KR102102249B1 - 전자 디바이스들을 위한 스타일러스 - Google Patents

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윙샨 웡
케빈 아르멘다리즈
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크리스토퍼 파스마
마흐무드 아미니
브렌톤 에이. 보
라이언 피. 브룩스
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Abstract

스타일러스 및 전자 디바이스를 포함하는 사용자 입력 시스템이 기술된다. 사용자는 전자 디바이스의 입력 표면을 가로질러서 스타일러스를 조작할 수 있고, 그 이동은 스타일러스에 의해 생성된 축방향 정렬 전기장을 이용하여 검출될 수 있다. 스타일러스는, 또한, 스타일러스에 의해 전자 디바이스에 인가된 힘을 추정하는 데 사용될 수 있는 힘 감지 구조물을 포함할 수 있다.

Description

전자 디바이스들을 위한 스타일러스
관련 출원에 대한 상호 참조
본 PCT 특허 출원은 2015년 9월 8일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Stylus For Electronic Devices"인 미국 가특허 출원 제62/215,620호, 및 2016년 3월 17일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Stylus For Electronic Devices"인 미국 가특허 출원 제62/309,816호에 대한 우선권을 주장하고, 이들의 내용은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.
기술분야
본 명세서에서 기술되는 실시예들은 전자 디바이스들을 위한 사용자 입력 시스템들, 및 더 구체적으로, 전자 디바이스의 터치 스크린과 함께 동작가능한 고정밀 스타일러스에 관한 것이다.
전자 디바이스는 디스플레이에 터치 센서를 포함하여 디스플레이 상에 보이는 요소들과의 사용자 상호작용을 가능하게 할 수 있다. 사용자가 하나 이상의 손가락들로 디스플레이를 터치하는 경우, 터치 센서는 각각의 터치의 위치를 전자 디바이스에 제공하며, 전자 디바이스는 이어서 디스플레이 상에 보여지는 요소들(예컨대, 아이콘, 버튼, 키, 툴바, 메뉴, 사진, 스프라이트, 애플리케이션, 문서, 캔버스, 지도 등)이 변화하게 할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 사용자는 사용자의 손가락보다 더 정밀한 기구, 예컨대 스타일러스를 사용하여 디스플레이와 상호작용하기를 선호할 수 있다.
그러나, 종래의 스타일러스는, 종종, 사용자에게 미미하게 향상된 정밀도만을 제공하는데, 그 이유는 종래의 터치 감응형 전자 디바이스들이, 주로, 사용자의 손가락의 존재 및 위치를 검출하도록 구성되기 때문이다. 예를 들어, 많은 종래의 터치 감응형 전자 디바이스들은 스타일러스로부터의 입력과 사용자의 손바닥, 손목, 또는 손가락으로부터의 의도적 또는 우발적 입력 사이를 신뢰성있게 구별하지 못할 수도 있다.
다른 경우들에 있어서, 스타일러스 입력을 수용하기 위해, 일부 종래의 전자 디바이스들은 자기장을 생성하는 스타일러스로부터의 입력을 수신하는 데 특히 전용되는 별개의 입력 센서, 예컨대 전자기식 디지타이저(digitizer)를 포함할 수 있다. 그러나, 이들 추가적인 컴포넌트들은, 종종, 전자 디바이스의 두께 및 전력 소비를 증가시킬 뿐만 아니라 전자 디바이스의 제조 비용 및 제조 복잡도를 증가시킨다.
본 명세서에서 기술되는 실시예들은, 일반적으로, 적어도 본체 및 팁을 포함하는 스타일러스를 참조한다. 팁은 본체의 제1 단부에 배치될 수 있다. 팁은 전자 디바이스에 의해 검출될 전기장을 방출하도록 구성될 수 있다. 추가로, 팁은 팁이 전자 디바이스를 터치할 때의 힘을 수용하도록 구성된다. 제어 회로가 본체 내에 위치될 수 있다. 제어 회로는 전기장을 생성하는 데 이용되는 전기 신호를 생성하도록 구성된다. 힘 감지 구조물이 또한 본체 내에 위치되며, 힘에 응답하여 비-이진 출력을 생성하도록 구성된다. 마지막으로, 본체 내의 강성 도관이 제어 회로를 팁에 전기적으로 커플링시키며, 힘을 힘 감지 구조물로 기계적으로 이송한다.
일부 실시예들은 외부 디바이스가 전기장의 위치에 기초하여 팁의 위치를 검출하도록 구성될 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 전기장을 제1 전기장으로서 언급할 수 있고, 또한, 강성 도관 주위에 배치된 적어도 링 형상 요소를 포함할 수 있다. 링 형상 요소는 제2 전기장을 방출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들은 외부 디바이스가 제2 전기장을 이용하여 스타일러스의 각위치를 검출하도록 구성되는 구성을 포함할 수 있다.
일부 실시예들은, 또한, 힘 감지 구조물 내의 또는 그에 커플링된 회로를 본체 내에 위치된 회로 및 힘 감지 구조물 뒤의 회로에 전기적으로 커플링시키는 가요성 회로를 포함할 수 있다. 가요성 회로는 힘 감지 구조물의 이동에 응답하여 구부러지도록 구성된 연접 영역(articulated region)을 포함한다. 일부 실시예들은 회로들 중 어느 하나 또는 양측 모두가 절첩된 가요성 연결부에 의해 부착되는 2개 이상의 기판들을 포함할 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
일부 실시예들은, 또한, 스타일러스의 본체 내에 위치되고 둥근 내부 용적부를 갖는 적어도 원통형 섀시를 포함할 수 있다. 배터리가 섀시에 부착될 수 있고, 둥근 내부 용적부 내에 위치될 수 있다. 배터리는 적어도 하나의 절첩된 전극 쌍을 포함할 수 있다.
일부 실시예들은 강성 도관이 강성 도관의 길이를 따라서 형성된 전도성 트레이스들의 어레이를 포함하는 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도성 트레이스들의 어레이는 교호하게 오프셋된 행(row)들로 형성될 수 있다. 이들 및 관련 실시예들에서, 강성 도관은 그의 외부 표면으로부터 전도성 트레이스들의 어레이의 하나 이상의 전도성 트레이스들로 연장되는 노치형 비아를 포함한다.
일부 실시예들은 강성 도관이 팁 신호를 송신하도록 구성된 도체들의 제1 세트, 링 신호를 송신하도록 구성된 도체들의 제2 세트, 및 제1 세트와 제2 세트 사이에 위치된 접지 도체들의 세트를 포함하는 구성을 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술되는 실시예들은 일반적으로 스타일러스를 참조하는데, 이는 적어도 본체 및 본체의 제1 단부에 배치된 팁을 포함하고, 적어도 전자 디바이스에 의해 검출될 전기장을 방출하도록 구성된 전구, 및 전구 주위에 형성되고 전구보다 더 작을 수 있는 경도를 갖는 코팅부를 포함한다. 다른 경우들에 있어서, 스타일러스는 전자 디바이스의 입력 표면보다 더 작은 경도를 갖는, 전구 주위에 형성되는 코팅부를 포함할 수 있다.
일부 실시예들은, 전기장이 제1 반경에서 반전력 지점(half-power point)을 갖는 제1 전기장일 수 있고, 스타일러스가, 전구 뒤에 위치되면서 제1 반경과는 상이할 수 있는 제2 반경에서 반전력 지점을 갖는 제2 전기장을 방출하도록 구성된 전도성 링을 추가로 포함하는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 제1 전기장 또는 제2 전기장 중 어느 하나가 전자 디바이스와 교차하도록 구성될 수 있는 장의 일부분에 대해 실질적으로 구체일 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 팁이 나선형 연결부에 의해 본체로부터 제거가능할 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
일부 실시예들은, 전구가 본체를 향해 연장되고 신호 생성기와 전기 통신할 수 있는 루트 부분을 갖는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 코팅부가 오버몰딩 프로세스를 이용하여 형성될 수 있는 중합체 재료로부터 형성될 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
일부 실시예들은 코팅부가 제1 중합체 재료로부터 형성되는 제1 내부 샷(shot) 및 제2 중합체 재료로부터 형성되는 제2 외부 샷을 포함하는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 제2 중합체 재료가 제1 중합체 재료보다 더 연성일 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 내부 샷은 섬유 보강 중합체 재료를 포함하고, 제2 외부 샷의 제2 중합체 재료는 실질적으로 섬유가 없을 수 있다.
일부 실시예들은 본체가 중공 튜브로부터 형성될 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 신호 생성기는 튜브 내에 배치될 수 있고, 전구에 동작가능하게 커플링될 수 있다. 이들 경우들에 있어서, 팁 및 전구는 나선형 연결부를 통해 본체 및 드라이버 회로로부터 제거되도록 구성된다.
본 명세서에 기술되는 실시예들은, 일반적으로, 적어도 하기를 포함하는 핸드헬드 사용자 입력 디바이스를 참조한다: 본체; 본체의 제1 단부에 배치되고 힘을 수용하도록 구성된 팁; 및 본체 내에 배치되는 힘 감지 구조물 - 힘 감지 구조물은 적어도 본체에 대해 고정된 제1 에지를 갖는 제1 캔틸레버형 레그, 제1 캔틸레버형 레그애 대략적으로 평행하고 본체에 대해 고정된 제2 에지를 갖는 제2 캔틸레버형 레그, 및 제1 캔틸레버형 레그와 제2 캔틸레버형 레그 사이에 연장되고 이들을 연결하는 횡방향 베드를 포함함 -. 스트레인 감지 요소가 제1 캔틸레버형 레그에 부착될 수 있다. 제1 캔틸레버형 레그는 팁에 의해 수용된 힘에 응답하여 굴절하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들은 팁이 횡방향 베드에 기계적으로 커플링될 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 기계적 커플링은 팁과 횡방향 베드 사이에 배치된 강성 신호 도관에 의해 제공된다. 일부 실시예들은 제2 캔틸레버형 레그가 팁에 의해 수용된 힘에 응답하여 굴절하도록 구성될 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 제1 캔틸레버형 레그가 팁에 의해 수용된 힘에 응답하여 사문 곡선을 따라서 굴절하도록 구성될 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은, 또한, 제1 캔틸레버형 레그의 표면에 부착된 적어도 2개 이상의 스트레인 감지 요소들을 포함할 수 있는데, 여기서 하나 이상의 스트레인 감지 요소들은 힘에 응답하여 인장 스트레인 내에 놓이고, 하나 이상의 다른 스트레인 감지 요소들이 힘에 응답하여 압축 스트레인 내에 놓인다.
일부 실시예들은, 또한, 적어도, 2개 이상의 스트레인 감지 요소들에 동작가능하게 커플링되고 팁 상의 힘으로부터 기인하는 압축 스트레인과 인장 스트레인 사이의 차이에 기초하여 출력을 생성하도록 구성된 센서 회로를 포함할 수 있다.
일부 실시예들은, 센서 회로의 적어도 일부분이 제1과 횡방향 베드 사이에 배치될 수 있고 센서 회로가 제2 캔틸레버형 레그에 대해 고정될 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 팁이 힘 감지 구조물을 통해 힘을 본체에 전달하는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은, 제1 캔틸레버형 레그의 제1 에지가 튜브 부재에 용접될 수 있고 횡방향 베드의 제3 에지가 튜브 부재에 용접될 수 있고 튜브 부재가 본체 내에 배치되고 그에 부착될 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술되는 실시예들은 일반적으로 스타일러스를 참조하는데, 이는, 적어도, 본체, 본체의 제1 단부에 배치되고 힘을 수용하도록 구성된 팁, 본체 내에 위치되고 팁에서 수용된 힘을 이송하도록 팁에 동작가능하게 커플링되는 중간 부재, 및 본체 내에 배치된 힘 감지 구조물 - 힘 감지 구조물은 본체에 대해 고정된 각각의 에지들을 갖는 적어도 2개의 레그들, 2개의 레그들 사이에 연장되고 중간 부재에 동작가능하게 커플링되는 횡방향 부재, 및 2개의 레그들 중 제1 레그에 부착되는 스트레인 감지 요소를 포함함 - 을 포함하며, 여기서 제1 레그는 팁에서 수용된 힘에 응답하여 굴절하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들은, 또한, 적어도, 본체 내에 배치되는 슬리브를 포함할 수 있고, 여기서 2개의 레그들이 슬리브의 내부 표면에 용접된다. 일부 실시예들은 2개의 레그들이 횡방향 부재의 대향 측면들로부터 연장되는 구성을 포함할 수 있다.
일부 실시예들은, 또한, 제1 레그의 표면에 부착된 적어도 2개 이상의 스트레인 감지 요소들을 포함할 수 있는데, 여기서 하나 이상의 스트레인 감지 요소들은 힘에 응답하여 인장 스트레인 내에 놓이고, 하나 이상의 다른 스트레인 감지 요소들이 힘에 응답하여 압축 스트레인 내에 놓인다. 본 명세서에 기술되는 실시예들은, 일반적으로, 적어도 하기를 포함하는 스타일러스를 참조한다: 본체; 본체의 제1 단부에 위치되지만 본체의 제1 단부에 대해 고정되지 않고, 힘을 수용하도록 구성된 팁; 본체 내에 위치되는 힘 감지 구조물 - 힘 감지 구조물은, 적어도, 본체의 축에 대해 횡방향으로 위치된 횡방향 베드와 제1을 적어도 포함하는 박스 구조물, 및 제1 캔틸레버형 레그와 제2 캔틸레버형 레그 사이에 연장되는 제2 캔틸레버형 레그를 포함함 -. 이들 실시예들에서, 제2 캔틸레버형 레그는 힘에 응답하여 본체에 대해 시프트하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들은, 박스 구조물이 본체 내에 위치된 슬리브의 일부분에 의해 형성된, 본체에 대해 고정될 수 있는 측면을 추가로 포함하고 제2 측면이 힘에 응답하여 본체의 축을 따르는 측면에 대해 시프트하도록 구성될 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 제1 및 제2 측면들이 힘에 응답하여 굴절하도록 구성되는 구성을 포함할 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 제2 측면은 사문 형상 프로파일로 굴절한다.
일부 실시예들은 본 명세서에 실질적으로 기술되는 바와 같은 스타일러스에 관한 것이다. 일부 실시예들은 본 명세서에 실질적으로 기술되는 바와 같은 전자 디바이스에 관한 것이다. 일부 실시예들은 본 명세서에 기술되는 바와 같이 스타일러스 및 전자 디바이스를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 일부 실시예들은 스타일러스와 전자 디바이스 사이의 통신 방법에 관한 것이다. 일부 실시예들은 전자 디바이스의 입력 표면 상에 스타일러스를 위치설정하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시예들은 스타일러스에 의해 수행되는 저전력 상태에 진입할 것인지 그를 종료할 것인지 추정하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시예들은 전자 디바이스의 입력 표면에 대한 스타일러스의 각위치를 추정하는 방법에 관한 것이다.
일부 실시예들은 스타일러스에 의해 전자 디바이스의 입력 표면에 인가되는 힘을 측정하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시예들은 스타일러스에 의해 전자 디바이스의 입력 표면에 인가되는 힘을 측정하는, 스타일러스에 의해 수행되는 방법에 관한 것이다. 일부 실시예들은 스타일러스에 의해 전자 디바이스의 입력 표면에 인가되는 힘을 측정하는, 전자 디바이스에 의해 수행되는 방법에 관한 것이다. 일부 실시예들은 나선형 연결부를 통해 제거가능한 스타일러스의 대물부에 관한 것이다. 일부 실시예들은 대물부의 팁에서 전구 형상 전기장 생성기를 포함하는 스타일러스의 대물부에 관한 것이다. 일부 실시예들은 대물부에 관한 것인데, 여기서 전구 형상 전기장 생성기는 포고 핀이다. 일부 실시예들은 본 명세서에 기술되는 것과 같이 2개 이상의 회로 보드들을 서로의 위에 절첩시킴으로써 형성되는, 스타일러스용의 메인 제어 보드에 관한 것이다. 일부 실시예들은 스타일러스의 블라인드 캡에 관한 것이다. 일부 실시예들은 블라인드 캡에 관한 것으로, 압력 해제 벤트를 추가로 포함한다. 일부 실시예들은 블라인드 캡에 관한 것으로, 스타일러스로부터 연장된 플러그를 끌어당기도록 구성된 영구 자석을 추가로 포함한다.
