passes through at least one component in the pen input device 120 and then inputs the phase determination signal 862 input to the phase determiner 511 and the signal generator 512, and then the pen input device ( The phase determination signal 862 may be compared before passing through the at least one element in FIG. 120.
  • the controller 510 may adjust the capacitance of the variable capacitor circuit 540 based on the comparison result.
  • the controller 510 may generate a control command (eg, a stop bit 863) for deactivating the signal generator 512 after a preset time passes.
  • the signal generator 512 may stop generating the phase determination signal 862 in response to receiving the control command (eg, the stop bit 863).
  • the controller 510 deactivates the signal generator 512 for a preset time, for example, after a control command (eg, Start bit 861) for activating the signal generator 512 is generated.
  • a control command eg, Start bit 861
  • One or more phase determination signals 862 may be generated according to a preset period until a control command (eg, a stop bit 863) is generated.
  • the controller 510 passes through at least one element in the pen input device 120 whenever the phase determination signal 862 is generated, and then inputs the phase determination signal 862 and the signal generator to the phase determination unit 511.
  • the phase determination signal 862 may be compared after being generated at 512 and before passing through at least one component in the pen input device 120.
  • the controller 510 generates a signal when the phase determination signal 862 is generated a predetermined number of times after the control command (eg, the start bit 861) for activating the signal generator 512 is generated.
  • a control command eg, stop bit 863 for deactivating the generator 512 may be generated.
  • the controller 510 uses at least a portion of the pen input device 120 using the phase determination signal 862 during at least a portion of the third period 860 during which the battery 520 is discharged. You can check the status of one component more than once.
  • the controller 510 may adjust the capacitance of the variable capacitor circuit 540 based on a result of checking a state of at least one component in the pen input device 120.
  • the controller 510 may resume charging the battery 520 when a control command (eg, a stop bit 863) for deactivating the signal generator 512 is generated.
  • the controller 510 may resume charging the battery 520 from the second time point 851 after the control command (eg, the stop bit 863) for deactivating the signal generator 512 is generated.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process of monitoring a resonance frequency change in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the controller 510 may monitor a change in the resonance frequency output from the pen input device 120 from a time point when the battery 520 is fully charged (eg, the first time point 850 of FIG. 8B). Can be. To this end, the controller 510 may generate the first signal 900 through the signal generator 512 in response to receiving information corresponding to the completion of the charging of the battery 520 from the voltage detector 521. . The first signal 900 may be transmitted to at least one component in the pen input device 120 after passing through the transmission circuit 541. Meanwhile, a change may occur in a type or property of the first signal 900 while passing through at least one component in the pen input device 120. For example, at least one characteristic such as a phase, an amplitude, or a period of the first signal 900 may be changed while passing through the coil 423 of the pen input device 120.
  • the controller 510 may receive the second signal 910 through the receiving circuit 543.
  • the second signal 910 is a signal generated by the signal generator 512 and passed through at least one component in the pen input device 120, and has the same characteristics as the first signal 900 or the first signal. At least one of the characteristics of 900 may have a changed characteristic. For example, when a physical or chemical change occurs in the coil 423 of the pen input device 120 due to moisture penetration, temperature change, or external shock, the first signal 900 passing through the coil 423 Properties can be changed.
  • the controller 510 may compare the first signal 900 and the second signal 910 through the phase determiner 511. For example, the controller 510 may compare the phases of the first signal 900 and the second signal 910. If it is determined that there is a phase difference between the first signal 900 and the second signal 910, the controller 510 adjusts the capacitance of the variable capacitor circuit 540 to adjust the capacitance of the first signal 900 and the second signal. The phase difference existing between the signals 910 may be lowered below the threshold.
  • the memory 530 may store a phase difference between two different signals and a capacitance required to lower the phase difference below a threshold.
  • the controller 510 may refer to data previously stored in the memory 530.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating a method of determining a change degree of a resonance frequency in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure. Referring to FIG. 10A
  • 10B is a diagram for describing a method of determining a change degree of a resonance frequency in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the pen input device 120 may include a pen tip 421, a coil 423, and a controller 510.
  • the pen input device 120 may include a variable capacitor circuit 540 and at least one of the one or more capacitors 1040 and 1041.
  • the controller 510 of the pen input device 120 may include a phase determiner 511 and a signal generator 512.
  • the phase determiner 511 may include a clock extractor 1010 capable of extracting a clock signal in a digital form from the signal received by the phase determiner 511.
  • the phase determiner 511 may include a clock sampler 1020 that calculates a phase difference between at least two signals and then encodes and outputs the calculated phase difference as a bit signal 1005.
  • the signal generator 512 may include an amplifier 1030 that may adjust and output the size of the first signal 1004 generated in the signal generator 512.
  • the controller 510 may generate the first signal 1004 through the signal generator 512.
  • the first signal 1004 is a signal generated to check a state of at least one component in the pen input device 120, and the controller 510 may generate the first signal 1004 according to a preset characteristic. have. Meanwhile, the characteristic imparted to the first signal 1004 may be used as a reference value when comparing the first signal 1004 with another signal.
  • the clock signal of the first signal 1004 may be used as a reference object to compare the clock signal extracted through the clock extractor 1010 as a reference clock signal.
  • the characteristic of the first signal 1004 may be changed according to the state of at least one component in the pen input device 120.
  • the output waveform of the first signal 1004 input to the coil 423 may be changed according to the state of the coil 423.
  • the first waveform 1001 corresponds to the waveform of the first signal 1004 input to the coil 423 before a physical or chemical change occurs
  • the second waveform 1002 and the third waveform 1003 may correspond to a waveform of the first signal 1004 input to the coil 423 after a physical or chemical change occurs.
  • the waveform of the signal received by the phase determiner 511 is the same as the first waveform 1001 after the controller 510 passes through the coil 423, a phase shift caused by the coil 423 occurs. You can judge that you did not. On the contrary, when the waveform of the signal received by the phase determiner 511 after passing through the coil 423 is the same as the second waveform 1002 or the third waveform 1003, the coil 423 is used. It can be determined that the phase delay caused by.
  • the controller 510 may include a phase after the first signal 1004 generated by the signal generator 512 and the first signal 1004 pass through at least one component in the pen input device 120.
  • the difference between the two signals may be determined by comparing the signals (hereinafter, referred to as second signals) received through the determination unit 511.
  • the controller 510 may extract a clock signal in digital form from the second signal using the clock extractor 1010.
  • the controller 510 may transfer the extracted clock signal to the clock sampler 1020, and compare the reference clock signal and the extracted clock signal of the first signal 1004 by using the clock sampler 1020.
  • the controller 510 may calculate a phase difference between the first signal 1004 and the second signal based on the comparison result, and may output the encoded phase difference by encoding the bit signal 1005.
  • each of the reference clock signal and the extracted clock signal may mean a digital signal based on a period of each of the first signal 1004 and the second signal.
  • first signal 1004 and the second signal are expressed in the form of a sine wave
  • a section having a positive instantaneous value is set to 1 and a section having a negative instantaneous value is 0.
  • the second graph 1060 illustrates a case where a phase difference occurs between the fifth signal 1061 generated by the signal generator 512 and the sixth signal 1062 received by the phase determiner 511. It may be an embodiment.
  • the clock signal 1053 may represent a clock signal corresponding to the fourth signal 1052
  • the reference clock signal 1054 may represent a clock signal corresponding to the third signal 1051.
  • the clock signal 1063 may represent a clock signal corresponding to the sixth signal 1062
  • the reference clock signal 1064 may represent a clock signal corresponding to the fifth signal 1061. have.
  • the controller 510 may generate the third signal 1051 through the signal generator 512 and transmit the generated third signal 1051 to at least one component of the pen input device 120.
  • the controller 510 may transmit the third signal 1051 to the coil 423, and as a result, may acquire the fourth signal 1052 output from the coil 423.
  • the controller 510 may extract the digital clock signal 1053 from the fourth signal 1052 using the clock extractor 1010. have.
  • the controller 510 may transfer the extracted clock signal 1053 to the clock sampler 1020, and the reference clock signal 1054 and the extracted clock signal of the third signal 1051 using the clock sampler 1020. 1053).
  • the controller 510 may calculate a phase difference between the third signal 1051 and the fourth signal 1052 based on the comparison result, and may encode and output the calculated phase difference as a bit signal 1005.
  • the controller 510 may compare the reference clock signal 1054 and the extracted clock signal 1053 and then display the result as six digit bits. For example, the controller 510 may assign 0 to a bit of an area having the same value and a 1 to a bit of an area having a different value between the reference clock signal 1054 and the extracted clock signal 1053. Since there is no phase difference between the third signal 1051 and the fourth signal 1052, the controller 510 may output “000000” which is the first bit signal 1006 as the bit signal 1005. When the first bit signal 1006 is output, the controller 510 may determine that there is no physical or chemical change or is below a threshold for the at least one component in the pen input device 120. It can be determined that the capacitance of does not require adjustment.
  • the controller 510 may generate the fifth signal 1061 through the signal generator 512 and transmit the generated fifth signal 1061 to at least one component of the pen input device 120.
  • the controller 510 may transmit a fifth signal 1061 to the coil 423, and as a result, may acquire the sixth signal 1062 output from the coil 423.
  • the controller 510 may extract the digital clock signal 1063 from the sixth signal 1062 using the clock extractor 1010. have.
  • the controller 510 may transfer the extracted clock signal 1063 to the clock sampler 1020, and the reference clock signal 1064 and the extracted clock signal of the fifth signal 1061 using the clock sampler 1020. 1063).
  • the controller 510 may calculate a phase difference between the fifth signal 1061 and the sixth signal 1062 based on the comparison result, and may encode and output the calculated phase difference as a bit signal 1005.
  • the controller 510 may compare the reference clock signal 1064 and the extracted clock signal 1063 and then display the result as six digit bits. For example, the controller 510 may assign 0 to a bit of an area having the same value and a 1 to a bit of an area having a different value between the reference clock signal 1064 and the extracted clock signal 1063. There is a phase difference of Delay (t) between the fifth signal 1061 and the sixth signal 1062, so that the controller 510 is "110000" which is the second bit signal 1007 as the bit signal 1005.
  • the controller 510 may change the physical or chemical changes of at least one component in the pen input device 120. It may be determined that there is, and it may be determined that adjustment is necessary for the capacitance of the variable capacitor circuit 540.
  • the controller 510 may obtain information about a capacitance corresponding to the measured phase difference by referring to a look-up table stored in the memory 530 in advance.
  • the look up table may be as shown in Table 1 below.
  • the controller 510 may generate a fifth signal 1061 having a frequency of 560Khz through the signal generator 512, and the sixth having a frequency of 560Khz through the phase determiner 511.
  • Signal 1062 may be received.
  • the controller 510 may output a bit signal of “110000” based on a result of comparing the fifth signal 1061 and the sixth signal 1062.
  • Table 1 when a bit signal of "110000" is obtained as a result of comparing the fifth signal 1061 and the sixth signal 1062 having a frequency of 560 kHz, the phase difference between the two signals is -100 degrees and the phase difference is It can be seen that the capacitance required to lower the P to below the threshold is 1 pF.
  • the controller 510 may adjust the capacitance of the variable capacitor circuit 540 by 1 pF with reference to a look-up table stored in the memory 530 in advance.
  • the controller 510 may adjust the capacitance of the variable capacitor circuit 540 by 0.4 pF with reference to a look-up table stored in the memory 530 in advance.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method of controlling a variable capacitor circuit in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the controller 510 may determine that the capacitance of the variable capacitor circuit 540 is required as a result of calculating the phase difference between at least two signals through the phase determiner 511.
  • the controller 510 may transmit a capacitor selection signal 1100 to the variable capacitor circuit 540 to adjust the capacitance of the variable capacitor circuit 540.
  • the capacitor selection signal 1100 may be generated based on a bit signal obtained as a result of calculating a phase difference between at least two signals. For example, when a bit signal of “110000” is obtained as a result of calculating a phase difference between two signals having a frequency of 560 kHz, the controller 510 refers to a variable capacitor circuit (see FIG. It may be determined that the capacitance of 540 needs to be increased by 1 pF. The controller 510 may generate the capacitor selection signal 1100 to adjust the capacitance of the variable capacitor circuit 540 up by 1 pF.
  • the controller 510 when the controller 510 calculates a phase difference between at least two signals through the phase determiner 511, it is determined that adjustment of the capacitance of the variable capacitor circuit 540 is not necessary.
  • the calculation result may be stored in the memory 530, and a series of instructions may be terminated including generating a signal through the signal generator 512 and calculating a phase difference through the phase determiner 511.
  • the phase difference between at least two signals calculated by the phase determining unit 511 may be less than or equal to a preset threshold. May be included.
  • state information when the pen input device 120 is manufactured may be stored in advance in the memory 530.
  • the memory 530 has a first resonant frequency (eg, 530 kHz) used as a signal related to a drawing operation by the pen tip 421 and a button according to pressing of the pen tip 421 or the switch 435.
  • a second resonance frequency eg, 560 kHz
  • a look-up table in which a possible phase difference and capacitance required to correct the phase difference may be mapped in advance. Therefore, when the controller 510 adjusts the capacitance of the variable capacitor circuit 540, the controller 510 may refer to a look-up table stored in the memory 530 in advance.
  • the capacitance of the variable capacitor circuit 540 may be changed according to the capacitor selection signal 1100 received from the controller 510. For example, when the capacitor selection signal 1100 is received, one or more capacitors (eg, the capacitors 5401 of FIG. 6A) and one or more transistors (eg, the transistors of FIG. 6A) included in the variable capacitor circuit 540. At least one of the states 5402 may be changed, and thus the capacitance of the variable capacitor circuit 540 may be adjusted.
  • the controller 510 generates a series of instructions including an operation of generating a signal through the signal generator 512 and an operation of calculating a phase difference through the phase determination unit 511 even after the capacitance of the variable capacitor circuit 540 is adjusted.
  • the repetition of the series of instructions may be performed until a phase difference between at least two signals is determined to be equal to or less than a preset threshold.
  • the controller 510 generates a signal generated between the coupling of the resonant circuit 542 and the variable capacitor circuit 540 of the pen input device 120 and the coil 423 to an external electronic device (eg, the electronic device of FIG. 1). Control to maintain a resonant frequency most suitable for communication with (100).
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of changing a resonance frequency output according to a change of an external electronic device in a pen input device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the pen input device 120 includes a communication module 1210 (eg, the communication module 1590 of FIG. 15) and an antenna module 1220 (eg, the antenna module 1597 of FIG. 15). can do.
