KR101295356B1 - 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜 및 구동 시스템 - Google Patents

필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜 및 구동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에서, 필기감을 제공받을 수 있는 디지타이저 펜 및 구동 시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 디지타이저 펜은, 펜 형상의 바디; 상기 바디의 종단으로 구비되어 액정상에서의 스크래치 동작에 대응하는 필기 가압력 및 가압 방향 신호를 제공하는 스크래치 돌기부; 상기 바디의 하단부에 형성되어 사용자의 핑거가 권취되기 위한 권취부; 상기 권취부의 표면으로 장착되어, 사용자의 핑거로 필기 촉감에 대응하는 물리적 진동을 제공하기 위한 촉감부; 및 상기 스크래치 돌기부의 스크래치 가압력 및 가압 방향에 근거하여 상기 물리적 진동을 제어하기 위한 구동장치로 구성된다.
따라서, 본 발명은 액정 상으로 스크래치되는 디지타이저 펜의 가압력 및 가압 방향을 토대로, 스크래치 음향과 더불어 사용자의 권취 촉감을 유도함으로써, 디지타이저 펜 사용에 따른 필기감을 토대로 필기시의 위화감을 제거할 수 있는 효과와 더불어, 디지타이저 펜의 기능성을 부가할 수 있는 효과가 있다.
Figure R1020070082388
타블렛, 디지타이저, 펜, 필기감, 감성, 촉감, 스크래치, 음향

Description

필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜 및 구동 시스템{DIGITIZER PEN HANVING A FUNCTION OF GENERATING TACTILE FEELING AND SYSTEM FOR DRIVING THE DIGITIZER PEN}
본 발명은 타블렛 컴퓨터상으로 적용되는 디지타이저 펜에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정상에서 스크래치되는 디지타이저 펜의 움직임 속도 및 가압력을 감지하여, 이에 대응하는 사용자의 촉감을 유도할 수 있는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜 및 구동 시스템에 관한 것이다.
일반적인 타블릿(Tablet) 컴퓨터와 같은 휴대용 컴퓨터에는, 씨피유, 비디오 컨트롤러, 타이밍 컨트롤 칩, 액정 표시기, 터치 스크린, 그리고 컴패니언 칩 등이 포함 구성된다. 여기서, 터치 스크린은, 액정 표시기를 통해 화면 표시되는 메뉴 항목 등을, 사용자가 무선 펜(Cordless Pen)을 이용하여 간편하게 터치 입력할 수 있도록 하기 위한 것으로, 무선 펜이 터치되는 부분의 위치 좌표값을 검출하기 위한 터치 스크린 센서 그리드(Touch Screen Sensor Grid)는, 액정 표시기와 시스템 메인 보드 사이에 설치된다.
또한, 사용자가 무선 펜을 이용하여, 액정 표시기에 화면 표시된 메뉴 항목 등을 터치하는 경우, 터치 스크린 센서 그리드에서는, 무선 펜이 터치된 부분을 전자기파(Electromagnetic Signal)를 이용하여 검출한 후, 그에 상응하는 (X,Y) 위치 좌표 값을, 컴패니언 칩으로 출력하게 된다.
그리고, 컴패니언 칩에서는, (X,Y) 위치 좌표값을, 시스템 메인 보드에 설치된 씨피유로 출력하게 되는데, 컴패니언 칩에서는 유에스비(USB: Universal Serial Bus) 또는 시리얼(Serial) 포맷의 신호를 이용하여, 씨피유와 인터페이스 하게 된다. 그러면, 이와 같은 디지타이저로써 전자 펜의 구조를 살펴 보면 다음과 같다.
먼저, 도 1은 종래 무선 전자 펜을 나타낸 구조이며, 상기 무선 전자 펜(50)에는, RF 출력부(501), 제어부(502), 센서부(503), 그리고 온/오프 버튼(504) 등이 포함 구성된다. 여기서, 사용자가 상기 온/오프 버튼(504)을 1 회 누르게 되면, 상기 제어부(502)에서는, 상기 센서부(503)와 RF 출력부(501)를 인에이블(Enable) 시키는 일련의 동작을 수행하게 된다.