이제, 첨부 도면들에 도시된 대표적인 실시예들을 참조할 것이다. 하기의 설명이 실시예들을 하나의 바람직한 실시예로 한정하고자 하는 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다. 반대로, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 바와 같은 기술된 실시예들의 사상 및 범주 내에 포함될 수 있는 대안예들, 수정예들 및 등가물들을 포함하고자 한다.
도 1a는 스타일러스로부터의 입력을 수신하도록 구성된 터치 감응형 디스플레이("입력 표면")를 갖는 전자 디바이스를 도시한다.
도 1b는 전자 디바이스의 입력 표면에 수직으로 배향된, 도 1a의 스타일러스를 도시한다.
도 1c는 도 1a의 전자 디바이스 및 스타일러스의 평면도를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스가 입력 표면의 평면에 대해 비스듬하게, 특히 입력 표면의 평면의 수평 축에 대한 스타일러스의 방위각으로 배향된 것을 보여준다.
도 1d는 도 1a 및 도 1c의 전자 디바이스 및 스타일러스의 측면도를 도시하는데, 구체적으로는, 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 편각(polar angle)을 보여준다.
도 2a는 스타일러스 및 전자 디바이스를 포함하는 사용자 입력 시스템의 간략화된 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2b는 도 2a의 사용자 입력 시스템의 스타일러스의 간략화된 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2c는 도 2a의 사용자 입력 시스템의 전자 디바이스의 간략화된 블록 다이어그램을 도시하며, 도 2b의 스타일러스로부터의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다.
도 2d는 도 2b의 스타일러스의 조정 엔진의 간략화된 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2e는 도 2b의 스타일러스의 프로세싱 유닛 및 무선 인터페이스의 간략화된 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2f는 도 2b의 스타일러스의 전력 서브시스템의 간략화된 블록 다이어그램을 도시한다.
도 3a는 본 명세서에 기술되는 것과 같은 스타일러스(예컨대, 도 1a 내지 도 1d에 도시된 사용자 입력 시스템의 스타일러스, 도 2d 내지 도 2f에 도시된 서브시스템들을 갖는 스타일러스, 등등)의 다양한 컴포넌트들 및 서브시스템들의 분해도를 도시한다.
도 3b는 조립된 도 3a의 스타일러스를 도시하는데, 구체적으로는, 팁에 대해 작용하는 반력(reaction force)의 부재 시에 클리어런스 갭이 스타일러스의 팁 및 본체를 분리시키는 준비 상태(ready state)에 있는 스타일러스를 보여준다.
도 3c는 도 3b의 스타일러스를 도시하는데, 구체적으로는, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 전자 디바이스의 디스플레이와 같은 표면에 대해 스타일러스가 가압되는 경우에 반력이 팁에 대해 작용한 결과로서 클리어런스 갭이 부분적으로 또는 전체적으로 폐쇄되는 입력 상태에 있는 스타일러스를 보여준다.
도 3d는 조립된 도 3a의 스타일러스를 도시하는데, 스타일러스의 배럴, 닙, 및 블라인드 캡은 가상선(phantom)으로 제시하지만 스타일러스의 내부 섀시는 부분적으로 투명한 것으로 도시한다.
도 3e는 도 3d의 조립된 스타일러스의 팁 단부의 상세도를 도시한다.
도 3f는 도 3d의 조립된 스타일러스의 배럴 섹션의 상세도를 도시한다.
도 3g는 도 3d의 조립된 스타일러스의 단부 섹션의 상세도를 도시한다.
도 4a는 본 명세서에서 기술되는 것과 같은 스타일러스의 조정 엔진의 측면도를 도시하는데, 스타일러스의 팁을 지지하는 힘 감지 구조물, 특히, 일반적으로 팁에 대해 작용하는 반력의 부재를 특징으로 하는 공칭 상태에 있는 힘 감지 구조물을 보여준다.
도 4b는 도 4a의 조정 엔진의 측면도를 도시하는데, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 전자 디바이스의 디스플레이와 같은 표면에 대해 스타일러스가 가압되는 경우에 일반적으로 팁에 대해 작용하는 반력의 존재를 특징으로 하는 굴절된 상태에 있는 힘 감지 구조물 및 팁을 보여준다.
도 4c는 도 4a의 조정 엔진의 측면도를 도시하는데, 구체적으로는, 다른 힘 감지 구조물의 굴절된 상태를 보여준다.
도 4d는 선 A-A를 통하여 취해진, 도 4a의 조정 엔진의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스의 팁과 힘 감지 구조물 사이의 기계적 커플링의 일례를 보여준다.
도 4e는 공칭 상태에 있는 하나의 예시적인 힘 감지 구조물의 측면도를 도시한다.
도 4f는 공칭 상태에 있는 다른 힘 감지 구조물의 측면도를 도시한다.
도 4g는 공칭 상태에 있는 또 다른 힘 감지 구조물의 측면도를 도시한다.
도 4h는 공칭 상태에 있는 다른 예시적인 힘 감지 구조물의 측면도를 도시한다.
도 4i는 공칭 상태에 있는 다른 힘 감지 구조물의 측면도를 도시한다.
도 4j는 공칭 상태에 있는 또 다른 힘 감지 구조물의 측면도를 도시한다.
도 4k는 선 B-B를 따라서 관찰되는, 도 4a의 힘 감지 구조물의 배면도를 도시하는데, 구체적으로는, 힘 감지 구조물에 커플링된 스트레인 반응 요소들의 분포를 보여준다.
도 4l은 공칭 상태에 있는 다른 힘 감지 구조물의 배면도를 도시하는데, 구체적으로는, 힘 감지 구조물에 커플링된 스트레인 반응 요소들의 예시적인 분배를 보여준다.
도 4m은 공칭 상태에 있는 또 다른 힘 감지 구조물의 배면도를 도시하는데, 구체적으로는, 힘 감지 구조물에 커플링된 스트레인 반응 요소들의 예시적인 분배를 보여준다.
도 5a는 스타일러스의 조정 엔진의 측면 조립도를 도시하는데, 구체적으로는, 신호 도관이 관형의 강성 전자기 차폐부의 중공 부분 내에 배치됨을 보여준다.
도 5b는 도 5a의 조정 엔진의 조립도를 도시하는데, 구체적으로는, 도 5a의 조정 엔진의 오프셋된 점원(point source)들로부터 상이한 장 세기(field strength)들로 생성될 수 있는 전기장들을 예시한다.
도 5c는 도 5b의 조정 엔진을 도시하는데, 구체적으로는, 도 5a의 조정 엔진의 오프셋된 점원들로부터 유사한 장 세기들로 생성될 수 있는 예시적인 전기장들을 예시한다.
도 5d는 선 C-C를 통하여 취해진, 도 5b의 조정 엔진의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 관형의 강성 전자기 차폐부의 중공 부분 내에 배치되는 신호 도관을 예시한다.
도 5e는 선 D-D를 따라 취해진, 도 5d의 신호 도관의 단면도를 도시하는데, 신호 도관 내에 배치된 신호 라인들 및 회로 보드를 보여준다.
도 5f는 선 E-E를 따라 취해진, 도 5d의 신호 도관의 단면도를 도시하는데, 신호 도관 내에 배치된 신호 라인들 및 회로 보드를 보여준다.
도 5g는 전자 디바이스의 입력 표면에 대해 수직으로 배향된 스타일러스의 측면도 및 평면도를 도시하는데, 스타일러스는 스타일러스의 팁 단부로부터 상이한 크기들의 팁 장(tip field) 및 링 장(ring field)을 생성하도록 구성되고, 각각의 장은 입력 표면의 평면과 교차하고 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역을 한정한다.
도 5h는 도 5g의 스타일러스의 측면도 및 평면도를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스가 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대해 비스듬하게 배향되는 경우에 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 상대적 위치를 예시한다.
도 5i는 도 5g의 스타일러스의 측면도 및 평면도를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스가 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대해 상이한 각도로 배향되는 경우에 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 상대적 위치를 예시한다.
도 5j는 도 5g의 스타일러스의 측면도 및 평면도를 도시하는데, 구체적으로는, 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 방위각 및 편각을 예시한다.
도 5k는 스타일러스의 팁 단부로부터 유사한 크기들의 팁 장 및 링 장 - 각각의 장은 전자 디바이스의 입력 표면과 교차함 - 을 생성하는 스타일러스의 측면도를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스가 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대해 수직으로 배향되는 경우에 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 상대적 위치를 예시한다.
도 5l은 도 5k의 스타일러스를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스가 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대해 비스듬하게 배향되는 경우에 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 상대적 위치를 예시한다.
도 5m은 도 5k의 스타일러스를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스가 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대해 상이한 각도로 배향되는 경우에 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 상대적 위치를 예시한다.
도 5n은 도 5k의 스타일러스를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스가 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대해 거의 평행한 각도로 배향되는 경우에 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 상대적 위치를 예시한다.
도 6a는 스타일러스의 대물부(nosepiece)의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 대물부 내에 일체화된 팁 장 생성기의 일례를 도시한다.
도 6b는 스타일러스의 대물부의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 대물부 내에 일체화된 팁 장 생성기의 다른 예를 도시한다.
도 6c는 스타일러스의 대물부의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 대물부 내에 일체화된 팁 장 생성기 및 링 장 생성기를 도시한다.
도 6d는 접지 신호 라인들이 없는, 도 6c의 대물부를 도시한다.
도 6e는 팁 신호 라인들 및 링 신호 라인들이 없는, 도 6c의 대물부를 도시한다.
도 6f는 스타일러스의 대물부의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 대물부 내에 일체화된 팁 장 생성기의 다른 예를 도시한다.
도 6g는 스타일러스의 대물부의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 대물부 내에 일체화된 팁 장 생성기의 다른 예를 도시한다.
도 7은 스타일러스의 대물부의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스의 본체 내에 배치되는 조정 엔진의 힘 감지 구조물에 의해 지지되는 대물부를 예시한다.
도 8a는 스타일러스의 얇은 폼팩터에 수용되도록 하기 위해 절첩될 수 있는 제어기 보드 세트의 평면도를 도시한다.
도 8b는 선 F-F를 따라서 관찰되는, 도 8a의 가요성 회로의 측면도를 도시하는데, 구체적으로는, 절첩 시, 가요성 회로를 스타일러스 내의 섀시에 커플링시키도록 구성된 2-축 스탠드오프의 변위를 예시한다.
도 8c는 선 F-F를 따라서 관찰되는, 도 8a의 가요성 회로의 측면도를 도시하는데, 구체적으로는, 절첩 시, 가요성 회로를 스타일러스 내의 섀시에 커플링시키도록 구성된 표면 실장 스탠드오프들을 예시한다.
도 9a는 스타일러스의 파워 커넥터, 및 사용 중이 아닐 때 파워 커넥터를 은닉하기 위한 블라인드 캡을 도시한다.
도 9b는 선 G-G를 통한 단면으로 보여지는, 도 9a의 파워 커넥터 및 블라인드 캡을 도시하는데, 구체적으로는, 블라인드 캡을 파워 커넥터에 끌어당기는 자석들의 구성을 보여준다.
도 9c는 다른 예시적인 파워 커넥터 및 블라인드 캡을 도시하는데, 구체적으로는, 블라인드 캡을 파워 커넥터에 끌어당기는 다른 자석 구성을 보여준다.
도 9d는 또 다른 예시적인 파워 커넥터 및 블라인드 캡을 도시하는데, 구체적으로는, 블라인드 캡을 파워 커넥터에 끌어당기는 다른 자석 구성을 보여준다.
도 10a는 스타일러스의 파워 커넥터, 및 사용 중이 아닐 때 파워 커넥터를 은닉하기 위한 블라인드 캡의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 파워 커넥터의 디텐트들과 맞물리도록 구성된 블라인드 캡 내의 리프 스프링(leaf spring)들의 구성을 보여준다.
도 10b는 도 10a의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 파워 커넥터의 디텐트들과 맞물린 블라인드 캡의 리프 스프링들을 보여준다.
도 10c는 파워 커넥터 및 블라인드 캡의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 블라인드 캡 내의 리프 스프링들의 대안의 구성을 보여준다.
도 10d는 스타일러스의 파워 커넥터를 은닉하기 위한 블라인드 캡을 도시하는데, 구체적으로는, 파워 커넥터의 디텐트들과 맞물리도록 구성된 블라인드 캡 내의 후프 스프링 구성을 보여준다.
도 10e는 선 H-H를 통하여 취해진, 도 10d의 블라인드 캡의 단면도를 도시한다.
도 10f는 도 10e의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 파워 커넥터의 디텐트들과 맞물린 후프 스프링을 보여준다.
도 10g는 파워 커넥터의 디텐트들과 맞물리도록 구성된 하나 이상의 후프 스프링들을 포함한 블라인드 캡의 다른 예시적인 단면도를 도시한다.
도 10h는 파워 커넥터의 디텐트들과 맞물리도록 구성된 하나 이상의 후프 스프링들을 포함한 블라인드 캡의 또 다른 예시적인 단면도를 도시한다.
도 11a는 전자 디바이스에 커플링된 파워 커넥터를 포함한 스타일러스를 도시한다.
도 11b는 도 11a의 스타일러스 및 전자 디바이스를 도시하는데, 구체적으로는, 파워 커넥터의 가요성을 예시한다.
도 11c는 충전대(charging stand)에 커플링된 도 11a의 파워 커넥터를 포함한 스타일러스를 도시한다.
도 11d는 충전 케이블에 커플링된 도 11a의 파워 커넥터를 포함한 스타일러스를 도시한다.
도 11e는 전자 디바이스의 외부 표면에 전기적으로 커플링하도록 구성된 파워 커넥터를 포함한 스타일러스를 도시한다.
도 11f는 정합 구성에서의 도 11e의 스타일러스 및 전자 디바이스를 도시한다.
도 12는 전자 디바이스의 입력 표면을 터치하는 스타일러스의 각위치를 위치설정 및 추정하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 13은 스타일러스에 의해 전자 디바이스의 입력 표면에 인가된 힘을 추정하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 명세서에서 기술되는, 스타일러스를 제조하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 15는 스타일러스의 저전력 모드를 종료하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 16은 스타일러스의 저전력 모드에 진입하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 17은 사용자에게 스타일러스를 충전할 것을 통지하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 18은 전자 디바이스로 스타일러스를 충전하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 19는 사용자에게 스타일러스가 충전됨을 통지하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 20은 터치 입력 모드 또는 스타일러스 입력 모드 중 어느 하나로 전자 디바이스를 동작시키는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 21은 터치 입력 모드 및 스타일러스 입력 모드 양측 모두로 전자 디바이스를 동작시키는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 22는 스타일러스를 입력 표면 상에 위치시키는 경우에 기울기 유도 오프셋(tilt-induced offset)을 보상하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 23은 압력 벤트(pressure vent)를 포함한 블라인드 캡을 제조하는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
도 24는 하나 초과의 모드로 사용자 입력 시스템을 동작시키는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다.
상이한 도면들에서 동일한 또는 유사한 도면 부호들의 사용은 유사하거나, 관련되거나, 동일한 항목을 표시한다.
