KR102356636B1

KR102356636B1 - 입력 장치, 그 입력 장치로부터 신호를 입력받는 전자기기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102356636B1
Application number: KR1020150138932A
Authority: KR
Inventors: 김강남; 박성수; 강병훈; 이강민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: US20160378212A1; WO2016208940A1; KR20170001538A; US10372239B2

Abstract

입력 장치가 개시된다. 본 장치는, 일 단부에 형성된 도전성 팁, 도전성 팁을 통해 유입되는 신호에 대응되는 응답 신호를 생성하여, 도전성 팁을 통해 출력하는 공진 회로부 및 도전성 팁과 입력 장치의 바디부 사이의 연결 부위에서, 도전성 팁의 일부가 입력 장치의 일 단부 방향으로 돌출되도록 도전성 팁의 주변을 둘러싸는 형태로 형성되는 연결부를 포함한다. 여기서, 연결부는, 도전성 팁의 단면적보다 큰 단면적을 가지는 금속 부재를 포함한다. 이에 따라, 송수신 효율이 향상될 수 있다.

Description

입력 장치, 그 입력 장치로부터 신호를 입력받는 전자기기 및 그 제어방법{ INPUT DEVICE, ELECTRONIC APPARATUS FOR RECEIVING SIGNAL FROM THE INPUT DEVICE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 입력 장치와, 그 입력 장치로부터 입력되는 신호에 의해 제어되는 전자 기기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

전자 기술의 발달에 힘입어 다양한 유형의 전자기기들이 개발 및 보급되고 있다.

특히, 최근에는 사용자가 휴대할 수 있는 스마트폰 또는 태블릿 PC의 보급이 활발하게 진행되고 있다. 스마트폰 또는 태블릿 PC는 주로 터치 스크린을 구비하고 있으며, 사용자는 터치 스크린을 이용하여 전자기기의 기능을 제어할 수 있다.

사용자는 자신의 신체(예를 들어, 손가락 등) 뿐만 아니라 펜 형상의 입력 장치를 이용해서도 터치스크린을 터치할 수 있다. 전자기기는 신체나 입력 장치 등이 터치 스크린을 터치한 지점의 터치 좌표와 그 터치 좌표 상에 표시된 메뉴(또는 아이콘)에 따라 다양한 제어 동작을 수행할 수 있다.

입력 장치의 경우, 구현 방식에 따라 정전 용량 결합 방식, 전자기 공진 (Electro Magnetic Resonanse : EMR) 방식, 액티브 방식 등과 같이 다양한 구분될 수 있다.

EMR 방식으로 구현되는 경우에는, 입력 장치는 외부의 자기장 신호에 의해 전기를 유도하는 코일을 포함한다. 액티브 방식에서는 입력 장치는 배터리를 더 포함할 수 있다.

반면, 정전 용량 결합 방식으로 구현되는 경우에는, 입력 장치는 도전성 팁을 포함한다. 이에 따라, 입력 장치의 도전성 팁이 전자기기의 터치 스크린을 터치하거나, 일정 거리 이내로 근접한 경우, 도전성 팁과 터치 스크린 내의 전극 사이에서 커패시티브 커플링이 이루어진다.

하지만, 종래의 입력 장치에서는 정밀한 입력을 위해서 도전성 팁을 작게 만들었다. 따라서, 도전성 팁과 터치 스크린 사이의 커플링 커패시턴스가 작기 때문에, 송수신 효율이 떨어진다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점에 대응하기 위하여 도전성 팁을 크게 만들면, 입력 장치가 기울어지는 경우 입력 지점을 잘못 인식하게 되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상술한 문제점들을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 송수신 효율을 높이면서, 정확한 입력 지점 인식이 가능하도록 하는 입력 장치와, 그 입력 장치에 의해 제어되는 전자기기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 입력 장치는, 상기 입력 장치의 일 단부에 형성된 도전성 팁, 상기 도전성 팁을 통해 유입되는 신호에 대응되는 응답 신호를 생성하여, 상기 도전성 팁을 통해 출력하는 공진 회로부 및 상기 도전성 팁과 상기 입력 장치의 바디부 사이의 연결 부위에서, 상기 도전성 팁의 일부가 상기 입력 장치의 일 단부 방향으로 돌출되도록 상기 도전성 팁의 주변을 둘러싸는 형태로 형성되는 연결부를 포함한다. 여기서, 상기 연결부는, 상기 도전성 팁의 단면적보다 큰 단면적을 가지는 금속 부재를 포함한다.

여기서, 상기 금속 부재는, 상기 금속 부재의 단면적이 상기 도전성 팁의 일부로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 증가하는 콘 형상일 수 있다.

또는, 상기 금속 부재는, 상기 도전성 팁의 일부로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 단면적이 증가하는 콘 형상 파트 및 단면적이 동일하게 유지되는 원 기둥 파트로 구분될 수 있다.

또는, 상기 금속 부재는, 상기 금속 부재의 단면적이 상기 도전성 팁의 일부로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 증가하는 콘 형상이며, 상기 연결 부재는, 상기 금속 부재와 접하며, 단면적이 동일하게 유지되는 원기둥 형상의 부도성 부재를 포함할 수 있다.

또는, 상기 입력 장치의 바디부는, 전도성 재질로 이루어진 케이스, 상기 연결부 및 상기 케이스 사이를 절연시키는 절연체를 포함할 수 있다.

여기서, 도전성 팁 및 상기 연결부는, 일체형이 될 수도 있다.

또는, 상기 연결부는, 상기 입력 장치의 바디부에 고정되며, 상기 도전성 팁은 상기 연결부를 관통하며, 상기 연결부의 내측 및 외측으로 탄력적으로 움직일 수 있는 구조가 될 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기는, 터치 스크린, 상기 터치 스크린에 터치 또는 근접한 입력 장치에서 발생하는 신호를 수신할 수 있는 전극부 및 상기 전극부 내의 복수의 전극에서 상기 신호가 수신되면, 상기 복수의 전극 각각을 통해 수신된 신호들을 분석하여 상기 입력 장치의 기울기 특성을 검출하고, 상기 기울기 특성에 따라 상기 터치 스크린에 대한 입력 지점을 보상하는 프로세서를 포함한다.

여기서, 상기 프로세서는, 상기 입력 장치의 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위 이내이면, 상기 복수의 전극들 중에서 가장 큰 세기의 신호가 수신된 적어도 하나의 전극 위치에 기초하여 상기 입력 지점을 결정하고, 상기 입력 장치의 기울기 각도가 상기 허용 범위를 초과하면, 상기 결정된 입력 지점으로부터 상기 입력 장치가 기울어진 방향의 반대 방향으로 쉬프트된 지점을 상기 입력 지점으로 보상할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 입력 장치의 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위 이내이면, 제1 제어 동작을 수행하고, 상기 입력 장치의 기울기 각도가 상기 허용 범위를 초과하면, 상기 제1 제어 동작과 상이한 제2 제어 동작을 수행할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 터치 스크린에 상기 입력 장치가 터치된 상태에서 터치 위치가 변경되면, 변경되는 위치를 따라 연속적으로 필기 궤적을 디스플레이하도록 상기 터치 스크린을 제어하고, 상기 입력 장치의 기울기 각도에 따라 상기 입력 장치의 기능, 상기 필기 궤적의 굵기, 명도, 색상, 채도, 크기, 형태 중 적어도 하나를 변경할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 터치 스크린에 오브젝트가 디스플레이된 상태에서 상기 입력 장치가 상기 터치 스크린의 일 지점에 터치되고, 기울어지면, 상기 입력 장치의 기울기 방향 및 기울기 각도에 따라 상기 오브젝트를 이동시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전자기기의 제어 방법은, 상기 전자기기의 터치 스크린에 터치 또는 근접한 입력 장치에서 발생하는 신호를 수신하는 단계, 상기 전자기기 내의 복수의 전극에서 상기 신호가 수신되면, 상기 복수의 전극 각각을 통해 수신된 신호들을 분석하여 상기 입력 장치의 기울기 특성을 검출하는 단계, 상기 기울기 특성에 따라 상기 터치 스크린에 대한 입력 지점을 결정하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 입력 지점을 결정하는 단계는, 상기 입력 장치의 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위 이내이면, 상기 복수의 전극들 중에서 가장 큰 세기의 신호가 수신된 적어도 하나의 전극 위치에 기초하여 상기 입력 지점을 결정하는 단계 및 상기 입력 장치의 기울기 각도가 상기 허용 범위를 초과하면, 상기 결정된 입력 지점으로부터 상기 입력 장치가 기울어진 방향의 반대 방향으로 쉬프트된 지점을 상기 입력 지점으로 보상하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 입력 장치의 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위 이내이면, 제1 제어 동작을 수행하고, 상기 입력 장치의 기울기 각도가 상기 허용 범위를 초과하면, 상기 제1 제어 동작과 상이한 제2 제어 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 터치 스크린에 상기 입력 장치가 터치된 상태에서 터치 위치가 변경되면, 변경되는 위치를 따라 연속적으로 필기 궤적을 디스플레이하는 단계, 상기 입력 장치의 기울기 각도에 따라 상기 필기 궤적의 굵기, 명도, 색상, 채도, 크기, 형태 중 적어도 하나를 변경하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 터치 스크린에 오브젝트가 디스플레이된 상태에서 상기 입력 장치가 상기 터치 스크린의 일 지점에 터치되고, 기울어지면, 상기 입력 장치의 기울기 방향 및 기울기 각도에 따라 상기 오브젝트를 이동시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전자 기기와의 사이에서 송수신 효율을 높일 수 있으며, 입력 지점을 잘못 인식하는 것도 방지할 수 있다. 아울러, 입력 장치의 기울기를 이용하여 다양한 인터랙션을 수행할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치 및 전자기기의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 2 및 도 3은 입력 장치를 사용하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 입력 장치의 외관 구성의 일 예를 나타내는 도면,
도 5a는 도 4의 입력 장치의 연결부의 세부 구성을 나타내는 도면,
도 5b 및 도 5c는 도전성 팁 및 연결부가 일체로 이루어진 예들을 나타내는 단면도,
도 6은 입력 장치의 외관 구성의 다른 예를 나타내는 도면,
도 7은 도 6의 입력 장치의 연결부의 세부 구성을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 구성을 나타내는 블럭도,
도 9는 전자기기의 전극 구성의 일 예를 나타내는 도면,
도 10은 입력 장치의 다양한 구성 예를 나타내는 도면,
도 11은 입력 장치를 이용하여 터치 스크린을 터치한 상태를 나타내는 도면,
도 12는 도 11과 같이 터치하였을 때의 각 전극의 신호 특성을 나타내는 그래프,
도 13은 입력 장치가 기울어짐에 따라 변경되는 신호 특성을 나타내는 그래프,
도 14 내지 도 19는 입력 장치의 기울기 특성에 대응되는 다양한 인터랙션의 예를 나타내는 도면,
도 20은 입력 장치의 기울기 특성에 매칭되는 옵션 또는 기능을 설정하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기에서 사용되는 소프트웨어 구조의 일 예를 나타내는 도면 ,
도 23 및 도 24는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 기기의 입력 지점 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

또한, 본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 장치 및 전자 기기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에서는 전자기기(200)가 휴대폰으로 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 전자기기(200)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전자기기(200)는 태블릿 PC, 랩탑 PC, PC, TV, MP3 플레이어, 게임기, 키오스크, 전자 액자, 테이블 디스플레이, 모니터 등과 같은 다양한 유형으로 구현될 수 있다. 이 밖에도, 전자기기(200)는 터치 스크린(210) 또는 터치 패드를 포함하는 모든 유형의 장치를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 전자기기라는 명칭으로 기재하였지만, 다르게는 사용자 단말 장치, 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 명칭으로 기재할 수도 있다.