  • the controller 510 of the pen input device 120 may exchange data 1230 with an external electronic device (eg, the electronic device 100 of FIG. 1) through the communication module 1210 and the antenna module 1220.
  • the controller 510 of the pen input device 120 may perform pairing with an external electronic device using a short range wireless communication technology such as Bluetooth low energy (BLE).
  • BLE Bluetooth low energy
  • the controller 510 may transmit the battery 520 state information to the paired external electronic device.
  • the controller 510 may exchange a signal for controlling at least one component included in the external electronic device or the pen input device 120 with a paired external electronic device.
  • the controller 510 may receive information necessary for communicating with at least one component of the external electronic device from the external electronic device. For example, the controller 510 may obtain a resonant frequency necessary for communicating with a digitizer of the external electronic device or a resonant circuit for wireless charging from the external electronic device. The controller 510 may adjust the resonant frequency output through the coil 423 of the pen input device 120 based on the acquired resonant frequency. For example, the controller 510 adjusts the capacitance of the variable capacitor circuit 540 so that the resonance frequency generated between the coupling of the resonant circuit 542 and the variable capacitor circuit 540 and the coil 423 corresponds to the obtained resonant frequency. You can.
  • the pen input device 120 may communicate with the digitizer of the external electronic device or obtain power from the external electronic device based on the changed resonance frequency.
  • the pen input device 120 may include a variable capacitor circuit 540 even when a resonant frequency change is required according to a state change of a pre-connected electronic device or when a resonant frequency change is required for communication with another electronic device besides the pre-connected electronic device. Can be set to output the required resonant frequency.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of comparing a size of a variable capacitor circuit or the like that may be included in a pen input device according to various embodiments with sizes of conventional components.
  • the variable capacitor circuit 1310 may be included on the circuit board 1300 of the pen input device 120 according to various embodiments.
  • the variable capacitor circuit 1310 provided on the circuit board 1300 of the pen input device 120 may replace a plurality of capacitors provided on the conventional circuit board 1320. As the plurality of capacitors are replaced with the variable capacitor circuit 1310, it is possible to mount other components except the capacitor on the circuit board 1300 of the pen input device 120, thereby allowing the pen input device 120 to be mounted. Functions and uses can be extended.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of controlling at least one of the pen input device 120 and the electronic device 100 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 100 may include an opening 121, a housing 110 including an inner space connected to the opening 121, a first battery 350 inside the housing 110, and the opening. It may include a pen input device 120 formed to be inserted into the internal space through the 121.
  • the pen input device 120 may include a coil 423, a variable capacitor circuit 540, and a controller 510.
  • the electronic device 100 and the pen input device 120 may include all or some of the components included in the electronic device 1500 of FIG. 15.
  • the subject performing the method may be a controller 510 of the pen input device 120 or a processor (eg, the processor 501 of FIG. 5) of the electronic device 100.
  • the controller 510 may apply a first signal to the coil 423 when the pen input device 120 is in an internal space of the electronic device 100.
  • the controller 510 may generate a first signal using the signal generator 512, and transmit the generated first signal to at least one component in the pen input device 120.
  • the controller 510 may detect a second signal output from the coil 423 as a result of applying the first signal. For example, the controller 510 may apply a first signal to the coil 423, and as a result, may acquire a second signal output from the coil 423.
  • the second signal may be the same signal as the first signal or a signal in which some of the characteristics of the first signal are changed.
  • the controller 510 may receive a second signal through the phase determiner 511.
  • the controller 510 may change the variable capacitor circuit 540 based at least in part on the second signal.
  • the controller 510 may extract at least one data from the second signal in response to receiving the second signal.
  • the controller 510 may extract a clock signal in digital form from the second signal using the clock extractor 1010.
  • the controller 510 may transfer the extracted clock signal to the clock sampler 1020, and compare the reference clock signal and the extracted clock signal of the first signal with the clock sampler 1020.
  • the controller 510 may calculate a phase difference between the first signal and the second signal based on the comparison result, and may encode and output the calculated phase difference as a bit signal.
  • the controller 510 may change the variable capacitor circuit 540 based on the bit signal.
  • the controller 510 may transmit a control command corresponding to the bit signal to the variable capacitor circuit 540 based on the one or more capacitors 5401 and the one or more transistors of the variable capacitor circuit 540. At least one state of the 5402 may be changed.
  • the electronic device 1501 communicates with the electronic device 1502 through a first network 1598 (eg, a short-range wireless communication network) or the second network 1599.
  • the electronic device 1504 or the server 1508 may be communicated through a remote wireless communication network.
  • the electronic device 1501 may communicate with the electronic device 1504 through the server 1508.
  • the electronic device 1501 may include a processor 1520, a memory 1530, an input device 1550, an audio output device 1555, a display device 1560, an audio module 1570, and a sensor module.
  • the components may be included.
  • at least one of the components may be omitted or one or more other components may be added to the electronic device 1501.
  • some of these components may be implemented in one integrated circuit.
  • the sensor module 1576 eg, fingerprint sensor, iris sensor, or illuminance sensor
  • the display device 1560 eg, display
  • the processor 1520 may, for example, execute software (eg, a program 1540) to provide at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 1501 connected to the processor 1520. It can control and perform various data processing or operations. According to one embodiment, as at least part of the data processing or operation, the processor 1520 may transmit instructions or data received from another component (eg, the sensor module 1576 or the communication module 1590) to the volatile memory 1532. Can be loaded into, processed in a command or data stored in the volatile memory 1532, and stored in the non-volatile memory 1534.
  • software eg, a program 1540
  • the processor 1520 may transmit instructions or data received from another component (eg, the sensor module 1576 or the communication module 1590) to the volatile memory 1532. Can be loaded into, processed in a command or data stored in the volatile memory 1532, and stored in the non-volatile memory 1534.
  • the processor 1520 may include a main processor 1521 (eg, a central processing unit or an application processor), and a coprocessor 1523 (eg, a graphics processing unit, an image signal processor) that may operate independently or together. , Sensor hub processor, or communication processor). Additionally or alternatively, the coprocessor 1523 may be configured to use lower power than the main processor 1521 or to be specialized for its designated function. The coprocessor 1523 may be implemented separately from or as part of the main processor 1521.
  • a main processor 1521 eg, a central processing unit or an application processor
  • a coprocessor 1523 eg, a graphics processing unit, an image signal processor
  • the coprocessor 1523 may be configured to use lower power than the main processor 1521 or to be specialized for its designated function.
  • the coprocessor 1523 may be implemented separately from or as part of the main processor 1521.
  • the coprocessor 1523 may, for example, replace the main processor 1521 while the main processor 1521 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 1521 may be active (eg, execute an application). Together with the main processor 1521, at least one of the components of the electronic device 1501 (eg, the display device 1560, the sensor module 1576, or the communication module 1590). Control at least some of the functions or states associated with the. According to one embodiment, the coprocessor 1523 (eg, an image signal processor or communication processor) may be implemented as part of another functionally related component (eg, camera module 1580 or communication module 1590). have.
  • the memory 1530 may store various data used by at least one component (for example, the processor 1520 or the sensor module 1576) of the electronic device 1501.
  • the data may include, for example, software (eg, program 1540) and input data or output data for instructions associated with it.
  • the memory 1530 may include a volatile memory 1532 or a nonvolatile memory 1534.
  • the program 1540 may be stored as software in the memory 1530 and may include, for example, an operating system 1542, middleware 1544, or an application 1546.
  • the input device 1550 may receive a command or data to be used for a component (eg, the processor 1520) of the electronic device 1501 from the outside (eg, a user) of the electronic device 1501.
  • the input device 1550 may include, for example, a microphone, a mouse, or a keyboard.
  • the sound output device 1555 may output a sound signal to the outside of the electronic device 1501.
  • the sound output device 1555 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker may be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback, and the receiver may be used to receive an incoming call.
  • the receiver may be implemented separately from or as part of a speaker.
  • the display device 1560 may visually provide information to the outside (eg, a user) of the electronic device 1501.
  • the display device 1560 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
  • the display device 1560 may include a touch circuitry configured to sense a touch, or a sensor circuit (eg, a pressure sensor) configured to measure the strength of a force generated by the touch. have.
  • the audio module 1570 may convert sound into an electrical signal or vice versa. According to an embodiment of the present disclosure, the audio module 1570 acquires sound through the input device 1550, or an external electronic device (eg, connected to the sound output device 1555 or the electronic device 1501 directly or wirelessly). Sound may be output through the electronic device 1502 (eg, a speaker or a headphone).
  • an external electronic device eg, connected to the sound output device 1555 or the electronic device 1501 directly or wirelessly. Sound may be output through the electronic device 1502 (eg, a speaker or a headphone).
  • the sensor module 1576 detects an operating state (eg, power or temperature) or an external environmental state (eg, a user state) of the electronic device 1501 and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 1576 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an infrared sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, a humidity sensor, or an illuminance sensor.
  • the interface 1577 may support one or more designated protocols that may be used for the electronic device 1501 to be directly or wirelessly connected to an external electronic device (eg, the electronic device 1502).
  • the interface 1577 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card
  • connection terminal 1578 may include a connector through which the electronic device 1501 may be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 1502).
  • the connection terminal 1578 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 1579 may convert an electrical signal into a mechanical stimulus (eg, vibration or movement) or an electrical stimulus that can be perceived by the user through tactile or kinetic senses.
  • the haptic module 1579 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 1580 may capture still images and videos. According to an embodiment, the camera module 1580 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 1588 may manage power supplied to the electronic device 1501. According to an embodiment of the present disclosure, the power management module 1588 may be implemented as at least part of a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 1589 may supply power to at least one component of the electronic device 1501.
  • the battery 1589 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 1590 may be a direct (eg wired) communication channel or wireless communication channel between the electronic device 1501 and an external electronic device (eg, the electronic device 1502, the electronic device 1504, or the server 1508). Establish and perform communication over established communication channels.
  • the communication module 1590 may operate independently of the processor 1520 (eg, an application processor) and include one or more communication processors that support direct (eg, wired) or wireless communication.
  • the communication module 1590 may be a wireless communication module 1592 (eg, a cellular communication module, a near field communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 1594 (eg, It may include a local area network (LAN) communication module, or a power line communication module.
  • LAN local area network
  • the corresponding communication module of these communication modules may be a first network 1598 (e.g. a short range communication network such as Bluetooth, WiFi direct or an infrared data association (IrDA)) or a second network 1599 (e.g. a cellular network, the Internet, or Communicate with external electronic devices via a telecommunications network, such as a computer network (eg, LAN or WAN).
  • a first network 1598 e.g. a short range communication network such as Bluetooth, WiFi direct or an infrared data association (IrDA)
  • a second network 1599 e.g. a cellular network, the Internet, or Communicate with external electronic devices via a telecommunications network, such as a computer network (eg, LAN or WAN).
  • a telecommunications network such as a computer network (eg, LAN or WAN).
  • These various types of communication modules may be integrated into one component (eg, a single chip) or may be implemented by a plurality of components (
  • the wireless communication module 1592 uses subscriber information (e.g., international mobile subscriber identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 1596 within a communication network such as the first network 1598 or the second network 1599.
  • subscriber information e.g., international mobile subscriber identifier (IMSI)
  • IMSI international mobile subscriber identifier
  • the antenna module 1597 may transmit or receive a signal or power to an external (eg, an external electronic device) or from an external source.
  • the antenna module 1597 may include one or more antennas, from which at least one antenna suitable for a communication scheme used in a communication network, such as a first network 1598 or a second network 1599, For example, it may be selected by the communication module 1590.
  • the signal or power may be transmitted or received between the communication module 1590 and the external electronic device through the selected at least one antenna.
  • peripheral devices eg, a bus, a general purpose input and output (GPIO), a serial peripheral interface (SPI), or a mobile industry processor interface (MIPI)
  • GPIO general purpose input and output
  • SPI serial peripheral interface
  • MIPI mobile industry processor interface
  • the command or data may be transmitted or received between the electronic device 1501 and the external electronic device 1504 through the server 1508 connected to the second network 1599.
  • Each of the electronic devices 1502 and 1504 may be a device that is the same as or different from the electronic device 1501.
  • all or part of operations executed in the electronic device 1501 may be executed in one or more external devices among the external electronic devices 1502, 1504, or 1508.
  • the electronic device 1501 may not execute the function or service itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least a part of the function or the service.
  • the one or more external electronic devices that receive the request may execute at least a part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit a result of the execution to the electronic device 1501.
  • the electronic device 1501 may process the result as it is or additionally and provide the result as at least part of a response to the request.
  • cloud computing, distributed computing, or client-server computing technology may be used.
  • the electronic device may include an opening 121, a housing 110 including an inner space connected to the opening 121, and the housing 110.
  • the pen input device 120 is configured to be inserted into the internal space through the first battery 350 and the opening 121 therein, and the pen input device 120 includes a coil 423 and a variable capacitor.
  • a circuit 540 and a control circuit the method further comprising: applying a first signal to the coil in the control circuit when the pen input device is in the internal space; a result of applying the first signal Detecting the second signal output from the coil in the control circuit and changing the variable capacitor circuit in the control circuit based at least in part on the second signal.
  • the method of applying the first signal may include: charging a second battery of the pen input device using power from the first battery; The method may include applying the first signal after charging the second battery.
  • the operation of applying the first signal may include an operation of applying the first signal at a predetermined period for a preset time.
  • the operation of changing the variable capacitor circuit may include determining a phase difference between the first signal and the second signal and at least partially in response to the determined phase difference. Modifying the variable capacitor circuit based on the change.
  • the method of controlling the electronic device may further include acquiring digital data corresponding to the determined phase difference through sampling.
  • the operation of changing the variable capacitor circuit may correspond to the acquired digital data among data previously stored in the memory 530 of the pen input device. Retrieving data and changing the variable capacitor circuit according to stored capacitance in association with the retrieved data.
  • the method in the method of controlling an electronic device, when the data corresponding to the acquired digital data is not found among the data stored in the memory, the method may be provided in the electronic device.
  • the method may further include outputting information related to the replacement of the pen input device through an output device.
  • variable capacitor circuit may include a plurality of capacitors, a plurality of switches connected to the plurality of capacitors, and a logic circuit connected to the plurality of switches. It may include.
  • the pen input device includes a coil 423, a variable capacitor circuit 540, a battery 520, and a control circuit.
  • the method may further include charging the battery using power received from the outside through the coil, applying a first signal to the coil in response to the charging of the battery being completed, and applying the first signal.