첨부 도면들에서 크로스-해칭(cross-hatching) 또는 음영의 사용은 일반적으로, 인접하는 요소들 사이의 경계들을 명확하게 하기 위해 그리고 또한 도면들의 가독성을 용이하게 하기 위해 제공된다. 따라서, 크로스-해칭 또는 음영의 존재이든 부재이든, 특정한 재료, 재료 특성, 요소 비율, 요소 치수, 유사하게 도시된 요소들의 공통점, 또는 첨부 도면들에 도시된 임의의 요소에 대한 임의의 다른 특성, 속성, 또는 성질에 대한 어떠한 선호도 또는 요건도 암시하거나 나타내지 않는다.
또한, 다양한 특징부들 및 요소들(및 이들의 집합들 및 그룹들) 및 그 사이에 제공된 경계들, 분리들, 및 위치 관계들의 비율들 및 치수들(상대적 또는 절대적인)은 첨부된 도면들에서 단지 본 명세서에 기술된 다양한 실시예들의 이해를 용이하게 하기 위해 제공되고, 따라서 반드시 축척에 맞게 나타내어지거나 도시되지 않을 수 있으며, 도시된 실시예에 대해, 그를 참조하여 기술된 실시예들의 제외에 대한 어떠한 선호도 또는 요건도 나타내도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 실시예들은, 일반적으로, 전자 디바이스(예컨대, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터 등)에 입력을 제공하도록 구성된 스타일러스(예컨대, 마킹 툴, 스마트 펜, 스마트 브러시, 원드(wand), 치즐, 사용자 조작 전자 입력 디바이스, 핸드헬드 입력 디바이스 등)를 참조한다. 사용자는 전자 디바이스의 입력 표면에 대한 스타일러스의 배향 및 위치를 조작하여, 쓰기, 스케치하기, 스크롤하기, 게임하기, 사용자 인터페이스 요소들을 선택하기, 사용자 인터페이스 요소들을 이동시키기 등과 같지만 이들로 제한되지 않는 정보를 전자 디바이스로 전달한다. 많은 실시예들에서, 전자 디바이스의 입력 표면은 멀티 터치 디스플레이 스크린이지만, 이것이 요구되지는 않으며; 다른 실시예들에서, 입력 표면은 트랙 패드 또는 드로잉 태블릿과 같은 비-디스플레이 입력 표면일 수 있다. 총체적으로, 스타일러스 및 전자 디바이스는 본 명세서에서 "사용자 입력 시스템"으로 지칭된다.
본 명세서에서 기술되는 사용자 입력 시스템은 스타일러스로부터 자유 형식(free-form)의 사용자 입력을 캡처하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 전자 디바이스의 입력 표면을 가로질러서 스타일러스의 팁을 슬라이딩, 이동, 드로잉, 또는 드래깅할 수 있고, 이에 응답하여, 전자 디바이스는 입력 표면 아래에 위치된 디스플레이를 사용하여 라인을 렌더링할 수 있다. 이러한 예에서, 렌더링된 라인은 입력 표면을 가로지르는 스타일러스의 경로를 추종하거나 또는 그에 대응한다. 렌더링된 라인의 두께는 사용자가 입력 표면을 가로질러서 스타일러스를 이동시키는 힘 또는 속도에 적어도 부분적으로 기초하여 변화할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 렌더링된 라인의 두께는, 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 경사도, 입력 표면을 횡단하는 수평 쓰기 라인에 대한 스타일러스의 쓰기 각도 등과 같지만 이들로 제한되지 않는, 입력 표면에 대한 스타일러스의 각도에 적어도 부분적으로 기초하여 변화할 수 있다. 다른 예들에서, 스타일러스 및 전자 디바이스는 임의의 다른 적합한 입력 목적을 위해 함께 사용될 수 있다.
광범위하게 그리고 일반적으로, 본 명세서에서 기술되는 사용자 입력 시스템은 스타일러스의 하나 이상의 출력들(및/또는 스칼라량 또는 벡터량으로서의 시간의 경과에 따른 그 내부에서의 변화들)을 판정하고/하거나 추정하여 그들에 대한 사용자의 조작을 전자 디바이스로의 입력으로서 해석한다. 예를 들어, 사용자 입력 시스템은 하기를 추정할 수 있다: 사용자의 그립(grip)에 의해 스타일러스에 인가된 힘의 크기(예컨대, 스칼라량 또는 벡터량으로서의 비-이진 추정치(non-binary estimate)의 크기); 스타일러스에 의해 전자 디바이스의 입력 표면에 인가된 힘의 크기(예컨대, 스칼라량 또는 벡터량으로서의 비-이진 추정치의 크기); 스타일러스의 팁이 전자 디바이스의 입력 표면을 터치하는 위치 또는 터치하는 영역; 스타일러스 팁의 위치와 사용자의 손바닥, 손목, 또는 입력 표면과 또한 접촉하는 다른 손가락들 사이의 거리; 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 편각(예컨대, 스타일러스의 경사도); 입력 표면의 축에 대한 스타일러스의 방위각; 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 각위치의 벡터 또는 스칼라 표현; 입력 표면에 대한 스타일러스의 길이를 따르는 하나 이상의 지점들의 3차원 좌표들(예컨대, 구면 좌표, 직교 좌표 등); 등등. 많은 실시예들에서, 사용자 입력 시스템은 시간의 경과에 따라 그러한 변수들을 모니터링하여, 그들의 변화의 속도들을 스칼라량 또는 벡터량 중 어느 하나(예컨대, 속도, 가속도 등)로서 추정한다.
입력 표면의 평면 내의 또는 그에 평행한 지점(또는 영역)으로서 스타일러스의 2차원 위치 좌표들을 추정 또는 판정하는 동작은, 그러한 동작이 전자 디바이스에 의해 수행되든, 스타일러스에 의해 수행되든, 그리고/또는 적어도 부분적으로 그들 간의(또는 하나 이상의 다른 전자 디바이스와의) 협력의 결과로서 수행되든, 일반적으로, 본 명세서에서 스타일러스를 "위치설정하는 것"으로 지칭된다. 많은 실시예들에서, 이러한 동작은 전자 디바이스의 입력 표면의 평면의 원점(origin point), 예컨대 전자 디바이스의 터치 감응형 디스플레이 위에 배치되는 커버 유리의 외부 표면의 하부 좌측 코너에 대한 스타일러스 팁의 직교 좌표들을 추정하는 것을 수반한다. 다른 예들에서, 이러한 동작은 스타일러스의 팁이 터치하는 입력 표면의 2차원 영역 또는 구역을 추정하는 것을 수반한다. 직교 좌표들(및/또는 영역과 연관된 좌표들의 세트)은 입력 표면 자체(예컨대, 국부적 직교 좌표계)에 평행하거나 또는 그와 연관된 평면에 의해 정의되는 원점에 대해 상대적일 수 있다. 일례에서, 원점은 직사각형 입력 표면의 상부 우측 코너에 있을 수 있다. 스타일러스의 위치는 임의의 적합한 방식 또는 포맷으로, 예컨대, 벡터량 또는 스칼라량들로 표현될 수 있다.
입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 배향을 추정하는 동작은, 그러한 동작이 전자 디바이스에 의해 수행되든, 스타일러스에 의해 수행되든, 그리고/또는 적어도 부분적으로 그들 간의(또는 하나 이상의 다른 전자 디바이스들과의) 협력의 결과로서 수행되든, 일반적으로, 본 명세서에서 스타일러스의 "각위치"를 추정하는 것으로 지칭된다. 많은 실시예들에서, 스타일러스의 각위치를 추정하는 동작은 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 세로축의 배향을 설명하는 구면 좌표들을 추정하는 것을 수반한다. 다른 경우들에 있어서, 스타일러스의 각위치를 추정하는 것은 스타일러스의 세로축을 따르는 하나 이상의 기준점들의 3차원 직교 좌표(들)를 추정하는 것을 수반한다. 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 각위치를 판정하기 위한 임의의 수의 구현 특정적인 적합한 방법들이 다른 실시예들에서 채용될 수 있고, 스타일러스의 위치에서처럼, 스타일러스의 각위치가 임의의 적합한 방식 또는 포맷으로, 예컨대, 하나 이상의 벡터량 또는 스칼라량들로 표현될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
일부 실시예들에서, 입력 표면의 평면 및 천정(zenith)에 대한 스타일러스의 편각 및 방위각이 추정될 수 있다. 편각은 입력 표면의 평면에 수직(예컨대, 천정)인 벡터에 대한 스타일러스의 각도로서 계산될 수 있고, 방위각은 입력 표면의 평면에 평행(예컨대, 축)인 벡터에 대한 스타일러스의 각도로서 계산될 수 있다. 이러한 예들에서, 입력 표면 상에서의 스타일러스의 팁의 위치는 스타일러스의 각위치를 정의하는 국부적 구면 좌표계의 원점으로 간주될 수 있다.
스타일러스의 각위치를 위치설정 및 추정하는 동작들이, 일반적으로, 국부적으로 정의된 직교 좌표계 및 국부적으로 정의된 구면 좌표계와 관련하여 본 명세서에서 참조되지만, 당업자는 그러한 좌표계들이 임의의 특정 실시예에 대해 요구되지는 않으며 다른 좌표계들 또는 다수의 좌표계들의 협력이 본 명세서에서 설명되는 것과 같은 다양한 계산들 및 동작들의 수행에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 예들에서, 하나의 좌표계로부터 다른 좌표계로 시프트시키기 위해, 아핀 변환들 또는 유사한 계산 또는 병진들이 전자 디바이스 또는 스타일러스 중 어느 하나 또는 양측 모두에 의해 수행될 수 있다.
전술된 바와 같이, 전자 디바이스 및/또는 스타일러스는 시간의 경과에 따라 스타일러스의 위치 및 각위치를 추정 및/또는 모니터링하도록 그리고 가속도, 속도, 인가된 총 힘, 경로 길이 등과 같지만 이들로 제한되지 않는 미분 또는 적분 수량들을 컴퓨팅하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스타일러스가 입력 표면을 가로질러서 이동될 때 그 입력 표면에 대한 스타일러스의 속도 및/또는 가속도를 추정하는 동작은, 그러한 동작이 전자 디바이스에 의해 수행되든, 스타일러스에 의해 수행되든, 그리고/또는 적어도 부분적으로 그들 간의(또는 하나 이상의 다른 전자 디바이스들과의) 협력의 결과로서 수행되든, 일반적으로, 본 명세서에서 스타일러스의 "평면형 모션"을 추정하는 것으로 지칭된다. 많은 실시예들에서, 이러한 동작은 시간의 경과에 따라 스타일러스의 상대적 움직임을, 그리고, 더 구체적으로는, 시간의 경과에 따라 스타일러스의 위치의 변화를 추정하는 것을 수반한다. 특정 기간의 경과에 따른 스타일러스의 위치의 변화는 그 기간 동안의 스타일러스의 속도를 추정하는 데 이용될 수 있다. 유사하게, 특정 기간에서의 스타일러스의 속도의 변화는 그 기간 동안의 스타일러스의 가속도를 추정하는 데 이용될 수 있다.
스타일러스가 입력 표면의 평면을 가로질러서 이동될 때 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 각속도 및/또는 각가속도를 추정하는 동작은, 전자 디바이스에 의해 수행되든, 스타일러스에 의해 수행되든, 그리고/또는 적어도 부분적으로 그들 간의 협력의 결과로서 수행되든, 일반적으로, 본 명세서에서 스타일러스의 "각도 모션"을 추정하는 것으로 지칭된다. 많은 실시예들에서, 이러한 동작은 시간의 경과에 따라 스타일러스의 편각 및 방위각의 변화들을 추정하는 것을 수반한다. 특정 기간에서의 스타일러스의 편각의 변화는 그 기간 동안의 스타일러스의 편각 각속도이다. 특정 기간에서의 스타일러스의 방위각의 변화는 그 기간 동안의 스타일러스의 방위각 각속도이다. 이러한 실시예들에서, 특정 기간에서의 편각 각속도 또는 방위각 각속도의 변화들은, 일반적으로, 본 명세서에서 편각 각가속도 및 방위각 각가속도로 각각 지칭된다.
많은 실시예들에서, 스타일러스에 의해 입력 표면에 인가된 힘은 추정, 측정, 계산, 또는 다른 방식으로 정확하게 또는 대략적으로 컴퓨팅될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "힘"은 힘 추정치들, 판정치들, 및/또는 계산치들을 지칭하는데, 이는 압력, 변형, 응력, 스트레인, 힘 밀도, 힘-면적 관계, 추력, 토크, 및 힘 또는 관련 수량들을 포함하는 다른 효과들과 같은 속성들 또는 특성들에 대응할 수 있다.
스타일러스에 의해 입력 표면에 인가된 힘을 추정하는 동작은, 전자 디바이스에 의해 수행되든, 스타일러스에 의해 수행되든, 그리고/또는 적어도 부분적으로 그들 간의(또는 하나 이상의 다른 전자 디바이스들과의) 협력의 결과로서 수행되든, 일반적으로, 본 명세서에서 "인가된 힘"을 추정하는 것으로 지칭된다. 보다 광범위하게는, 동작은, 스타일러스의 팁과 입력 표면 사이에서 그에 의해 인가된 힘의 크기를, 그 힘의 배향 또는 방향에 의존적으로 또는 독립적으로 추정하는 것을 수반한다. 많은 실시예들에서, 스타일러스의 팁에 의해 입력 표면에 인가된 힘은 스타일러스 자체에 의해 추정된다. 예를 들어, 스타일러스 내의 힘 감지 구조물이, 스타일러스가 힘을 입력 표면에 인가하는 경우에 스타일러스에 의해 경험되는 "반력"을 분해 또는 측정함으로써 인가된 힘을 추정할 수 있다. 반력은 스타일러스에 의해 입력 표면에 인가되는 힘과 같고 정반대이며, 따라서, 스타일러스에 의한 반력의 측정치는 입력 표면에 대한 인가된 힘의 측정치에 대응한다.
다른 경우들에 있어서, 전자 디바이스는 인가된 힘을 직접적으로 측정할 수 있다. 그러한 예에서는, 스타일러스가 반력을 판정 또는 추정하는 것이 요구되지 않을 수도 있다.
다른 추가 실시예들에서는, 인가된 힘 및 반력 양측 모두가 추정될 수 있고/있거나 판정될 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력 시스템은 반력의 추정치뿐만 아니라 인가된 힘의 추정치를 획득할 수 있다. 사용자 입력 시스템은 2개의 측정치들 중 하나 또는 양측 모두를 선택 및 사용할 수 있거나, 또는 다른 경우들에 있어서, 사용자 입력 시스템은 적절한 방식(예컨대, 평균)으로 2개의 측정치들을 조합할 수 있다.
이들 및 다른 실시예들은 도 1a 내지 도 24를 참조하여 하기에서 논의된다. 그러나, 당업자들은 이러한 도면들과 관련하여 본 명세서에서 제공되는 상세한 설명이 설명의 목적을 위한 것일 뿐이며, 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다는 것을 쉽게 알 것이다. 설명 전반에 걸쳐서 나타나는 섹션 제목들은 편의상 및 유기적 목적들만을 위해 제공되며, 임의의 특정 섹션 내의 개시내용을 그 섹션에서 설명되는 실시예들, 수정예들, 대안예들, 세부사항들, 특징들, 및/또는 특성들로 한정 또는 제한하고자 하는 것이 아니다.
스타일러스를 포함한 사용자 입력 시스템들
일반적으로, 그리고 광범위하게, 도 1a 내지 도 1d는 전자 디바이스(102) 및 스타일러스(104)를 포함한 사용자 입력 시스템(100)을 참조한다. 사용자(106)는 전자 디바이스(102)에 정보를 전달하기 위해 전자 디바이스(102)의 입력 표면(108)에 대한 스타일러스(104)의 배향 및 위치를 조작한다. 사용자 입력 시스템(100)은 스타일러스(104)를 위치설정하는 것, 스타일러스(104)의 각위치를 추정하는 것, 스타일러스(104)에 의한 입력 표면(108)으로의 힘의 크기를 추정하는 것 등과 같지만 이들로 제한되지 않는 다수의 동작들을 수행 또는 조정하도록 구성될 수 있다.