사용자는 터치 스크린(210)에 손가락 또는 입력 장치(100)를 터치하거나 접근시켜, 전자기기(200)를 사용할 수 있다. 입력 장치(100)가 펜 형태일 수 있다. 입력 장치(100)가 다르게는 스타일러스 펜, 전자 펜, 터치 펜, S-펜 등과 같은 다양한 명칭으로 지칭될 수도 있지만, 본 명세서에서는 입력 장치(100)로 기재한다.

펜 형상으로 구현된 경우, 입력 장치(100)는 전자기기(200)에 마련된 홈(미도시)에 삽입될 수도 있다. 사용자는 입력 장치(100)를 사용하고자 할 때, 홈에서 입력 장치(100)를 분리시킬 수 있다. 전자기기(200)는 입력 장치(100)가 홈(100)에서 빠지게 되면, 입력 장치(100)를 사용하기에 적합한 어플리케이션 또는 기능들에 대한 아이콘을 디스플레이하거나, 그 어플리케이션 또는 기능을 자동으로 실행할 수도 있다.

도 1에 따르면, 입력 장치(100)는 도전성 팁(110)을 포함한다. 도전성 팁(110)은 입력 장치(100)의 일 단부에 형성된다. 도전성 팁(110)은 금속과 같은 재질로 이루어지며, 입력 장치(100) 내부의 공진 회로부(미도시)까지 연결된다. 공진 회로부(미도시)는 도전성 팁(110)을 통해 유입되는 신호에 대응되는 신호를 생성하여, 도전성 팁(110)을 통해 출력한다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여, 전자기기(200)에서 출력하는 신호는 송신 신호라고 하고, 입력 장치(100)에서 출력하는 신호는 응답 신호라고 한다.

도전성 팁(110)은 그 자체가 전자기기(200)의 터치 스크린(100)에 직접적으로 닿을 수 있도록 일부가 노출된 상태로 구현될 수도 있고, 사용시의 필기 감을 부드럽게 하기 위하여 도전성 팁(110)의 외부 표면에 형성된 코팅층(111, 도 5 참조) 예를 들어, 고무, 플라스틱, 유리 등과 같은 절연 물질 층이 추가될 수도 있다.

도전성 팁(110)과 입력 장치(100)의 바디부(130) 사이의 연결 부위에는 연결부(120)가 형성된다. 바디부(130)는 입력 장치(100)의 외관을 구성하는 부분이다.

연결부(120)는 바디부(130)와 나선 결합될 수도 있고, 일체로 형성될 수도 있다. 연결부(120)는 도전성 팁(110)의 일부가 입력 장치(100)의 일 단부 방향으로 돌출되도록 도전성 팁(110)의 주변을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 연결부(120)에 의해 도전성 팁(110)의 일부는 입력 장치(100)의 바깥으로 노출되고, 나머지 부분은 입력 장치(100) 내부에 위치하게 된다. 연결부(120)는, 도전성 팁(110)의 단면적보다 큰 단면적을 가지는 금속 부재를 포함한다. 본 명세서에서는 도전성 팁(110)과 바디부 사이에 형성된다는 점을 고려하여 연결부(120)라고 명명하였지만, 다르게는 안테나, 펜 갓, 지지부 등과 같이 다양한 용어로 명명할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의상 연결부라는 용어로 통일시켜 설명한다.

연결부(120)는 금속 재질로 이루어지며 도전성 팁(110)과 전기적으로 접속된 상태로 될 수 있으며, 이에 따라 도전성 팁(110)과 함께 하나의 전극을 이룰 수 있다. 연결부(120)는 도전성 팁(110)의 주변에 위치한다. 이에 따라, 입력 장치(100)가 전자기기(200)의 터치 스크린(210)에 터치되거나, 근접하게 되면, 도전성 팁(110) 뿐만 아니라, 연결부(120)가 일종의 전극 역할을 하게 된다. 결과적으로, 터치 스크린(210) 내의 전극과 입력 장치(100) 내의 전극(즉, 도전성 팁 및 금속 부재) 사이의 대향 면적이 커지게 되므로, 커플링 커패시턴스가 커지게 되고, 이에 따라, 송수신 신호 세기가 커지게 된다.

또한, 사용자가 입력 장치(100)를 기울여서 사용하는 경우, 기울어지는 쪽의 금속 부재가 터치 스크린에 가까워지게 되므로, 금속 부재와 근접한 터치 스크린(210) 내의 전극에서 수신되는 신호가 커지게 된다. 전자기기(200)는 각 전극들에서 검출되는 신호 분포, 신호 차이 등을 이용하여 입력 장치(100)의 기울기 특성을 판단할 수 있다. 기울기 특성에는 입력 장치(100)가 기울어진 방향 및 기울기 각도 등이 포함될 수 있다. 사용자가 입력 장치(100)를 터치 스크린에 수직하게 세워서 사용하는 경우의 기울기를 0이라고 보고, 입력 장치(100)가 터치 스크린에 평행하게 놓여진 경우의 기울기를 90도라고 하면, 입력 장치(100)의 기울기는 대략 0도 이상 90도 이하의 범위 내에서 사용될 수 있다. 전자기기(200)는 기울기 특성이 검출되면, 이를 이용하여 다양한 제어 동작을 수행할 수 있다.

도 2 및 도 3은 입력 장치(100)를 사용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 입력 장치(100)가 터치 스크린(210)의 표면에 세워진 상태로 사용되는 경우를 도시하였다. 도 2에서는, 입력 장치(100)가 수직하게 세워진 것으로 도시하였으나, 기 설정된 허용 범위 이내로 기울어진 경우도 포함한다.

터치 스크린(210) 내에는 복수의 전극들(221)이 배치된다. 복수의 전극들(221)은 수직 및 수평 방향으로 나란하게 배치될 수 있으나, 도 2 및 도 3에서는 설명의 편의상 일 방향으로 배치된 전극들만 도시하였다.

입력 장치(100)의 연결부(120)는 금속 부재로 이루어진다. 입력 장치(100)의 바디부(130)는, 절연체(131) 및 케이스(132)를 포함한다. 또한, 입력 장치(100)의 내부에는 공진 회로부(140)가 배치된다.

공진 회로부(140)는 적어도 하나의 커패시터(C) 및 적어도 하나의 인덕터(L)가 병렬 연결된 회로를 포함할 있다. 이러한 회로는 특정 공진 주파수에서 고-임피던스(high-impedance) 특성을 가질 수 있다.

또는, 입력 장치(100)가 필압 모듈을 더 포함하는 실시 예의 경우, 공진 회로부(140)는 가변 커패시터를 더 포함하는 형태가 될 수도 있다. 필압 모듈이란 도전성 팁(110)의 길이 방향으로 압력이 가해지는 경우, 그 압력에 따라 커패시턴스가 변화되는 구조의 모듈을 의미한다. 예를 들어, 사용자가 입력 장치(100)의 도전성 팁(110)을 터치 스크린에 대고 강하게 누르게 되면, 도전성 팁(110)이 입력 장치(100) 내측으로 밀리면서 내부 전극들 사이의 대향 면적이 변경될 수 있다. 이에 따라, 공진 회로부(140)로 제공하는 커패시턴스가 변경되므로, 필압 모듈은 가변 커패시터의 기능을 할 수 있다. 이러한 가변 커패시터는 공진 회로부(140)와 병렬 연결되므로, 사용자에 의해 필압이 변경되면, 전체 공진 회로부(140)의 커패시턴스도 변경되고, 이에 따라, 공진 회로부(140)의 공진 주파수가 변경될 수 있다. 필압 모듈이 추가되는 경우, 입력 장치(100)의 도전성 팁(110)은 연결부(120)와 분리되어, 입력 장치(100) 내측으로 일정 거리 움직일 수 있는 구조로 제작될 수 있으며, 도전성 팁(110)을 원 위치로 복원하기 위한 탄성 부재가 추가적으로 사용될 수도 있다.

케이스(132)는 도전성 재질로 이루어진다. 케이스(132)는 입력 장치(100) 내부의 공진 회로부(140)와 전기적으로 연결되어, 그라운드 역할을 할 수 있다. 절연체(131)는 연결부(120) 및 케이스(131) 사이를 절연시킨다. 도 2 및 도 3에서는 절연체(131)가 케이스(131)와 일체화된 것처럼 도시하였으나, 절연체(131)는 연결부(121) 측에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 연결부(121)는 금속 부재 및 절연체가 일체화된 상태로 형성되어, 조립에 의해 케이스(131)에 연결될 수도 있다.

도 2와 같이, 입력 장치(100)가 가까이 접근하거나 터치 스크린을 터치하게 되면, 전자기기(200)의 터치 스크린(210) 내의 전극들(221) 중에서 도전성 팁(110) 및 금속 부재(120)와 가까운 위치의 전극들(221-a, 221-b, 221-c)에서 응답 신호가 수신될 수 있다. 도전성 팁(110) 뿐만 아니라 연결부(120)도 금속 부재로 이루어짐에 따라, 신호가 감지되는 전극의 면적 또는 수가 증대된다.

도 2의 경우, 도전성 팁(110)이 하나의 전극(221-b) 상에 수직하게 위치하고 있으며, 금속 부재(120)는 그 주변 전극(221-a, 221-c) 상에 위치하게 된다. 이에 따라, 복수의 전극(221-a, 221-b, 221-c)에서 응답 신호가 수신되며, 그 중 하나의 전극(221-b)에서 수신되는 응답 신호의 세기가 최대가 된다. 전자기기(200)는 최대 세기의 신호가 감지된 전극(221-b) 지점이 도전성 팁(110)이 위치한 입력 지점(x1)이라고 판단한다. 입력 지점 주위의 전극들(221-a, 221-c)에서 수신한 신호 세기가 유사하다면, 전자기기(200)는 입력 장치(100)가 거의 기울어지지 않은 상태라고 판단할 수 있다.

도 3은 입력 장치(100)가 일 방향으로 α각도만큼 기울어진 상태를 나타낸다. 이 경우, 도전성 팁(110) 및 터치 스크린(210) 사이의 거리 d1 보다 금속 부재(120) 및 터치 스크린(210) 사이의 거리 d2가 더 작을 수 있다.

도 2와 비교하면, 도전성 팁(110)이 위치한 전극(221-b)의 위치, 즉, 입력 지점(x1)은 동일하지만, 신호가 감지되는 전극 면적(221-b, 221-c, 221-c, 221-e)이 도 2에 비해 더 커지게 되며, 최대 신호가 감지되는 전극(221-e)도 변경된다. 이에 따라, 입력 지점을 x2로 인식할 가능성이 있다. 전자 기기(200)는 최대 세기의 신호가 감지되는 전극과 그 주변 전극의 세기 분포를 고려하여 입력 지점을 x2부터 x1으로 쉬프트시켜 보상한다.