또한, 상기 센서부(503)에서는, 예를 들어 지면 등에 터치되는 광센서 또는 볼 센서의 위치 변화 량을 전기 신호로 검출 출력하게 되고, 상기 RF 출력부(501)에서는 상기 전기 신호를 고주파 성분의 RF 신호로 변환하여, 상기 타블릿 컴퓨터로 무선 송출하게 된다. 그리고, 상기 타블릿 컴퓨터에 추가 구성된 RF 수신 및 USB 변환기(30)에서는, 상기와 같이 무선 송출되는 RF 신호를 수신하여, USB 신호로 변환한 후, 그 USB 신호를 컴패니언 칩(15)으로 출력함으로써, 상기 컴패니언 칩(15)에서 터치 스크린 센서 그리드를 통해 수신되던 (X,Y) 위치 좌표값을, 상기 무선 전자 펜을 통해 무선으로 수신할 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 타블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 컴퓨터를 구비한 사용자는, 상기 무선 전자 펜을 이용하여, 자신이 원하는 메뉴 항목 등을 간편하게 선택 지정함으로써, 그에 상응하는 임의의 동작 및 기능을 선택 수행시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 타블릿 컴퓨터가, 노트북 컴퓨터 모드로 사용되는 경우, 액정 표시기(13)가 수직 방향으로 회전되더라도, 사용자가, 편안한 자세로 무선 전자 펜을 이용하여, 액정 표시기의 회전 상태와 무관하게, 자신이 원하는 메뉴 항목 등을 선택 지정할 수 있게 된다. 따라서, 종래의 무선 전자 펜은 타블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 컴퓨터에서, 노트북 컴퓨터 모드가 설정된 경우, 무선 전자 펜으로부터 송출되는 RF 신호를 수신하여, USB 신호로 변환한 후, 그에 상응하는 임의의 기능 및 동작을 수행한다.
그러나 전술된 바와 같이, 종래의 무선 전자 펜은 RF 송신 장치를 구비한 디지타이저로써, 펜의 동작 상태만을 감지하기 때문에 전자 펜 즉, 디지타이저 펜의 기본 기능만을 구현하고 있어 사실상 펜의 원천적 기능을 벗어난 부가 기능이 미비한 상태이다. 근래에 들어, 디지타이저 펜은 휴대용 컴퓨터 이외에, 소형화된 PDA, 휴대 단말기 등에 보편적으로 적용되고 있으며, 이러한 시대적 관점에서 볼 때, 단순 기능의 디지타이저 펜은 소비자로부터 외면당하고 있는 실정이다.
이러한 문제의 근원은, 디지타이저 펜이 화면상의 메뉴를 선택하기 위한 기능으로서 편리함이 존재하나, 다량의 텍스트화된 정보를 입력하기 위한 장치로써는 사용상의 불편함이 발생하기 때문이다. 예컨대, 화면상으로 디지타이저 펜을 이용한 텍스트 입력 시, 화면의 표면과 디지타이저 펜 사이의 마찰력이 적어 글자를 입 력(쓰기)하기에 매우 불편하다는 것과, 디지타이저 펜을 사용하는 촉감과 페이퍼 상으로 글자를 쓰는 촉감이 극히 상이하여 사용자의 적응력이 극히 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 액정상에서 스크래치되는 디지타이저 펜의 동작을 토대로 사용자의 촉감을 유발시켜, 페이퍼 상에서 글자를 작성하는 촉감과 유사토록 함으로써 디지타이저 펜에 대한 사용자의 적응성을 높일 수 있는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜 및 구동 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 액정상에서 스크래치되는 디지타이저 펜의 동작을 토대로 스크래치 음향을 제공토록 함으로써 디지타이저 펜에 대한 사용자의 적응성을 높일 수 있는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜 및 구동 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 액정상에서 스크래치되는 디지타이저 펜의 가압력을 검출하고, 가압력에 대응하는 촉감을 사용자에게 제공함으로써, 디지타이저 펜 사용에 대한 리얼 촉감을 가미할 수 있는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜 및 구동 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은. 필기감을 제공하기 위한 디지타이저 펜의 권취 부위로 소정 크기의 미세 셀 구조를 갖는 수정, 전기석, 로셸염 등의 소자를 장착하고, 펜 사용에 따른 사용자의 가압력 및 가압 방향에 기반하여 미세 셀로 전기 신호를 공급토록 하여 스크래치 촉감을 형성함으로써, 디지타이저 펜의 제조 구조를 단순화하고 단가를 격감시켜 디지타이저 펜의 활성화를 유도할 수 있는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜 및 구동 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜은, 필기감을 제공하기 위한 디지타이저 펜에 있어서, 펜 형상의 바디; 상기 바디의 종단으로 구비되어 액정상에서의 스크래치 동작에 대응하는 필기 가압력 및 가압 방향 신호를 제공하는 스크래치 돌기부; 상기 바디의 하단부에 형성되어 사용자의 핑거가 권취되기 위한 권취부; 상기 권취부의 표면으로 장착되어, 사용자의 핑거로 필기 촉감에 대응하는 물리적 진동을 제공하기 위한 촉감부; 및 상기 스크래치 돌기부의 스크래치 가압력 및 가압 방향에 근거하여 상기 