사용자 입력 시스템(100)은 동시에 또는 상이한 시간에 이들 및 다른 동작들을 수행할 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 스타일러스(104)의 위치를 판정하는 동작은 스타일러스(104)의 각위치를 판정하는 동작과 동시에 수행될 수 있는 반면, 스타일러스(104)에 의한 입력 표면(108)으로의 힘의 크기를 추정하는 동작은 오로지 주기적으로 그리고/또는 특정 시간에 전자 디바이스(102)(또는 스타일러스(104))의 특정 동작 모드가 주어지는 경우에 전자 디바이스(102)가 스타일러스로부터 입력된 힘을 수용하도록 구성되어 있는지 여부에 기초하여 수행된다. 그것은 도 1a 내지 도 1d가 제공되는 이들 및 다른 실시예들에 관한 것이다.
도 1a는 전자 디바이스(102) 및 스타일러스(104)를 포함한 사용자 입력 시스템(100)을 도시한다. 사용자(106)는 전자 디바이스(102)의 입력 표면(108)을 가로질러서 스타일러스(104)의 팁을 슬라이딩시켜서, 입력 표면(108) 아래에 위치되거나 입력 표면(108)과 일체화된 전자 디바이스(102)의 디스플레이 상에 제시 또는 렌더링된 사용자 인터페이스와 상호작용하게 한다.
다른 경우들에 있어서, 전자 디바이스(102)는 디스플레이를 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(102)는 도 1a 내지 도 1d에서 단지 일례로서 태블릿 컴퓨팅 디바이스로서 제시되는데; (디스플레이들이 입력 표면(108) 아래에 위치되거나 위치되지 않은) 다른 전자 디바이스들이 구상된다. 예를 들어, 사용자 입력 시스템(100)의 전자 디바이스는 주변기기 입력 디바이스, 트랙 패드, 드로잉 태블릿 등으로서 구현될 수 있다.
먼저, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 스타일러스(104)의 소정의 물리적 및 동작 특성들을 참조한다. 스타일러스(104)는 사용자(106)에 의한 사용 및 조작을 가능하게 하는 다양한 형태들을 취할 수 있다. 도시된 예에서, 스타일러스(104)는 펜 또는 연필과 같은 일반적인 쓰기 도구의 형태를 갖는다. 도시된 예에서, 스타일러스(104)는 2개의 단부들이 있는 원통형 본체를 포함한다. 이러한 예에서, 본체의 2개의 단부들은 각각 테이퍼형 팁 및 라운드형 캡을 갖고서 종단된다. 테이퍼형 팁 및 라운드형 캡 중 어느 하나 또는 양측 모두는 탈착가능할 수 있거나, 본체에 부착될 수 있거나, 또는 본체의 일체형 부분일 수 있다. 사용자(106)는 입력 표면(108)을 가로질러서 스타일러스(104)의 테이퍼형 팁을 슬라이딩시켜서 전자 디바이스(102)로 정보를 전달하게 한다. 전자 디바이스(102)는 임의의 구현 특정적인 적합한 방식으로 스타일러스(104)의 사용자의 조작을 해석할 수 있다.
스타일러스(104)의 원통형 본체, 또는 보다 일반적으로, "본체" 또는 "배럴"은 임의의 수의 적합한 재료들로부터 형성될 수 있다. 배럴은 도 1b에서 배럴(104a)로서 식별된다. 배럴(104a)은 플라스틱, 금속, 세라믹, 라미네이트, 유리, 사파이어, 나무, 가죽, 합성 재료, 또는 임의의 다른 재료 또는 재료들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 배럴(104a)은 스타일러스(104)의 하나 이상의 내부 컴포넌트들을 위한 보호용 케이스 및 외부 표면(또는 부분 외부 표면)을 형성할 수 있다. 배럴(104a)은 함께 동작가능하게 연결되는 하나 이상의 컴포넌트들, 예컨대 전면 편부 및 배면 편부 또는 상부 클램셀 및 저부 클램셀로 형성될 수 있다. 대안으로, 배럴(104a)은 단일 편부(예컨대, 균일한 본체 또는 단일체)로 형성될 수 있다. 많은 실시예들에서, 배럴(104a)은 유전체 재료로부터 형성된다.
일부 실시예들에서, 배럴(104a)은, 부분적으로 또는 전체적으로, 적외선 신호 또는 다른 광학 신호, 예컨대 다색 발광 다이오드로부터 방출된 광을 확산시키는 광학 신호 디퓨저로서 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 배럴(104a)은, 전체적으로 또는 부분적으로, 무선 통신 및/또는 전기장이 통과하는 것을 허용하는 안테나 창으로서 구성될 수 있다.
배럴(104a)은 배럴(104a)에 선택된 컬러, 경도, 탄성, 강도, 반사율, 굴절 패턴, 질감 등을 제공하도록 구성된 작용제(agent)로 도핑된 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 예들에서, 도핑 작용제는, 전기 전도 및/또는 절연 속성, 자기 및/또는 반자기 속성, 화학 저항 및/또는 반응 속성, 적외선 및/또는 자외선 광 흡수 및/또는 반사 속성, 가시광 흡수 및/또는 반사 속성, 항균 및/또는 항바이러스 속성, 친유성(oleophobic) 및/또는 소수성(hydrophobic) 속성, 열 흡수 속성, 방충(pest repellant) 속성, 색상견뢰도(colorfast) 및/또는 탈색(anti-fade) 속성, 대전방지 속성, 액체 노출 반응 속성 등을 포함하지만, 반드시 이들로 제한되지는 않는 다른 속성들을 배럴(104a)에 부여할 수 있다.
배럴(104a)은 일정한 또는 가변 직경 단면을 보일 수 있는데; 도시된 바와 같이, 배럴(104a)의 원통형 단면도는 테이퍼형 팁으로부터 라운드형 캡까지 실질적으로 일정한 직경을 유지한다. 테이퍼형 팁은 도 1b에서 팁(104b)으로서 식별된다. 라운드형 캡은 도 1b에서 블라인드 캡(104c)으로서 식별된다.
다른 실시예들에서, 배럴(104a)은 가변 단면을 포함할 수 있다(예컨대, 배럴(104a)의 "프로파일"은 배럴(104a)의 길이에 걸쳐서 변화할 수 있다). 일례에서, 배럴(104a)의 직경은 블라인드 캡(104c)에서보다 팁(104b) 가까이에서 더 작을 수 있다. 일부 예들에서, 배럴(104a)의 직경은 팁(104b)과 블라인드 캡(104c) 사이의 배럴(140a)의 중간에서 외향으로 튀어 나올 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 배럴(104a)의 프로파일은 범프 함수, 가우스 함수, 또는 스텝 함수와 같은 수학 함수를 추종할 수 있다. 배럴(104a)은 양각부(embossment) 또는 음각부(impression), 조밀하게 이격된 채널, 돌출부, 돌기 및/또는 이와 유사한 것과 같은 하나 이상의 그립 특징부들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 그립 특징부는 배럴(104a)과는 상이한 재료로부터 형성될 수 있고; 그립 특징부(들)는 높은 마찰을 보이는 중합체 재료로부터 형성될 수 있다.
원통형으로 도시되어 있지만, 배럴(104a)이 모든 실시예들에서 원통형 형상을 취할 필요는 없다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "직경"은, 형상이 원형이든 또는 다른 것이든, 2차원 형상의 2개의 지점들을 연결할 수 있는 선형 거리를 지칭한다. 예를 들어, 스타일러스(104)는 직경이 변화하거나 또는 직경이 일정한 n-변 다각형 단면(예컨대, 후광형(vesica piscis) 단면, 삼각형 단면, 정사각형 단면, 오각형 단면 등)을 갖는 배럴(104a)을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 배럴(104a)의 단면도는 축방향 대칭이지만, 이것이 요구되지는 않으며; 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른 소정의 스타일러스들은 하나의 축을 따라서는 반사 대칭이면서 다른 축을 따라서는 반사 비대칭인 단면을 갖는 배럴(104a)을 포함한다. 다른 추가 예들에서, 스타일러스(104)의 배럴(104a)은 사용자(106)의 편안함을 향상시키도록 구성된 홈(groove), 만입부(indent), 및/또는 돌출부를 포함한 인체공학적 형상으로 형성될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 배럴(104a)은 팁(104b)을 향해 선형으로 또는 비선형으로 직경이 감소하는 테이퍼형 섹션을 포함한다.
많은 경우들에 있어서, 배럴(104a)과 팁(104b)의 계면에서의 배럴(104b)의 직경은 그 위치에서의 팁(104b)의 직경과 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 방식으로, 테이퍼형 상부 및 배럴(104a)의 외부 표면들은 스타일러스(104)의 실질적으로 연속적인 외부 표면을 형성한다.
일부 경우들에 있어서, 배럴(104a)은 버튼, 다이얼, 슬라이드, 힘 패드, 터치 패드, 오디오 컴포넌트, 햅틱 컴포넌트 등과 같은 하나 이상의 입력/출력 컴포넌트들이 적어도 부분적으로 상주할 수 있는 하나 이상의 애퍼처(aperture)들을 한정할 수 있다. 애퍼처들(및, 상응하게는, 그들과 연관된 입력/출력 컴포넌트들)은 팁(104b) 가까이에 있는 배럴(104a)의 하부 단부에서 한정될 수 있다. 이러한 방식으로, 입력/출력 컴포넌트들은 사용자(106)가 스타일러스(104)를 파지할 때 배럴(104a) 상에 사용자의 검지를 둘 수 있는 곳 근처에 편리하게 위치될 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 표시기(110)는 배럴(104a)에 의해 한정된 다른 애퍼처 내에 배치될 수 있다. 일례에서, 표시기(110)는 스타일러스(104)의 현재 동작 모드, 전자 디바이스(102)의 현재 동작 모드, 및/또는 스타일러스(104)의 남은 배터리 수명과 같은(그러나 이들로 제한되지 않음) 정보를 사용자(106)에게 전달하도록 조명되는 가변 휘도의 단색 또는 다색 발광 다이오드를 포함한다. 다른 예들에서, 전자 디바이스(102) 상에서 동작하는 프로그램 또는 애플리케이션의 상태 또는 동작 모드가 표시기(110)에 의해 사용자(106)에게 전달된다. 표시기(110)는 임의의 수의 적합한 구현 특정 방식들로 조명될 수 있다. 표시기(110)는 디퓨저 또는 렌즈 뒤에 위치될 수 있다. 다른 예들에서, 1개 초과의 표시기가 포함될 수 있다.
스타일러스(104)의 블라인드 캡(104c), 또는 보다 일반적으로, "캡"은 스타일러스(104)의 배럴(104a)에 장식용 단부를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 블라인드 캡(104c)은 배럴(104a)과 일체로 형성될 수 있지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 블라인드 캡(104c)은 탈착가능할 수 있다. 하나의 그러한 예에서, 블라인드 캡(104c)은 스타일러스(104)의 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)를 은닉하도록 구성될 수 있다. 블라인드 캡(104c)에 의해 은닉될 수 있는 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는 전자 디바이스(102)(및/또는 다른 전자 디바이스)의 파워 및/또는 데이터 포트(114)에 커플링되어 스타일러스(104) 내에 포함된 배터리의 재충전을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는 파워 및/또는 데이터 포트(114)를 통해 스타일러스(104)와 전자 디바이스(102) 사이에서 데이터를 교환하는 데 사용될 수 있다. 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는, 파워 및/또는 데이터 포트(114)에 연결될 때, 스타일러스(104)가 스타일러스(104) 및/또는 전자 디바이스(102)를 달리 손상시킬 수 있는 소정 힘들에 저항하고 그들을 견딜 수 있도록 가요성이 되도록 구성될 수 있다.
데이터 및/또는 파워 커넥터(112)가 멀티핀의 가역성(reversible)인 표준화된 데이터 및/또는 파워 커넥터로서 도시되어 있지만, 그러한 커넥터가 요구되는 것은 아니라는 것이 이해된다. 구체적으로, 일부 실시예들에서, 라이트닝 커넥터, 범용 직렬 버스 커넥터, 파이어와이어 커넥터, 직렬 커넥터, 썬더볼트 커넥터, 헤드폰 커넥터, 또는 임의의 다른 적합한 커넥터가 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는 배럴(104a)의 단부로부터 외향 연장될 수 있다. 그러나, 이는 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다. 예를 들어, 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는 배럴(104a)의 표면 상에 배치되는 일련의 전기 콘택트들로서 구현될 수 있다. 일례에서, 일련의 전기 콘택트들은 배럴(104a)의 편평한 팁 표면(예컨대, 원통형 형상의 원형 단부캡) 상에 배치된다. 이러한 실시예에서, 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는 사용 중이 아닐 때에는 수동으로 또는 자동으로 배럴(104a) 내로 수축될 수 있다. 일부 예들에서, 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는 푸시-푸시 메커니즘에 연결될 수 있다. 이들 실시예들에서, 블라인드 캡(104c)은 필요하지 않을 수도 있다. 이들 실시예들에서, 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는 파워 및/또는 데이터 포트(114)와 같은 암형 리셉터클과 정합하도록 구성된 수형 커넥터이다. 다른 경우들에 있어서, 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는 수형 커넥터와 정합하도록 구성된 암형 리셉터클일 수 있다. 이들 실시예들에서, 블라인드 캡(104c)은 데이터 및/또는 파워 커넥터(112) 내에 끼워맞춤되도록 구성된 연장 부분을 포함할 수 있다. 연장 부분은 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)의 하나 이상의 부분들로 끌어당기는 하나 이상의 자석들을 포함할 수 있다.
데이터 및/또는 파워 커넥터(112)는 전자 디바이스(102)의 파워 및/또는 데이터 포트(114) 내에서의 데이터 및/또는 파워 커넥터(112)의 보유를 가능하게 하는 것을 도울 수 있는 하나 이상의 디텐트들(총체적으로, 디텐트(112a)로 라벨링됨)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 디텐트(112a)는 도 9a 내지 도 9d를 참조하여 하기에 기술되는 것과 같은 블라인드 캡(104c)의 보유를 가능하게 하는 것을 도울 수 있다. 다른 실시예들에서, 디텐트들은 필요하지 않을 수도 있다.
일부 경우들에 있어서, 블라인드 캡(104c)은 사용자의 주머니 또는 임의의 다른 적합한 저장 위치에 스타일러스(104)를 부착하기 위한 클립(도시되지 않음)을 포함한다. 블라인드 캡(104c)은 랜야드(lanyard) 또는 테더(tether)에 커플링하도록 구성된 쓰루-홀을 포함할 수 있다. 랜야드 또는 테더는 또한 전자 디바이스(102)에 커플링하도록 구성될 수 있다.
블라인드 캡(104c)은 금속, 플라스틱, 유리, 세라믹, 사파이어 등, 또는 이들의 조합들과 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 재료로부터 형성될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 블라인드 캡(1040c)은 배럴(104a)과 동일한 재료로부터 형성되지만, 이것이 요구되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 블라인드 캡(104c)은, 전체적으로 또는 부분적으로, 적외선 신호 또는 다른 광학 신호를 확산시키는 신호 디퓨저, 예컨대 다색 발광 다이오드로서 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 블라인드 캡(104c)은, 전체적으로 또는 부분적으로, 무선 통신 및/또는 전기장이 통과하는 것을 허용하는 안테나 창으로서 구성될 수 있다.