또한, 전자 기기(200)는 신호가 감지되는 전극이 3개(221-a, 221-b, 221-c)에서 4개(221-b, 221-c, 221-c, 221-e)로 변화하고, Y1 방향으로 신호가 감지된 마지막 전극(221-e)의 신호 세기가 크게 감지되는 것을 토대로, 입력 장치(100)가 Y1 방향으로 기울어져 있는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 각 전극들(221-b, 221-c, 221-c, 221-e)의 신호 수신 세기에 기초하여, 기울기 각도도 판단할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기(200)는 Y1 방향으로 신호가 감지된 첫번째 전극(221-b)의 신호 세기와, 마지막 전극(221-e)의 신호 세기를 비교하여 그 차이에 기초하여 기울기 각도를 판단할 수도 있다.

설명의 편의를 위해서, 이상에서는 첫번째 전극(221-b) 및 마지막 전극(221-e)이라고 언급하였으나, 실제 측정시에는 다수의 주변 전극들에서 신호가 감지될 수도 있으며 이 중 일정 세기 이상의 전극들 중 정해진 개수의 전극들(예를 들어, 3, 5, 7개 등)만을 샘플링하여 기울기 특성을 판단할 수도 있다.

이상과 같이 입력 장치(100)는 도전성 팁(110) 및 연결부(120)를 포함한다. 입력 장치(100)의 특성은 연결부(120)를 이루는 금속 부재의 형태나 크기 등에 따라 달라질 수 있다. 이하에서는 연결부(120)의 다양한 형상 예들에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 4는 입력 장치(100)의 외관 구성의 일 예를 나타낸다. 도 4에 따르면, 연결부(120)를 구성하는 금속 부재는 콘 형상이 될 수 있다. 콘 형상이란, 단면적이 일 방향으로 점진적으로 증가하는 형상을 의미한다. 도 4의 경우, 금속 부재의 단면적은 일 단부(a1)로부터 타 단부(a2)까지 점진적으로 증가한다. 도전성 팁(110)과 연결부(120)는 전기적으로 연결되고, 케이스(132)와 연결부(120)는 절연체(131)에 의해 절연된다.

도 5a는 도 4의 연결부(120)를 A1-A2 단면에서 바라본 단면도이다. 도 5에 따르면, 도전성 팁(110)은 연결부(120)를 관통해서 입력 장치(100)의 내측으로 연장된다. 도전성 팁(110)에서 연결부(120) 외측으로 노출된 부분에는 코팅층(111)이 형성될 수 있다.

상기 실시 예에서는, 입력 장치의 도전성 팁 및 연결부가 서로 분리된 형태에 대하여 도시 및 설명하였으나, 연결부의 금속 부재와 도전성 팁은 일체형으로 구현될 수도 있다. 또는, 일체형이 아니더라도 서로 물리적으로 접촉하여 전기적으로 쇼트된 상태로 사용될 수도 있다.

도 5b 및 도 5c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 도전성 및 연결부가 일체형으로 구현된 입력 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 5b는 도전성 팁(110')과 연결부(120')가 일체로 형성된 예를 나타낸다. 도전성 팁(110')과 연결부(120')는 도전성을 가지는 동일한 금속 재질로 이루어진다. 연결부(120')는 터치 스크린(210)에 접촉하는 부분으로 연결부(120')의 선단에 돌출부(121')를 형성할 수 있으며, 돌출부(121')의 외면에는 코팅층(미도시)이 형성될 수 있다.

도 5c는 도전성 팁(110'')과 연결부(120'')가 일체로 형성된 다른 예가 개시된다. 이 경우, 연결부(120'')는 선단이 도 5b의 돌출부(121')가 형성되지는 않지만, 터치 스크린(210)에 접촉 시 슬라이딩이 용이하도록 소정 곡률을 갖는 라운딩부(122'')가 형성될 수 있다.

또한, 도전성 팁은 연결부를 관통하여, 연결부의 내측 및 외측 방향으로 탄력적으로 움직이는 구조로 제작될 수도 있다. 이 경우, 연결부 내측 또는 입력 장치의 바디부에는 스프링이나 기타 탄성 부재가 추가로 마련될 수 있다. 사용자가 입력 장치의 도전성 팁을 외부 표면에 대고 누르게 되면, 도전성 팁은 연결부 내측으로 밀려 들어가게 된다. 탄성 부재는 평상시에는 도전성 팁을 연결부 외측 방향으로 밀어주고 있다가, 외력이 작용하여 도전성 팁이 연결부 내측으로 밀려 들어오게 되면 적절한 탄성을 제공한다. 탄성 부재는, 외력이 없어지면, 도전성 팁을 다시 원위치로 이동시키는 복원력을 제공한다. 도시하지는 않았으나, 도전성 팁이 연결부 외측으로 빠지지 않도록 하는 스토퍼(미도시)도 추가로 구비될 수 있다. 이와 같이, 도전성 팁이 연결부 내측 및 외측으로 탄력적으로 이동할 수 있는 구조인 경우, 필압 모듈이 추가로 구비될 수도 있다. 필압 모듈은 도전성 팁에 연결된 전극과, 내부에 마련된 전극 사이의 대향 면적의 변화에 따라 가변적인 커패시턴스를 공진 회로에 제공할 수 있다. 이에 따라, 입력 장치에서 출력되는 응답 신호의 공진 주파수는 가변적으로 구현될 수 있다.

도 6은 입력 장치(100)의 외관 구성의 다른 예를 나타낸다. 도 6에 따르면, 연결부(120)는 도전성 팁의 일부로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 단면적이 증가하는 콘 형상 파트(121) 및 단면적이 동일하게 유지되는 원 기둥 파트(122)로 구분될 수 있다. 콘 형상 파트(121)는 금속 부재로 이루어질 수 있다. 원 기둥 파트(122)는 금속 부재로 이루어질 수도 있고, 이와 달리 부도성 부재, 즉, 절연체로 이루어질 수 있다. 원 기둥 파트(122)가 금속 부재로 이루어지는 경우에는 콘 형상 파트(121)와 일체로 이루어질 수도 있다.

원 기둥 파트(122) 및 케이스(132) 사이는 절연체(131)에 의해 절연된다. 원 기둥 파트(122) 자체가 절연체로 이루어지는 경우에는, 절연체(131)는 생략될 수도 있다.

콘 형상 파트(121)의 단면적은 도전성 팁(110)의 끝부분으로부터 일정 각도(예를 들어, 60도)로 벌어지도록 점진적으로 증대될 수 있다. 원 기둥 파트(122)는 콘 형상 파트(121)의 최대 단면적이 그대로 유지되는 형태가 될 수 있다.

도 7은 도 6의 연결부(120)를 B1-B2 단면에서 바라본 단면도이다. 도 7에 따르면, 도전성 팁(110)은 연결부(120)를 관통해서 입력 장치(100)의 내측으로 연장된다. 도전성 팁(110)에서 연결부(120) 외측으로 노출된 부분에는 코팅층(111)이 형성될 수 있다. 콘 형상 파트(121)는 원 기둥 파트(122)의 내측으로 삽입되어, 원기둥 파트(122)와 결합된다.

이 밖에도, 도전성 팁(110) 및 연결부(120)의 형상은 다양하게 구현될 수 있다. 전자기기(200) 및 입력 장치(100) 사이의 신호 송수신 효율은 도전성 팁(110) 및 연결부(120)의 형상이나 크기에 따라 다양하게 달라질 수 있다. 이에 대해서는 후술하는 부분에서 다시 구체적으로 설명한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 8에 따르면, 전자 기기(200)는 터치 스크린(210) 및 프로세서(220)를 포함한다.

터치 스크린(210)이란 사용자가 자신의 신체나 입력 장치(100)를 이용하여 터치 또는 호버링하여 인터랙션을 수행할 수 있는 디스플레이 유닛을 의미한다.

터치 스크린(210) 내에는 전극부(221)가 배치될 수 있다. 전극부(221)는 터치 스크린(210)에 터치 또는 근접하는 입력 장치(100)에서 발생하는 신호, 즉, 응답 신호를 수신할 수 있다. 전극부(221)는 가로 방향으로 배열된 복수의 전극(이하, 제1 전극이라 함) 및 세로 방향으로 배열된 복수의 전극(이하, 제2 전극이라 함)을 포함한다.

프로세서(220)는 전극부(221) 내의 전극들 중에서 하나 이상의 전극에서 응답 신호가 수신되면, 그 응답 신호를 분석하여 입력 장치(100)의 입력 지점 및 기울기 특성 등을 검출할 수 있다. 프로세서(220)는 기울기 특성을 다양하게 이용할 수 있다.

일 예로, 프로세서(220)는 입력 장치(100)의 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위를 벗어나면, 그 기울기 특성을 고려하여, 입력 장치(100)의 입력 지점을 보상하여 줄 수 있다. 구체적으로는, 입력 장치(100)로부터 수신된 응답 신호의 세기에 기초하여 입력 지점을 결정한 후, 기울기 방향 및 기울기 각도 등을 고려하여 기울어진 방향의 반대 방향으로 쉬프트된 지점을 입력 지점으로 결정할 수 있다. 반면, 프로세서(220)는 기울기 각도가 허용 범위 이내이면, 응답 신호가 수신된 복수의 전극들 중에서 가장 큰 세기의 신호가 수신된 적어도 하나의 전극 위치에 기초하여 입력 지점을 결정할 수 있다. 이 경우에는, 별다른 보상을 하지 않을 수 있다.

다른 예로, 프로세서(220)는 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위 이내인 경우와, 허용 범위를 이탈한 경우를 구분하여 서로 다른 제어 동작을 수행할 수도 있다. 설명의 편의를 위하여, 허용 범위 이내일 때 수행하는 제어 동작을 제1 제어 동작이라고 하고, 허용 범위를 이탈하였을 때 수행하는 제어 동작을 제2 제어 동작이라고 한다.

제1 및 제2 제어 동작에는 어플리케이션 실행 동작, 텍스트 또는 그림을 카피하는 동작, 필기 궤적을 드로잉(drawing)하는 동작, 터치 스크린(210) 또는 전자기기(200)를 비활성화시키는 동작, 필기 궤적의 옵션을 변경하는 동작 등과 같이 다양한 동작이 있을 수 있다.

예를 들어, 터치 스크린(210) 상에 표시된 아이콘들 중 하나의 아이콘 상에 입력 장치(100)의 도전성 팁(110)이 위치하고, 입력 장치(100)의 기울기 각도가 허용 범위 이내인 경우, 프로세서(220)는 해당 아이콘이 선택된 것으로 인식하여, 그 아이콘에 대응되는 어플리케이션을 실행하는 제1 제어 동작을 수행할 수 있다. 반면, 기울기 각도가 허용 범위를 벗어나면, 프로세서(220)는 해당 아이콘에 필기 궤적을 중첩시켜 드로잉하는 제2 제어 동작을 수행할 수 있다.