물리적 진동을 제어하기 위한 구동장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 구동장치는, 상기 스크래치 돌기부의 끝단으로 고정 장착되어 스크래치 돌기부의 X,Y,Z 축 가압력을 검출하기 위한 로드센서; 상기 로드센서로부터 검출된 신호를 소정 크기로 증폭 처리하기 위한 신호 증폭부; 상기 신호 증폭부에서 출력되는 아날로그 증폭 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 AD 컨버터; 소정 크기의 조밀도를 갖도록 정방형으로 배열되는 다수의 피에조 소자로 이루어진 시트(Sheet) 형태의 촉감 매트릭스를 구동하기 위한 매트릭스 구동 드라이버; 상기 촉감 매트릭스(315)를 구동하기 위한 주파수/전압제어 데이터를 포함하여, 스크래치 돌기부의 스크래치 방향에 따른 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 저장하는 데이터 메모리; 및 상기 로드센서에서 검출된 가압력에 비례하여 상기 데이 터 메모리의 주파수/전압제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 매트릭스 구동드라이버로 촉감 매트릭스의 구동 주파수 및 전압 제어 명령을 수행하며, 상기 로드센서에서 검출된 가압 방향에 따라 상기 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 촉감 매트릭스의 동작 방향을 제어하기 위해 상기 촉감 매트릭스로 쉬프트 속도제어 명령을 공급하기 위한 마이컴으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜의 구동 시스템은, 타블렛 컴퓨터와 전기적 접속을 이루고, 상기 타블렛 컴퓨터의 액정상으로 정보를 입력하기 위한 디지타이저 펜에 있어서, 상기 디지타이저 펜은, 펜 형상의 바디; 상기 바디의 종단으로 구비되어 액정상에서의 스크래치 동작에 대응하는 필기 가압력 및 가압 방향 신호를 제공하는 스크래치 돌기부; 상기 바디의 하단부에 형성되어 사용자의 핑거가 권취되기 위한 권취부; 및 상기 권취부의 표면으로 장착되어, 사용자의 핑거로 필기 촉감에 대응하는 물리적 진동을 제공하기 위한 촉감부를 포함하며;
상기 타블렛 컴퓨터는, 상기 전기적 접속을 통해 상기 디지타이저 펜으로부터 상기 스크래치 돌기부의 스크래치 가압력 및 가압 방향 신호를 수신하고, 상기 가압력 및 가압 방향 신호에 근거하여 상기 촉감부로 물리적 진동 신호를 공급하기 위한 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 디지타이저 펜은, 상기 스크래치 돌기부의 끝단으로 고정 장착되어 스크래치 돌기부의 X,Y,Z 축 가압력을 검출하기 위한 로드센서; 상기 로 드센서로부터 검출된 신호를 소정 크기로 증폭 처리하기 위한 신호 증폭부; 상기 신호 증폭부에서 출력되는 아날로그 증폭 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 타블렛 컴퓨터로 전송하기 위한 AD 컨버터; 및 상기 타블렛 컴퓨터의 제어 알고리즘의 제어 명령에 응답하여, 상기 촉감부를 구동하기 위한 매트릭스 구동 드라이버로 구성되며;
상기 타블렛 컴퓨터의 제어장치는 상기 촉감부를 구동하기 위한 주파수/전압제어 데이터를 포함하여, 스크래치 돌기부의 스크래치 방향에 따른 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 저장하는 데이터 메모리; 및 상기 로드센서에서 검출된 가압력에 비례하여 상기 데이터 메모리의 주파수/전압제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 매트릭스 구동드라이버로 촉감 매트릭스의 구동 주파수 및 전압 제어 명령을 수행하며, 상기 로드센서에서 검출된 가압 방향에 따라 상기 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 촉감 매트릭스의 동작 방향을 제어하기 위해 상기 촉감 매트릭스로 쉬프트 속도제어 명령을 공급하기 위한 마이컴으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜 및 구동 시스템은 액정 상으로 스크래치되는 디지타이저 펜의 가압력 및 가압 방향을 토대로, 스크래치 음향과 더불어 사용자의 권취 촉감을 유도함으로써, 디지타이저 펜 사용에 따른 필기감을 토대로 필기시의 위화감을 제거할 수 있는 효과와 더 불어, 디지타이저 펜의 기능성을 부가할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 디지타이저 펜의 전체 구조를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 디지타이저 펜(201)은 펜 형상의 바디(203)와, 상기 바디(203)의 종단으로 구비되어 액정상에서 스크래치하기 위한 스크래치 돌기부(205)와, 상기 바디(203)의 하단부에 형성되어 사용자의 핑거가 권취되기 위한 권취부(207)와, 상기 권취부(207)의 표면으로 장착되어, 상기 스크래치 돌기부(205)의 스크래치 강도 및 방향에 근거하여 사용자의 핑거로 촉감을 제공하기 위한 촉감부(209)와, 상기 바디(203)의 일측면에 구비되어 상기 스크래치 강도 및 방향에 근거하여 스크래치 음향을 출력하기 위한 스피커(211)로 구성된다.