일부 예들에서, 블라인드 캡(104c)은 하나 이상의 압력 벤트들(일반적으로, 압력 벤트(116)로 라벨링됨)을 포함할 수 있다. 압력 벤트들(116)은 블라인드 캡(104c)이 스타일러스(104)의 데이터 및/또는 파워 커넥터(112) 위에 적용되는 경우에 압력 정규화(pressure normalization) 경로를 제공할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 압력 벤트(116)는, 일부 경우들에 있어서 스타일러스(104)의 배럴(104a)로부터 블라인드 캡(104c)을 빼낼 수 있는 압력 차동의 전개를 방지하고/하거나 완화하도록 구성될 수 있다. 압력 벤트(116)는 기류를 조절하고/하거나 달리 제어하는 밸브를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 블라인드 캡(104c)은 라운드형 단부로 종단되지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 블라인드 캡(104c)은 평면으로서 종단된다. 다른 실시예들에서, 블라인드 캡(104c)은 다른 적합한 형상으로 종단된다.
블라인드 캡(104c)은 일정한 또는 가변 직경 단면을 보일 수 있다. 도시된 것과 같은 많은 실시예들에서, 블라인드 캡(104c)의 단면도는 배럴(104a)의 것과 매칭하는데, 여기서 배럴(104a) 및 블라인드 캡(104c)은 인터페이싱한다.
다른 실시예들에서, 블라인드 캡(104c)은 가변 단면을 포함할 수 있다. 일례에서, 블라인드 캡(104c)의 직경은 배럴(104a)에 연결하도록 구성된 블라인드 캡(104c)의 부분에서보다 블라인드 캡(104c)의 단부 가까이에서 더 작을 수 있다. 일부 예들에서, 블라인드 캡(104c)의 직경은 연필의 지우개와 닮을 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 블라인드 캡(104c)의 프로파일은 범프 함수, 가우스 함수, 또는 스텝 함수와 같은 수학 함수를 추종할 수 있다. 블라인드 캡(104c)은 양각부 또는 음각부, 조밀하게 이격된 채널, 돌출부, 돌기 및/또는 이와 유사한 것과 같은 그립 특징부들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 그립 특징부는 블라인드 캡(104c)과는 상이한 재료로부터 형성될 수 있고; 그립은 높은 마찰을 보이는 중합체 재료로부터 형성될 수 있다.
블라인드 캡(104c)은 배럴(104a)에 탈착가능하게 부착되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 블라인드 캡(104c)은 블라인드 캡(104c)이 배럴(104a) 내의 대응하는 나선부들 내로 나사결합하도록 나사 형성되어 있다. 다른 경우들에 있어서, 블라인드 캡(104c)은 배럴(104a) 내의 하나 이상의 대응하는 리세스들 및/또는 디텐트들과 정렬하도록 구성된 하나 이상의 디텐트들 및/또는 리세스들, 및/또는 블라인드 캡(104c)이 은닉할 수 있는 커넥터를 포함한다. 다른 경우들에 있어서, 블라인드 캡(104c)은 배럴(104a)과 간섭-끼워맞춤되거나 또는 그에 스냅-끼워맞춤된다. 다른 추가의 경우들에 있어서, 블라인드 캡(104c)은, 블라인드 캡(104c)이 은닉할 수 있는 커넥터 및/또는 배럴(104a)의 일부분으로 자기적으로 끌어당겨진다.
일부 경우들에 있어서, 블라인드 캡(104c)은 입력 컴포넌트로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 스타일러스(104)는 블라인드 캡(104c)이 부착된 경우에는 제1 모드로 그리고 블라인드 캡(104c)이 제거된 경우에는 제2 모드로 동작할 수 있다. 유사하게, 스타일러스(104)는 블라인드 캡(104c)이 제1 각도로 회전된 경우에는 제1 모드로 동작하는 반면, 스타일러스(104)는 블라인드 캡(104c)이 제2 각도로 회전된 경우에는 제2 모드로 동작한다. 전자 디바이스(102)는, 또한, 스타일러스(104)의 블라인드 캡(104c)의 각위치와 관련된 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 스타일러스(104) 및/또는 전자 디바이스(102)는 회전 입력으로서 블라인드 캡(104c)의 회전 각도를 모니터링할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 블라인드 캡(104c)은 스위치에 기계적으로 커플링되어서, 블라인드 캡(104c)을 가압하는 것이 스타일러스(104) 및/또는 전자 디바이스(102)에 커맨드 또는 명령어를 발행하도록 할 수 있다.
스타일러스(104)의 팁(104b), 또는 보다 일반적으로, "팁"은 사용자(106)와 전자 디바이스(102) 사이에서의 상호작용을 가능하게 하기 위해 전자 디바이스(102)의 입력 표면(108)과 접촉하도록 구성될 수 있다. 팁(104b)은 펜과 유사하게 뾰족하게 테이퍼져서, 사용자(106)가 익숙한 폼팩터의 정밀도로 스타일러스(104)를 제어할 수 있게 할 수 있다. 일부 예들에서, 팁(104b)은 뾰족한 것과는 반대로 뭉툭하거나 둥글 수 있거나, 또는 회전가능한 또는 고정된 볼의 형태를 취할 수 있다.
많은 실시예들에서, 팁(104b)은 입력 표면(108)보다 더 연성인 재료로부터 형성된다. 예를 들어, 팁(104b)은 실리콘, 고무, 플루오로 탄성중합체, 플라스틱, 나일론, 전도성 또는 유전체 발포체, 또는 임의의 다른 적합한 재료 또는 재료들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 입력 표면(108)을 가로지르는 팁(104b)의 드로잉은 반사 방지 코팅, 친유성 코팅, 소수성 코팅, 장식용 코팅, 잉크 층 등과 같지만 이들로 제한되지 않는, 입력 표면(108) 또는 입력 표면(108)에 적용되는 층들에 대해 손상을 야기하지 않을 수도 있다.
배럴(104a)에서와 같이, 팁(104b)은 팁(104b)에 선택된 컬러, 경도, 탄성, 강도, 반사율, 굴절 패턴, 질감 등을 제공하도록 구성된 작용제로 도핑된 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 예들에서, 도핑 작용제는, 전기 전도 및/또는 절연 속성, 자기 및/또는 반자기 속성, 화학 저항 및/또는 반응 속성, 적외선 및/또는 자외선 광 흡수 및/또는 반사 속성, 가시광 흡수 및/또는 반사 속성, 항균 및/또는 항바이러스 속성, 친유성 및/또는 소수성 속성, 열 흡수 속성, 방충 속성, 색상견뢰도 및/또는 탈색 속성, 대전방지 속성, 액체 노출 반응 속성 등을 포함하지만, 반드시 이들로 제한되지는 않는 다른 속성들을 팁(104b)에 부여할 수 있다.
많은 경우들에 있어서, 팁(104b)은 배럴(104a)과 동일한 재료로부터 형성되지만, 이것이 요구되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 팁(104b)은, 전체적으로 또는 부분적으로, 적외선 신호 또는 다른 광학 신호를 확산시키는 신호 디퓨저, 예컨대 다색 발광 다이오드로서 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 팁(104b)은, 전체적으로 또는 부분적으로, 무선 통신 및/또는 전기장이 통과하는 것을 허용하는 안테나 창으로서 구성될 수 있다.
팁(104b)은 선형적으로 감소하는 직경을 가질 수 있다. 도시된 것과 같은 많은 실시예들에서, 팁(104b)의 단면도는 배럴(104a)의 것과 매칭하는데, 여기서 배럴(104a) 및 팁(104b)은 인터페이싱하여, 종단점까지 선형적으로 감소한다. 다른 예들에서, 팁(104b)의 단면도는 종단점에서 종단되기 전에 감소할 수 있고/있거나 증가할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 팁(104b)의 프로파일은 범프 함수, 가우스 함수, 또는 스텝 함수와 같은 수학 함수를 추종할 수 있다. 팁(104b)은 양각부 또는 음각부, 조밀하게 이격된 채널, 돌출부, 돌기 및/또는 이와 유사한 것과 같은 그립 특징부들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 그립 특징부는 팁(104b)과는 상이한 재료로부터 형성될 수 있고; 그립은 높은 마찰을 보이는 중합체 재료로부터 형성될 수 있다.
팁(104b)은 배럴(104a)에 탈착가능하게 부착되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 팁(104b)은 팁(104b)이 배럴(104a) 내의 대응하는 나선부들 내로 나사결합하도록 나사 형성되어 있다. 다른 경우들에 있어서, 팁(104b)은 배럴(104a) 내의 하나 이상의 대응하는 리세스들 및/또는 디텐트들과 정렬하도록 구성된 하나 이상의 디텐트들 및/또는 리세스들을 포함한다. 다른 경우들에 있어서, 팁(104b)은 배럴(104a)에 간섭-끼워맞춤되거나 또는 스냅-끼워맞춤된다. 다른 추가의 경우들에 있어서, 팁(104b)은 배럴(104a)의 일부분으로 자기적으로 끌어당겨진다.
스타일러스로부터의 입력을 수신하도록 구성된 전자 디바이스들
다음, 도 1a로 다시 돌아가서, 전자 디바이스(102), 및 도 1a 및 도 1b에 도시된 스타일러스(104)와의 그의 상호연동의 소정의 물리적 및 동작가능 특성들을 참조한다.
일부 실시예들에서, 전자 디바이스(102)는 스타일러스(104)의 각위치를 실질적으로 실시간으로 위치설정 및 추정한다. 전자 디바이스(102)는 스타일러스(104)로부터의 통신과 함께 그리고/또는 그의 통신 없이 이들 동작들을 수행할 수 있다.
도시된 실시예에서, 전자 디바이스(102)는 태블릿 컴퓨팅 디바이스로서 도시되지만, 이러한 폼팩터는 (전술된 바와 같이) 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 예를 들어, 전자 디바이스(102)는 임의의 적합한 디바이스, 예컨대 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 셀룰러폰, 산업적 또는 상업적 컴퓨팅 단말기, 의료 디바이스, 주변기기 또는 일체형 입력 디바이스, 핸드헬드 또는 배터리 전력공급형 휴대용 전자 디바이스, 내비게이션 디바이스, 웨어러블 디바이스 등일 수 있다. 설명의 간소성을 위해, 하기에 기술되는 도 1a의 전자 디바이스(102)의 컴포넌트들 중 많은 것이 도 1a 내지 도 1d에 라벨링되어 있지 않거나 또는 도 1a 내지 도 1d에 도시되어 있지 않다.
전자 디바이스(102)는 봉입물(예컨대, "하우징")을 포함한다. 하우징(102a)은 전자 디바이스(102)의 하나 이상의 내부 컴포넌트들을 위한 보호용 케이스 및 외부 표면(또는 부분 외부 표면)을 형성할 수 있다. 도시된 실시예에서, 하우징(102a)은 실질적으로 직사각형 형상으로 형성되지만, 이러한 구성이 요구되지는 않는다. 하우징(102a)은 함께 동작가능하게 연결되는 하나 이상의 컴포넌트들, 예컨대 전면 편부 및 배면 편부 또는 상부 클램셀 및 저부 클램셀로 형성될 수 있다. 대안으로, 하우징(102a)은 단일 편부(예컨대, 균일한 본체 또는 단일체)로 형성될 수 있다.
하우징(102a)은 전자 디바이스(102)의 내부 컴포넌트들을 봉입, 지지, 및 보유하도록 구성될 수 있다. 전자 디바이스(102)의 컴포넌트들은, 프로세서, 메모리, 전원, 하나 이상의 센서들, 하나 이상의 통신 인터페이스들, 하나 이상의 데이터 커넥터들, 하나 이상의 파워 커넥터들, 하나 이상의 입력/출력 디바이스들, 예컨대 스피커, 로터리 입력 디바이스, 마이크로폰, 온/오프 버튼, 음소거 버튼, 생체측정 센서, 카메라, 힘 및/또는 터치 감응형 트랙 패드 등 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 반드시 이들로 제한되지는 않는다.
전자 디바이스(102)는 디스플레이(108a)를 포함할 수 있다. 디스플레이(108a)는 입력 표면(108) 아래에 위치될 수 있다. 다른 예들에서, 디스플레이(108a)는 입력 표면(108)과 일체화된다. 디스플레이(108a)는 임의의 적합한 기술로 구현될 수 있는데, 이는 액정 디스플레이 기술, 발광 다이오드 기술, 유기 발광 디스플레이 기술, 유기 전계발광 기술, 전자 잉크, 또는 다른 타입의 디스플레이 기술 또는 디스플레이 기술 타입들의 조합을 이용하는 멀티 터치 및/또는 멀티 힘 감지 터치스크린을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
일부 실시예들에서, 전자 디바이스(102)의 통신 인터페이스들은 전자 디바이스(102)와 스타일러스(104) 사이에서의 전자 통신을 가능하게 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전자 디바이스(102)는 저전력 블루투스 통신 인터페이스 또는 근거리장 통신 인터페이스를 통해 스타일러스(104)와 통신하도록 구성될 수 있다. 다른 예들에서, 통신 인터페이스들은 전자 디바이스(102)와 외부 통신 네트워크, 디바이스, 또는 플랫폼 사이에서의 전자 통신을 가능하게 한다.
통신 인터페이스들은, 전자 디바이스(102)와 스타일러스(104) 사이에서든 또는 그 외에서든, 무선 인터페이스, 블루투스 인터페이스, 근거리장 통신 인터페이스, 자기 인터페이스, 범용 직렬 버스 인터페이스, 유도성 인터페이스, 공진 인터페이스, 용량성 커플링 인터페이스, Wi-Fi 인터페이스, TCP/IP 인터페이스, 네트워크 통신 인터페이스, 광학 인터페이스, 음향 인터페이스, 또는 임의의 종래의 통신 인터페이스로서 구현될 수 있다.
전자 디바이스(102)는, 통신뿐 아니라, 외부 접속형 또는 통신용 디바이스들 및/또는 그러한 디바이스들 상에서 실행되는 소프트웨어와 관련된 정보, 메시지, 비디오, 동작 커맨드 등을 제공할 수 있다(그리고, 외부 디바이스로부터 전술한 것 중 임의의 것을 수신할 수 있다). 전술된 바와 같이, 설명의 간소성을 위해, 전자 디바이스(102)는 이들 요소들 중 많은 것들이 없이 도 1a 내지 도 1d에 도시되어 있는데, 그 요소들 각각은 전자 디바이스(102)의 하우징(102a) 내에 부분적으로, 선택적으로, 또는 전체적으로 포함될 수 있다.
전술된 바와 같이, 전자 디바이스(102)는 입력 표면(108)을 포함한다. 입력 표면(108)은 전자 디바이스(102)의 하우징(102a)과 협력하여 그의 외부 표면을 형성한다. 일부 경우들에 있어서, 입력 표면(108)의 상부 표면은 하우징(102a)의 외부 표면과 동일 평면을 이룰 수 있지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 일부 예들에서, 입력 표면(108)은 하우징(102a)의 적어도 일부분보다 도드라져 있다.
많은 예들에서, 입력 표면(108)은 유리 또는 다른 적합한 재료, 예컨대 플라스틱, 사파이어, 금속, 세라믹, 이온 주입 유리 등으로부터 형성된다. 일부 경우들에 있어서, 입력 표면(108)은 하나의 고체 재료인 반면, 다른 경우들에 있어서, 입력 표면(108)은 여러 개의 재료들을 함께 적층 또는 접착함으로써 형성된다. 일부 경우들에 있어서, 입력 표면(108)은 광학적으로 투명한 반면, 다른 경우들에 있어서, 입력 표면(108)은 불투명하다.