다른 예를 들어, 사용자가 터치 스크린(210) 상에 입력 장치(100)를 터치한 후, 터치 지점을 이동시키는 경우, 프로세서(220)는 변경되는 위치를 따라 연속적으로 필기 궤적을 디스플레이할 수도 있다. 프로세서(220)는 입력 장치(100)의 기울기 각도가 허용 범위 이내인 경우에는, 입력 장치의 기능, 필기 궤적의 굵기, 명도, 색상, 채도, 크기, 형태 등과 같은 옵션을 디폴트 옵션(default option)으로 표시할 수 있다. 반면, 입력 장치(100)의 기울기 각도가 허용 범위를 벗어나서 기울어진 경우에는, 입력 장치의 기능, 필기 궤적의 굵기, 명도, 색상, 채도, 크기, 형태 등과 같은 옵션 중 적어도 하나를 변경할 수 있다. 가령, 기울기 각도에 대응되도록 필기 궤적을 더 두껍게 표시할 수 있다.

이 밖에도, 프로세서(220)는 입력 장치(100)의 기울기 특성을 이용하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 이러한 동작들에 대해서는 후술하는 부분에서 도면과 함께 구체적으로 설명한다.

도 9는 터치 스크린의 전극부 구성의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 9에 따르면, 터치 스크린(210)은 전극부(211) 및 패널 제어부(930)를 포함한다.

전극부(211)는 복수의 전극을 포함한다. 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이 전극부(211)는 상호 다른 방향으로 배치되는 제1 전극 그룹(910) 및 제2 전극 그룹(920)을 포함할 수 있다.

제1 전극 그룹(910)은 제1 방향(세로 방향)으로 나란하게 배치되는 복수의 제1 전극(910-1, 910-2, 910-3, 910-4, 910-5 ~ 910-n)을 포함할 수 있다. 제1 전극은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극으로 구현될 수도 있다. 복수의 제1 전극(910-1, 910-2, 910-3, 910-4, 910-5 ~ 910-n)은 입력 장치(100)의 위치를 감지하기 위한 송신 신호(Tx 신호)를 출력하는 송신용 전극으로 사용될 수 있다.

제2 전극 그룹(920)은 제2 방향(가로 방향)으로 나란하게 배치되는 복수의 제2 전극(920-1, 920-2, 920-3, 920-4, 920-5 ~ 920-m)으로 배치될 수 있다. 제2 전극들 역시 투명 전극으로 구현될 수 있다. 복수의 제2 전극(920-1, 920-2, 920-3, 920-4, 920-5 ~ 920-m)은 입력 장치(100)에서 출력하는 응답 신호를 수신하는 수신용 전극으로 사용될 수 있다.

도시된 예에서는 전극 그룹 내의 각 전극의 형상이 단순한 직사각형 형태로 도시하였지만, 구현시에는 각 전극의 형상은 보다 복잡한 형태로도 구현될 수 있다. 또한, 제1 전극 및 제2 전극의 면적이나 형태, 개수는 동일하게 설정될 수도 있고, 터치 스크린(210)의 형태에 따라 다르게 설정될 수도 있다.

패널 제어부(930)는 제1 전극 그룹(910) 및 제2 전극 그룹(920)을 이용하여 송신 신호 출력 및 응답 신호 수신을 수행할 수 있다. 설명의 편의를 위해서, 송신 신호를 출력하는 구간을 송신 구간, 응답 신호를 수신하는 구간을 수신 구간이라 한다. 송신 구간 및 수신 구간은 교번적으로 반복 수행된다. 터치 스크린(210)과 상술한 전극부(210)가 일체화되어 있는 경우에는, 송신 및 수신 구간 사이나 전후에, 디스플레이 구간이 추가될 수도 있다.

패널 제어부(930)는 스위치부(931), 구동부(932), 감지부(933)를 포함한다.

구동부(932)는 송신 구간 동안 전극부(211)에 구동 신호를 인가한다. 이러한 구동 신호는 기결정된 공진 주파수를 가지는 사인파형 신호일 수 있다. 구체적으로는, 구동부(932)는 송신 구간 동안 복수의 제1 전극(910-1, 910-2, 910-3, 910-4, 910-5 ~ 910-n)에 동시에 또는 순차적으로 전기 신호를 인가할 수 있다. 또는, 구동부(932)는 정해진 개수(예를 들어, 2 ~ 5개)의 전극들 단위로 순차적으로 전기 신호를 인가할 수도 있다. 이 경우, 정해진 개수의 전극들은 연속적으로 배열된 전극들일 수도 있고, 일정 패턴에 따라 분산 배열된 전극들일 수도 있다.

감지부(933)는 수신 구간 동안 전극부(211) 내의 각 전극에서의 응답 신호를 수신한다. 응답 신호 수신 방법 역시 다양한 패턴으로 이루어질 수 있다.

구현 예에 따라서는, 감지부(933)는 제1 전극 그룹(910) 및 제2 전극 그룹(920) 모두를 이용하여 응답 신호를 수신할 수도 있고, 이와 달리, 송신에 사용되지 않은 제2 전극 그룹(920)만을 이용하여 응답 신호를 수신할 수도 있다. 또한, 감지부(933)는 각 전극 단위로 응답 신호를 순차적으로 수신할 수도 있고, 기 설정된 개수의 복수의 전극 단위로 응답 신호를 수신할 수도 있다. 또는, 전체 전극들을 통해 동시에 응답 신호를 수신할 수도 있다.

감지부(933)는 수신된 응답 신호에 대해서 다양한 신호 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 감지부(933)는 각 응답 신호를 증폭기를 이용하여 증폭할 수 있다. 또는, 감지부(933)는 두 응답 신호 단위로 차동 증폭하는 신호 처리를 수행할 수 있다. 그리고, 감지부(933)는 수신된 응답 신호 중 기설정된 주파수 영역 내의 정보만을 추출하는 신호 처리를 수행할 수 있다.

실시 예에 따라서는, 구동부(932), 감지부(933) 및 스위치부(931)의 동작은 프로세서(220)에 의해 제어될 수도 있고, 패널 제어부(930) 내에 별도로 마련된 마이크로컨트로러(미도시)에 의해 제어될 수도 있다. 본 실시 예에서는, 프로세서(220)에 의해 제공되는 경우를 기준으로 설명한다.

프로세서(220)는 구동 신호의 인가 및 각각의 전극에 대한 응답 신호의 수신이 교번적으로 수행되도록 구동부(932), 감지부(933) 및 스위치부(931)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(220)는 제1 시간 구간에서 복수의 제1 전극(910-1, 910-2, 910-3, 910-4, 910-5 ~ 910-n)에 동일한 구동 신호를 동시에 인가하도록 구동부(932)를 제어할 수 있다. 그리고 나서, 프로세서(220)는, 제2 시간 구간에서 적어도 하나의 전극(예를 들어, 920-1)을 통해 응답 신호를 감지하도록 감지부(933)를 제어할 수 있다. 이후에 프로세서(220)는 제3 시간 구간에서 다시 복수의 제1 전극(910-1, 910-2, 910-3, 910-4, 910-5 ~ 910-n)에 동일한 구동 신호를 인가하도록 구동부(932)를 제어하고, 그 이후의 제4 시간 구간에서 다른 전극(예를 들어, 920-2)을 통해 응답 신호를 수신하도록 감지부(933)를 제어할 수 있다. 프로세서(220)는 전체 전극 개수 별로 상술한 과정을 반복할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극이 각각 6개씩이라면, 프로세서(220)는 총 12번의 인가/수신 동작을 반복적으로 수행한다.

복수의 전극에서 응답 신호가 수신되면, 프로세서(220)는 제1 전극(910-1, 910-2, 910-3, 910-4, 910-5, 910-6)에서 수신된 응답 신호 간의 비율 및 제2 전극(920-1, 920-2, 920-3, 920-4, 920-5, 920-6)에서 수신된 응답 신호 간의 비율을 기초로 입력 장치(100)의 입력 지점을 판단할 수 있다.

예를 들어, 하나의 제1 전극(910-3)의 응답 신호의 크기가 다른 제1 전극(910-1, 910-2, 910-4, 910-5, 910-6)의 응답 신호의 크기보다 크고, 하나의 제2 전극(920-2)의 응답 신호의 크기가 다른 제2 전극(920-1, 920-3, 920-4, 920-5, 920-6)의 응답 신호의 크기보다 크다면, 프로세서(220)는 제1 전극(910-3)과 제2 전극(920-2)이 교차하는 위치를 입력 장치(100)의 입력 지점이라고 판단할 수 있다.

이상의 예에서는 송신 구간 동안 전체 제1 전극들에 동시에 구동 신호를 인가하는 것으로 설명하였으나, 상술한 바와 같이 구동 신호는 각 전극 단위로 순차적으로 인가하거나, 복수의 제1 전극 단위로 인가될 수도 있다.

한편, 입력 장치(100)가 정확히 하나의 전극 상에 위치하지 않고, 두 개의 전극들 사이에 위치하였다면, 프로세서(220)는 가장 큰 응답 신호를 수신한 전극과 해당 전극과 인접한 전극에서 수신된 응답 신호 간의 비율에 기초한 보간(interpolation) 방법을 이용하여 입력 장치(100)의 위치를 판단할 수도 있다. 보간 방법을 사용하게 되면, 입력 장치(100)의 입력 지점을 식별할 수 있는 해상도(resolution)이 향상될 수 있다.

스위치부(931)는 복수의 전극을 선택적으로 구동부(932)와 연결하거나, 복수의 전극을 선택적으로 감지부(933)와 연결할 수 있다. 구체적으로, 스위치부(931)는 프로세서(220)의 제어에 따라 구동 신호를 인가할 전극과 구동부(932)를 연결할 수 있다. 이때, 스위치부(931)는 구동 신호가 인가되지 않는 전극은 접지 또는 플로팅(floating)시킬 수도 있다. 또한, 스위치부(931)는 수신 구간 내에서, 복수의 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 전극이 접지되도록 할 수 있다.

이상에서는 스위치부(931)를 프로세서(220)가 제어하는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 구동 신호를 인가할 때는 구동부(932)가 스위치부(931)를 제어하고, 응답 신호를 수신할 때는 감지부(933)가 스위치부(931)를 제어할 수도 있다. 또한, 상술한 바와 같이 패널 제어부(930) 내부에 별도의 컨트롤러가 구비되는 경우, 그 컨트롤러에 의해 스위치부(931)가 제어될 수도 있다.

또한, 도 9에서는, 복수의 전극들이 매트릭스 형태로 배치되는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 매트릭스 형태 이외의 형태로 배치될 수도 있다. 또한, 도 9를 설명함에 있어서, 하나의 구동부 및 하나의 수신부만이 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 구현시에는 복수의 구동부 및 수신부로 구성될 수도 있다.

이상과 같이, 전자기기(200)는 전극부(210)를 이용하여 입력 장치(100)의 입력 지점을 판단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 장치(100)의 연결부(120)가 금속 부재를 포함함에 따라, 전자기기(200) 및 입력 장치(100) 사이에서 송수신되는 신호의 크기가 더 커지게 된다. 또한, 전자기기(200)는 입력 장치(100)의 기울기 특성을 검출하여, 입력 지점을 보상하거나, 별도의 인터랙션을 위한 입력으로 사용할 수도 있다.