이와 같이 구성된 디지타이저 펜(201)은 타블렛 컴퓨터의 액정 상으로 상기 스크래치 돌기부(205)가 스크래치될 때, 스크래치에 대한 가압력 및 방향을 토대로 상기 촉감부(209)로 촉감 신호를 제공한다. 이와 더불어, 상기 스피커(211)는 스크래치 음향을 출력한다. 상기 촉감 신호 및 스크래치 음향은 페이퍼상으로 필기되는 펜의 필기감 및 필기 음향으로, 상기 필기 음향은 실험적 데이터에 근거하여 기 저장된 음향 데이터이다.
따라서, 상기 스크래치 돌기부(205)는 액정상으로 스크래치되기 위한 가압력 및 가압 방향을 인지하기 위한 센서를 구비하며, 상기 촉감부(209)는 스크래치 돌기부(205)에서 검출된 신호에 대응하는 촉감 신호를 제공한다. 상기 촉감 신호는 전기적 신호에 응답하여 사용자의 핑거로 물리적 에너지를 전달하기 위한 것으로, 수정, 전기석, 로셸염 등의 소자를 이용할 수 있을 것이다. 전술된 소자는 전기적 신호를 물리적 진동 에너지로 변환하기 위한 피에조 소자로써, 이외의 피에조 소자로써 활용되는 별도의 소자가 본 발명으로 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 촉감부(209)는 전술된 피에조 소자가 적용되나, 피에조 소자는 미세 단위 예컨대 1㎟ 단위의 소자를 핑거가 닿는 권취부(207)로 조밀하게 부착하여, 핑거로 촉감을 제공한다.
그러면, 전술된 디지타이저 펜(201)의 주요 구성을 첨부된 도면을 토대로 구체적으로 설명하면 도 3과 같다.
도시된 바와 같이, 스크래치 돌기부(205)의 끝단으로 고정 장착되어 스크래치 돌기부(205)의 X,Y,Z 축 가압력을 검출하기 위한 로드센서(301)와, 상기 로드센서(301)로부터 검출된 신호를 소정 크기로 증폭 처리하기 위한 신호 증폭부(303)와, 상기 신호 증폭부(303)에서 출력되는 아날로그 증폭 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 AD 컨버터(305)와, 소정 크기의 조밀도를 갖도록 정방형으로 배열되는 다수의 피에조 소자(317)로 이루어진 시트(Sheet) 형태의 촉감 매트릭스(315)를 구동하기 위한 매트릭스 구동 드라이버(311)와, 상기 촉감 매트릭스(315)를 구동하기 위한 주파수/전압제어 데이터를 포함하여, 스크래치 돌기부(205)의 스크래치 방향에 따른 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 저장하는 데이터 메모리(309)와, 상기 로드센서(301)에서 검출된 가압력에 비례하여 상기 데이터 메모리(309)의 주파수/전압제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 매트릭스 구동드라이버(311)로 촉감 매트릭스(315)의 구동 주파수 및 전압 제어 명령을 수행하며, 상기 로드센서(301)에서 검출된 가압 방향에 따라 상기 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 촉감 매트릭스(315)의 동작 방향을 제어하기 위해 상기 촉감 매트릭스(315)로 쉬프트 속도제어 명령을 공급하기 위한 마이컴(307)으로 구성된다.