입력 표면(108)은 그의 외부 표면 상에 배치되는 하나 이상의 장식 또는 기능 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사 방지 코팅이 입력 표면(108)의 외부(또는 내부) 표면에 적용될 수 있다. 다른 예에서는, 친유성 코팅이 입력 표면(108)에 적용된다. 또 다른 예들에서는, 촉각 층이 입력 표면(108)에 적용된다. 촉각 층은 스타일러스(104)가 그를 가로질러서 이동될 때 특정 운동 마찰 또는 정지 마찰을 보이도록 구성될 수 있다.
전자 디바이스(102)는, 또한, 입력 표면(108) 아래에 배치되거나 또는 그와 일체화되는 디스플레이를 포함할 수 있다. 전자 디바이스(102)는 디스플레이를 활용하여 이미지들을 렌더링함으로써 사용자에게 정보를 전달한다. 디스플레이는 텍스트, 컬러, 라인 드로잉, 사진, 애니메이션, 비디오 등을 보여주도록 구성될 수 있다.
디스플레이는 입력 표면(108)의 저부 표면에 접착될 수 있거나, 그와 적층될 수 있거나, 또는 그와 접촉하도록 위치될 수 있다. 디스플레이는, 예를 들어 투명 회로 층, 컬러 필터 층, 편광기 층, 및 다른 요소들 또는 층들을 포함한, 이미지들의 렌더링을 가능하게 하는 다수의 요소들의 스택을 포함할 수 있다. 디스플레이는, 액정 디스플레이 기술, 유기 발광 다이오드 기술, 전계발광 기술 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 디스플레이 기술로 구현될 수 있다. 디스플레이는, 또한, 예를 들어 유리 시트, 중합체 시트, 편광기 시트, 컬러 마스크, 강성 또는 탄성의 프레임 등을 포함한, 그의 구조적 또는 광학적 성능을 개선하기 위한 다른 층들을 포함할 수 있다.
전자 디바이스(102)는, 또한, 전자 디바이스(102)의 입력 표면(108) 및/또는 디스플레이 아래에 위치되거나 또는 그와 일체화되는 센서 층을 포함할 수 있다. 전자 디바이스(102)는 센서 층을 활용하여, 다른 목적들 중에서도, 입력 표면(108) 상에서의 스타일러스(104)의 존재 및/또는 위치를 검출한다. 다른 예들에서, 전자 디바이스(102)는 센서 층을 활용하여 사용자의 손가락과 같은, 입력 표면(108) 상의 다른 물체의 존재를 검출한다. 다른 추가의 예들에서, 전자 디바이스(102)는 센서 층을 활용하여, 스타일러스(104)와 같은 물체가 입력 표면(108) 상을 가압하는 힘을 검출한다.
센서 층은 광학적으로 투명할 수 있거나 또는 불투명할 수 있다. 특정 실시예의 센서 층이 디스플레이 내에 배치되는 경우, 센서 층은 디스플레이의 투명도에 영향을 미치지 않도록 하기 위해 광학적으로 투명할 수 있다. 다른 예에서, 센서 층은 디스플레이를 둘러싼 베젤 아래에 위치되는, 디스플레이의 주연부 주위에 배치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 센서 층은 광학적으로 투명할 필요가 없다.
스타일러스의 위치설정
다음, 전자 디바이스(102)의 센서 층을 사용하여 전자 디바이스(102)의 입력 표면(108) 상에 스타일러스(104)를 위치시키는 동작을 참조한다. 전자 디바이스(102)는 다수의 적합한 방식들로 스타일러스(104)의 팁을 위치시킬 수 있고 그의 직교 좌표들을 추정할 수 있다.
전형적인 실시예들에서, 스타일러스(104)는 스타일러스(104)와 전자 디바이스(102) 간의 협력의 결과로서 위치된다. 일반적으로 그리고 광범위하게, 스타일러스(104)는 작은 유효 직경을 갖는 전기장을 생성할 수 있다. 이러한 장은 스타일러스가 입력 표면 위에 놓일 때 그와 교차한다. 전자 디바이스(102)는 장을 검출하고, 장이 검출된 위치(및/또는 영역)에 기초하여 스타일러스의 위치를 추정한다. 스타일러스(104)에 의해 생성될 수 있는 장은 도 5a 내지 도 5m을 특히 참조하여 하기에 더 상세히 기술된다.
보다 구체적으로, 전술된 바와 같이, 전자 디바이스(102)는 스타일러스(104)에 의해 생성된 전기장들을 검출하도록 구성될 수 있는 센서 층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 층은 다수의 용량성 감지 노드들을 포함한다. 용량성 감지 노드들은 디스플레이 상의 또는 그 내의 그리고/또는 입력 표면(108) 상의 또는 그 내의 임의의 적합한 층 상에 또는 그 사이에 위치될 수 있다.
일부 예들에서, 용량성 감지 노드들은, 적어도 부분적으로, 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 광학적으로 투명한 도체로부터 형성될 수 있다: 인듐-주석 산화물 및 안티몬-주석 산화물과 같은 금속 산화물; 은 나노와이어, 탄소 나노튜브, 백금 나노와이어, 금 나노와이어 등으로부터 형성된 나노와이어 패턴; 금속의 얇은 침착물; 등등. 용량성 감지 노드들은 자가, 상호, 또는 다른 커패시턴스 모드로 동작하여 스타일러스(104)에 용량성으로 커플링하고 그에 의해 생성된 신호들 및 장들을 검출하도록 구성될 수 있다.
이들 실시예들에서, 스타일러스(104)는 그의 팁으로부터 생성되는 실질적으로 구체인 전기장을 생성할 수 있다. 이러한 장은 팁 근처에 있는 각각의 용량성 감지 노드의 상호 커패시턴스에 영향을 미친다. 전자 디바이스(102)는, 이들 용량성 변화들에 대해 각각의 용량성 감지 노드를 모니터링하고 그러한 변화들이 (있다면) 발생했던 위치를 추정함으로써 입력 표면(108) 상에 스타일러스(104)를 위치시킨다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "팁 신호"는, 일반적으로, 스타일러스(104)에 의해 팁(104b)에 인가되는 전기 신호를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "팁 장"은, 일반적으로, 팁 신호에 응답하여, 스타일러스(104)의 팁(104b)에 의해 생성된 전기장을 지칭한다. 전술된 바와 같이, 팁 장은 임의의 적합한 형상을 취할 수 있지만, 많은 실시예들에서, 팁 장은 실질적으로 구체인 형상을 취하고 점원 단극 전기장으로서 모델링될 수 있다. 팁 장에 의해 교차되는 입력 표면(108)(또는 입력 표면(108)에 평행한 평면)의 영역은, 일반적으로, 본 명세서에서 "팁 장 교차 영역"으로 지칭된다.
팁 장 교차 영역의 주연부는 경계부 - 이 후에는 전자 디바이스(102)에 의해 수신된 팁 장의 전력 밀도(예컨대, 크기)가 선택된 임계치 미만이 됨 - 로서 정의될 수 있다. 일례에서, 팁 장 교차 영역의 원주는 팁 장의 전력의 절반 지점(예컨대, 3 dB 지점)에 정의된다. 다시 말해, 이러한 예에서, 팁 장 교차 영역은 팁 장에 의해 교차되는 입력 표면(108)의 일부분으로서 정의되는데, 그 크기는 적어도 그 장이 생성되었던 전력의 절반을 초과한다. 팁 장을 생성하고/하거나 방출하도록 구성될 수 있는 예시적인 구조들이, 특히 도 3a 및 도 5a 내지 도 5n을 참조하여 하기에 상세히 기술된다.
팁 장이 스타일러스(104)의 팁으로부터 생성되기 때문에, 팁 장 교차 영역은 실질적으로 오로지 스타일러스(104)의 위치에만 기초하여 시프트하고; 팁 장 교차 영역은, 전형적인 실시예들에서, 스타일러스(104)의 각위치에 기초하여 실질적인 방식으로 시프트하지 않을 수도 있다. 따라서, 스타일러스(104)의 위치를 판정하기 위해, 전자 디바이스는 팁 장 교차 영역의 기하학적 중심을 판정한다. 그러나, 이해될 수 있는 바와 같이, 전자 디바이스(102)의 센서 층은 입력 표면(108)의 최외측 표면 아래에 소정 거리를 두고 배치될 수 있다. 이들 예들에서, 팁 장 교차 영역은 스타일러스(104)의 각위치(예컨대, 단축(foreshortening)/시차 효과)에 의존할 수 있다.
다른 실시예들에서, 스타일러스(104)의 위치는 전자 디바이스(102), 스타일러스(104), 또는 이들의 조합에 의해 다른 방식으로 판정될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(102)는 팁 장 주연부 형상, 팁 장의 최대치의 위치, 팁 장의 최소치의 위치 등을 판정할 수 있다. 다시 말해, 본 명세서에서 소정의 기법들이 설명되고 있지만, 다른 적합한 기법들이 전자 디바이스(102) 또는 스타일러스(104)에 의해 채용되어 스타일러스의 위치를 판정할 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
많은 경우들에 있어서, 팁 장을 검출하면서 동시에 사용자(106)의 하나 이상의 손가락들을 검출하기 위해 동일한 센서 층이 또한 사용될 수 있다. 이들 경우들에 있어서, 전자 디바이스(102)는 터치 입력 및 스타일러스 입력 양측 모두를 수용할 수 있다. 구체적으로, 용량성 감지 노드들은 터치 입력 모드에서는 손가락 터치를 검출하도록 동작될 수 있고, 툴 입력 모드에서는 스타일러스 입력을 검출하도록 동작될 수 있다. 2개의 모드들은 손가락 터치들(멀티 터치 또는 단일 터치) 및 스타일러스 입력 양측 모두의 동시 또는 거의 동시 검출을 가능하게 하는 속도로 스위칭될 수 있다.
스타일러스의 각위치
다음, 도 1b 내지 도 1d를 참조하면, 입력 표면(108)에 대한 스타일러스(104)의 각위치를 추정하는 동작을 참조한다. 이들 실시예들에서, 스타일러스(104)는 팁 장과는 분리되고 그로부터 오프셋된 제2 전기장을 생성할 수 있다. 제2 전기장은 팁 장과 동축으로 정렬되고, 양측 장들 모두는 스타일러스(104)의 세로축을 따라서 축방향 대칭이어서, 이에 의해 스타일러스(104)가 그립-독립적(grip-agnostic)이 되게 한다.
팁 장 및 제2 전기장이 축방향 대칭임을 보장하기 위해, 많은 실시예들이 작은 직경을 갖는 전기 전도성 링 또는 관으로 제2 전기장을 생성한다. 일부 실시예들에서, 전기 전도성 링의 직경은 팁 장을 생성하는 전기 도체의 폭과 (예컨대, 1 밀리미터 내에서) 거의 동일하다. 팁(104b)에 팁 신호를 전달하는 역할을 하는 신호 라인이 전기 전도성 링을 통과한다. 이러한 방식으로, 전기 전도성 링에 의해 생성된 장은 축방향 대칭일 수 있고; 그 장은 팁(104b)에 팁 신호를 전달하는 역할을 하는 신호 라인들의 존재에 의해 영향받지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "링 신호"는, 일반적으로, 스타일러스(104)에 의해 제2 전기장을 생성하도록 인가되는 전기 신호를 지칭한다. 많은 실시예들에서, 제2 전기장은, 또한, 링 형상의 전기 도체의 작은 직경으로 인해 실질적으로 구체인 전기장이다. 다시 말해, 장의 소스는 점원이 아니라 링 형상의 도체이지만, 도체의 반경은 링 장이 전자 디바이스(102)에 대해 점원 단극으로부터 기원한 것처럼 보이도록, 팁으로부터(그리고, 그에 따라 전자 디바이스(102)의 입력 표면(108)으로부터) 도체를 분리시키는 거리에 비해 충분히 작다.
일부 실시예들에서, 링 형상의 전기 도체는 관 또는 원통이다. 이들 실시예들에서, 생성된 전기장은 캡슐 형상(예컨대, 반구체 단부들로 캡핑된 원통)을 취할 수 있다. 이들 실시예들에서, 링 형상 도체는 스타일러스(104)의 세로축을 따라서 정렬된 세로축을 갖는다. 이러한 방식으로, 관 형상의 전기 도체로부터 생성된 캡슐 형상의 전기장의 하나의 반구체 단부가 스타일러스(104)의 팁(104b)을 향해 배향된다.
팁 장에서처럼, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "링 장"은, 일반적으로, 링 신호에 응답하여 스타일러스(104)에 의해 생성된 전기장을 지칭한다. 링 장에 의해 교차되는 입력 표면(108)(또는 입력 표면(108)에 평행한 평면)의 영역은, 일반적으로, 본 명세서에서 "링 장 교차 영역"으로 지칭된다.
다른 실시예들에서, 스타일러스(104)의 각위치는 전자 디바이스(102), 스타일러스(104), 또는 이들의 조합에 의해 다른 방식으로 판정될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(102)는 링 장 주연부 형상, 링 장의 최대치의 위치, 링 장의 최소치의 위치 등을 판정할 수 있다. 다시 말해, 본 명세서에서 소정의 기법들이 설명되고 있지만, 다른 적합한 기법들이 전자 디바이스(102) 또는 스타일러스(104)에 의해 채용되어 스타일러스의 각위치를 판정할 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
따라서, 일반적으로 그리고 광범위하게, 본 명세서에서 설명되는 것과 같은 스타일러스(예컨대, 스타일러스(104))는 2개의 상이한 전기장들을 생성하는데, 그들의 원점들은 서로로부터 소정 거리만큼 오프셋된다. 전기장들은 그 장들이 축방향 대칭이 되도록 스타일러스의 세로축을 따라서 서로 정렬된다. 제1 장은 스타일러스의 팁에 근접하게 발생하고, 팁 장으로 지칭된다. 제2 장은 팁 장으로부터 약간의 거리를 두고 오프셋되어 발생하고, 링 장으로 지칭된다. 팁 장 및 링 장 양측 모두는 스타일러스의 팁의 방향으로 실질적으로 구체(또는 반구체)이다. 사용 중일 때, 팁 장 및 링 장은 각각 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역에 걸쳐 전자 디바이스(예컨대, 전자 디바이스(102))의 입력 표면(예컨대, 입력 표면(108))과 교차한다. 많은 경우들에 있어서, 교차 영역들은 실질적으로 원형일 수 있다.
팁 장 교차 영역에서처럼, 링 장 교차 영역의 주연부는 경계부 - 이 후에는 전자 디바이스(102)에 의해 수신된 링 신호의 전력 밀도(예컨대, 크기)가 선택된 임계치 미만이 됨 - 로서 정의될 수 있다. 일례에서, 링 장 교차 영역의 원주는 링 장의 전력의 절반 지점(예컨대, 3 dB 지점)에 정의된다. 다시 말해, 이러한 예에서, 링 장 교차 영역은 링 장에 의해 교차되는 입력 표면(108)의 일부분으로서 정의되는데, 그 크기는 적어도 그 장이 생성되었던 전력의 절반을 초과한다. 링 장을 생성하고/하거나 방출하도록 구성될 수 있는 예시적인 구조들이, 특히 도 3a 및 도 5a 내지 도 5n을 참조하여 하기에 상세히 기술된다.
팁 신호 및 링 신호는, 각각, 용량성 커플링 또는 다른 적합한 감지 기법을 통해 전자 디바이스의 센서 층에 의해 수신되는 적어도 하나의 교류 전류 성분을 가질 수 있다. 많은 실시예들에서, 팁 신호의 주파수는 링 신호의 주파수 또는 변조 패턴(예컨대, 주파수 다중화)과는 상이하다. 다른 경우들에 있어서, 팁 신호 및 링 신호는 시간 다중화될 수 있다.