이하에서는, 연결부의 다양한 형상과 함께, 전자기기(200)에서 기울기 특성을 검출하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 10은 연결부의 형상에 대한 다양한 예를 나타낸다. 도 1O에 도시된 각 연결부(120-1,120-2,120-3,120-4)는 각각 절연체(131)에 의해 케이스(132)와 절연될 수 있다.

도 10의 (a)는 도전성 팁(110-1)이 길게 노출되고, 연결부(120-1)는 콘 형상의 금속 부재로 이루어진 경우(이하, pen 1)를 나타낸다.

도 10의 (b)는 도전성 팁(110-2)이 pen 1의 도전성 팁(110-1)에 비해 노출되는 길이가 짧고, 연결부(120-2)는 콘 형상 파트(121-2) 및 원 기둥 형상 파트(122-2)로 구분되는 금속 부재로 이루어진 경우(이하, pen 2)를 나타낸다. pen 2의 콘 형상 파트(121-2)의 단면적 변화 기울기는 pen 1에 비해 상대적으로 큰 것을 알 수 있다. 연결부(120-2) 내에서 콘 형상 파트(121-2)의 길이는 원 기둥 형상 파트(122-2)에 비해 매우 짧음을 알 수 있다.

도 10의 (c)는 도전성 팁(110-3)이 pen 2의 도전성 팁(110-2)에 비해 노출되는 길이가 더 짧고, 연결부(120-3)는 콘 형상 파트(121-3) 및 원 기둥 형상 파트(122-3)로 구분되는 금속 부재로 이루어진 경우(이하, pen 3)를 나타낸다. pen 3에서 연결부(120-3) 내의 콘 형상 파트(121-3)의 길이는 pen 2의 콘 형상 파트(121-2)의 길이보다 길게 형성된다.

도 10의 (d)는 pen 3과 거의 유사한 구조로서, 연결부(120-4)는 콘 형상 파트(121-3)가 금속 부재로 이루어지고, 원 기둥 형상 파트(122-3)가 절연체로 이루어진 경우(이하, pen 4)를 나타낸다.

도 10의 (a) 내지 (d)에서는 바디부에 절연체(131) 및 케이스(132)가 모두 마련된 경우를 도시하였으나, 도 10의 (d)와 같이 연결부의 일부가 절연체로 이루어진 경우에는, 절연체(131)가 생략될 수도 있다.

도 10과 같이 4가지의 서로 다른 연결부를 갖춘 입력 장치에 대하여 동일 조건으로 테스트를 수행하여 송수신 성능을 비교하면 다음과 같다.

RX	Side	Center	/	TX	Side	Center
pen 1	100%	100%	/	pen 1	100%	100%
pen 2	125%	109%	/	pen 2	128%	118%
pen 3	127%	111%	/	pen 3	129%	121%
pen 4	113%	105%	/	pen 4	108%	113%

표 1에서는, pen 1을 이용하였을 때 송수신되는 신호의 세기를 기준으로 pen 2, 3, 4의 송수신 성능을 나타낸다.

표 1에서 Tx란 전자기기(200)에서 입력 장치(100)로 신호(즉, 송신 신호)를 송신한 경우를 의미하고, Rx란 입력 장치(100)에서 전자기기(200)로 신호(즉, 응답 신호)를 송신한 경우를 의미한다. Center란 각 펜들이 하나의 전극 위에 위치하였을 때, 그 전극에서 송신 또는 수신된 신호의 세기를 나타낸다. 또한, side란 각 펜들이 두 전극들 사이에 위치하였을 때, 그 위치 주변의 전극에서 송신 또는 수신된 신호의 세기를 나타낸다.

표 1에 따르면, pen 2, 3, 4의 경우 pen 1에 비해 연결부(120)가 도전성 팁(110)의 끝단과 좀 더 가깝게 배치되어, 터치 스크린(110)과의 거리가 가까워짐에 따라, pen 1에 비해 송수신 효율이 높아짐을 알 수 있다.

도 11은 도 10의 펜들을 이용하여 터치 스크린(210)을 터치하였을 때를 나타내는 도면이다. 도 11에서, 세로 방향으로 나열된 복수의 제1 전극(910-1, 910-2)은 제2 전극(920-1, 920-2)에 비해 면적이 더 크고, 제2 전극(920-1, 920-2)은 작은 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 11에 따르면, 입력 장치(100)의 도전성 팁(110)의 입력 지점(1100)은, 세로 방향으로는 복수의 제1 전극(910-1, 910-2) 중 하나인 제1 전극(910-1) 상이고, 가로 방향으로는 복수의 제2 전극(920-1, 920-2) 사이임을 알 수 있다.

도 12는 입력 장치(100)가 도 11과 같은 입력 지점을 터치한 경우, 각 펜들(pen 1, 2, 3, 4)의 송수신 특성을 나타내는 그래프이다. 도 12에서 가로 축은 채널의 번호를 의미하고, 세로 축은 신호의 세기를 나타낸다. 세로 축은 신호의 세기에 대응되는 다른 특성(예를 들어, 커플링 커패시턴스 등)을 의미할 수도 있다.

도 12의 (a)는 복수의 제1 전극을 이용하여 감지한 신호 특성 그래프이고, 도 12의 (b)는 복수의 제2 전극을 이용하여 감지한 신호 특성 그래프이다.

도 12의 (a)에서는 제1 전극 그룹에서 7개의 전극(이하, 채널 1 내지 7이라 함)을 이용하여 감지한 결과를 도시하였고, 도 12의 (b)에서는 제2 전극 그룹에서 7개의 전극(이하, 채널 9 내지 15라 함)을 이용하여 감지한 결과를 도시하였으나, 응답 신호 감지에 사용하는 전극의 개수 역시 임의로 설정될 수 있다.

도 11에서와 같이 하나의 제1 전극(910-1) 상에 도전성 팁(110)이 위치하므로, 그 전극(910-1)에 해당하는 채널 4에서 피크값(예를 들어, 0.13)이 검출된다. 반면, 제2 전극 그룹에서는 채널 11 및 채널 12에서 유사한 신호 세기 값이 검출된다.

전자기기(200)의 프로세서(220)는 도 12와 같은 결과가 도출되면, 하나의 제1 전극(910-1)이 두 개의 제2 전극(920-1, 920-2) 사이를 교차하는 지점을 입력 지점이라고 판단할 수 있다.

프로세서(220)는 도 12의 그래프 변화를 모니터링하여, 입력 장치(100)의 기울기 특성을 판단할 수 있다.

예를 들어, 도 11의 예에서, 입력 장치(100)가 주변 제2 전극(920-2) 방향으로만 일정 기울기 이상 기울어지게 되면, 도 12의 그래프는 도 13과 같은 그래프로 변경될 수 있다.

제2 전극(920-2) 방향으로만 기울어졌기 때문에, 제1 전극에서 감지되는 신호의 세기는 크게 변화되지 않는다.

따라서, 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 송신 채널(채널 1 내지 7)에서 감지되는 신호의 특성 그래프는 도 12와 거의 유사하게 검출된다. 반면, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 수신 채널(채널 9 내지 15)에서 감지되는 신호의 특성 그래프는 변경된다. 구체적으로는, 입력 장치(100)가 기울어지는 방향의 제2 전극(920-2)에서 감지되는 신호(즉, 채널 12의 신호)가 피크값으로 검출된다.

프로세서(220)는 피크 값을 기준으로 양측 채널들의 신호 분포가 비대칭적이면 입력 장치(100)가 기울어졌다고 판단한다. 이 경우, 프로세서(220)는 피크값이 검출된 채널의 위치가 아니라, 그 주변 영역, 즉, 채널 11 및 채널 12 사이의 중간과, 채널 4가 교차하는 지점을 입력 지점인 것으로 보상하게 된다.

또한, 프로세서(220)는 송신 채널에서는 피크 값을 기준으로 신호 세기가 좌우 대칭적으로 분포되어 있는 반면, 수신 채널에서만 채널 12에서 피크가 검출되고, 좌우 비대칭으로 분포되어 있는 점을 고려하여, 입력 장치(100)가 제2 전극(920-2) 방향으로 기울어졌다고 판단한다. 또한, 채널 12의 신호 세기에 기초하여 입력 장치(100)의 기울기 각도도 결정할 수 있다.

이상과 같은 방법으로 프로세서(220)는 기울기 특성을 검출할 수도 있고, 이에 따라 입력 지점을 보상하여 줄 수도 있다.

전자기기(200)는 입력 장치(100)의 기울기 특성에 따라 다양한 인터랙션을 수행할 수 있다. 이하에서는, 기울기 변화에 따른 인터랙션 방법의 예들에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 14는 기울기 특성에 따라 필기 궤적의 형태를 변경하는 예를 나타낸다. 구체적으로, 도 14는, 사용자가 입력 장치(100)를 터치 스크린(210)에 터치한 후, 입력 장치(100)를 이동시켜 필기 궤적을 드로잉하는 과정을 나타낸다.

도 14의 (a)와 같이, 사용자가 입력 장치(100)를 터치 스크린(210)에 거의 수직하게 세워서 d 방향으로 이동시키면, 프로세서(220)는 입력 장치(100)의 이동 경로를 따라 필기 궤적(1410)을 드로잉한다. 기울기 변화가 없는 동안에는, 필기 궤적(1410)은 실선으로 표시된다.

도 14의 (a)와 같이 드로잉을 하다가 사용자가 입력 장치(100)를 한 쪽 방향으로 허용 범위 이상 기울이게 되면, 프로세서(220)는 그 기울기 특성을 감지한다. 프로세서(220)는 허용 범위 이상 기울어진 지점부터는, 필기 궤적(1410)의 형태를 실선이 아닌 점선으로 변경한다. 도 14의 (b)에서는 필기 궤적(1410)이 실선 구간(P1)과 점선 구간(P2)으로 구분됨을 알 수 있다. 이후에 사용자가 입력 장치(100)를 다시 터치 스크린(210)에 수직하게 세우게 되면, 필기 궤적(1410)의 형태는 점선에서 다시 실선으로 변경된다. 사용자는 별다른 조작없이 입력 장치(100)의 기울이거나 세우는 동작만으로 편리하게 필기 궤적(1410)의 형태를 조정할 수 있다.

도 14에서는 기울기에 따라 실선이 점선으로만 변경되는 것처럼 도시하였으나, 필기 궤적(1410)의 형태는 기울기 각도의 크기에 따라 다양한 형태로 변경될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 10 ~ 30도 정도로 기울어진 구간에서는 필기 궤적(1410)을 일점 쇄선으로 표시하고, 31 ~ 45도 정도로 기울어진 구간에서는 필기 궤적(1410)을 이점 쇄선으로 표시하며, 46도 이상으로 기울어진 구간에서는 도 14와 같이 점선으로 표시할 수 있다. 기울기 각도 범위 및 그에 대응되는 필기 궤적의 형태는 미리 설정되어, 전자기기(200)의 내부 메모리에 저장되어 있을 수 있다.