한편, 상기 마이컴(307)은 촉감 매트릭스(315)를 구동 제어함과 더불어, 스크래치 음향을 제공할 수 있으며, 이를 위해 상기 데이터 메모리(309)는 스크래치 음향 데이터를 소정 형태의 파일로 저장하고, 상기 마이컴(307)은 상기 스크래치 음향 데이터를 스피커(211)로 출력하기 위한 음향출력 드라이버(313)와 접속된다.
본 발명에서 전술된 디지타이저 펜은 촉감을 제공하기 위한 기능적 구성요소를 일체화하고 있으나, 필요에 따라 타블렛 컴퓨터에서 촉감 기능을 공급하기 위한 제어 알고리즘을 부여할 수 있다. 즉, 전술된 마이컴(307) 및 데이터 메모리(309)를 포함하여, 음향 출력을 위한 음향출력 드라이버(313) 및 스피커(211)를 타블렛 컴퓨터로 내장할 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 4의 a, b, c는 본 발명에 따른 로드센서(301)로부터 공급되는 가압력 신호 및 가압 방향을 토대로 촉감 매트릭스(315)를 제어하기 위한 제어 패턴이다. 먼저, 상기 로드센서(301)는 스크래치 돌기부(205)의 종단부로 설치되되, 디지타이저 펜(201)의 바디(203)와 고정된다. 필기를 위해 액정상으로 밀착될 때 발생하는 가압력은 상기 스크래치 돌기부(205)를 통해 상기 로드센서(301)로 전달되며, 또한 필기의 방향에 따라 스크래치 돌기부(205)로 전달되는 표면 저항 또한 상기 로드센서(301)로 전달된다.
따라서, 상기 로드센서(301)는 가압력을 검출하기 위한 Z축 센서와, 필기의 방향을 검출하기 위한 X,Y축 센서를 포함한다. 예컨대, 브라우져 상의 키 버튼을 디지타이저 펜(201)으로 클릭할 경우, 상기 Z축 로드센서(301)에서 이를 감지할 것이고, 타블렛상에서 필기를 할 경우, X축 또는(및) Y축 로드센서(301)가 이를 감지한다.
물론, 필기시에도 Z축 로드센서(301)에서 소정 크기의 가압력이 검출될 것이다. 본 발명에서 Z축 로드센서(301)의 검출 신호는 필기시의 핑거 부하량으로 대치될 수 있는데, 힘을 들여 필기를 할 경우 핑거로 걸리는 부하량은 클 것이고, 이로부터 필기의 속도는 저하될 것이다.
이와 같이 로드센서(301)에서 검출되는 신호는 상기 신호 증폭부(303)로 제공되어 소정 크기의 레벨 신호로 증폭된다. 그리고, 이러한 증폭신호는 상기 AD 컨버터(305)로 제공되어 디지트화된 신호로 변환된다. 상기 마이컴(307)은 AD 컨버터(305)를 통해 제공되는 디지털 신호를 분석하고, 분석 결과를 토대로 상기 데이터 메모리(309)로 기 저장된 제어 패턴을 페치한다.
여기서, 상기 데이터 메모리(309)의 제어 패턴을 설명하기 전에, 상기 피에조 소자(317)의 구동 원리를 설명한다. 상기 피에조 소자(317)는 전기적인 신호 예 컨대, 소정 헤르쯔의 주파수 신호와 주파수 신호의 크기 즉, 전압에 의해 물리적인 발진이 이루어진다. 따라서, 상기 피에조 소자(317)는 높은 주파수 및 높은 전압을 인가받을 경우 핑거로 제공되는 촉감의 크기가 증폭된다.
따라서, 상기 데이터 메모리(309)로 저장된 주파수/전압제어 데이터는 Z축 로드센서(301)에 비례하는 주파수 신호 및 전압을 제공한다. 즉, 도 4의 a에 도시된 바와 같이, Z축 로드센서(301)의 신호가 클 경우 즉, 브라우져의 키 버튼을 클릭할 경우 상기 마이컴(307)은 높은 주파수 신호 및 전압을 촉감 매트릭스(315)로 공급한다. 촉감 매트릭스(315)로 권취되어 있는 핑거는 높은 주파수 신호에 의거 동작되는 피에조 소자(317)의 물리적 진동을 제공받아 클릭동작에 따른 촉감을 인지할 수 있다.
그러나, 디지타이저 펜(201)을 이용하여 타블렛 컴퓨터의 액정 화면상으로 필기를 할 경우, 필기 동작에 따른 Z축 로드센서에서 가압력이 검출되고, 동시에 상기 X축 또는 Y축 로드센서(301)에서 필기 방향에 따른 가압력이 검출된다. 즉, 상기 AD 컨버터(305)에서 검출된 결과, Z축 로드센서를 포함하여 X축 또는 Y축 로드센서에서 가압 신호가 검출될 경우, 상기 마이컴(307)은 사용자의 필기 동작을 인지한다.