그러나, 팁 장과는 달리, 링 장 교차 영역은 스타일러스(104)의 각위치에 기초하여 시프트할 수 있는데, 그 이유는, 특히, 링 장의 원점(예컨대, 링 형상의 전기 도체)이 팁(104b)으로부터 분리되기 때문이다. 따라서, 스타일러스(104)를 한 방향으로 또는 다른 방향으로 기울이는 것은 링 장 교차 영역이 영역 및/또는 위치에서 변화하게 하지만, 팁 장 교차 영역은 실질적으로 고정된 상태로 유지된다.
이들 실시예들에서, 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 상대적 위치들은 스타일러스(104)의 편각 및 방위각을 추정하는 데 이용될 수 있다. 보다 구체적으로, 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 기하학적 중심들이 서로로부터 더 멀리 떨어져 있을수록, 입력 표면(108)에 대한 스타일러스(104)의 편각은 더 작다(예컨대, 스타일러스(104)는 입력 표면(108)과 평행에 더 가깝다). 유사하게, 팁 장 교차 영역과 링 장 교차 영역의 기하학적 중심들 사이에 정의되는 벡터의 각도는 입력 표면(108)에 대한 스타일러스(104)의 방위각을 추정하는 데 이용될 수 있다.
다른 비제한적인 표현으로, 많은 실시예들에서, 전자 디바이스(102)는 편각(118)(입력 표면(108)의 평면에 수직인 벡터, 예컨대 천정과 스타일러스(104)의 세로축(120) 사이에 정의됨) 및 방위각(122)(편각(118)과 입력 표면(108)의 평면 내의 기준 벡터, 예컨대 축 사이에 정의됨)을 추정하기 위해, 팁 장 및 링 장의 공지된 구체 직경, 링 장 교차 영역의 직경, 및/또는 팁과 링 사이의 거리를 이용한다.
편각(118)과 방위각(122) 사이의 상대적 관계에 대한 이해를 용이하게 하기 위해, 도 1a에 도시된 바와 같은 전자 디바이스(102) 및 스타일러스(104)의 추가적인 도면들을 도시하는 도 1c 및 도 1d가 제공되는데, 명료성을 위해 사용자(106)의 손을 생략하고 있다. 도 1c는 도 1a의 전자 디바이스(102)의 평면도를 도시하는데, 구체적으로는, 입력 표면(108)의 평면에 대한 스타일러스(104)의 방위각(122)을 예시한다. 유사하게, 도 1d는 전자 디바이스(102)의 저부 평면도를 도시하는데, 구체적으로는, 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스(104)의 편각(118)을 예시한다.
많은 실시예들이 상호 커패시턴스를 모니터링함으로써 팁 신호 및 링 신호를 검출하도록 구성될 수 있는 전자 디바이스(102)의 센서 층을 참조하여 본 명세서에서 기술된다. 그러나, 전자 디바이스(102)는 링 장 및 팁 장 양측 모두를 검출하도록 임의의 구현 특정 방식으로 적절하게 구성될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스들은 하나 이상의 용량성 센서 노드들의 자가 커패시턴스의 변화에 대해 모니터링하도록 구성된 센서 층을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 전자 디바이스는 자가 커패시턴스 모드 및 상호 커패시턴스 모드 양측 모두로 동작하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 다른 감지 기법들이 팁 장 및 링 장의 위치 및 상대적 위치를 판정하는 데 이용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 링 장을 검출하면서 동시에 사용자(106)의 하나 이상의 손가락들을 검출하기 위해 센서 층이 또한 사용될 수 있다. 이들 경우들에 있어서, 전자 디바이스(102)는 터치 입력 및 스타일러스 입력 양측 모두를 수용할 수 있다.
스타일러스에 의해 인가된 힘의 검출
도 1b로 다시 돌아가서, 스타일러스(104)에 의해 입력 표면(108)에 인가된 힘 Fa를 추정하는 동작을 참조한다. 본 명세서에서 기술되는 다른 실시예들에서처럼, 스타일러스(104)에 의해 인가되는 힘은 다수의 방식들로 추정, 측정, 근사화, 또는 달리 획득될 수 있다.
일부 예들에서, 힘은 전자 디바이스(102)에 의해 추정된다. 다른 예들에서, 힘은 스타일러스(104)에 의해 추정되고, 그 후에 스타일러스(104)는 임의의 적합한 인코딩된 또는 인코딩되지 않은 포맷을 이용하여 벡터량 또는 스칼라량으로서 (예컨대, 무선 통신 인터페이스를 통해) 추정된 힘을 전자 디바이스(102)에 전달한다. 다른 추가의 실시예들에서, 전자 디바이스(102)에 의해 획득된 힘 추정치 및 스타일러스(104)에 의해 획득된 힘 추정치는 조합, 평균, 또는 다른 방식으로 함께 이용되어, 스타일러스(104)에 의해 인가된 힘의 크기를 추정하게 할 수 있다.
먼저, 전자 디바이스(102)가 스타일러스(104)에 의해 인가된 힘 Fa를 추정하는 실시예들을 참조한다. 이들 실시예들에서, 전자 디바이스(102)는 입력 표면(108)에 인가되는 힘을 추정 및/또는 근사화하도록 구성된 하나 이상의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 스타일러스(104)의 팁이 입력 표면(108)과 접촉하고 있음을 추정할 시, 전자 디바이스(102)는 그에 의해 인가된 힘 Fa를 추정한다. 이들 실시예들에서, 전자 디바이스(102)에 의해 추정된 힘은 입력 표면(108)에 수직인 힘 벡터로서 획득될 수 있다. 이들 경우들에 있어서, 전자 디바이스(102)는 (코사인 법칙을 이용하여) 힘 벡터를 (예컨대, 상기에 제시된 기법들에 따라 컴퓨팅된) 편각(118) 및 방위각(122)을 사용하여 세로축(120)에 평행한 벡터 성분 및 입력 표면(108)에 평행한 성분으로 분해할 수 있다. 전자 디바이스(102)는 입력 표면(108)에 평행한 성분 및 스타일러스(104)의 각위치에 평행한 성분 중 어느 하나 또는 양측 모두의 크기들 또는 방향들을 사용자 입력으로서 해석할 수 있다.
다음, 스타일러스(104)가 입력 표면(108)에 인가되는 힘 Fa를 추정하는 실시예들을 참조한다. 이들 예들에서, 스타일러스(104)는 스타일러스 자체에 의해 경험되는 반력 Fr을 추정하고; 반력 Fr은 스타일러스(104)에 의해 입력 표면(108)에 인가되는 힘과 크기가 같고 부호가 반대이다.
일 실시예에서, 스타일러스(104)의 팁(104b)은 적어도 부분적으로 압전 재료와 같은 힘 감지 재료로부터 형성된다. 스타일러스(104) 내의 회로가, 스타일러스(104)의 팁(104b)이 반력 Fr을 경험하고 있는지 여부를 추정하기 위해 힘 감지 재료의 전기적 속성을 추정한다. 반력 Fr의 추정치를 획득한 후, 스타일러스(104)는 팁(104b)에 의해 인가되는 힘 Fa를 전자 디바이스(102)에 전달할 수 있다.
다른 실시예에서, 힘 감지 구조물이 스타일러스(104)의 팁(104b)과 배럴(104a) 사이에서 일체화될 수 있다. 힘 감지 구조물은 팁(104b)과 배럴(104a) 사이에 위치된 개스킷 밀봉부 내에 배치되는 다수의 독립적 힘 센서들을 포함할 수 있다. 스타일러스(104) 내의 회로가, 팁(104b)이 반력을 경험하고 있는지 여부를 추정하기 위해 개스킷 밀봉부의 전기적 속성을 추정한다. 그 후, 스타일러스(104)는 팁(104b)에 의해 인가되는 힘 Fa를 전자 디바이스(102)에 전달할 수 있다.
다른 실시예에서, 힘 감지 구조물이 스타일러스(104)의 배럴(104a) 내에 통합될 수 있다. 힘 감지 구조물은 배럴(104a)을 따르는 다양한 위치들에 배치되는 다수의 독립적 스트레인 또는 힘 응답 요소들을 포함할 수 있다. (예컨대, 사용자(106)의 손가락들 중 하나 이상의 손가락들로부터의) 하나 이상의 힘들을 검출할 시, 스타일러스(104)는 그러한 힘들을 분해할 수 있고/있거나 세로축(120)에 평행한 단일 벡터로 조합할 수 있다. 보다 구체적으로, 이들 실시예들에서, 스타일러스(104)는 팁(104b)이 제2 클래스 레버의 받침점(fulcrum)임을 지정한다. 이러한 방식으로, 스타일러스(104)의 배럴(104a)에 걸쳐진 다양한 위치들에서 힘 감지 구조물에 의해 검출된 다양한 힘들이 총합이 0인 경우, 스타일러스(104)는 스타일러스(104)의 팁(104b)이 입력 표면(108)과 접촉하지 않음을 추정할 수 있다. 반대로, 스타일러스(104)의 본체에 걸쳐진 다양한 위치들에서 힘 감지 구조물에 의해 검출된 다양한 힘들이 총합이 0이 아닌 경우, 스타일러스(104)는 남은 힘이 팁(104b)을 통해 입력 표면(108)에 인가되어야 함을 추론할 수 있다. 그 후, 스타일러스(104)는 팁(104b)에 의해 인가되는 힘 Fa를 전자 디바이스(102)에 전달할 수 있다.
다른 실시예들에서, 스타일러스(104)의 팁(104b)은, 일반적으로 세로축(120)을 따라서, 이동가능할 수 있다. 이러한 방식으로, 스타일러스(104)의 팁(104b)이 입력 표면(108)(또는 임의의 다른 표면)을 터치하고 힘을 인가하는 경우, 그것은 반력 Fr의 직접적인 결과로서 적어도 부분적으로 스타일러스(104)의 배럴(104a) 내로 후퇴한다. 후퇴량은 실시예들마다 다를 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 팁(104b)은 스타일러스(104)의 본체 내로 1.0 mm 미만만큼 후퇴할 수 있다. 다른 실시예들에서, 팁(104b)은 스타일러스(104)의 본체 내로 0.1 mm 미만만큼 후퇴할 수 있다. 다른 추가 실시예에서, 팁(104b)은 상이한(예컨대, 보다 많은 또는 보다 적은) 양만큼 후퇴할 수 있다.
이들 예들에서, 스타일러스(104)의 본체 내의 힘 감지 구조물이 팁(104b)에 커플링될 수 있다. 힘 감지 구조물은 여러 가지 목적들을 서빙할 수 있다. 예를 들어, 힘 감지 구조물은 팁(104b)에 대한 지지를 제공할 수 있다. 다른 예에서, 힘 감지 구조물은 배럴(104a) 내로의 팁(104b)의 후퇴를 안내할 수 있다. 다른 예에서, 힘 감지 구조물은, 힘 Fa가 그에 의해 더 이상 인가되지 않는 경우에 스타일러스(104)의 팁(104b)을 중립 위치로 복원할 수 있다.
일 실시예에서, 힘 감지 구조물은 스타일러스(104)의 팁(104b)을 외향으로 편향시켜서 스타일러스(104)의 본체 내로의 팁(104b)의 후퇴에 대한 저항을 제공하는 편향 메커니즘을 포함한다. 일부 경우들에 있어서, 편향 메커니즘은 나선형 스프링 또는 리프 스프링이다.
힘 감지 구조물은, 적어도 부분적으로 금속으로부터 형성될 수 있다. 힘 감지 구조물은 2개의 캔틸레버형 레그들이 횡방향 베드의 각각의 단부로부터 연장되는 횡방향 베드를 포함할 수 있다. 캔틸레버형 레그들은 횡방향 베드와 동일한 재료로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 횡방향 베드 및 캔틸레버형 레그들은 단일의 일체형 부분으로서 형성된다. 다른 예들에서, 캔틸레버형 레그들은 접착제, 용접, 또는 임의의 다른 적합한 방법을 통해 횡방향 베드에 부착된다.
캔틸레버형 레그들 각각은 스타일러스(104)의 내부 프레임에 대해 고정되어, 스타일러스(104)의 본체 내에 힘 감지 구조물의 횡방향 베드를 현수시킬 수 있다. 전술된 바와 같이, 스타일러스(104)의 팁(104b)은 힘 감지 구조물의 일부분에 기계적으로 커플링될 수 있다. 예를 들어, 팁(104b)은 캔틸레버형 레그들 및/또는 횡방향 베드 중 적어도 하나에 커플링될 수 있다. 이러한 방식으로, 스타일러스(104)의 팁(104b)이 (예컨대, 팁이 입력 표면(108)을 터치하고 힘을 인가하는 것에 응답하여) 본체에 대해 내향 이동하는 경우, 캔틸레버형 레그들은 예측가능한 방식으로 굴절할 수 있다. 캔틸레버형 레그들 중 하나 또는 양측 모두의 굴절은 스트레인 센서 또는 다른 감지 장치를 사용하여 측정될 수 있는데, 이는 이어서 스타일러스(104)에 의해 인가된 힘을 추정하는 데 이용될 수 있다.
입력 표면(108)으로부터 스타일러스(104)를 제거할 시, 힘 감지 구조물의 캔틸레버형 레그들 중 하나 또는 양측 모두는 스타일러스(104)의 팁을 그의 중립 위치로 복귀시키는 복원력을 보일 수 있다.
많은 실시예들에서, 캔틸레버형 레그들은 중립 위치에 있는 경우(예컨대, 팁이 힘을 인가하지 않는 중이고 스타일러스(100)가 준비 상태에 있는 경우)에 횡방향 베드에 실질적으로 직교한다. 다른 경우들에 있어서, 캔틸레버형 레그들은 비스듬한 각도로 횡방향 베드로부터 연장된다. 일부 경우들에 있어서, 캔틸레버형 레그들 양측 모두는 횡방향 베드의 동일면에 연결되고; 힘 감지 구조물의 프로파일은 넓어진 U자 형상을 취한다. 다른 경우들에 있어서, 캔틸레버형 레그들은 횡방향 베드의 대향면들에 연결되고; 힘 감지 구조물의 프로파일은 신장된 S자 형상 또는 Z자 형상을 취한다.
이들 실시예들에서, 스트레인 센서(또는 다른 감지 장치)는 인가된 힘의 크기의 함수로서 변화하는 전기적 측정가능 속성을 보일 수 있다. 일례에서, 스트레인 센서가 힘 감지 구조물의 캔틸레버형 레그에 커플링될 수 있다. 스트레인 센서는 스타일러스(104) 내의 전기 회로에 커플링될 수 있다. 전기 회로는 변화에 대해 스트레인 센서의 하나 이상의 전기적 속성들(예컨대, 저항, 커패시턴스, 누적된 전하, 인덕턴스 등)을 모니터링하도록 구성될 수 있다.
스타일러스(104)의 팁(104b)이 힘을 입력 표면(108)에 인가하는 경우, 팁(104b)은 스타일러스(104)의 본체에 대해 내향 이동하는데, 이는 이어서 힘 감지 구조물의 캔틸레버형 레그들 중 적어도 하나가 굴절하게 하고, 이는 이어서 스트레인 센서의 하나 이상의 전기적 속성들이 변화하게 한다. 이어서, 전기 회로는 이들 변화들을 수량화하고, 이어서, 힘이 추정됨을 보고한다. 그 후, 스타일러스(104)는 팁(104b)에 의해 인가되는 힘을 전자 디바이스(102)에 전달할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 실시예들, 및 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 하기에 제시되는 상세한 실시예들에 대한 철저한 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들의 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 특정 실시예들에 대한 전술한 설명 및 하기의 설명은 예시 및 설명의 제한된 목적을 위해 제시된다. 이러한 설명은 총망라하고자 하거나 개시내용을 본 명세서에 인용된 정확한 형태들로 제한하려고 하는 것은 아니다. 반대로, 많은 수정예들 및 변형예들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 구체적으로, 전자 디바이스 및 스타일러스를 포함하는, 도 1a 내지 도 1d에 도시된 사용자 입력 시스템은 다수의 적합한 구현 특정 방식들로 구현될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
그러나, 광범위하게 그리고 일반적으로, 전자 디바이스는 스타일러스의 특성들 및/또는 시간의 경과에 따른 그 내부에서의 변화들을 판정하고/하거나 추정하여, 그에 대한 사용자의 조작을 입력으로서 해석한다. 전자 디바이스는, 그의 자체 추정치를 통해 또는 스타일러스와의 통신에 의해, 스타일러스의 위치, 스타일러스의 각위치, 스타일러스에 의해 전자 디바이스에 인가되는 힘, 스타일러스의 속도, 스타일러스의 가속도, 스타일러스의 편각 각속도 또는 각가속도, 스타일러스의 방위각 각속도 또는 각가속도 등을 획득한다. 이들 동작들 중 임의의 것 또는 이들 동작들 중 일부가 전자 디바이스에 의해, 스타일러스에 의해, 그리고/또는 적어도 부분적으로 그들 간의 협력 및 통신의 결과로서 수행될 수 있다.