필기 궤적의 형태 뿐만 아니라, 굵기, 명도, 색상, 채도, 크기 등과 같은 옵션 및 입력 장치(100)에 매칭되는 기능 등도 기울기 특성에 따라 변경될 수 있다.

도 15는 기울기 특성에 따라 필기 궤적의 굵기를 변경하는 예를 나타낸다. 도 15의 (a)와 같이, 사용자가 입력 장치(100)를 터치 스크린(210)에 거의 수직하게 세워서 d 방향으로 이동시키면, 프로세서(220)는 입력 장치(100)의 이동 경로를 따라 필기 궤적(1510)을 드로잉한다. 기울기 변화가 없는 동안에는, 필기 궤적(1510)은 기본 굵기의 실선으로 표시된다.

이 후에 사용자가 입력 장치(100)를 한쪽 방향으로 허용 범위 이상 기울이게 되면, 프로세서(220)는 필기 궤적(1510)의 굵기를 기울기 각도에 대응되도록 굵게 변경한다. 도 15의 (b)와 같이, 프로세서(220)는 필기 궤적(1510)이 진행되는 방향을 기준으로 양측으로 고르게 굵어지는 형태로 표시할 수 있다. 또는, 이와 다르게, 프로세서(220)는 입력 장치(100)의 기울기 방향에 따라 필기 궤적(1410)이 굵어지는 방향을 다르게 조정할 수도 있다. 예를 들어, 도 15의 (b)와 같이 입력 장치(100)가 우측 방향으로 기울어지는 경우에는, 필기 궤적(1410)의 진행 방향을 기준으로 우측 부분이 점진적으로 굵어지는 형태로 표시할 수도 있다. 이에 따라, 필기 궤적(1510)은 기본 굵기 구간(P1) 및 굵은 선 구간(P2)으로 구분될 수 있다.

이 밖에도 사용자 설정 또는 전자기기의 고유 설정 상태에 따라 필기 궤적의 다양한 옵션들이 기울기에 대응하여 변경될 수 있다. 이에 대한 도시 및 설명은 생략한다.

도 16은 입력 장치의 기능이 기울기 별로 상이하게 매칭된 경우를 나타낸다. 사용자가 입력 장치(100)를 허용 범위 이내로 기울이거나, 거의 수직하게 세운 상태에서 터치 스크린(210)을 터치 또는 호버링하여 이동시키게 되면, 프로세서(220)는 드로잉 기능을 실행시켜 필기 궤적(1600)을 드로잉한다. 이러한 상태에서 사용자가 입력 장치(100)를 기울이게 되면, 프로세서(220)는 드로잉 기능을 지우기 기능으로 변경한다. 도 16의 (a)는 사용자가 입력 장치(100)를 기울인 상태로, 오브젝트(1600) 상의 일 지점(x1)을 터치한 후 다른 지점(x2) 방향으로 이동시키는 경우를 나타낸다. 프로세서(220)는 입력 장치(100)의 이동 경로 내에 표시된 오브젝트 부분을 지운다. 이에 따라, 도 16의 (b)와 같이 오브젝트(1600)의 일 부분(1610)이 지워지게 된다.

도 16에서는 그림에 대하여 지우기 기능이 실행된 것으로 설명하였으나, 텍스트나 사진 등에 대해서도 지우기 기능이 실행될 수도 있다. 또한, 아이콘이나 폴더에 대해서 입력 장치(100)를 기울여서 터치하거나 드래깅하게 되면, 해당 아이콘이나 폴더를 삭제할 수도 있다.

도 17은 입력 장치를 이용하는 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 17에 따르면, 전자기기(200)는 메인 화면(1700)에 적어도 하나의 아이콘(1710)을 디스플레이할 수 있다. 메인 화면(1700)이란 전자기기(200)에서 기본적으로 디스플레이하는 화면을 의미한다. 다르게는, 홈 화면, 아이콘 정렬 화면, 기본 화면, 초기 화면 등으로 명명할 수도 있다.

사용자가 입력 장치(100)를 세워서 각 아이콘들을 터치하면, 프로세서(220)는 터치된 아이콘에 대응되는 기능을 실행시킨다. 반면, 입력 장치(100)를 기울여서 아이콘을 터치하거나, 여러 개의 아이콘 상을 드래깅하게 되면, 프로세서(220)는 상이한 동작을 수행한다.

도 17의 (a)에서는 사용자가 입력 장치(100)를 기울인 상태에서 x1 지점부터 x2 지점까지 이동시켜, 복수의 아이콘(1701, 1702, 1703, 1704) 상을 드래깅하는 동작을 나타낸다. 프로세서(220)는 이러한 동작이 감지되면, 해당 아이콘(1701, 1702, 1703, 1704)들이 일괄 선택된 것으로 판단하고, 도 17의 (b)와 같이 해당 아이콘(1701, 1702, 1703, 1704)들에 대한 편집 메뉴(1720) 및 알림 메시지(1730)를 표시한다.

또한, 프로세서(220)는 선택된 아이콘(1701, 1702, 1703, 1704)들이 타 아이콘들과 구별되도록 하이라이트 또는 음영을 표시할 수도 있다. 알림 메시지(1730)는 총 4개의 아이콘이 선택되었음을 알리는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 선택된 아이콘들에 매칭된 어플리케이션의 이름이나 기타 정보들이 표시될 수도 있다.

편집 메뉴(1720)에는 선택된 아이콘(1701, 1702, 1703, 1704)들을 삭제하기 위한 삭제 메뉴(1721), 표시 위치를 이동시키기 위한 이동 메뉴(1722), 하나의 폴더 내로 통합시키기 위한 통합 메뉴(1733) 등이 표시될 수 있다. 사용가가 하나의 메뉴를 선택하면, 프로세서(220)는 선택된 아이콘들을 사용자가 선택한 메뉴에 맞게 일괄 처리한다.

도 18은 입력 장치를 이용하는 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 18에 따르면, 프로세서(220)는 임의의 화면(1800)을 터치 스크린(210) 상에 디스플레이한다. 도 18의 (a)에서는 웹 브라우저 화면(1800)을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 컨텐츠 재생 화면이나 각종 어플리케이션 실행 화면들이 표시될 수도 있다.

이러한 상태에서 사용자가 입력 장치(100)를 기울여서 화면(1800) 상의 임의의 지점(x1)을 터치한 후 또 다른 임의의 지점(x2)까지 일정 거리 이상 드래깅하게 되면, 도 18의 (b)와 같이, 프로세서(220)는 현재 표시되는 화면(1800)을 닫고 메인 화면(1700)으로 전환한다.

반면, 사용자가 입력 장치(100)를 세워서 화면(1800)을 터치하게 되면, 프로세서(220)는 터치 지점의 텍스트나 그림에 링크된 다른 화면을 디스플레이하거나, 화면(1800) 상에 필기 궤적을 드로잉하는 등의 동작을 수행한다.

이와 같이, 입력 장치의 기울기 상태에 대해 기본 기능과 상이한 기능을 매칭시켜, 다양한 인터랙션을 수행할 수 있다.

도 19는 입력 장치를 이용하는 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 19에 따르면, 프로세서(220)는 게임 화면(1900)을 디스플레이할 수 있다. 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이, 게임 화면(1900)에는 오브젝트(1901)가 포함될 수 있다.

프로세서(220)는 오브젝트가 표시된 상태에서 입력 장치(100)가 터치 스크린(210)의 임의의 지점(1910)을 터치하고, 임의의 방향으로 기울어지면, 그 기울기 방향 및 기울기 각도에 따라 오브젝트(1901)를 이동시킨다. 오브젝트(1901)의 이동 속도는 기울기 각도의 크기에 따라 달라질 수 있다.

도 19의 (b)에서는 입력 장치(100)가 우측으로 기울어진 상태를 나타낸다. 프로세서(220)는 입력 장치(100)가 기울어져 있는 시간 동안 오브젝트(1901)를 우측으로 이동시킨다. 프로세서(220)는 입력 장치(100)의 기울기가 허용 범위 이내로 다시 들어왔다고 판단되면, 오브젝트(1901) 이동을 중지시킨다.

도 19의 실시 예에 따르면, 사용자는 입력 장치(100)를 마치 조이스틱처럼 사용하여, 각종 인터랙션을 수행할 수 있다.

도 19에서는 게임 화면을 기준으로 설명하였으나, 이러한 실시 예는 반드시 게임에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 프로세서(220)는 커서를 터치 스크린(210)에 표시하고, 입력 장치(100)의 기울기 방향 및 기울기 각도에 따라 커서의 위치를 이동시킬 수도 있다. 또한, 프로세서(220)는 평상시에는 커서를 표시하지 않다가, 입력 장치(100)가 일정 시간 이상 터치 스크린(210) 상의 동일 지점을 터치하고 있으면 커서를 표시하여 줄 수도 있다. 커서 표시 이후에는 입력 장치(100)의 기울기 특성에 따라 커서를 이동시킬 수 있다.

이상과 같이, 입력 장치(100)의 기울기에 대해서는 다양한 옵션이 설정될 수 있다. 이러한 옵션은 전자기기(200)의 제작자 또는 프로그램 개발자가 디폴트로 설정할 수도 있지만, 사용자가 사용 과정에서 임의로 설정할 수도 있다.

도 20은 사용자가 기울기 옵션을 설정할 수 있도록 하는 UI 구성의 일 예를 나타낸다. 전자기기(200)는 입력 장치(100)가 전자기기(200)에 마련된 홈으로부터 분리되거나, 전자기기(200)가 턴온될 때, 또는, 사용자가 환경 설정 메뉴를 선택하는 등의 이벤트가 발생하면, 도 20의 (a)와 같은 UI(2000)를 디스플레이할 수 있다.

UI(2000)에는 다양한 기울기 옵션(2010)이 표시된다. 사용자는 없음 메뉴(2011)를 선택할 수도 있다. 프로세서(220)는 없음 메뉴(2011)가 선택된 경우에는, 기울기 특성을 인터랙션에 사용하지 않고, 입력 지점 보상에만 사용할 수 있다. 반면, 사용자가 기타 메뉴(2012 ~ 2017)를 선택하면, 프로세서(220)는 기울기 특성이 검출되면, 선택된 메뉴에 대응되는 동작을 수행한다.

사용자가 기능 메뉴(2017)를 선택한 경우, 프로세서(220)는 도 20의 (b)와 같은 UI(2020)를 디스플레이할 수 있다. UI(2020)에는 입력 장치(100)가 기울어졌을 때 매칭될 수 있는 각종 기능들(2021 ~ 2026)이 표시된다.