  • the method may include sensing a second signal output from the coil and changing the variable capacitor circuit based at least in part on the second signal.
  • the operation of changing the variable capacitor circuit may include determining a phase difference between the first signal and the second signal and at least partially of the determined phase difference. It may include the operation of changing the variable capacitor circuit based on.
  • the electronic device in a computer-readable recording medium having a program recorded thereon for executing a method of controlling an electronic device, may include an opening 121 and an internal space connected to the opening 121. And a pen input device 120 formed to be inserted into the internal space through the housing 110, the first battery 350 inside the housing 110, and the opening 121. 120 includes a coil 423, a variable capacitor circuit 540, and a control circuit, wherein the method applies a first signal to the coil in the control circuit when the pen input device is in the interior space. In response to the control circuit detecting the second signal output from the coil as a result of applying the first signal and at least partially based on the second signal.
  • a computer readable recording medium having recorded thereon a program for executing a method comprising the step of changing the variable capacitor circuit in a control circuit.
  • Electronic devices may be various types of devices.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smartphone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance device.
  • a portable communication device eg, a smartphone
  • a computer device e.g., a tablet, or a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a camera
  • a wearable device e.g., a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch, or a smart watch
  • first, second, or first or second may be used merely to distinguish a component from other corresponding components, and to separate the components from other aspects (e.g. Order).
  • Some (eg, first) component may be referred to as “coupled” or “connected” to another (eg, second) component, with or without the term “functionally” or “communicatively”.
  • any component can be connected directly to the other component (eg, by wire), wirelessly, or via a third component.
  • module may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic block, component, or circuit.
  • the module may be an integral part or a minimum unit or part of the component, which performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Various embodiments of the present disclosure may include one or more instructions stored in a storage medium (eg, internal memory 1536 or external memory 1538) that can be read by a machine (eg, electronic device 1501). It may be implemented as software (eg, program 1540) including the.
  • a processor eg, the processor 1520 of the device (eg, the electronic device 1501) may call at least one of the one or more instructions stored from the storage medium and execute it. This enables the device to be operated to perform at least one function in accordance with the at least one command invoked.
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' means only that the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (e.g. electromagnetic wave), which is the same as the case where data is stored semi-permanently on the storage medium. It does not distinguish cases where it is temporarily stored.
  • a signal e.g. electromagnetic wave
  • a method may be included in a computer program product.
  • the computer program product may be traded between the seller and the buyer as a product.
  • the computer program product may be distributed in the form of a device-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (e.g. Play Store TM ) or two user devices ( Example: smartphones) can be distributed (eg downloaded or uploaded) directly or online.
  • a device-readable storage medium such as a server of a manufacturer, a server of an application store, or a relay server, or may be temporarily created.
  • each component eg, a module or a program of the above-described components may include a singular or plural object.
  • one or more components or operations of the above-described corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg, a module or a program
  • the integrated component may perform one or more functions of the component of each of the plurality of components the same as or similar to that performed by the corresponding component of the plurality of components before the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, repeatedly, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, or may be omitted. Or one or more other operations may be added.

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Abstract

본 문서에 개시된 실시 예들은 가변 커패시터 회로를 포함하는 펜 입력 장치에 관한 것이다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 개구부(121) 및 상기 개구부(121)와 연결된 내부 공간을 포함하는 하우징(110), 상기 하우징(110) 내부의 제 1 배터리(350) 및 상기 개구부(121)를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되도록 형성된 펜 입력 장치(120)를 포함하고, 상기 펜 입력 장치(120)는 코일(423), 가변 커패시터 회로(540) 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 펜 입력 장치가 상기 내부 공간 내에 있을 때, 상기 코일에 제 1 신호를 인가하고, 상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 감지하고, 및 상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정될 수 있다.

Description

커패시터 회로를 포함하는 펜 입력 장치
본 문서에 개시된 실시 예들은 커패시터 회로를 포함하는 펜 입력 장치에 관한 것이다.
근자에 들어 스마트폰 또는 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자 장치의 보급이 활발하게 진행되고 있으며, 휴대용 전자 장치에 적용 가능한 펜 입력 장치에 대한 기술 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.
EMR 방식의 펜 입력 장치는, 펜 입력 장치에 구비되는 EMR(electro-magnetic resonant) 코일의 페라이트 자력 편차, EMR 코일의 권선 간 간격 편차나 PCB(printed circuit board) 조립 편차 등 구성요소들(간)에 의한 물리적인 편차를 보정하기 위해, PCB 상에 기 배치되고 연결된 복수 개의 커패시터들 중 하나 이상의 커패시터를 레이저나 드릴 등을 이용해 끊어가면서 원하는 공진 주파수(예: 560Khz, 530Khz)를 맞추는 방식으로 제작된다. 펜 입력 장치 및 전자 장치 간의 데이터 통신이 원활하게 수행되기 위해서는 공진 주파수가 지정된 값을 갖도록 조정되어야 하는데, 이는 앞서 살펴본 바와 같이 다양한 물리적인 편차를 고려하여 조정될 필요가 있기 때문이다.
한편, 펜 입력 장치의 EMR 코일로부터 지정된 공진 주파수가 출력되도록 제작되더라도, 제작 이후 사용 과정에서 발생하는 다양한 요인들에 의해 공진 주파수는 다시 변경될 수 있다. 예컨대, 펜 입력 장치가 구비된 전자 장치의 무선 충전, 펜 입력 장치로의 수분 침투, 펜 입력 장치 주변의 온도 변화 또는 펜 입력 장치에 대한 외부 충격 등으로 인해 EMR 코일 등 펜 입력 장치의 구성요소에 물리적, 화학적 변화가 발생할 수 있으며, 이 때 펜 입력 장치로부터 출력되는 공진 주파수는 최초 설정된 공진 주파수와 달라질 수 있다.
이처럼, 제작될 당시 또는 제작 이후 사용 과정에서 발생할 수 있는 다양한 요인에 의해 펜 입력 장치의 기 지정된 공진 주파수가 변경될 수 있음에도 불구하고, 패시브 회로로 구성된 EMR 방식의 펜 입력 장치는 자체적인 전력이 없기 때문에 일단 생산된 후에는 공진 주파수의 변화를 모니터링 하거나 변화된 공진 주파수를 다시 지정된 공진 주파수로 변경할 수 없었다.
이와 관련하여, 본 문서에 개시된 실시 예들은 EMR 방식에 따른 EMR 코일 및 가변 커패시터 회로를 포함하는 펜 입력 장치에 있어서, 펜 입력 장치 및 전자 장치 간의 데이터 통신에 이용되는 공진 주파수의 변화를 모니터링하고, 공진 주파수가 지정된 범위를 유지할 수 있도록 펜 입력 장치의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소를 제어하는 방법을 제시하고 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 개구부 및 상기 개구부와 연결된 내부 공간을 포함하는 하우징, 상기 하우징 내부의 제 1 배터리 및 상기 개구부를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되도록 형성된 펜 입력 장치를 포함하고, 상기 펜 입력 장치는 코일, 가변 커패시터 회로 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 펜 입력 장치가 상기 내부 공간 내에 있을 때, 상기 코일에 제 1 신호를 인가하고, 상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 감지하고, 및 상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 전자 장치는 개구부, 상기 개구부와 연결된 내부 공간을 포함하는 하우징, 상기 하우징 내부의 제 1 배터리 및 상기 개구부를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되도록 형성된 상기 펜 입력 장치를 포함하고, 상기 펜 입력 장치는 코일, 가변 커패시터 회로 및 제어 회로를 포함하고, 상기 방법은, 상기 펜 입력 장치가 상기 내부 공간 내에 있을 때, 상기 제어 회로에서 상기 코일에 제 1 신호를 인가하는 동작, 상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 상기 제어 회로에서 감지하는 동작 및 상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 제어 회로에서 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치는 사용자 등 외부로부터 별도의 명령이 없더라도 펜 입력 장치에서 출력되는 공진 주파수의 편차(shift)를 실시간으로 모니터링 할 수 있으며, 그 결과에 기초하여 펜 입력 장치의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소를 제어함으로써 펜 입력 장치에서 출력되는 공진 주파수를 기 지정된 값으로 유지하거나 외부 전자 장치와 대응되는 값으로 변경할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 펜 입력 장치에서 출력되는 공진 주파수가 기 지정된 값으로 유지됨에 따라, 외부 전자 장치에 대한 펜 입력 장치의 입력 정확도는 최적의 상태로 유지될 수 있다. 또는, 펜 입력 장치에서 출력되는 공진 주파수가 외부 전자 장치에 대응하여 변경됨에 따라, 펜 입력 장치의 호환성 및 유용성이 높아질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면 펜 입력 장치에는, 하나 이상의 커패시터들이 공진 회로(resonant circuit)상에 병렬로 나열된 종래의 PCB 대신 크기가 상대적으로 작은 가변 커패시터 회로가 구비됨에 따라, 종래의 펜 입력 장치들보다 넓은 내부 공간이 확보될 수 있다. 이렇게 확보된 내부 공간에는 여러 가지 구성요소들이 추가로 실장될 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 일 실시 예에 따른 펜 입력 장치의 용도 및 기능은 다양하게 확장될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 전면의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전자 장치의 후면의 사시도이다.
도 3은 도 1의 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치의 분리 사시도이다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치 및 전자 장치 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 다양한 실시 예들에 따라 펜 입력 장치에 포함되는 가변 커패시터 회로의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 다양한 실시 예들에 따른 공진 주파수 및 위상 지연 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 내장된 배터리를 충전하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 다양한 실시 예들에 따라 공진 주파수 변화에 대한 모니터링을 시작하기 위한 조건으로써 배터리 충전 완료 여부를 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 다양한 실시 예들에 따라 공진 주파수 변화에 대한 모니터링을 시작하기 위한 조건으로써 배터리 충전 완료 여부를 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 공진 주파수 변화를 모니터링 하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 공진 주파수의 변화 정도를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10b는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 공진 주파수의 변화 정도를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 가변 커패시터 회로를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 외부 전자 장치의 변경에 따라 출력되는 공진 주파수를 변경하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에 포함될 수 있는 가변 커패시터 회로 등의 크기를 종래 구성요소들의 크기와 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치 및 전자 장치 중 적어도 하나를 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15 는 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
도 1 및 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(100)는, 제 1 면(또는 전면)(110A), 제 2 면(또는 후면)(110B), 및 제 1 면(110A) 및 제 2 면(110B) 사이의 공간을 둘러싸는 측면(110C)을 포함하는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 하우징은, 도 1의 제 1 면(110A), 제 2 면(110B) 및 측면(110C)들 중 일부를 형성하는 구조를 지칭할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 면(110A)은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(102)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 제 2 면(110B)은 실질적으로 불투명한 후면 플레이트(111)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 후면 플레이트(111)는, 예를 들어, 코팅 또는 착색된 유리, 세라믹, 폴리머, 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘), 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 상기 측면(110C)은, 전면 플레이트(102) 및 후면 플레이트(111)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조 (또는 "측면 부재")(118)에 의하여 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 후면 플레이트(111) 및 측면 베젤 구조(118)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 알루미늄과 같은 금속 물질)을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(102)는, 상기 제 1 면(110A)으로부터 상기 후면 플레이트(111) 쪽으로 휘어져 심리스하게(seamless) 연장된 2개의 제 1 영역(110D)들을, 상기 전면 플레이트(102)의 긴 엣지(long edge) 양단에 포함할 수 있다. 도시된 실시예(도 2 참조)에서, 상기 후면 플레이트(111)는, 상기 제 2 면(110B)으로부터 상기 전면 플레이트(102) 쪽으로 휘어져 심리스하게 연장된 2개의 제 2 영역(110E)들을 긴 엣지 양단에 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(102)(또는 상기 후면 플레이트(111))가 상기 제 1 영역(110D)들(또는 상기 제 2 영역(110E)들) 중 하나 만을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 제 1 영역(110D)들 또는 제 2 영역(110E)들 중 일부가 포함되지 않을 수 있다. 상기 실시예들에서, 상기 전자 장치(100)의 측면에서 볼 때, 측면 베젤 구조(118)는, 상기와 같은 제 1 영역(110D)들 또는 제 2 영역(110E)들이 포함되지 않는 측면 쪽에서는 제 1 두께(또는 폭)을 가지고, 상기 제 1 영역(110D)들 또는 제 2 영역(110E)들을 포함한 측면 쪽에서는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는, 디스플레이(101), 오디오 모듈(103, 107, 114), 센서 모듈(104, 116, 119), 카메라 모듈(105, 112, 113), 키 입력 장치(117), 발광 소자(106), 펜 입력 장치(120) 및 커넥터 홀(108, 109) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(100)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(117), 또는 발광 소자(106))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
디스플레이(101)는, 예를 들어, 전면 플레이트(102)의 상당 부분을 통하여 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 제 1 면(110A), 및 상기 측면(110C)의 제 1 영역(110D)들을 형성하는 전면 플레이트(102)를 통하여 상기 디스플레이(101)의 적어도 일부가 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 디스플레이(101)의 모서리를 상기 전면 플레이트(102)의 인접한 외곽 형상과 대체로 동일하게 형성할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(101)가 노출되는 면적을 확장하기 위하여, 디스플레이(101)의 외곽과 전면 플레이트(102)의 외곽간의 간격이 대체로 동일하게 형성될 수 있다.
다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(101)의 화면 표시 영역의 일부에 리세스 또는 개구부(opening)을 형성하고, 상기 리세스 또는 상기 개구부(opening)와 정렬되는 오디오 모듈(114), 센서 모듈(104), 카메라 모듈(105), 및 발광 소자(106) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(101)의 화면 표시 영역의 배면에, 오디오 모듈(114), 센서 모듈(104), 카메라 모듈(105), 지문 센서(116), 및 발광 소자(106) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(101)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 자기장 방식의 스타일러스 펜을 검출하는 디지타이저와 결합되거나 인접하여 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 센서 모듈(104, 119)의 적어도 일부, 및/또는 키 입력 장치(117)의 적어도 일부가, 상기 제 1 영역(110D)들, 및/또는 상기 제 2 영역(110E)들에 배치될 수 있다.
오디오 모듈(103, 107, 114)은, 마이크 홀(103) 및 스피커 홀(107, 114)을 포함할 수 있다. 마이크 홀(103)은 외부의 소리를 획득하기 위한 마이크가 내부에 배치될 수 있고, 어떤 실시예에서는 소리의 방향을 감지할 수 있도록 복수개의 마이크가 배치될 수 있다. 스피커 홀(107, 114)은, 외부 스피커 홀(107) 및 통화용 리시버 홀(114)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는 스피커 홀(107, 114)과 마이크 홀(103)이 하나의 홀로 구현 되거나, 스피커 홀(107, 114) 없이 스피커가 포함될 수 있다(예: 피에조 스피커).