마이컴(307)은 데이터 메모리(309)로 저장된 주파수/전압 데이터를 토대로 상기 Z축 로드센서(301)의 가압력 검출 신호에 대응하는 주파수/전압 데이터를 추출한다. 그리고, 상기 마이컴(307)은 X축 또는 Y축 로드센서(301)로부터 검출된 신호에 근거하여 상기 데이터 메모리(309)로 저장된 쉬프트 속도제어를 수행한다. 상 기 쉬프트 속도제어는 사용자의 핑거로 필기 시 느끼는 필기감을 제공하기 위한 것으로, 도 4의 b와 같이 촉감 매트릭스(315)의 Y축 라인을 교번되게 제어한다.
즉, 촉감 매트릭스(315)의 Y축을 형성하기 위한 피에조 소자(317)를 소정 갯수의 라인별로 그룹화하고, 그룹화된 Y축 라인을 교번되게 온/오프 설정한다. 예컨대, Y축을 구성하는 소정 갯수의 라인을 온 상태로 유지하고, 이후 동일 갯수의 라인을 오프 상태로 설정하며, 또한 이후 동일 갯수의 라인을 온 상태로 설정하여 그룹별로 교번되도록 온, 오프를 설정한다. 이를 사용자의 핑거 촉감으로 설명하면, 사용자의 검지로 소정 갯수의 라인이 느껴지는 촉감에 비유할 수 있을 것이다.
상기 데이터 메모리(309)는 촉감 매트릭스(315)의 제어 패턴을 구비한 후, X축 또는 Y축 로드센서(301)의 가압력에 비례하여 상기 제어 패턴에 따른 도 4 (b)의 펄스 신호를 쉬프트시킨다. 이러한 쉬프트 동작은 핑거의 표면으로 필기에 따른 필기 방향을 제공하기 위한 것으로, 쉬프트 동작의 기본적인 설정 속도는 50Hz 내지 100Hz 정도가 적절할 것이다.
그러나, 이러한 쉬프트 속도는 X축 또는 Y축 로드센서(301)의 가압력에 비례하여 증가되는데, 필기의 속도가 빠를 때, 핑거에서 느끼는 필감의 속도 또한 빠르게 설정한다. 마이컴(307)는 쉬프트 속도제어에 따른 데이터 메모리(309)의 제어 패턴 정보를 토대로, X축 또는 Y축 로드센서(301)의 가압력 신호에 비례한 쉬프트 속도를 설정한다. 물론, 쉬프트 방향은 X축 로드센서 또는 Y축 로드센서 중 어느 하나의 검출 신호에 따라 쉬프트 방향을 설정할 것이다.
그리고, 도 4의 b에서 제시된 그래프는 촉감 매트릭스(315)를 구동하기 위한 인에이블 설정 신호이며, 마이컴(307)은 이러한 설정 신호와 더불어 도 4의 a와 같은 주파수 제어 신호를 중첩시켜 상기 매트릭스 구동 드라이버(311)로 제공해야 한다. 이를 위해, 도 4의 c는 실시 예로 나타낸 촉감 매트릭스(315)의 제어 패턴을 나타낸 도면이다.
도 4의 c에서 도시된 (가) 그래프는 Z축 로드센서(301)의 가압력이 큰 상태에서 필기감을 나타낸 그래프이다. 즉, 사용자가 디지타이저 펜(201)을 이용한 필기 시 타블렛 액정을 크게 가압하여 필기할 경우로서, 이때의 필기 속도는 저하됨을 나타낸 그래프이다. 마이컴(307)은 이를 위해 필기에 따른 촉감 매트릭스(315) 제어신호인 쉬프트 속도제어를 위한 펄스 신호와 더불어, Z축 로드센서(301)의 가압력에 비례한 주파수 신호가 중첩된 제어 패턴을 구사한다.
도시한 바와 같이, 촉감 매트릭스(315)의 구동전압(V)이 높고, 피에조 소자(317)에 대한 동작 주파수(f1) 또한 높은 상태이다. 그러나, 필기 속도가 낮기 때문에 펄스 신호에 대한 주파수(f2)는 낮게 된다. 그리고, X축 또는 Y축 로드센서의 검출 신호에 따라 펄스 신호의 쉬프트 방향이 설정된다.