지우기 기능(2021)이 선택되면, 도 16에서 설명한 바와 같이 입력 장치(100)가 기울어진 상태에서 터치되는 오브젝트(예를 들어, 아이콘, 그림, 텍스트, 사진 등)들이 삭제된다. 복사 기능(2022)이 선택되면, 입력 장치(100)가 기울어진 상태에서 터치되는 오브젝트들이 복사된다. 채우기 기능(2023)이 선택되면, 입력 장치(100)에 의해 드로잉된 폐곡선 내에서 입력 장치(100)가 기울어진 상태로 터치 또는 드래깅되면, 그 폐곡선 내부 영역이 사용자가 설정한 컬러로 채워질 수 있다. 턴온/오프 기능(2024)이 선택되면, 사용자가 전자기기(200)를 사용하는 도중에 입력 장치(100)를 기울여서 터치 스크린(210) 상에서 일정 거리 이상 드래깅하게 되면, 터치 스크린(210) 또는 전자기기(200) 자체가 턴오프되거나 비활성화될 수 있다. 조이스틱 기능(2025)이 선택되면, 도 19에 도시된 바와 같이 입력 장치(100)를 조이스틱 처럼 사용할 수 있다. 화면 캡쳐 기능(2026)이 선택되면, 터치 스크린(210) 상에 임의의 화면이 디스플레이된 상태에서 입력 장치(100)가 기울어져 일정 거리 이상 드래깅되면, 현재 디스플레이된 화면이 캡쳐되서 전자기기(200)의 내부 메모리에 저장된다. 메인 화면 전환 기능(2027) 기능이 선택되면, 도 18과 같이, 메인 화면으로의 전환이 용이하게 이루어질 수 있다.

도 20에서는 입력 장치의 기울기 특성에 따라 설정 가능한 다양한 기능 및 옵션들에 대하여 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 미처 언급하지 않은 다양한 기능 및 옵션들이 기울기 특성에 매칭되도록 설정될 수도 있다. 또한, 이러한 옵션들을 설명하기 위한 UI의 구성 및 형태도 도 20에 한정되지 않고, 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 21에 따르면, 전자기기는 그 터치 스크린에 터치 또는 근접한 입력 장치에서 발생하는 신호, 즉, 응답 신호를 수신한다(S2110). 신호 수신을 위해서 상술한 바와 같이 전자기기는 터치 스크린 내부의 전극들에 구동 신호를 인가하는 동작을 수행할 수 있다. 구동 신호 인가 및 응답 신호 수신 동작은 교번적으로 반복 수행될 수 있다.

응답 신호가 복수의 전극에 의해 수신되면, 전자기기는 각 전극에서 수신된 신호들을 분석하여 입력 장치의 기울기 특성을 검출한다(S2120). 상술한 바와 같이, 전자기기는 각 전극에서 수신된 신호의 세기에 기초하여 기울기 특성을 검출할 수 있다. 기울기 특성 검출 방법에 대해서는 상술한 부분에서 구체적으로 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다.

전자기기는, 기울기 특성에 기초하여, 입력 장치의 입력 지점을 결정할 수 있다. 구체적으로는, 입력 장치가 기울어지지 않은 상태라고 판단되면(S2130), 각 전극들의 신호 특성에 기초하여 입력 지점을 결정한다(S2140). 반면, 입력 장치가 기울어진 상태라고 판단되면(S2130), 기울기 특성에 따라 입력 지점을 보상한다(S2150). 구체적으로는, 수신된 신호들 중 피크값이 검출된 지점으로부터, 입력 장치가 기울어진 방향의 반대 방향으로 쉬프트된 지점을 입력 지점으로 결정할 수 있다. 쉬프트 거리는 각 신호 세기의 분포를 고려하여 적절하게 결정할 수 있다.

도 21에서는 기울기 특성을 이용하여 입력 지점을 결정하는 것까지 설명하였으나, 실시 예에 따라서는, 전자기기는 기울기 특성을 다양한 인터랙션에 사용할 수도 있다.

구체적으로는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자기기의 제어 방법은, 입력 장치의 기울기 각도가 허용 범위 이내이면 제1 제어 동작을 수행하고, 허용 범위를 벗어나면 제1 제어 동작과 상이한 제2 제어 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 각 제어 동작들의 예에서는 도 14 내지 도 19에서 구체적으로 설명하였다.

일 예로, 제어 방법은, 입력 장치의 위치에 따라 필기 궤적을 디스플레이하는 단계, 입력 장치의 기울기 각도에 따라 필기 궤적의 굵기, 명도, 색상, 채도, 크기, 형태 중 적어도 하나를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또 다른 예로, 제어 방법은, 터치 스크린에 오브젝트가 디스플레이된 상태에서 입력 장치가 터치 스크린의 일 지점에 터치되고, 기울어지면, 입력 장치의 기울기 방향 및 기울기 각도에 따라 오브젝트를 이동시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.

이 밖에도, 상술한 실시 예들에서 설명한 동작을 수행하기 위하여, 제어 방법에 다양한 단계들이 추가되거나, 변형될 수 있다. 이러한 구체적인 실시 예들에 대한 흐름도는 그 도시 및 설명을 생략한다.

이상과 같은 다양한 제어 방법들은 상술한 도 8의 구성을 갖는 전자기기에 의해 수행될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 전자기기의 구성은 기기 종류, 사용 분야 및 기타 조건에 따라 다양하게 변형 또는 추가될 수 있다. 예를 들어, 와이파이나 블루투스, NFC 등과 같은 각종 통신 방식으로 통신을 수행할 수 있는 통신 수단, 비디오 신호 처리를 위한 비디오 프로세서, 오디오 신호 처리를 위한 오디오 프로세서, GPU(Graphic Processing Unit), 마이크, 카메라, 스피커, 저장부, 각종 인터페이스 등이 추가될 수 있다. 또한, 프로세서(220)가 사용할 수 있는 RAM이나 ROM과 같은 각종 메모리나 버퍼, 레지스터 등도 추가될 수 있다. 이에 대해서는 도시 및 설명은 생략한다.

저장부에는 전자기기(200)의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터가 저장될 수 있다. 도 22는 전자기기에 탑재되는 저장부에 설치된 각종 소프트웨어의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 22에 따르면, 저장부(2200)에는 O/S(Operating System)이나 커널 이외에도 다양한 소프트웨어가 저장될 수 있다. 구체적으로는, UI 프레임워크(2210), 기울기 검출 모듈(2220), 입력 지점 결정 모듈(2230), 터치 인식 모듈(2240), 호버링 인식 모듈(2250), 기능 설정 모듈(2260) 등이 저장부(2200)에 저장될 수 있다.

UI 프레임워크(2210)는 각종 UI를 생성하기 위한 모듈이다. UI 프레임워크(2210)는 화면 내의 각종 오브젝트를 구성하는 이미지 합성기(Image Compositor module), 오브젝트가 표시될 좌표를 산출하는 좌표 합성기, 구성된 오브젝트를 산출된 좌표에 렌더링하는 렌더링 모듈, 2D 또는 3D 형태의 UI를 구성하기 위한 툴(tool)을 제공하는 2D/3D UI 툴킷 등을 포함할 수 있다.

UI 프레임워크(2210)는 입력 장치가 터치 스크린(210) 표면을 터치하거나 드로잉하는 경우, 입력 장치의 움직임에 따라 다양한 그래픽 라인, 즉, 필기 궤적을 드로잉(drawing)할 수 있다. 또한, UI 프레임워크(2210)는 상술한 바와 같이 다양한 UI를 생성하고, 입력 장치의 기울기에 따라 필기 궤적의 표시 상태를 변경할 수 있다.

기울기 검출 모듈(2220)은 터치 스크린(210) 내의 전극들로부터 수신되는 신호들의 특성을 분석하여, 입력 장치(100)의 기울기 방향, 기울기 각도 등과 같은 특성을 검출하기 위한 소프트웨어이다. 기울기 검출 모듈(2220)에서 검출한 기울기 특성은 터치 인식 모듈(2240) 및 호버링 인식 모듈(2250)로 제공될 수 있다.

터치 인식 모듈(2240)은 사용자의 손이나 입력 장치가 터치 스크린(210)에 터치되는 지점을 인식하기 위한 모듈이다. 터치 인식 모듈(2240)은 터치 스크린(210) 내의 각 전극들로부터 전달되는 신호를 분석하여, 터치 지점의 좌표, 즉, 입력 지점을 검출한다. 또한, 기울기 검출 모듈(2220)로부터 기울기 특성이 제공되면, 그 기울기 특성에 따라 입력 지점을 보상하여 줄 수 있다.

호버링 인식 모듈(2250)은 사용자의 손이나 입력 장치가 터치 스크린(210) 상에 호버링되는 지점, 즉, 입력 지점을 인식하기 위한 모듈이다. 호버링 인식 모듈(2250)도 기울기 특성을 고려하여 입력 지점을 보상하여 줄 수 있다. 호버링 인식 모듈(2250) 및 터치 인식 모듈(2240)은 하나의 모듈로 구현될 수도 있고, 서로 다른 모듈로 구현될 수도 있다.

패널 제어 모듈(2230)은 터치 스크린(210) 내의 패널 제어부(930)를 제어하기 위한 소프트웨어 모듈이다. 프로세서(210)는 패널 제어 모듈(2230)의 실행에 따라 상술한 바와 같이 구동신호 인가 및 응답 신호 감지가 교번적으로 이루어지도록 패널 제어부(930)를 제어할 수 있다.

기능 설정 모듈(2260)은 입력 장치의 기울기에 대응되는 각종 옵션이나 기능을 설정할 수 있도록 하는 소프트웨어 모듈이다. 상술한 실시 예에서 설명한 바와 같이 사용자는 다양한 방식으로 기능을 설정할 수 있다. 기능 설정 모듈(2260)은 사용자가 설정한 기능을 기울기 방향이나 기울기 각도 등에 매칭시켜 저장부(2200)에 저장한다.

프로세서(210)는 저장부(2200)에 저장된 각 소프트웨어 모듈을 실행시켜 상술한 바와 같은 다양한 동작을 수행할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 프로세서(210)는 소프트웨어 모듈이 내장(embedded)된 SoC 또는 IC(Integrated Circuits) 형태로 구현될 수도 있고, 그 밖에 다양한 형태로 구현될 수도 있다.

도 22에 표시된 소프트웨어 구조는 일 예에 불과하므로, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다. 따라서, 필요에 따라 일부가 생략 또는 변형되거나, 추가될 수도 있음은 물론이다. 가령, 저장부(2200)에는 멀티미디어 처리를 위한 멀티미디어 프레임워크, 각종 센서들에서 센싱된 신호들을 분석하기 위한 센싱 모듈이나, 메신저 프로그램, SMS(Short Message Service) & MMS(Multimedia Message Service) 프로그램, 이메일 프로그램 등과 같은 메시징 모듈, 전화 정보 수집기(Call Info Aggregator) 프로그램 모듈, VoIP 모듈, 웹 브라우저 모듈 등과 같이 다양한 프로그램들이 추가로 마련될 수도 있다.

또한, 상술한 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램은 저장부(2200) 이외에도 다양한 기록 매체에 저장되어 전자기기에 탑재될 수도 있다.

일 예로, 전자기기의 터치 스크린에 터치 또는 근접한 입력 장치에서 발생하는 신호를 수신하는 단계, 상기 전자기기 내의 복수의 전극에서 상기 신호가 수신되면, 상기 복수의 전극 각각을 통해 수신된 신호들을 분석하여 상기 입력 장치의 기울기 특성을 검출하는 단계, 상기 기울기 특성에 따라 상기 터치 스크린에 대한 입력 지점을 결정하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

또한, 상술한 실시 예들에서는 입력 장치의 기울기 특성을 검출한 후 그 특성에 따라 적응적으로 입력 지점을 보상하는 것으로 설명하였으나, 미리 만들어 둔 보정 테이블을 이용하여 입력 지점을 보상하여 줄 수도 있다.