센서 모듈(104, 116, 119)은, 전자 장치(100)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(104, 116, 119)은, 예를 들어, 하우징(110)의 제 1 면(110A)에 배치된 제 1 센서 모듈(104)(예: 근접 센서) 및/또는 제 2 센서 모듈(미도시)(예: 지문 센서), 및/또는 상기 하우징(110)의 제 2 면(110B)에 배치된 제 3 센서 모듈(119)(예: HRM 센서) 및/또는 제 4 센서 모듈(116) (예: 지문 센서)을 포함할 수 있다. 상기 지문 센서는 하우징(110)의 제 1면(110A)(예: 디스플레이(101) 뿐만 아니라 제 2면(110B)에 배치될 수 있다. 전자 장치(100)는, 도시되지 않은 센서 모듈, 예를 들어, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서(104) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
카메라 모듈(105, 112, 113)은, 전자 장치(100)의 제 1 면(110A)에 배치된 제 1 카메라 장치(105), 및 제 2 면(110B)에 배치된 제 2 카메라 장치(112), 및/또는 플래시(113)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 장치들(105, 112)은, 하나 또는 복수의 렌즈들, 이미지 센서, 및/또는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 플래시(113)는, 예를 들어, 발광 다이오드 또는 제논 램프(xenon lamp)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 2개 이상의 렌즈들(적외선 카메라, 광각 및 망원 렌즈) 및 이미지 센서들이 전자 장치(100)의 한 면에 배치될 수 있다.
키 입력 장치(117)는, 하우징(110)의 측면(110C)에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서는, 전자 장치(100)는 상기 언급된 키 입력 장치(117) 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있고 포함되지 않은 키 입력 장치(117)는 디스플레이(101) 상에 소프트 키 등 다른 형태로 구현될 수 있다. 어떤 실시예에서, 키 입력 장치는 하우징(110)의 제 2면(110B)에 배치된 센서 모듈(116)을 포함할 수 있다.
발광 소자(106)는, 예를 들어, 하우징(110)의 제 1 면(110A)에 배치될 수 있다. 발광 소자(106)는, 예를 들어, 전자 장치(100)의 상태 정보를 광 형태로 제공할 수 있다. 다른 실시예에서는, 발광 소자(106)는, 예를 들어, 카메라 모듈(105)의 동작과 연동되는 광원을 제공할 수 있다. 발광 소자(106)는, 예를 들어, LED, IR LED 및 제논 램프를 포함할 수 있다.
커넥터 홀(108, 109)은, 외부 전자 장치와 전력 및/또는 데이터를 송수신하기 위한 커넥터(예를 들어, USB 커넥터)를 수용할 수 있는 제 1 커넥터 홀(108), 및/또는 외부 전자 장치와 오디오 신호를 송수신하기 위한 커넥터를 수용할 수 있는 제 2 커넥터 홀(예를 들어, 이어폰 잭)(109)을 포함할 수 있다.
펜 입력 장치(120)(예 : 스타일러스(stylus) 펜)는, 하우징(110)의 측면에 형성된 홀(121)을 통해 하우징(110)의 내부로 안내되어 삽입되거나 탈착 될 수 있고, 탈착을 용이하게 하기 위한 버튼을 포함할 수 있다. 펜 입력 장치(120)에는 별도의 공진 회로가 내장되어 상기 전자 장치(100)에 포함된 전자기 유도 패널(390)(예 : 디지타이저(digitizer))과 연동될 수 있다. 펜 입력 장치(120)는 EMR(electro-magnetic resonance)방식, AES(active electrical stylus) 및 ECR(electric coupled resonance) 방식을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 전자 장치(300)는, 측면 베젤 구조(310), 제 1 지지부재(311)(예 : 브라켓), 전면 플레이트(320), 디스플레이(330), 전자기 유도 패널(390), 인쇄 회로 기판(340), 배터리(350), 제 2 지지부재(360)(예 : 리어 케이스), 안테나(370), 펜 입력 장치(120) 및 후면 플레이트(380)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(300)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 제 1 지지부재(311), 또는 제 2 지지부재(360))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다. 전자 장치(300)의 구성요소들 중 적어도 하나는, 도 1, 또는 도 2의 전자 장치(100)의 구성요소들 중 적어도 하나와 동일, 또는 유사할 수 있으며, 중복되는 설명은 이하 생략한다.
전자기 유도 패널(390)(예: 디지타이저(digitizer))은 펜 입력 장치(120)의 입력을 감지하기 위한 패널일 수 있다. 예를 들어, 전자기 유도 패널(390)은 인쇄회로기판(PCB)(예: 연성 인쇄회로기판(FPCB, flexible printed circuit board))과 차폐시트를 포함할 수 있다. 차폐시트는 전자 장치(100) 내에 포함된 컴포넌트들(예: 디스플레이 모듈, 인쇄회로기판, 전자기 유도 패널 등)로부터 발생된 전자기장에 의한 상기 컴포넌트들 상호 간의 간섭을 방지할 수 있다. 차폐시트는 컴포넌트들로부터 발생된 전자기장을 차단함으로써, 펜 입력 장치(120)로부터의 입력이 전자기 유도 패널(240)에 포함된 코일에 정확하게 전달되도록 할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 전자기 유도 패널(240)은 전자 장치(100)에 실장된 생체 센서에 대응하는 적어도 일부 영역에 형성된 개구부를 포함할 수 있다.
제 1 지지부재(311)는, 전자 장치(300) 내부에 배치되어 측면 베젤 구조(310)와 연결될 수 있거나, 측면 베젤 구조(310)와 일체로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(311)는, 예를 들어, 금속 재질 및/또는 비금속 (예: 폴리머) 재질로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(311)는, 일면에 디스플레이(330)가 결합되고 타면에 인쇄 회로 기판(340)이 결합될 수 있다. 인쇄 회로 기판(340)에는, 프로세서, 메모리, 및/또는 인터페이스가 장착될 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
메모리는, 예를 들어, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
인터페이스는, 예를 들어, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다. 인터페이스는, 예를 들어, 전자 장치(300)를 외부 전자 장치와 전기적 또는 물리적으로 연결시킬 수 있으며, USB 커넥터, SD 카드/MMC 커넥터, 또는 오디오 커넥터를 포함할 수 있다.
배터리(350)는 전자 장치(300)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 또는 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함할 수 있다. 배터리(350)의 적어도 일부는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(340)과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 배터리(350)는 전자 장치(300) 내부에 일체로 배치될 수 있고, 전자 장치(300)와 탈부착 가능하게 배치될 수도 있다.
안테나(370)는, 후면 플레이트(380)와 배터리(350) 사이에 배치될 수 있다. 안테나(370)는, 예를 들어, NFC(near field communication) 안테나, 무선 충전 안테나, 및/또는 MST(magnetic secure transmission) 안테나를 포함할 수 있다. 안테나(370)는, 예를 들어, 외부 장치와 근거리 통신을 하거나, 충전에 필요한 전력을 무선으로 송수신 할 수 있다. 다른 실시예에서는, 측면 베젤 구조(310) 및/또는 상기 제 1 지지부재(311)의 일부 또는 그 조합에 의하여 안테나 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 개구부(121) 및 상기 개구부(121)와 연결된 내부 공간을 포함하는 하우징(110), 상기 하우징(110) 내부의 제 1 배터리(350) 및 상기 개구부(121)를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되도록 형성된 펜 입력 장치(120)를 포함하고, 상기 펜 입력 장치(120)는 코일(423), 가변 커패시터 회로(540) 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 펜 입력 장치가 상기 내부 공간 내에 있을 때, 상기 코일에 제 1 신호를 인가하고, 상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 감지하고, 및 상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정될 수 있다. 여기서, 제어 회로는 본 문서에 개시된 다양한 전자 장치들(예: 컨트롤러(510)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 펜 입력 장치는 제 2 배터리(520)를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 제 1 배터리로부터의 전력을 사용하여 상기 제 2 배터리를 충전하고, 및 상기 제 2 배터리를 충전한 후에 상기 제 1 신호를 인가하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 제어 회로는, 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 주기에 따라 상기 제 1 신호를 인가하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 제어 회로는, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 간의 위상차를 결정하고, 및 상기 결정된 위상차에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 제어 회로는, 샘플링을 통해 상기 결정된 위상차와 대응되는 디지털 데이터를 획득하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 펜 입력 장치는 메모리(530)를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 메모리에 미리 저장된 데이터들 중 상기 획득된 디지털 데이터와 대응되는 데이터를 검색하고, 및 상기 검색된 데이터와 연관하여 저장된 커패시턴스(capacitance)에 따라 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 제어 회로는, 상기 메모리에 미리 저장된 데이터들 중 상기 획득된 디지털 데이터와 대응되는 데이터가 검색되지 않는 경우, 상기 전자 장치에 구비된 출력 장치를 통해 상기 펜 입력 장치의 교체와 관련된 정보를 출력하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 가변 커패시터 회로는 복수의 커패시터들, 상기 복수의 커패시터들에 연결된 복수의 스위치들 및 상기 복수의 스위치들에 연결된 논리 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 펜 입력 장치(120)는, 코일(423), 가변 커패시터 회로(540), 배터리(520), 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 코일을 통해 외부로부터 수신되는 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하고, 상기 배터리의 충전이 완료되는 것에 응답하여 상기 코일에 제 1 신호를 인가하고, 상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 감지하고, 및 상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 펜 입력 장치에 있어서, 상기 제어 회로는, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 간의 위상차를 결정하고, 및 상기 결정된 위상차에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정될 수 있다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치(120)의 분리 사시도이다.
도 4를 참고하면, 펜 입력 장치(120)는 제 1 몸통부(400) 및 제 2 몸통부(410)가 결합된 투피스(two pieces) 형태로 구성될 수 있다. 제 1 몸통부(400)의 겉면을 구성하는 중공형 펜 하우징(403)은 리세스(recess, 401) 및 개구부(opening, 402)를 포함할 수 있다. 또한, 펜 하우징(403)의 중공 부분에는 코일부(420) 및 회로기판부(430)가 삽입될 수 있다. 제 2 몸통부(410)의 겉면을 구성하는 중공형 펜 하우징(412)의 일측에는 제 1 몸통부(400)와의 결합에 이용되는 제 2 결합 부재(411)가 구비되고, 타측에는 전자 장치(100)로부터 펜 입력 장치(120)의 토출을 용이하게 하기 위한 용도로 구비되는 버튼 캡(413)이 구비될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 중공형 펜 하우징(403)의 일측 끝으로 코일부(420)의 펜 팁(421)이 노출되고, 타측 끝으로 회로기판부(430)의 제 1 결합 부재(438)가 노출될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 코일부(420)는 기판(미도시), 기판의 일측부터 순차적으로 배치되는 필압 감지부(424), 복수 회 권선된 코일(423), 코일(423)을 기판에 고정시키고 방수 및 방진 등의 목적으로 구비되는 제 1 패킹 링(422) 및 제 2 패킹 링(431)을 관통하는 방식으로 필압 감지부(424)까지 실장되는 펜 팁(421)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 코일(423)은 약 500Khz 대역(예: 530Khz, 560Khz)의 공진 주파수를 발생시키는 EMR(electro-magnetic resonant) 코일을 포함할 수 있다. 예컨대, 제 1 공진 주파수(예: 530Khz)는 펜 팁(421)에 의한 드로잉(drawing) 동작과 관련된 신호로 이용되고, 제 2 공진 주파수(예: 560Khz)는 펜 팁(421) 또는 스위치(435)의 가압에 따른 버튼 동작과 관련된 신호로 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 코일(423)로부터 출력되는 공진 주파수는 코일(423)과 연결되고 회로기판(432) 상에 배치되는 가변 커패시터 회로에 의해 변경될 수 있다. 또한, 필압 감지부(424)는 펜 팁(421)의 가압에 따른 압력의 변화에 기초하여 커패시턴스를 변화시키는 가변 커패시터를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 회로기판부(430)는 회로기판(432)을 포함할 수 있다. 회로기판(432)은 제 2 패킹 링(431)을 통해 회로기판 홀더(437)에 고정될 수 있다. 회로기판(432) 상에는 스위치(435)(예: 돔 스위치)가 구비될 수 있다. 또한, 스위치(435)를 누르는데 이용되고 펜 하우징(403)의 개구부(402)를 통해 외부로 노출되는 버튼(434)은 버튼 홀더(433)를 통해 회로기판부(430)에 고정될 수 있다. 회로기판부(430)의 일측에 배치된 제 1 결합 부재(438)는 제 2 몸통부(410)의 일측에 배치된 제 2 결합 부재(411)와 결합될 수 있다. 회로기판부(430)는 패킹 부재(436)로 도포될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 패킹 부재(436)는 제 1 결합 부재(438)에서부터 제 2 패킹 링(431)까지 회부기판부(430)를 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다. 패킹 부재(436)는 에폭시, 고무, 우레탄 또는 실리콘 등으로 구성될 수 있다. 패킹 부재(436) 및 패킹 링(422, 431)은 방수 및 방진의 목적으로 구비될 수 있으며, 코일부(420) 및 회로기판부(430)를 침수 또는 먼지로부터 보호할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 가변 커패시터 회로는 회로기판(432) 상에 마운트 될 수 있고, 코일(423)과 전기적으로 연결 될 수 있다. 가변 커패시터 회로는 병렬(또는 직렬)로 배열된 두 개 이상의 커패시터들 및 커패시터들을 연결하는 하나 이상의 트랜지스터들로 구성될 수 있다. 가변 커패시터 회로는 커패시터 및 트랜지스터를 제어하여 적어도 두 개 이상의 서로 다른 커패시턴스들을 발생시킬 수 있다. 가변 커패시터 회로에서 생성된 적어도 두 개 이상의 서로 다른 커패시턴스들은 코일(423)로 전달되어 적어도 두 개 이상의 서로 다른 공진 주파수를 발생시키는데 이용될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 회로기판(432)의 제 1 면에는 스위치(435) 및 가변 커패시터 회로가 배치되고, 제 2 면에는 배터리, 충전 회로(charging circuitry) 및 통신 모듈(예: BLE(bluetooth low energy) circuitry)이 배치될 수 있다. 배터리는 EDLC(electric double layered capacitor)로 구성될 수 있다. 충전 회로는 코일(423) 및 배터리 사이에 위치하며, 전압 검출 회로(voltage detector circuitry) 및 정류기(rectifier)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전압 검출 회로는 통신 모듈(예: BLE circuitry)과 연결될 수 있으며, 배터리의 전압을 통신 모듈을 통해 모니터링 할 수 있다. 한편, 통신 모듈의 신호 수신 단은 회로기판(432) 내에 배치된 안테나 패턴과 연결될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 제 2 몸통부(410)의 펜 하우징(412)의 내부에는 버튼 캡(413)의 푸쉬-풀(push-pull) 동작에 탄성력을 제공하는 하나 이상의 탄성 부재(예: 스프링) 및 샤프트(shaft)가 구비될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 2 결합 부재(411)는 리세스(recess) 및 돌기 구조를 포함하며, 이중 결합 구조로 구성될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 펜 입력 장치(120)는 다양한 예시들 중 하나의 실시 예를 나타낸 것에 불과할 뿐이며, 상기한 실시 예 외에도 다양한 형태로 구성될 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 것이다. 예컨대, 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치(120)는 단일 펜 바디(미도시)만으로 구성될 수 있으며, 상기 구성요소들 중 일부를 단수 또는 복수 개 포함하거나 도 15에 도시된 전자 장치의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치(120) 및 전자 장치(100) 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(100)의 하우징(110)은 적어도 하나의 개구부를 포함할 수 있으며, 개구부와 연결된 내부 공간에는 펜 입력 장치(120)가 삽입될 수 있다. 전자 장치(100)는 프로세서(processor, 501)(예: 도 15의 프로세서(1520)), 디지타이저 컨트롤러(digitizer controller, 502) 및 검출 코일(detecting coil, 503)을 포함할 수 있다. 펜 입력 장치(120)는 펜 팁(421), 코일(423) 및 회로기판(432)을 포함할 수 있다. 회로기판(432) 상에는 컨트롤러(controller, 510)(예: 도 15의 프로세서(1520)), 배터리(battery, 520)(예: 도 15의 배터리(1589)), 전압 검출기(voltage detector, 521), 충전 회로(charging circuitry, 522), 메모리(storage, 530)(예: 도 15의 메모리(1530)), 가변 커패시터 회로(tunable circuitry, 540), 송신 회로(transmitter circuitry, 541), 공진 회로(resonant circuitry, 542) 및 수신 회로(receiver circuitry, 543) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다.