따라서, 사용자의 핑거는 필기 방향과 필기 가압력에 대응하여 필기감을 인지할 수 있다. 반면, 도 4의 c에서 도시된 (나) 그래프와 같이, 타블렛 액정상으로 가압되는 디지타이저 펜(201)의 가압력이 작을 경우 즉, 싸인과 같은 빠른 필기가 이루어질 경우를 나타낸다. 이는 도시한 바와 같이, Z축 로드센서(301)의 가압력이 낮아 전압(V) 및 촉각 매트릭스(315)의 구동 주파수(f1)가 낮으며, 반면 필기 속도를 표현하기 위한 펄수 신호의 주파수(f2)는 높게 설정된다.
마이컴(307)은 이러한 제어패턴을 토대로 상기 매트릭스 구동드라이버(311)로 주파수/전압 제어 및 쉬프트 속도제어를 수행하며, 상기 매트릭스 구동드라이버(311)는 마이컴(307)의 제어명령에 기초하여 상기 촉감 매트릭스(315)로 필기감을 제공할 수 있는 신호 제어를 전달한다.
결국, 사용자의 핑거는 디지타이저 펜(201)의 필기 동작에 따라 상기 촉감 매트릭스(315)로부터 필기감을 제공받을 수 있으며, 사용자는 페이퍼상으로 필기하는 느낌을 디지타이저 펜(201)을 통해 얻을 수 있다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 디지타이저 펜 및 구동 시스템은 펜 사용시 사용자의 촉감 및 스크래치 음향을 제공하여 디지타이저 펜의 필기감을 형성함으로써, 감성적 제품으로써의 기능성을 부여하고, 구조적 측면에서 저렴한 제조 단가를 구현하여 디지타이저 시장의 새로운 판로를 개척함에 따라 산업적 이용 가치가 극히 높을 것이다.
도 1은 종래 디지타이저 펜의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 디지타이저 펜의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 디지타이저 펜의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 동작 원리를 설명하기 위한 제어 패턴을 나타낸 그래프이다.
<주요 도면에 대한 부호의 설명>
201 : 디지타이저 펜 203 : 바디
205 : 스크래치 돌기부 207 : 권취부
209 : 촉감부 211 : 스피커
301 : 로드센서 303 : 신호 증폭부
305 : AD 컨버터 307 : 마이컴
309 : 데이터 메모리 311 : 매트릭스 구동드라이버
313 : 음향출력 드라이버 315 : 촉감 매트릭스
317 : 피에조 소자

Claims (12)

  1. 필기감을 제공하기 위한 디지타이저 펜에 있어서,
    펜 형상의 바디;
    상기 바디의 종단으로 구비되어 액정상에서의 스크래치 동작에 대응하는 필기 가압력 및 가압 방향 신호를 제공하는 스크래치 돌기부;
    상기 바디의 하단부에 형성되어 사용자의 핑거가 권취되기 위한 권취부;
    상기 권취부의 표면으로 장착되어, 사용자의 핑거로 필기 촉감에 대응하는 물리적 진동을 제공하기 위한 촉감부; 및
    상기 스크래치 돌기부의 스크래치 가압력 및 가압 방향에 근거하여 상기 물리적 진동을 제어하기 위한 구동장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디의 일측면에 구비되어 상기 스크래치 가압력 및 가압 방향에 근거하여 기 설정된 스크래치 음향을 출력하기 위한 스피커 및 음향 출력장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉감에 대응하는 물리적 진동은 전기적 신호에 응답하여 사용자의 핑거 로 물리적 에너지를 전달하기 위한 것으로, 수정, 전기석, 로셸염 중 어느 하나의 소자가 적용되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉감에 대응하는 물리적 진동은 전기적 신호에 응답하여 사용자의 핑거로 물리적 에너지를 전달하기 위한 것으로, 피에조 구동 소자가 적용되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜.