도 23 및 도 24는 보정 테이블을 이용하여 입력 지점을 보상하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 23에 따르면, 전자 장치(200)는 입력 장치(100)의 신호가 수신되면, 수신 신호의 패턴을 분석한다(S2310). 구체적으로는 상술한 바와 같이 각 전극들에서 수신된 신호 세기 및 그 분포 등을 분석한다. 전자 장치(200)는 분석 결과에 기초하여 입력 장치(100)의 기울기 방향 및 기울기 각도 등을 추정한다(S2320). 전자 장치(200)는 기 저장된 기울기/좌표 보정 테이블(2300)을 참고하여, 입력 장치(100)의 입력 지점의 좌표를 보정한다(S2330). 보정 테이블(2300)에는 기울기 각도, 기울기 방향과 같은 기울기 특성과, 그에 따른 좌표 보정 값이 매칭되어 저장될 수 있다. 보정 테이블(2300)은 미리 생성되어, 저장부(2200)에 저장되어 있을 수 있다. 전자 장치(200)의 제조업체나 판매업체, 서비스업체 및 기타 컨텐츠 제공 업체 등은 입력 장치를 다양한 방향 및 각도로 기울이면서 반복 실험을 실시하여, 보정 테이블(2300)를 만든 후, 전자 장치(200)로 제공할 수 있다.

도 23에서는 하나의 보정 테이블(2300)을 사용하는 경우를 설명하였으나, 보정 테이블(2300)은 복수 개가 사용될 수도 있다.

도 24에 따르면, 전자 장치(200)는 입력 장치(100)로부터 수신되는 신호의 패턴을 분석하고, 그 기울기 각도 및 방향 등을 분석한다(S2410, S2420). 전자 장치(200)는 추정된 기울기 각도가 최소 각도 미만이면(S2430), 그 기울기를 무시한다. 반면, 기울기 각도가 최소 각도 이상 최대 각도 미만이면, 기 설정된 제1 보정 테이블(2401)을 이용하여, 입력 지점의 좌표를 보정한다(S2440, S2450).

또한, 전자 장치(200)는 기울기 각도가 최대 각도 이상이면, 기 설정된 제2 보정 테이블(2402)을 이용하여, 입력 지점의 좌표를 보정한다(S2460).

최소 각도 및 최대 각도 각각은 입력 장치의 연결부 형상에 따라 달라질 수 있다. 최소 각도 및 최대 각도는 기울기 특성 및 좌표 쉬프트 거리 간의 관계가 리니어하게 산출되는 구간을 근거로 결정할 수 있다. 예를 들어, 60도 미만의 기울기로 기울어질 때, 그 기울기 각도에 따라 쉬프트 거리가 리니어하게 변경되고, 60도 이상의 기울기에서는 비선형적으로 쉬프트 거리가 변경된다면 60도를 기준으로 서로 다른 보정 테이블(2401, 2402)을 각각 만들어 사용할 수 있다. 도 24에서는 두 개의 보정 테이블을 사용하는 경우를 언급하였으나, 실시 예의 변형에 따라, 보정 테이블의 개수는 그 이상이 될 수도 있음은 물론이다.

이상에서는, 입력 장치(100)가 도전성 팁, 공진 회로부, 연결부 등을 포함하는 구성으로 설명하였으나, 입력 장치(100)에는 이 밖에 다양한 추가 구성이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같은 필압 모듈이 입력 장치(100)에 추가될 수도 있다. 또는, 사용자가 손으로 슬라이딩시켜 커패시턴스를 변경할 수 있는 슬라이드 버튼 또는 사용자가 입력 장치(100)를 온/오프시킬 수 있는 온/오프 버튼 등이 입력 장치(100)에 추가될 수도 있다.

또는, 입력 장치는, 자체적으로 배터리를 구비하여 동작하는 액티브 타입(Active type) 입력 장치로 구현될 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시 예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시 예들은 반드시 단독으로 구현되어야만 하는 것은 아니며, 각 실시 예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시 예들과 조합되어 구현될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 입력 장치 110 : 도전성 팁
120 : 연결부 200 : 전자기기
210 : 터치 스크린 220 : 프로세서

Claims

입력 장치에 있어서,
상기 입력 장치의 일 단부에 형성된 도전성 팁;
상기 도전성 팁을 통해 유입되는 신호에 대응되는 응답 신호를 생성하여, 상기 도전성 팁을 통해 출력하는 공진 회로부; 및
상기 도전성 팁과 상기 입력 장치의 바디부 사이의 연결 부위에서, 상기 도전성 팁의 일부가 상기 입력 장치의 일 단부 방향으로 돌출되도록 상기 도전성 팁의 주변을 둘러싸는 형태로 형성되는 연결부;를 포함하며,
상기 연결부는, 상기 도전성 팁의 단면적보다 큰 단면적을 가지는 금속 부재를 포함하며,
상기 공진 회로부는,
상기 도전성 팁과 커플링되는 외부 장치의 제1 전극 및 상기 금속 부재와 커플링되는 상기 외부 장치의 제2 전극에 기초하여 상기 입력 장치의 기울기 특성을 식별하기 위해 이용되는 상기 응답 신호를 생성하는, 입력 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속 부재는,
상기 금속 부재의 단면적이 상기 도전성 팁의 일부로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 증가하는 콘 형상인, 입력 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속 부재는,
상기 도전성 팁의 일부로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 단면적이 증가하는 콘 형상 파트 및 단면적이 동일하게 유지되는 원 기둥 파트로 구분되는, 입력 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속 부재는, 상기 금속 부재의 단면적이 상기 도전성 팁의 일부로부터 멀어지는 방향으로 점진적으로 증가하는 콘 형상이며,
상기 연결 부재는,
상기 금속 부재와 접하며, 단면적이 동일하게 유지되는 원기둥 형상의 부도성 부재를 포함하는, 입력 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 장치의 바디부는,
전도성 재질로 이루어진 케이스; 및
상기 연결부 및 상기 케이스 사이를 절연시키는 절연체;를 포함하는, 입력 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전성 팁 및 상기 연결부는, 일체형인 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결부는, 상기 입력 장치의 바디부에 고정되며,
상기 도전성 팁은 상기 연결부를 관통하며, 상기 연결부의 내측 및 외측으로 탄력적으로 움직일 수 있는 구조인 것을 특징으로 하는 입력 장치.
전자기기에 있어서,
터치 스크린;
상기 터치 스크린에 터치 또는 근접한 입력 장치의 서로 다른 영역으로부터 획득된 신호를 수신할 수 있는 전극부; 및
상기 입력 장치의 도전성 팁과 커플링된 상기 전극부의 제1 전극 및 상기 입력 장치의 금속 부재와 커플링된 상기 전극부의 제2 전극에 기초하여, 상기 전극부로부터 수신된 상기 신호를 분석하고,
상기 분석된 신호에 기초하여 상기 입력 장치의 기울기 특성을 검출하고, 상기 기울기 특성에 따라 상기 터치 스크린에 대한 입력 지점을 보상하는 프로세서;를 포함하는 전자기기.
제8항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 입력 장치의 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위 이내이면, 상기 복수의 전극들 중에서 가장 큰 세기의 신호가 수신된 적어도 하나의 전극 위치에 기초하여 상기 입력 지점을 결정하고,
상기 입력 장치의 기울기 각도가 상기 허용 범위를 초과하면, 상기 결정된 입력 지점으로부터 상기 입력 장치가 기울어진 방향의 반대 방향으로 쉬프트된 지점을 상기 입력 지점으로 보상하는, 전자기기.
제8항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 입력 장치의 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위 이내이면, 제1 제어 동작을 수행하고,
상기 입력 장치의 기울기 각도가 상기 허용 범위를 초과하면, 상기 제1 제어 동작과 상이한 제2 제어 동작을 수행하는, 전자기기.
제8항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 터치 스크린에 상기 입력 장치가 터치된 상태에서 터치 위치가 변경되면, 변경되는 위치를 따라 연속적으로 필기 궤적을 디스플레이하도록 상기 터치 스크린을 제어하고,
상기 입력 장치의 기울기 각도에 따라 상기 입력 장치의 기능, 상기 필기 궤적의 굵기, 명도, 색상, 채도, 크기, 형태 중 적어도 하나를 변경하는, 전자기기.
제8항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 터치 스크린에 오브젝트가 디스플레이된 상태에서 상기 입력 장치가 상기 터치 스크린의 일 지점에 터치되고, 기울어지면, 상기 입력 장치의 기울기 방향 및 기울기 각도에 따라 상기 오브젝트를 이동시키는 전자기기.
전자기기의 제어 방법에 있어서,
상기 전자기기의 터치 스크린에 터치 또는 근접한 입력 장치의 서로 다른 영역으로부터 획득된 신호를 수신하는 단계;
상기 입력 장치의 도전성 팁과 커플링된 전극부의 제1 전극 및 상기 입력 장치의 금속 부재와 커플링된 상기 전극부의 제2 전극에 기초하여, 상기 전극부로부터 수신된 상기 신호를 분석하는 단계;
상기 분석된 신호에 기초하여 상기 입력 장치의 기울기 특성을 검출하는 단계; 및
상기 기울기 특성에 기초하여, 상기 터치 스크린에 대한 입력 지점을 결정하는 단계;를 포함하는 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 입력 지점을 결정하는 단계는,
상기 입력 장치의 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위 이내이면, 상기 복수의 전극들 중에서 가장 큰 세기의 신호가 수신된 적어도 하나의 전극 위치에 기초하여 상기 입력 지점을 결정하는 단계; 및
상기 입력 장치의 기울기 각도가 상기 허용 범위를 초과하면, 상기 결정된 입력 지점으로부터 상기 입력 장치가 기울어진 방향의 반대 방향으로 쉬프트된 지점을 상기 입력 지점으로 보상하는 단계;를 포함하는 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 입력 장치의 기울기 각도가 기 설정된 허용 범위 이내이면, 제1 제어 동작을 수행하고, 상기 입력 장치의 기울기 각도가 상기 허용 범위를 초과하면, 상기 제1 제어 동작과 상이한 제2 제어 동작을 수행하는 단계;를 더 포함하는 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 터치 스크린에 상기 입력 장치가 터치된 상태에서 터치 위치가 변경되면, 변경되는 위치를 따라 연속적으로 필기 궤적을 디스플레이하는 단계;
상기 입력 장치의 기울기 각도에 따라 상기 필기 궤적의 굵기, 명도, 색상, 채도, 크기, 형태 중 적어도 하나를 변경하는 단계;를 더 포함하는 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 터치 스크린에 오브젝트가 디스플레이된 상태에서 상기 입력 장치가 상기 터치 스크린의 일 지점에 터치되고, 기울어지면, 상기 입력 장치의 기울기 방향 및 기울기 각도에 따라 상기 오브젝트를 이동시키는 단계;를 더 포함하는, 제어 방법.