프로세서(501)는 전자 장치(100)에 포함된 구성요소들을 제어하거나 구성요소들의 상태를 모니터링 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(501)는 디지타이저 컨트롤러(502)를 통해 디스플레이(101)와 인접하여 구비된 디지타이저를 제어할 수 있으며, 펜 입력 장치(120) 등 외부 입력 장치로부터 수신되는 신호를 획득할 수 있다. 또한, 프로세서(501)는 검출 코일(503)을 이용하여, 외부 전자 장치(예: 펜 입력 장치(120))로 전기적 또는 자기적 신호를 송신하거나 외부 전자 장치(예: 펜 입력 장치(120))로부터 전기적 또는 자기적 신호를 수신할 수 있다. 예컨대, 프로세서(501)는 펜 입력 장치(120)로부터 수신되는 신호에 기초하여, 펜 입력 장치(120)의 위치 정보 또는 상태 정보를 판단할 수 있다. 검출 코일(503)은 펜 입력 장치(120)가 삽입될 수 있도록 구비된 전자 장치(100)의 내부 공간 중 적어도 일부에 하나 이상 배치될 수 있다.
컨트롤러(510)는 펜 입력 장치(120)에 포함된 구성요소들을 제어하거나 구성요소들의 상태를 모니터링 할 수 있다. 컨트롤러(510)는 미리 설정된 주파수에 따른 신호를 생성할 수 있는 신호 발생기(signal generator, 512)를 포함할 수 있다. 또한, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)에서 생성되는 신호와 수신 회로(543)로부터 수신되는 신호를 비교하고, 비교 결과로부터 양 신호들 간의 차이를 검출할 수 있는 위상 판단부(phase determining unit, 511)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 위상 판단부(511)는 적어도 두 개의 신호들 간의 위상차를 계산할 수 있다.
배터리(520)는 펜 입력 장치(120) 내 하나 이상의 구성요소들이 능동적으로 동작할 수 있도록 전력을 공급할 수 있다. 전압 검출기(521)는 배터리(520)의 전압을 실시간으로 측정하고, 측정 결과를 컨트롤러(510)에 전달할 수 있다.
충전 회로(522)는 외부로부터 수신된 전력을 이용하여 배터리(520)를 충전할 수 있으며, 배터리(520)의 상태에 따라 충전을 중지(또는 일시 중지) 할 수 있다.
메모리(530)는 적어도 두 개의 신호들 간의 차이를 임계치 이하로 줄이기 위해, 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소의 출력 값이 어느 정도 조절되어야 하는지에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(530)는 커패시턴스가 변경되는 정도에 따라 신호의 위상이 변경되는 정도가 매핑된 룩 업 테이블(look-up table)을 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 컨트롤러(510)는 메모리(530)에 저장된 룩 업 테이블에 기초하여, 가변 커패시터 회로(540)를 제어할 수 있다.
가변 커패시터 회로(540)는 컨트롤러(510)의 제어에 따라 변경된 커패시턴스를 가질 수 있는 회로로서, 하나 이상의 커패시터들, 하나 이상의 트랜지스터들, 하나 이상의 입출력 포트들 및 논리 회로를 포함할 수 있다.
송신 회로(541)는 신호 발생기(512)에서 생성된 신호를 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소로 송신할 수 있고, 수신 회로(543)는 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소를 거쳐서 전달된 신호를 수신하여 위상 판단부(511)로 전달할 수 있다.
공진 회로(542)는 펜 입력 장치(120)가 제작될 때, 코일(423)과의 관계에서 지정된 공진 주파수(예: 560Khz 또는 530Khz)의 신호를 발생시키기 위해 구비되는 회로일 수 있다. 공진 회로(542)는 지정된 커패시턴스를 갖도록 하나 이상의 커패시터들을 포함할 수 있다. 공진 회로(542)는 커패시터 외에도 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 공진 회로(542)가 커패시터만으로 구성되는 경우, 공진 회로(542) 및 코일(423)은 지정된 공진 주파수의 신호를 발생시킬 수 있는 공진기(resonator)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(510)는 공진 회로(542) 및 코일(423)을 이용하여 지정된 공진 주파수의 신호를 생성할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 공진 회로(542) 및 코일(423) 중 적어도 하나에 물리적 또는 화학적 변화가 발생되어 지정된 공진 주파수의 신호가 생성되지 않는 것으로 판단되는 경우, 가변 커패시터 회로(540)를 제어하여 펜 입력 장치(120)의 전체 커패시턴스를 조정함으로써 지정된 공진 주파수의 신호가 생성되도록 할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(501) 또는 컨트롤러(510)는 검출 코일(503) 및 코일(423) 간에 주고 받은 데이터를 이용하여 펜 입력 장치(120)가 전자 장치(100)에 구비된 내부 공간에 완전히 삽입되었는지 여부를 판단하거나, 펜 입력 장치(120)에 구비된 배터리(520)의 상태를 확인한 후 배터리(520)가 충전될 수 있도록 구성요소들을 제어할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 전자 장치(100)의 검출 코일(503)과 펜 입력 장치(120)의 코일(423) 간에 송수신되는 데이터에 기초하여, 펜 입력 장치(120)의 위치를 판단할 수 있다. 또한, 판단된 펜 입력 장치(120)의 위치가 충전 가능한 범위 이내라고 판단되는 경우, 컨트롤러(510)는 배터리(520)의 상태를 확인할 수 있으며 코일(423)을 통해 외부로부터 수신되는 전력을 이용하여 배터리(520)를 충전할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 컨트롤러(510)는 코일(423)을 통해 외부로부터 수신되는 전력을 수신할 수 있으며, 수신된 전력이 충전 회로(522) 및 전압 검출기(521)를 거쳐 배터리(520)로 전달될 수 있도록 구성요소들을 제어할 수 있다. 한편, 프로세서(501) 또는 컨트롤러(510)는 펜 입력 장치(120)의 배터리(520)가 완전히 충전되는 시점을 적어도 하나의 인스트럭션을 시작하기 위한 조건으로 이용할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)에서 생성된 신호와 위상 판단부(511)로 입력된 신호를 비교하여, 양 신호들 간에 위상차가 있는지 여부를 판단할 수 있으며, 상기 위상차를 계산할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)를 통해 신호를 생성한 후, 생성된 신호가 송신 회로(541), 코일(423), 공진 회로(542), 가변 커패시터 회로(540) 및 수신 회로(543) 중 적어도 하나를 거쳐 위상 판단부(511)로 입력될 수 있도록 구성요소들을 제어할 수 있다. 여기서, 신호 발생기(512)에서 생성된 후 송신 회로(541)를 통해 송신 되기 전의 신호를 제 1 신호로 명명하고, 송신 회로(541)를 통해 송신된 후 펜 입력 장치(120) 내 하나 이상의 구성요소들을 거쳐서 위상 판단부(511)로 전달된 신호를 제 2 신호로 명명하기로 한다. 일 실시 예에 따르면, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)에서 생성된 제 1 신호와 펜 입력 장치(120) 내 하나 이상의 구성요소들을 거친 후 위상 판단부(511)로 입력된 제 2 신호를 비교할 수 있으며, 비교 결과 제 1 신호 및 제 2 신호 간에 차이가 존재하는 것으로 판단될 경우 현재 펜 입력 장치(120) 내 하나 이상의 구성요소들의 상태가 펜 입력 장치(120)를 제작할 당시의 상태와 달라졌음을 확인할 수 있다. 예컨대, 제 1 신호 및 제 2 신호 간에 위상차가 존재하는 것으로 판단될 경우, 컨트롤러(510)는 제 1 신호 및 제 2 신호 간의 위상차를 계산할 수 있으며 계산된 위상차를 임계치 이하로 낮추기 위해 필요한 커패시턴스를 계산할 수 있다. 또한, 컨트롤러(510)는 계산된 커패시턴스에 따라 가변 커패시터 회로(540)를 제어할 수 있으며, 이 과정에서 컨트롤러(510)는 메모리(530)에 미리 저장된 룩 업 테이블 등을 참고할 수 있다.
한편, 상기 실시 예들은 전자 장치(100) 및 펜 입력 장치(120)에 포함된 구성요소의 기능 및 역할을 쉽게 설명하기 위해 제시된 것일 뿐이며, 구성요소가 상기 실시 예들만으로 제한 해석되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
도 6a는 다양한 실시 예들에 따라 펜 입력 장치에 포함되는 가변 커패시터 회로(540)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 가변 커패시터 회로(540)는 컨트롤러(510)의 제어에 따라 적어도 두 개 이상의 커패시턴스를 가질 수 있다. 이를 위해, 가변 커패시터 회로(540)는 하나 이상의 커패시터들(5401) 및 하나 이상의 트랜지스터들(5402)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 커패시터들(5401)은 서로 병렬로 연결될 수 있으며, 연결 단락 간에는 하나 이상의 트랜지스터들(5402)이 배치될 수 있다. 가변 커패시터 회로(540)는 하나 이상의 커패시터들(5401) 또는 하나 이상의 트랜지스터들(5402)을 개별적으로 제어하는데 이용되는 논리 회로(5403)를 포함할 수 있다. 논리 회로(5403)는 I2C(inter-integrated circuit) 방식이나 MIPI(mobile industry processor interface) 방식과 같이 하나 이상의 구성요소들을 제어할 수 있게 설계될 수 있다. 가변 커패시터 회로(540)는 펜 입력 장치(120) 내 다른 구성요소들과 데이터를 주고 받을 수 있는 하나 이상의 입출력 포트들(610, 620, 630)을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 가변 커패시터 회로(540)를 제어하기 위한 명령 신호(예: 비트 신호(bit signal)) 및 가변 커패시터 회로(540)의 동작에 이용되는 전력을 제 3 포트(630)를 통해 전달할 수 있다. 논리 회로(5403)는 제 3 포트(630)를 통해 수신된 명령 신호에 기초하여 하나 이상의 트랜지스터들(5402)의 상태를 변경함으로써, 하나 이상의 커패시터들(5401)의 연결 상태를 직렬 또는 병렬로 변경할 수 있으며, 이를 통해 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 제어할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 트랜지스터들(5402)의 상태 변화에 따라 병렬로 연결되는 커패시터들(5401)의 개수가 증가할수록 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스가 증가되고, 직렬로 연결되는 커패시터들(5401)의 개수가 증가할수록 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스가 감소될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 명령 신호로서 특정 비트 신호(예: 110000)가 수신되는 경우, 논리 회로(5403)는 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스가 특정 값(예: 0.2pF, 1pF, 10pF 등)을 갖도록 하나 이상의 트랜지스터들(5402)의 상태를 On 또는 Off로 제어할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 가변 커패시터 회로(540)는 제 1 포트(610)를 통해 신호를 수신할 수 있다. 또한, 가변 커패시터 회로(540)는 제 1 포트(610)를 통해 수신된 후 하나 이상의 커패시터들(5401) 및 하나 이상의 트랜지스터들(5402)을 통과한 신호를 제 2 포트(620)를 통해 출력할 수 있다. 또한, 상기 실시 예와는 반대로, 가변 커패시터 회로(540)는 제 2 포트(620)를 통해 신호를 수신한 후 제 1 포트(610)를 통해 출력할 수도 있다.
도 6b는 다양한 실시 예들에 따른 공진 주파수 및 위상 지연 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 펜 입력 장치(120)는 신호 발생기(512) 내 송신 증폭기(Tx amplifier)에서 발생된 제 1 신호와 위상 판단부(511)로 입력된 제 2 신호를 비교함으로써, 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성에 의한 위상 지연(phase delay)을 측정할 수 있다.