  5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촉감부는 상기 물리적 진동 소자를 미세 단위로 밀집시킨 시트(Sheet)화된 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동장치는, 상기 스크래치 돌기부의 끝단으로 고정 장착되어 스크래치 돌기부의 X,Y,Z 축 가압력을 검출하기 위한 로드센서;
    상기 로드센서로부터 검출된 신호를 소정 크기로 증폭 처리하기 위한 신호 증폭부;
    상기 신호 증폭부에서 출력되는 아날로그 증폭 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 AD 컨버터;
    소정 크기의 조밀도를 갖도록 정방형으로 배열되는 다수의 피에조 소자로 이루어진 시트(Sheet) 형태의 촉감 매트릭스를 구동하기 위한 매트릭스 구동 드라이버;
    상기 촉감 매트릭스(315)를 구동하기 위한 주파수/전압제어 데이터를 포함하여, 스크래치 돌기부의 스크래치 방향에 따른 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 저장하는 데이터 메모리; 및
    상기 로드센서에서 검출된 가압력에 비례하여 상기 데이터 메모리의 주파수/전압제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 매트릭스 구동드라이버로 촉감 매트릭스의 구동 주파수 및 전압 제어 명령을 수행하며, 상기 로드센서에서 검출된 가압 방향에 따라 상기 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 촉감 매트릭스의 동작 방향을 제어하기 위해 상기 촉감 매트릭스로 쉬프트 속도제어 명령을 공급하기 위한 마이컴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜.
  7. 타블렛 컴퓨터와 전기적 접속을 이루고, 상기 타블렛 컴퓨터의 액정상으로 정보를 입력하기 위한 디지타이저 펜에 있어서,
    상기 디지타이저 펜은, 펜 형상의 바디;
    상기 바디의 종단으로 구비되어 액정상에서의 스크래치 동작에 대응하는 필기 가압력 및 가압 방향 신호를 제공하는 스크래치 돌기부;
    상기 바디의 하단부에 형성되어 사용자의 핑거가 권취되기 위한 권취부; 및
    상기 권취부의 표면으로 장착되어, 사용자의 핑거로 필기 촉감에 대응하는 물리적 진동을 제공하기 위한 촉감부를 포함하며;
    상기 타블렛 컴퓨터는, 상기 전기적 접속을 통해 상기 디지타이저 펜으로부터 상기 스크래치 돌기부의 스크래치 가압력 및 가압 방향 신호를 수신하고, 상기 가압력 및 가압 방향 신호에 근거하여 상기 촉감부로 물리적 진동 신호를 공급하기 위한 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜의 구동 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지타이저 펜은 스피커를 더 포함하고, 상기 타블렛 컴퓨터의 제어장치는 스크래치 음향 데이터를 보유하며, 상기 스크래치 음향 데이터를 상기 스피커로 전송하기 위한 음향출력 드라이버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜의 구동 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 촉감에 대응하는 물리적 진동은 전기적 신호에 응답하여 사용자의 핑거로 물리적 에너지를 전달하기 위한 것으로, 수정, 전기석, 로셸염 중 어느 하나의 소자가 적용되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜의 구동 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 촉감에 대응하는 물리적 진동은 전기적 신호에 응답하여 사용자의 핑거로 물리적 에너지를 전달하기 위한 것으로, 피에조 구동 소자가 적용되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜의 구동 시스템.
  11. 제 7 항, 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촉감부는 상기 물리적 진동 소자를 미세 단위로 밀집시킨 시트(Sheet)화된 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜의 구동 시스템.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지타이저 펜은, 상기 스크래치 돌기부의 끝단으로 고정 장착되어 스크래치 돌기부의 X,Y,Z 축 가압력을 검출하기 위한 로드센서; 상기 로드센서로부터 검출된 신호를 소정 크기로 증폭 처리하기 위한 신호 증폭부; 상기 신호 증폭부에서 출력되는 아날로그 증폭 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 타블렛 컴퓨터로 전송하기 위한 AD 컨버터; 및 상기 타블렛 컴퓨터의 제어 알고리즘의 제어 명령에 응답하여, 상기 촉감부를 구동하기 위한 매트릭스 구동 드라이버로 구성되며;
    상기 타블렛 컴퓨터의 제어장치는 상기 촉감부를 구동하기 위한 주파수/전압제어 데이터를 포함하여, 스크래치 돌기부의 스크래치 방향에 따른 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 저장하는 데이터 메모리; 및 상기 로드센서에서 검출된 가 압력에 비례하여 상기 데이터 메모리의 주파수/전압제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 매트릭스 구동드라이버로 촉감 매트릭스의 구동 주파수 및 전압 제어 명령을 수행하며, 상기 로드센서에서 검출된 가압 방향에 따라 상기 촉감 신호의 쉬프트 속도제어 데이터를 추출하고, 이를 토대로 상기 촉감 매트릭스의 동작 방향을 제어하기 위해 상기 촉감 매트릭스로 쉬프트 속도제어 명령을 공급하기 위한 마이컴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 필기감 제공 기능을 갖는 디지타이저 펜의 구동 시스템.
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