한편, 신호 발생기(512)에서 발생된 제 1 신호의 위상 지연은 펜 입력 장치(120)의 공진 회로(542) 및 가변 커패시터 회로(540) 중 적어도 하나와 코일(423) 간에 생성될 수 있는 공진 주파수의 고저(高低)에 따라 다르게 발생할 수 있다. 예를 들어, 그래프(640)를 참고하면, 공진 회로(542) 및 가변 커패시터 회로(540) 중 적어도 하나와 코일(423) 간에 생성되는 공진 주파수가 높을수록 위상 지연은 짧게 발생하고, 공진 회로(542) 및 가변 커패시터 회로(540) 중 적어도 하나와 코일(423) 간에 생성되는 공진 주파수가 낮을수록 위상 지연은 길게 발생할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 펜 입력 장치(120)의 컨트롤러(510)는 제 1 신호 및 제 2 신호 각각의 클럭 주파수(clock frequency)를 이용하여 제 1 신호 및 제 2 신호 간 위상차를 측정할 수 있다. 컨트롤러(510)는 메모리(530)에 미리 저장된 룩 업 테이블을 참고하여, 측정된 위상차와 대응되는 커패시턴스에 대한 정보를 획득할 수 있다. 컨트롤러(510)는 획득된 커패시턴스에 대한 정보에 기초하여, 가변 커패시터 회로(540)를 제어하기 위한 명령 신호를 생성할 수 있다. 컨트롤러(510)는 생성된 명령 신호를 가변 커패시터 회로(540)에 전달하여, 가변 커패시터 회로의 커패시턴스를 변경할 수 있다. 이처럼, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스가 변경될 수 있다면, 코일(423) 등 구성요소들의 물리적 성질이 다양한 외적 요인 등에 의해 변경되더라도 펜 입력 장치(120)는 특정 공진 주파수에 따른 신호를 발생시킬 수 있다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 내장된 배터리를 충전하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(100)의 프로세서(501) 및 펜 입력 장치(120)의 컨트롤러(510)는 무선 방식으로 송수신되는 자기적 신호(700)를 이용하여 펜 입력 장치(120)의 배터리(520)를 충전할 수 있다. 예컨대, 프로세서(501)는 디지타이저 컨트롤러(502) 및 검출 코일(503) 중 적어도 하나를 통해 수신되는 신호에 기초하여 펜 입력 장치(120)의 위치가 충전 가능한 범위 이내라고 판단되는 경우, 자기적 신호(700)를 발생시킬 수 있다. 또는, 컨트롤러(510)는 코일(423)을 통해 수신되는 신호에 기초하여 펜 입력 장치(120)의 위치가 충전 가능한 범위 이내라고 판단되는 경우, 프로세서(501)에 자기적 신호(700)의 발생을 요청할 수 있다.
예를 들어, 펜 입력 장치(120)가 전자 장치(100)의 하우징(110)의 적어도 일부에 구비된 개구부(예: 도 2의 홀(121))와 연결된 내부 공간에 완전히 삽입된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(501) 또는 컨트롤러(510)는 배터리(520)에 대한 충전을 시작할 수 있다. 또는, 펜 입력 장치(120)가 사용자의 손에 쥐어져 있거나 전자 장치(100)의 디스플레이(101) 상에 놓여 있더라도 자기적 신호(700)가 도달할 수 있는 범위 내에 위치한 것으로 판단되는 경우, 프로세서(501) 또는 컨트롤러(510)는 배터리(520)에 대한 충전을 시작할 수 있다. 컨트롤러(510)는 배터리(520)에 대한 충전을 시작하기 위해, 충전 회로(522) 및 전압 검출기(521)를 활성화 시킬 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 전압 검출기(521)를 통해 배터리(520)의 전압에 대한 정보(720)를 실시간으로 획득할 수 있다. 컨트롤러(510)는 실시간으로 획득되는 전압에 대한 정보(720)를 통해서, 펜 입력 장치(120)가 충전 가능한 범위 내에 위치해 있으며 배터리(520)에 대한 충전이 정상적으로 진행되고 있음을 확인할 수 있다. 컨트롤러(510)는 코일(423)을 통해 수신되는 자기적 신호(700)가 직류 전류(710)로 변경될 수 있도록 충전 회로(522)를 제어할 수 있으며, 직류 전류(710)를 배터리(520)로 공급하여 배터리(520)를 충전할 수 있다.
도 8a는 다양한 실시 예들에 따라 공진 주파수 변화에 대한 모니터링을 시작하기 위한 조건으로써 배터리 충전 완료 여부를 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 다양한 실시 예들에 따라 공진 주파수 변화에 대한 모니터링을 시작하기 위한 조건으로써 배터리 충전 완료 여부를 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 전압 검출기(521)을 통해 실시간으로 획득되는 전압에 대한 정보(820)에 기초하여, 배터리(520)의 충전 완료 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 전압 검출기(521)를 통해 획득되는 전압이 배터리(520)의 충전 완료를 나타내는 전압(예: 5V)일 경우, 배터리(520)의 충전이 완료된 것으로 판단할 수 있다.
만약, 배터리(520)의 충전이 완료된 것으로 판단되는 경우, 컨트롤러(510)는 외부로부터 수신되는 자기적 신호(800)를 배터리(520)의 충전을 위해 이용되는 직류 전류(810)로 변경하는 동작을 중지할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 배터리(520)의 충전이 완료되는 시점부터 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소에 대한 상태 확인을 진행할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(510)는 전압 검출기(521)을 통해 실시간으로 획득되는 전압에 대한 정보(820)에 따라 배터리(520)의 충전 완료가 확인되는 것에 응답하여, 신호 발생기(512)를 통해 제 1 신호를 생성할 수 있다. 생성된 제 1 신호는 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소를 통과한 후 위상 판단부(511)로 입력될 수 있다. 컨트롤러(510)는 위상 판단부(511)로 입력된 제 2 신호와 신호 발생기(512)에서 생성된 제 1 신호를 비교한 후, 비교 결과에 기초하여 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소의 상태를 확인할 수 있다.
도 8b의 그래프(830)를 참고하면, 제 1 기간(840) 및 제 2 기간(841)에는 배터리(520)의 충전이 진행되고, 제 3 기간(860)에는 배터리(520)의 방전이 진행됨을 확인할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 제 1 시점(850)에 전압 검출기(521)로부터 배터리(520)의 충전 완료와 대응되는 정보(820)가 수신되는 것에 응답하여, 직류 전류(810)가 배터리(520)로 유입되는 것을 차단하고 신호 발생기(512)를 활성화 시키기 위한 제어 명령(예: Start bit(861))을 생성할 수 있다.
신호 발생기(512)는 제어 명령(예: Start bit(861))이 수신되는 것에 응답하여, 위상 판단 신호(phase determining signal, 862)를 발생시킬 수 있다. 위상 판단 신호(862)는 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소로 전달될 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)에서 발생된 위상 판단 신호(862)를 송신 회로(541), 가변 커패시터 회로(540), 공진 회로(542), 코일(423) 및 수신 회로(543) 중 적어도 하나로 전달할 수 있다. 컨트롤러(510)는 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소를 거친 후 위상 판단부(511)로 입력된 위상 판단 신호(862)와, 신호 발생기(512)에서 발생된 후 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소를 거치기 전의 위상 판단 신호(862)를 비교할 수 있다. 컨트롤러(510)는 비교 결과에 기초하여, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 조정할 수 있다. 컨트롤러(510)는 미리 설정된 시간이 흐른 후 신호 발생기(512)를 비활성화 시키기 위한 제어 명령(예: Stop bit(863))을 생성할 수 있다. 신호 발생기(512)는 제어 명령(예: Stop bit(863))이 수신되는 것에 응답하여, 위상 판단 신호(862)를 발생시키는 동작을 중지할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 미리 설정된 시간 동안, 예컨대, 신호 발생기(512)를 활성화 시키기 위한 제어 명령(예: Start bit(861))이 생성된 후부터, 신호 발생기(512)를 비활성화 시키기 위한 제어 명령(예: Stop bit(863))이 생성될 때까지, 미리 설정된 주기에 따라 하나 이상의 위상 판단 신호(862)들을 생성할 수 있다. 컨트롤러(510)는 위상 판단 신호(862)가 생성될 때마다 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소를 거친 후 위상 판단부(511)로 입력된 위상 판단 신호(862)와, 신호 발생기(512)에서 발생된 후 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소를 거치기 전의 위상 판단 신호(862)를 비교할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)를 활성화 시키기 위한 제어 명령(예: Start bit(861))이 생성된 후 미리 설정된 횟수만큼 위상 판단 신호(862)가 생성되면, 신호 발생기(512)를 비활성화 시키기 위한 제어 명령(예: Stop bit(863))이 생성할 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 배터리(520)의 방전이 진행되는 제 3 기간(860) 중 적어도 일부의 시간 동안, 위상 판단 신호(862)를 이용하여 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소에 대한 상태를 한 번 이상 확인할 수 있다. 또한, 컨트롤러(510)는 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소에 대한 상태를 확인한 결과에 기초하여, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 조정할 수 있다. 한편, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)를 비활성화 시키기 위한 제어 명령(예: Stop bit(863))이 생성되면 배터리(520)의 충전을 재개할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)를 비활성화 시키기 위한 제어 명령(예: Stop bit(863))이 생성된 후인 제 2 시점(851)부터 배터리(520)의 충전을 재개할 수 있다.
도 9는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 공진 주파수 변화를 모니터링 하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 배터리(520)의 충전이 완료된 시점(예: 도 8b의 제 1 시점(850))부터 펜 입력 장치(120)에서 출력되는 공진 주파수의 변화를 모니터링 할 수 있다. 이를 위해, 컨트롤러(510)는 전압 검출기(521)로부터 배터리(520)의 충전 완료와 대응되는 정보가 수신되는 것에 응답하여, 신호 발생기(512)를 통해 제 1 신호(900)를 생성할 수 있다. 제 1 신호(900)는 송신 회로(541)를 거친 후 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소로 송신될 수 있다. 한편, 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소를 통과하면서 제 1 신호(900)의 타입(type)이나 특성(property)에 변화가 발생할 수 있다. 예컨대, 펜 입력 장치(120)의 코일(423)을 통과하면서, 제 1 신호(900)의 위상, 진폭 또는 주기 등 적어도 하나의 특성이 변경될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 수신 회로(543)를 통해 제 2 신호(910)를 수신할 수 있다. 여기서, 제 2 신호(910)는 신호 발생기(512)에서 생성된 후 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소를 거친 신호로서, 제 1 신호(900)와 동일한 특성을 가지거나 제 1 신호(900)의 특성 중 적어도 하나가 변경된 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 수분 침투, 온도 변화 또는 외부 충격 등의 이유로 펜 입력 장치(120)의 코일(423)에 물리적 또는 화학적 변화가 발생된 경우, 코일(423)을 통과하는 제 1 신호(900)의 특성은 변경될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 위상 판단부(511)를 통해 제 1 신호(900) 및 제 2 신호(910)를 비교할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 제 1 신호(900) 및 제 2 신호(910)의 위상을 비교할 수 있다. 만약, 제 1 신호(900) 및 제 2 신호(910) 간에 위상차가 존재하는 것으로 판단될 경우, 컨트롤러(510)는 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 조정함으로써 제 1 신호(900) 및 제 2 신호(910) 간에 존재하는 위상차를 임계치 이하로 낮출 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 메모리(530)에는 서로 다른 두 개의 신호들 간의 위상차 및 상기 위상차를 임계치 이하로 낮추기 위해 필요한 커패시턴스가 저장될 수 있다. 컨트롤러(510)는 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 조정할 때, 메모리(530)에 미리 저장된 데이터를 참고할 수 있다.
도 10a는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 공진 주파수의 변화 정도를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10b는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 공진 주파수의 변화 정도를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 펜 입력 장치(120)는 펜 팁(421), 코일(423) 및 컨트롤러(510)를 포함할 수 있다. 또한, 펜 입력 장치(120)는 가변 커패시터 회로(540) 및 하나 이상의 커패시터들(1040, 1041) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 펜 입력 장치(120)의 컨트롤러(510)는 위상 판단부(511) 및 신호 발생기(512)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 위상 판단부(511)는 위상 판단부(511)로 수신된 신호로부터 디지털 형태의 클럭 신호를 추출할 수 있는 클럭 추출기(clock extractor, 1010)를 포함할 수 있다. 또한, 위상 판단부(511)는 적어도 두 개의 신호들 간의 위상차를 계산한 후, 계산된 위상차를 비트 신호(1005)로 부호화하여 출력할 수 있는 클럭 샘플러(clock sampler, 1020)를 포함할 수 있다. 또한, 신호 발생기(512)는 신호 발생기(512) 내에서 생성된 제 1 신호(1004)의 크기를 조정하여 출력할 수 있는 증폭기(1030)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)를 통해 제 1 신호(1004)를 생성할 수 있다. 제 1 신호(1004)는 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소의 상태를 점검하기 위해 생성되는 신호로서, 컨트롤러(510)는 미리 설정된 특성에 따라 제 1 신호(1004)를 생성할 수 있다. 한편, 제 1 신호(1004)에 부여된 특성은 제 1 신호(1004)와 다른 신호를 비교할 때, 기준 값으로 이용될 수 있다. 예컨대, 제 1 신호(1004)의 클럭 신호는 기준 클럭 신호로서 클럭 추출기(1010)를 통해 추출된 클럭 신호의 비교 대상으로 이용될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제 1 신호(1004)의 특성은 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소의 상태에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 그래프(1000)와 같이, 코일(423)에 입력된 제 1 신호(1004)의 출력 파형은 코일(423)의 상태에 따라 변경될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 파형(1001)은 물리적 또는 화학적 변화가 발생하기 전의 코일(423)에 입력된 제 1 신호(1004)의 파형과 대응되고, 제 2 파형(1002) 및 제 3 파형(1003)은 물리적 또는 화학적 변화가 발생한 후의 코일(423)에 입력된 제 1 신호(1004)의 파형과 대응될 수 있다. 컨트롤러(510)는 코일(423)을 통과한 후 위상 판단부(511)로 수신된 신호의 파형이 제 1 파형(1001)과 같을 경우, 코일(423)에 의한 위상 지연(phase shift)은 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 이와 달리, 컨트롤러(510)는 코일(423)을 통과한 후 위상 판단부(511)로 수신된 신호의 파형이 제 2 파형(1002) 또는 제 3 파형(1003)과 같을 경우, 코일(423)에 의한 위상 지연이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)에서 생성된 제 1 신호(1004) 및 상기 제 1 신호(1004)가 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소를 거친 후 위상 판단부(511)를 통해 수신된 신호(이하, 제 2 신호)를 비교하여, 양 신호들 간의 차이를 판단할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 클럭 추출기(1010)를 이용하여 제 2 신호로부터 디지털 형태의 클럭 신호를 추출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(510)는 추출된 클럭 신호를 클럭 샘플러(1020)로 전달할 수 있으며, 클럭 샘플러(1020)를 이용하여 제 1 신호(1004)의 기준 클럭 신호 및 추출된 클럭 신호를 비교할 수 있다. 컨트롤러(510)는 비교 결과에 기초하여 제 1 신호(1004) 및 제 2 신호 간의 위상차를 계산할 수 있으며, 계산된 위상차를 비트 신호(1005)로 부호화하여 출력할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 기준 클럭 신호 및 추출된 클럭 신호 각각은 제 1 신호(1004) 및 제 2 신호 각각의 주기를 기초로 한 디지털 신호를 의미할 수 있다. 예컨대, 제 1 신호(1004) 및 제 2 신호가 정현파(sine wave)의 형태로 표현될 경우, 양의 순시값(instantaneous value)을 갖는 구간은 1로 설정하고 음의 순시값을 갖는 구간은 0으로 설정한 것을 클럭 신호로 정의할 수 있다.
도 10b를 참고하면, 제 1 그래프(1050)는 신호 발생기(512)에서 생성된 제 3 신호(1051) 및 위상 판단부(511)로 수신된 제 4 신호(1052) 간에 위상차가 발생하지 않은 경우를 나타내는 실시 예이고, 제 2 그래프(1060)는 신호 발생기(512)에서 생성된 제 5 신호(1061) 및 위상 판단부(511)로 수신된 제 6 신호(1062) 간에 위상차가 발생한 경우를 나타내는 실시 예 일 수 있다. 제 1 그래프(1050)에서 클럭 신호(1053)는 제 4 신호(1052)와 대응되는 클럭 신호를 나타내고, 기준 클럭 신호(1054)는 제 3 신호(1051)와 대응되는 클럭 신호를 나타낼 수 있다. 또한, 제 2 그래프(1060)에서 클럭 신호(1063)는 제 6 신호(1062)와 대응되는 클럭 신호를 나타내고, 기준 클럭 신호(1064)는 제 5 신호(1061)와 대응되는 클럭 신호를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)를 통해 제 3 신호(1051)를 생성한 후, 펜 입력 장치(120)의 적어도 하나의 구성요소로 송신할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 제 3 신호(1051)를 코일(423)로 송신할 수 있으며, 그 결과로서 코일(423)로부터 출력된 제 4 신호(1052)를 획득할 수 있다. 컨트롤러(510)는 제 4 신호(1052)가 위상 판단부(511)로 수신되는 경우, 클럭 추출기(1010)를 이용하여 제 4 신호(1052)로부터 디지털 형태의 클럭 신호(1053)를 추출할 수 있다. 컨트롤러(510)는 추출된 클럭 신호(1053)를 클럭 샘플러(1020)로 전달할 수 있으며, 클럭 샘플러(1020)를 이용하여 제 3 신호(1051)의 기준 클럭 신호(1054) 및 추출된 클럭 신호(1053)를 비교할 수 있다. 컨트롤러(510)는 비교 결과에 기초하여 제 3 신호(1051) 및 제 4 신호(1052) 간의 위상차를 계산할 수 있으며, 계산된 위상차를 비트 신호(1005)로 부호화하여 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 컨트롤러(510)는 기준 클럭 신호(1054) 및 추출된 클럭 신호(1053)를 비교한 후, 그 결과를 여섯 자리의 비트로 나타낼 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 기준 클럭 신호(1054) 및 추출된 클럭 신호(1053) 간에 같은 값을 가지는 영역의 비트에는 0을 부여하고, 다른 값을 가지는 영역의 비트에는 1을 부여할 수 있다. 제 3 신호(1051) 및 제 4 신호(1052) 간에는 위상차가 없으므로, 컨트롤러(510)는 비트 신호(1005)로서 제 1 비트 신호(1006)인 "000000"을 출력할 수 있다. 컨트롤러(510)는 제 1 비트 신호(1006)가 출력되는 경우, 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소에 대한 물리적 또는 화학적 변화가 없거나 임계치 이하인 것으로 판단할 수 있으며 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스에 조정이 필요치 않은 것으로 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)를 통해 제 5 신호(1061)를 생성한 후, 펜 입력 장치(120)의 적어도 하나의 구성요소로 송신할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 제 5 신호(1061)를 코일(423)로 송신할 수 있으며, 그 결과로서 코일(423)로부터 출력된 제 6 신호(1062)를 획득할 수 있다. 컨트롤러(510)는 제 6 신호(1062)가 위상 판단부(511)로 수신되는 경우, 클럭 추출기(1010)를 이용하여 제 6 신호(1062)로부터 디지털 형태의 클럭 신호(1063)를 추출할 수 있다. 컨트롤러(510)는 추출된 클럭 신호(1063)를 클럭 샘플러(1020)로 전달할 수 있으며, 클럭 샘플러(1020)를 이용하여 제 5 신호(1061)의 기준 클럭 신호(1064) 및 추출된 클럭 신호(1063)를 비교할 수 있다. 컨트롤러(510)는 비교 결과에 기초하여 제 5 신호(1061) 및 제 6 신호(1062) 간의 위상차를 계산할 수 있으며, 계산된 위상차를 비트 신호(1005)로 부호화하여 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 컨트롤러(510)는 기준 클럭 신호(1064) 및 추출된 클럭 신호(1063)를 비교한 후, 그 결과를 여섯 자리의 비트로 나타낼 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 기준 클럭 신호(1064) 및 추출된 클럭 신호(1063) 간에 같은 값을 가지는 영역의 비트에는 0을 부여하고, 다른 값을 가지는 영역의 비트에는 1을 부여할 수 있다. 제 5 신호(1061) 및 제 6 신호(1062) 간에는 Delay(t) 만큼의 위상차가 존재하며, 이에 따라, 컨트롤러(510)는 비트 신호(1005)로서 제 2 비트 신호(1007)인 "110000"을 출력할 수 있다. 컨트롤러(510)는 제 1 비트 신호(1006)가 아닌 비트 신호, 예컨대, 제 2 비트 신호(1007)가 출력되는 경우, 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소에 대한 물리적 또는 화학적 변화가 있는 것으로 판단할 수 있으며 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스에 조정이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 메모리(530)에 미리 저장된 룩 업 테이블을 참고하여, 측정된 위상차와 대응되는 커패시턴스에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, 룩 업 테이블은 하기 표 1과 같을 수 있다.
560Khz 530Khz
비트 신호 위상차 커패시턴스(pF) 비트 신호 위상차 커패시턴스(pF)
100000 -90 0 100000 -60 0.2
110000 -100 1 110000 -70 0.4
111000 -110 2 111000 -80 0.6
111100 -120 3 111100 -90 0.8
111110 -130 4 111110 -100 1
111111 -140 5 111111 -110 1.2
일 실시 예에 따르면, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)를 통해 560Khz의 주파수를 갖는 제 5 신호(1061)를 생성할 수 있으며, 위상 판단부(511)를 통해 560Khz의 주파수를 갖는 제 6 신호(1062)를 수신할 수 있다. 또한, 컨트롤러(510)는 제 5 신호(1061) 및 제 6 신호(1062)를 비교한 결과에 기초하여, "110000"의 비트 신호를 출력할 수 있다. 표 1에 따르면, 560Khz의 주파수를 갖는 제 5 신호(1061) 및 제 6 신호(1062)를 비교한 결과로서 "110000"의 비트 신호가 획득되는 경우, 두 신호들 간의 위상차는 -100도이며 위상차를 임계치 이하로 낮추기 위해 필요한 커패시턴스는 1 pF 임을 알 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(510)는 표 1과 같이, 메모리(530)에 미리 저장된 룩 업 테이블을 참고하여, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 1 pF 조정할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 신호 발생기(512)를 통해 생성된 제 5 신호(1061) 및 위상 판단부(511)를 통해 수신된 제 6 신호(1062)의 주파수가 530Khz일 때 상기 두 신호들을 비교한 결과로서 "110000"의 비트 신호가 획득되는 경우, 두 신호들 간의 위상차는 -70도이며 위상차를 임계치 이하로 낮추기 위해 필요한 커패시턴스는 0.4 pF 임을 알 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(510)는 표 1과 같이, 메모리(530)에 미리 저장된 룩 업 테이블을 참고하여, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 0.4 pF 조정할 수 있다.
도 11은 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 가변 커패시터 회로를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 위상 판단부(511)를 통해 적어도 두 개의 신호들 간의 위상차를 계산한 결과, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스에 대한 조정이 필요한 것으로 판단할 수 있다. 컨트롤러(510)는 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 조정하기 위해, 가변 커패시터 회로(540)로 커패시터 선택 신호(1100)를 송신할 수 있다. 커패시터 선택 신호(1100)는 적어도 두 개의 신호들 간의 위상차를 계산한 결과로서 획득된 비트 신호에 기초하여 생성될 수 있다. 예컨대, 560Khz의 주파수를 갖는 두 개의 신호들 간의 위상차를 계산한 결과로서 "110000"의 비트 신호가 획득되는 경우, 컨트롤러(510)는 메모리(530)에 미리 저장된 데이터를 참고하여, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 1 pF 만큼 상향 조정할 필요가 있는 것으로 판단할 수 있다. 컨트롤러(510)는 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 1 pF 만큼 상향 조정하기 위해 커패시터 선택 신호(1100)를 생성할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 위상 판단부(511)를 통해 적어도 두 개의 신호들 간의 위상차를 계산한 결과, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스에 대한 조정이 필요하지 않은 것으로 판단될 경우, 상기 계산 결과를 메모리(530)에 저장할 수 있으며 신호 발생기(512)를 통해 신호를 생성하는 동작 및 위상 판단부(511)를 통해 위상차를 계산하는 동작 등을 포함한 일련의 인스트럭션들을 종료할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스에 대한 조정이 필요하지 않은 것으로 판단될 경우에는 위상 판단부(511)를 통해 계산된 적어도 두 개의 신호들 간의 위상차가 미리 설정된 임계치 이하인 경우가 포함될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 메모리(530)에는 펜 입력 장치(120)가 제작될 때의 상태 정보가 미리 저장될 수 있다. 예컨대, 메모리(530)에는 펜 팁(421)에 의한 드로잉(drawing) 동작과 관련된 신호로 이용되는 제 1 공진 주파수(예: 530Khz)와 펜 팁(421) 또는 스위치(435)의 가압에 따른 버튼 동작과 관련된 신호로 이용되는 제 2 공진 주파수(예: 560Khz) 각각의 경우에 있어서, 발생 가능한 위상차 및 상기 위상차를 보정하기 위해 필요한 커패시턴스가 매핑된 룩 업 테이블이 미리 저장될 수 있다. 따라서, 컨트롤러(510)는 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 조정할 때, 메모리(530)에 미리 저장된 룩 업 테이블을 참고할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스는 컨트롤러(510)로부터 수신된 커패시터 선택 신호(1100)에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 커패시터 선택 신호(1100)가 수신되면, 가변 커패시터 회로(540)에 포함된 하나 이상의 커패시터들(예: 도 6a의 커패시터들(5401)) 및 하나 이상의 트랜지스터들(예: 도 6a의 트랜지스터들(5402)) 중 적어도 하나의 상태가 변경될 수 있으며, 이에 따라 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스가 조정될 수 있다. 컨트롤러(510)는 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스가 조정된 후에도 신호 발생기(512)를 통해 신호를 생성하는 동작 및 위상 판단부(511)를 통해 위상차를 계산하는 동작 등을 포함한 일련의 인스트럭션들을 반복할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 일련의 인스트럭션들의 반복은 적어도 두 신호들 간의 위상차가 미리 설정된 임계치 이하로 판단될 때까지 수행될 수 있다. 이를 통해, 컨트롤러(510)는 펜 입력 장치(120)의 공진 회로(542) 및 가변 커패시터 회로(540)의 결합과 코일(423) 간에 생성되는 신호가 외부 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))와 통신하기에 가장 적합한 공진 주파수를 유지하도록 제어할 수 있다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에서 외부 전자 장치의 변경에 따라 출력되는 공진 주파수를 변경하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 펜 입력 장치(120)는 통신 모듈(1210)(예: 도 15의 통신 모듈(1590)) 및 안테나 모듈(1220)(예: 도 15의 안테나 모듈(1597))을 포함할 수 있다. 펜 입력 장치(120)의 컨트롤러(510)는 통신 모듈(1210) 및 안테나 모듈(1220)을 통해 외부 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))와 데이터(1230)를 주고 받을 수 있다. 예컨대, 펜 입력 장치(120)의 컨트롤러(510)는 BLE(bluetooth low energy)와 같은 근거리 무선 통신 기술을 이용하여 외부 전자 장치와의 페어링을 수행할 수 있다. 컨트롤러(510)는 페어링 된 외부 전자 장치로 배터리(520) 상태 정보를 송신할 수 있다. 또한, 컨트롤러(510)는 외부 전자 장치 또는 펜 입력 장치(120)에 포함된 적어도 하나의 구성요소를 제어하기 위한 신호를, 페어링 된 외부 전자 장치와 주고 받을 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 컨트롤러(510)는 외부 전자 장치의 적어도 하나의 구성요소와 통신을 수행하기 위해 필요한 정보를 외부 전자 장치로부터 수신할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 외부 전자 장치의 디지타이저 또는 무선 충전용 공진 회로와 통신을 수행하기 위해 필요한 공진 주파수를 외부 전자 장치로부터 획득할 수 있다. 컨트롤러(510)는 획득된 공진 주파수에 기초하여, 펜 입력 장치(120)의 코일(423)을 통해 출력되는 공진 주파수를 조정할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 가변 커패시터 회로(540)의 커패시턴스를 조정함으로써, 공진 회로(542) 및 가변 커패시터 회로(540)의 결합과 코일(423) 간에 생성되는 공진 주파수를 획득된 공진 주파수와 대응시킬 수 있다. 펜 입력 장치(120)는 변경된 공진 주파수에 기초하여 외부 전자 장치의 디지타이저와 통신하거나 외부 전자 장치로부터 전력을 획득할 수 있다. 또한, 펜 입력 장치(120)는 기 연결된 전자 장치의 상태 변경에 따라 공진 주파수 변경이 필요한 경우나 기 연결된 전자 장치 외에 다른 전자 장치와의 통신을 위해 공진 주파수 변경이 필요한 경우에도 가변 커패시터 회로(540)를 제어함으로써 필요한 공진 주파수를 출력하도록 설정될 수 있다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치에 포함될 수 있는 가변 커패시터 회로 등의 크기를 종래 구성요소들의 크기와 비교 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치(120)의 회로기판(1300) 상에는 가변 커패시터 회로(1310)가 포함될 수 있다. 펜 입력 장치(120)의 회로기판(1300) 상에 구비된 가변 커패시터 회로(1310)는 종래의 회로 기판(1320) 상에 구비된 복수의 커패시터들을 대체할 수 있다. 복수의 커패시터들이 가변 커패시터 회로(1310)로 대체됨에 따라 펜 입력 장치(120)의 회로기판(1300) 상에 커패시터를 제외한 다른 구성요소들을 실장하는 것이 가능하며, 이를 통해 펜 입력 장치(120)의 기능 및 용도가 확장될 수 있다.
도 14는 다양한 실시 예들에 따른 펜 입력 장치(120) 및 전자 장치(100) 중 적어도 하나를 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(100)는 개구부(121), 상기 개구부(121)와 연결된 내부 공간을 포함하는 하우징(110), 상기 하우징(110) 내부의 제 1 배터리(350) 및 상기 개구부(121)를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되도록 형성된 펜 입력 장치(120)를 포함할 수 있다. 또한, 펜 입력 장치(120)는 코일(423), 가변 커패시터 회로(540) 및 컨트롤러(510)를 포함할 수 있다. 이외에도, 전자 장치(100) 및 펜 입력 장치(120)는 도 15의 전자 장치(1500)에 포함된 구성요소들을 전부 또는 일부 포함할 수 있음을 밝혀둔다. 한편, 상기 방법을 수행하는 주체는 펜 입력 장치(120)의 컨트롤러(510) 또는 전자 장치(100)의 프로세서(예: 도 5의 프로세서(501)) 일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 1410에서, 컨트롤러(510)는 펜 입력 장치(120)가 전자 장치(100)의 내부 공간 내에 있을 때, 코일(423)에 제 1 신호를 인가할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(510)는 신호 발생기(512)를 이용하여 제 1 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 제 1 신호를 펜 입력 장치(120) 내 적어도 하나의 구성요소로 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 1420에서, 컨트롤러(510)는 제 1 신호를 인가한 결과로서 코일(423)로부터 출력되는 제 2 신호를 감지할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 코일(423)에 제 1 신호를 인가할 수 있으며, 그 결과로서 코일(423)에서 출력되는 제 2 신호를 획득할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제 2 신호는 제 1 신호와 동일한 신호일 수도 있고, 제 1 신호의 특성들 중 일부 특성이 변경된 신호일 수도 있다. 한편, 컨트롤러(510)는 위상 판단부(511)를 통해 제 2 신호를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 1430에서, 컨트롤러(510)는 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 가변 커패시터 회로(540)를 변경할 수 있다. 컨트롤러(510)는 제 2 신호가 수신되는 것에 응답하여, 제 2 신호로부터 적어도 하나의 데이터를 추출할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(510)는 클럭 추출기(1010)를 이용하여 제 2 신호로부터 디지털 형태의 클럭 신호를 추출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(510)는 추출된 클럭 신호를 클럭 샘플러(1020)로 전달할 수 있으며, 클럭 샘플러(1020)를 이용하여 제 1 신호의 기준 클럭 신호 및 추출된 클럭 신호를 비교할 수 있다. 컨트롤러(510)는 비교 결과에 기초하여 제 1 신호 및 제 2 신호 간의 위상차를 계산할 수 있으며, 계산된 위상차를 비트 신호로 부호화하여 출력할 수 있다. 또한, 컨트롤러(510)는 비트 신호에 기초하여, 가변 커패시터 회로(540)를 변경할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(510)는 비트 신호와 대응되는 제어 명령을 가변 커패시터 회로(540)로 전달할 수 있으며, 이에 기초하여 가변 커패시터 회로(540)의 하나 이상의 커패시터들(5401) 및 하나 이상의 트랜지스터들(5402) 중 적어도 하나의 상태를 변경할 수 있다.
도 15 는 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경(1500) 내의 전자 장치(1501)의 블럭도이다. 도 15 를 참조하면, 네트워크 환경(1500)에서 전자 장치(1501)는 제 1 네트워크(1598)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1502)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(1599)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1504) 또는 서버(1508)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1501)는 서버(1508)를 통하여 전자 장치(1504)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1501)는 프로세서(1520), 메모리(1530), 입력 장치(1550), 음향 출력 장치(1555), 표시 장치(1560), 오디오 모듈(1570), 센서 모듈(1576), 인터페이스(1577), 햅틱 모듈(1579), 카메라 모듈(1580), 전력 관리 모듈(1588), 배터리(1589), 통신 모듈(1590), 가입자 식별 모듈(1596), 또는 안테나 모듈(1597)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(1501)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(1560) 또는 카메라 모듈(1580))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(1576)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(1560)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(1520)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(1540))를 실행하여 프로세서(1520)에 연결된 전자 장치(1501)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(1520)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(1576) 또는 통신 모듈(1590))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(1532)에 로드하고, 휘발성 메모리(1532)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(1534)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(1520)는 메인 프로세서(1521)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(1523)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(1523)은 메인 프로세서(1521)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(1523)는 메인 프로세서(1521)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(1523)는, 예를 들면, 메인 프로세서(1521)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1521)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(1521)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1521)와 함께, 전자 장치(1501)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(1560), 센서 모듈(1576), 또는 통신 모듈(1590))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(1523)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(1580) 또는 통신 모듈(1590))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(1530)는, 전자 장치(1501)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(1520) 또는 센서모듈(1576))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(1540)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(1530)는, 휘발성 메모리(1532) 또는 비휘발성 메모리(1534)를 포함할 수 있다.
프로그램(1540)은 메모리(1530)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(1542), 미들 웨어(1544) 또는 어플리케이션(1546)을 포함할 수 있다.
입력 장치(1550)는, 전자 장치(1501)의 구성요소(예: 프로세서(1520))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(1501)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(1550)는, 예를 들면, 마이크, 마우스, 또는 키보드를 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(1555)는 음향 신호를 전자 장치(1501)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(1555)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(1560)는 전자 장치(1501)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(1560)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(1560)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(1570)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(1570)은, 입력 장치(1550)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(1555), 또는 전자 장치(1501)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1502)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(1576)은 전자 장치(1501)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 실시 예에 따르면, 센서 모듈(1576)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(1577)는 전자 장치(1501)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1502))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(1577)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(1578)는, 그를 통해서 전자 장치(1501)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1502))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(1578)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(1579)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 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(1579)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(1580)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(1580)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(1588)은 전자 장치(1501)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(1588)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(1589)는 전자 장치(1501)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(1589)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(1590)은 전자 장치(1501)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1502), 전자 장치(1504), 또는 서버(1508))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(1590)은 프로세서(1520)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(1590)은 무선 통신 모듈(1592)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(1594)(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(1598)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(1599)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(1592)은 가입자 식별 모듈(1596)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(1598) 또는 제 2 네트워크(1599)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1501)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(1597)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(1597)은 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있고, 이로부터, 제 1 네트워크 1598 또는 제 2 네트워크 1599와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(1590)에 의하여 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(1590)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 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))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(1599)에 연결된 서버(1508)를 통해서 전자 장치(1501)와 외부의 전자 장치(1504)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(1502, 1504) 각각은 전자 장치(1501)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(1501)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(1502, 1504, or 1508) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(1501)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(1501)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(1501)로 전달할 수 있다. 전자 장치(1501)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 전자 장치(100)를 제어하는 방법에 있어서, 상기 전자 장치는 개구부(121), 상기 개구부(121)와 연결된 내부 공간을 포함하는 하우징(110), 상기 하우징(110) 내부의 제 1 배터리(350) 및 상기 개구부(121)를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되도록 형성된 상기 펜 입력 장치(120)를 포함하고, 상기 펜 입력 장치(120)는 코일(423), 가변 커패시터 회로(540) 및 제어 회로를 포함하고, 상기 방법은, 상기 펜 입력 장치가 상기 내부 공간 내에 있을 때, 상기 제어 회로에서 상기 코일에 제 1 신호를 인가하는 동작, 상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 상기 제어 회로에서 감지하는 동작 및 상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 제어 회로에서 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 제 1 신호를 인가하는 동작은, 상기 제 1 배터리로부터의 전력을 사용하여 상기 펜 입력 장치의 제 2 배터리를 충전하는 동작 및 상기 제 2 배터리를 충전한 후에 상기 제 1 신호를 인가하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 제 1 신호를 인가하는 동작은, 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 주기에 따라 상기 제 1 신호를 인가하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작은, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 간의 위상차를 결정하는 동작 및 상기 결정된 위상차에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 샘플링을 통해 상기 결정된 위상차와 대응되는 디지털 데이터를 획득하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작은, 상기 펜 입력 장치의 메모리(530)에 미리 저장된 데이터들 중 상기 획득된 디지털 데이터와 대응되는 데이터를 검색하는 동작 및 상기 검색된 데이터와 연관하여 저장된 커패시턴스(capacitance)에 따라 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 상기 메모리에 미리 저장된 데이터들 중 상기 획득된 디지털 데이터와 대응되는 데이터가 검색되지 않는 경우, 상기 전자 장치에 구비된 출력 장치를 통해 상기 펜 입력 장치의 교체와 관련된 정보를 출력하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 가변 커패시터 회로는, 복수의 커패시터들, 상기 복수의 커패시터들에 연결된 복수의 스위치들 및 상기 복수의 스위치들에 연결된 논리 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 펜 입력 장치(120)를 제어하는 방법에 있어서, 상기 펜 입력 장치는 코일(423), 가변 커패시터 회로(540), 배터리(520) 및 제어 회로를 포함하고, 상기 방법은, 상기 코일을 통해 외부로부터 수신되는 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하는 동작, 상기 배터리의 충전이 완료되는 것에 응답하여 상기 코일에 제 1 신호를 인가하는 동작, 상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 감지하는 동작 및 상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 펜 입력 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작은, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 간의 위상차를 결정하는 동작 및 상기 결정된 위상차에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라 전자 장치를 제어하는 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 상기 전자 장치는 개구부(121), 상기 개구부(121)와 연결된 내부 공간을 포함하는 하우징(110), 상기 하우징(110) 내부의 제 1 배터리(350) 및 상기 개구부(121)를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되도록 형성된 상기 펜 입력 장치(120)를 포함하고, 상기 펜 입력 장치(120)는 코일(423), 가변 커패시터 회로(540) 및 제어 회로를 포함하고, 상기 방법은, 상기 펜 입력 장치가 상기 내부 공간 내에 있을 때, 상기 제어 회로에서 상기 코일에 제 1 신호를 인가하는 동작, 상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 상기 제어 회로에서 감지하는 동작 및 상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 제어 회로에서 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함하는 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 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 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 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 항목들의 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 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 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. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(1501)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(1536) 또는 외장 메모리(1538))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(1540))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(1501))의 프로세서(예: 프로세서(1520))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 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 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 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 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 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 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 실시 예들에 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.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 있어서,
    개구부 및 상기 개구부와 연결된 내부 공간을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내부의 제 1 배터리; 및 상기 개구부를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되도록 형성된 펜 입력 장치를 포함하고,
    상기 펜 입력 장치는 코일; 가변 커패시터 회로; 및 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 펜 입력 장치가 상기 내부 공간 내에 있을 때, 상기 코일에 제 1 신호를 인가하고,
    상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 감지하고, 및
    상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정된 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펜 입력 장치는 제 2 배터리를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 제 1 배터리로부터의 전력을 사용하여 상기 제 2 배터리를 충전하고, 및 상기 제 2 배터리를 충전한 후에 상기 제 1 신호를 인가하도록 설정된 전자 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 주기에 따라 상기 제 1 신호를 인가하도록 설정된 전자 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 간의 위상차를 결정하고, 및
    상기 결정된 위상차에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정된 전자 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    샘플링을 통해 상기 결정된 위상차와 대응되는 디지털 데이터를 획득하도록 설정된 전자 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 펜 입력 장치는 메모리를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 메모리에 미리 저장된 데이터들 중 상기 획득된 디지털 데이터와 대응되는 데이터를 검색하고, 및
    상기 검색된 데이터와 연관하여 저장된 커패시턴스(capacitance)에 따라 상기 가변 커패시터 회로를 변경하도록 설정된 전자 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 메모리에 미리 저장된 데이터들 중 상기 획득된 디지털 데이터와 대응되는 데이터가 검색되지 않는 경우, 상기 전자 장치에 구비된 출력 장치를 통해 상기 펜 입력 장치의 교체와 관련된 정보를 출력하도록 설정된 전자 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 커패시터 회로는 복수의 커패시터들, 상기 복수의 커패시터들에 연결된 복수의 스위치들 및 상기 복수의 스위치들에 연결된 논리 회로를 포함하는 전자 장치.
  9. 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 전자 장치는 개구부, 상기 개구부와 연결된 내부 공간을 포함하는 하우징, 상기 하우징 내부의 제 1 배터리 및 상기 개구부를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되도록 형성된 펜 입력 장치를 포함하고,
    상기 펜 입력 장치는 코일, 가변 커패시터 회로 및 제어 회로를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 펜 입력 장치가 상기 내부 공간 내에 있을 때, 상기 제어 회로에서 상기 코일에 제 1 신호를 인가하는 동작;
    상기 제 1 신호를 인가한 결과로서 상기 코일로부터 출력되는 제 2 신호를 상기 제어 회로에서 감지하는 동작; 및
    상기 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 제어 회로에서 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 신호를 인가하는 동작은,
    상기 제 1 배터리로부터의 전력을 사용하여 상기 펜 입력 장치의 제 2 배터리를 충전하는 동작; 및
    상기 제 2 배터리를 충전한 후에 상기 제 1 신호를 인가하는 동작을 포함하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 신호를 인가하는 동작은,
    미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 주기에 따라 상기 제 1 신호를 인가하는 동작을 포함하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작은,
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 간의 위상차를 결정하는 동작; 및
    상기 결정된 위상차에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    샘플링을 통해 상기 결정된 위상차와 대응되는 디지털 데이터를 획득하는 동작을 더 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작은,
    상기 펜 입력 장치의 메모리에 미리 저장된 데이터들 중 상기 획득된 디지털 데이터와 대응되는 데이터를 검색하는 동작; 및
    상기 검색된 데이터와 연관하여 저장된 커패시턴스(capacitance)에 따라 상기 가변 커패시터 회로를 변경하는 동작을 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 메모리에 미리 저장된 데이터들 중 상기 획득된 디지털 데이터와 대응되는 데이터가 검색되지 않는 경우, 상기 전자 장치에 구비된 출력 장치를 통해 상기 펜 입력 장치의 교체와 관련된 정보를 출력하는 동작을 더 포함하는 방법.
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