사용자 입력 시스템의 일반적인 동작
도 2a 내지 도 2f는, 일반적으로, 전자 디바이스(202) 및 스타일러스(204)를 포함하는 사용자 입력 시스템(200) 및 그의 다양한 서브부분들의 간소화된 시스템 다이어그램들을 도시한다. 설명의 간소성을 위해, 이들 간소화된 시스템 다이어그램들 중 많은 것들이 특정 실시예에 대해 요구될 수 있거나 바람직할 수 있는 시스템 요소들 사이에서의 신호 및/또는 상호접속 경로들 없이 제시될 수 있다. 따라서, 도 2a 내지 도 2f의 간소화된 블록 다이어그램들에 도시된 다양한 시스템 요소들 중 하나 이상이 임의의 다른 적합한 시스템 요소와 통신하도록 구현 특정의 적절한 방식으로 전기적으로 또는 통신가능하게 구성될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 구체적으로, 다양한 시스템 요소들 중 하나 이상은 하나 이상의 회로 트레이스, 점퍼, 케이블, 유선 또는 무선 통신 인터페이스, 데이터 버스 등을 통해 임의의 다른 적절한 시스템 요소와 데이터, 전력, 아날로그 또는 디지털 신호들 등을 교환하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 도 2a 내지 도 2f의 간소화된 블록 다이어그램들에 도시된 다양한 시스템 요소들 중 하나 이상은 임의의 다른 적절한 시스템 요소에 커플링되도록(또는 그로부터 기계적으로 분리되도록) 구현 특정의 적절한 방식으로 기계적으로 구성될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
따라서, 도 2a 내지 도 2f에 도시된 간소화된 시스템 다이어그램들의 다양한 시스템 요소들 사이의 신호 경로 및/또는 상호접속 경로의 존재 유무는 다양한 시스템 요소들 사이의 임의의 특정 전기적 또는 기계적 관계의 존재 유무에 대한 선호도 또는 요건으로서 이해되어서는 안 된다.
먼저, 도 2a에 도시된 사용자 입력 시스템(200)의 소정의 동작 컴포넌트들을 참조한다. 본 명세서에 기술된 다른 실시예들에서처럼, 사용자 입력 시스템(200)은 전자 디바이스(202) 및 스타일러스(204)를 포함한다. 전자 디바이스(202)는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 셀룰러폰, 산업적 또는 상업적 컴퓨팅 단말기, 의료 디바이스, 주변기기 또는 일체형 입력 디바이스, 핸드헬드 또는 배터리 전력공급형 휴대용 전자 디바이스, 내비게이션 디바이스, 웨어러블 디바이스 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 디바이스로서 구현될 수 있다. 도 2a의 사용자 입력 시스템(200)은 도 1a 내지 도 1d와 관련하여 전술된 사용자 입력 시스템(100)에 대응할 수 있다.
스타일러스(204)는 사용자의 한 손으로 조작될 수 있는 실질적으로 임의의 형상을 취하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 많은 실시예들에서, 스타일러스(204)는 스타일러스, 펜, 스마트 브러시, 원드, 치즐 등의 형상을 취한다.
본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 언급된 바와 같이, 사용자는 전자 디바이스(202)에 정보를 전달하기 위해 전자 디바이스(202)의 입력 표면에 대한 스타일러스(204)의 배향 및 위치를 조작한다. 많은 실시예들에서, 전자 디바이스(202)의 입력 표면은 디스플레이 스크린이지만, 이것이 요구되지는 않으며; 다른 실시예들에서, 입력 표면은 트랙 패드 또는 드로잉 태블릿과 같은 비-디스플레이 입력 표면일 수 있다.
사용자 입력 시스템의 스타일러스의 일반적인 동작
다음, 도 2b에 도시된 것과 같은 예시적인 스타일러스(204)의 소정의 동작 컴포넌트들을 참조한다. 스타일러스(204)는 협력하여 스타일러스(204), 또는 보다 일반적으로는, 사용자 입력 시스템(200)의 하나 이상의 동작들 또는 기능들을 수행, 조정, 또는 모니터링하는 여러 개의 서브시스템들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 스타일러스(204)는 조정 엔진(206), 프로세싱 유닛(208), 전력 서브시스템(210), 무선 인터페이스(212), 및 파워 커넥터(214)를 포함한다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 스타일러스(204)의 조정 엔진(206)은 전술된 바와 같이 팁 장 및 링 장을 생성하도록 태스킹될 수 있다. 이들 장들은 전자 디바이스(202)에 의해 스타일러스(204)의 좌표들(직교 좌표 구면 좌표 양측 모두)의 발견을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 조정 엔진(206)은, 또한, 도 1a 내지 도 1d와 관련하여 기술된 반력 Fr과 같은, 스타일러스(204)에 의해 인가된 힘을 측정하도록 태스킹될 수 있다.
많은 실시예들에서, 조정 엔진(206)의 하나 이상의 컴포넌트들은 프로세서 및 메모리와 같은 회로 및/또는 로직 컴포넌트들을 포함할 수 있거나 또는 그들과 통신가능하게 커플링될 수 있다. 회로는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 조정 엔진(206)의 동작들 중 일부 또는 모두를 제어 또는 조정할 수 있다: 스타일러스(204)의 다른 서브시스템들과 통신하고/하거나 그들과 데이터를 트랜잭션하는 것; 팁 신호 및 링 신호를 생성하는 데 이용되는 파라미터들을 수신하는 것; 팁 신호 및 링 신호를 팁 장 생성기 및 링 장 생성기로 각각 전달하는 것; 스타일러스(204)의 다른 서브시스템으로부터 팁 신호 및 링 신호를 수신하는 것; 스트레인 센서 또는 가속도계와 같은 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 센서들의 출력을 측정 및/또는 획득하는 것; 등등. 조정 엔진(206)은 도 2d를 참조하여 하기에 상세히 기술된다.
조정 엔진(206)의 프로세서는 데이터 또는 명령어들을 프로세싱, 수신, 또는 송신할 수 있는 임의의 전자 디바이스로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 마이크로프로세서, 중앙 프로세싱 유닛, 주문형 집적 회로, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이, 디지털 신호 프로세서, 아날로그 회로, 디지털 회로, 또는 그러한 디바이스들의 조합일 수 있다. 프로세서는 단일 스레드 또는 멀티 스레드 프로세서일 수 있다. 프로세서는 단일 코어 또는 멀티 코어 프로세서일 수 있다.
따라서, 본 명세서에 기술되는 바와 같이, 구문 "프로세싱 유닛", 또는 보다 일반적으로 "프로세서"는 메모리 내에 저장될 수 있고 그로부터 액세스될 수 있는 프로그램 내에 포함된 코드 및/또는 명령어들로서 표현되는 데이터 동작들을 포함하는 데이터의 특정 변환들을 실행하도록 물리적으로 구조화된 하드웨어 구현 데이터 프로세싱 디바이스 또는 회로를 지칭한다. 그 용어는 단일 프로세서 또는 프로세싱 유닛, 다수의 프로세서들, 다수의 프로세싱 유닛들, 아날로그 또는 디지털 회로들, 또는 다른 적합하게 구성된 컴퓨팅 요소 또는 요소들의 조합을 포괄하도록 의도된다.
조정 엔진(206)은 프로세싱 유닛(208)에 커플링될 수 있고, 팁 신호 및 링 신호를 조정 엔진(206)에 제공하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 유닛(208)은, 또한, 예를 들어 무선 인터페이스(212)를 통한 전자 디바이스(202)와의 통신을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 유닛(208)은 도 2e를 참조하여 하기에 상세히 기술된다.
프로세싱 유닛(208)은, 많은 실시예들에서, 프로세서 및 메모리와 같은 회로 및/또는 로직 컴포넌트들을 포함할 수 있거나 또는 그들과 통신가능하게 커플링될 수 있다. 프로세싱 유닛(208)의 회로는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 프로세싱 유닛(208)의 기능들 또는 동작들 중 하나 이상을 수행할 수 있고/있거나, 조정할 수 있고/있거나, 모니터링할 수 있다: 스타일러스(204)의 다른 서브시스템들과 통신하고/하거나 그들과 데이터를 트랜잭션하는 것; 전자 디바이스(202)와 통신하고/하거나 그와 데이터를 트랜잭션하는 것; 팁 신호 및/또는 링 신호를 생성하는 것; 스트레인 센서 또는 가속도계와 같은 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 센서들의 출력을 측정 및/또는 획득하는 것; 스타일러스(204)의 전력 상태를 일반 전력 상태로부터 대기 전력 상태 또는 저전력 상태로 변화시키는 것; 정보 및/또는 데이터를 팁 신호 및 링 신호 중 어느 하나 또는 양측 모두로 변조시키는 것; 등등.
스타일러스(204)는 내부 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 전력 서브시스템(210)은 하나 이상의 재충전가능 배터리들 및 전력 제어기를 포함할 수 있다. 전력 서브시스템(210)의 전력 제어기는, 파워 커넥터(214)가 전원에 커플링된 경우에 배터리들의 급속 충전을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 파워 커넥터(214)가 접속하도록 구성될 수 있는 전원은 전자 디바이스(202)의 데이터 및/또는 파워 포트이다. 다른 경우들에 있어서, 파워 커넥터(214)는 전자 디바이스의 표면 또는 채널로 끌어당기도록 구성된 하나 이상의 자석들을 포함한다.
전력 서브시스템(210)의 전력 제어기는, 많은 실시예들에서, 프로세서 및 메모리와 같은 회로 및/또는 로직 컴포넌트들을 포함할 수 있거나 또는 그들과 통신가능하게 커플링될 수 있다. 전력 제어기의 회로는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 전력 서브시스템(210)의 기능들 또는 동작들 중 하나 이상을 수행할 수 있고/있거나, 조정할 수 있고/있거나, 모니터링할 수 있다: 전자 디바이스(202)와 통신하고/하거나 그와 데이터를 트랜잭션하는 것; 배터리의 충전 속도를 제어하는 것; 특정 시간에 배터리의 용량을 추정 및 보고하는 것; 배터리의 용량이 최소 임계치 미만으로 강하했음을 보고하는 것; 배터리가 충전되어 있음을 보고하는 것; 등등. 전력 서브시스템(210)은 도 2f를 참조하여 하기에 상세히 기술된다.
스타일러스(204)와 관련하여 상기에 제시된 특정 상세사항들 중 일부는 특정 기술된 실시예 또는 그의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 유사하게, 다른 스타일러스들은 상당한 다수의 서브시스템들, 모듈들, 컴포넌트들 등을 포함할 수 있다. 일부 서브모듈들이, 적절할 때, 소프트웨어 또는 펌웨어로서 구현될 수 있다. 따라서, 상기에 제시된 설명은 본 개시내용을 본 명세서에 인용된 정확한 형태들로 망라하거나 제한하도록 의도하는 것은 아니라는 것이 이해된다. 반대로, 많은 수정예들 및 변형예들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.
사용자 입력 시스템의 전자 디바이스의 일반적인 동작
다음, 예시적인 전자 디바이스(202)의 다양한 서브시스템들이 도시된 도 2c를 참조한다. 도 2b에 도시된 스타일러스(204)에서처럼, 전자 디바이스(202)는 협력하여 전자 디바이스(202), 또는 보다 일반적으로는, 사용자 입력 시스템(200)의 하나 이상의 동작들 또는 기능들을 수행, 조정, 또는 모니터링하는 여러 개의 서브시스템들을 포함할 수 있다. 전자 디바이스(202)는 입력 표면(218), 조정 엔진(220), 프로세싱 유닛(222), 전력 서브시스템(224), 무선 인터페이스(226), 파워 커넥터(228), 및 디스플레이(230)를 포함한다.
조정 엔진(220)은, 많은 실시예들에서, 프로세서 및 메모리와 같은 회로 및/또는 로직 컴포넌트들을 포함할 수 있거나 또는 그들과 통신가능하게 커플링될 수 있다. 조정 엔진(220)의 회로는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 조정 엔진(220)의 기능들 또는 동작들 중 하나 이상을 수행할 수 있고/있거나, 조정할 수 있고/있거나, 모니터링할 수 있다: 전자 디바이스(202)의 다른 서브시스템들과 통신하고/하거나 그들과 데이터를 트랜잭션하는 것; 스타일러스(204)와 통신하고/하거나 그와 데이터를 트랜잭션하는 것; 터치 센서와 같은 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 센서들의 출력을 측정 및/또는 획득하는 것; 용량성 감지 노드들의 어레이와 같은 센서 노드들의 어레이의 하나 이상의 센서 노드들의 출력을 측정 및/또는 획득하는 것; 스타일러스(204)로부터 팁 신호 및 링 신호를 수신 및 위치설정하는 것; 팁 신호 교차 영역 및 링 신호 교차 영역의 위치에 기초하여 스타일러스(204)를 위치설정하는 것; 등등.
전자 디바이스(202)의 조정 엔진(220)은 입력 표면(218) 아래에 위치되거나 또는 그와 일체화된 센서 층을 포함하거나 또는 달리 그에 통신가능하게 커플링된다. 조정 엔진(220)은 센서 층을 활용하여, 본 명세서에 기술되는 기법들을 이용하여 입력 표면(218) 상에 스타일러스(204)를 위치설정하고 입력 표면(218)의 평면에 대한 스타일러스(204)의 각위치를 추정한다.
일 실시예에서, 전자 디바이스(202)의 조정 엔진(220)의 센서 층은 컬럼(column)들 및 로우(row)들로서 배열된 용량성 감지 노드들의 그리드이다. 보다 구체적으로, 컬럼 트레이스들의 어레이가 로우 트레이스들의 어레이에 수직이도록 배치된다. 기판과 같은 유전체 재료가 컬럼 트레이스들과 로우 트레이스들을 분리시켜서, 하나의 컬럼 트레이스가 하나의 로우 트레이스 위에서 또는 아래에서 교차하는 각각의 "오버랩" 지점에 적어도 하나의 용량성 감지 노드가 형성되게 한다. 일부 실시예들은 기판의 대향면들 상에 컬럼 트레이스들 및 로우 트레이스들을 배치하는 반면, 다른 실시예들은 기판의 동일면 상에 컬럼 트레이스들 및 로우 트레이스들을 배치한다. 일부 실시예들은 로우 트레이스들만을 포함할 수 있는 반면, 다른 실시예는 컬럼 트레이스들만을 포함할 수 있다. 센서 층은 전자 디바이스의 다른 층들과는 분리될 수 있거나, 또는 센서 층은 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 다른 층 바로 위에 배치될 수 있다: 디스플레이 스택 층; 힘 센서 층; 디지타이저 층; 편광기 층; 배터리 층; 구조적 또는 장식용 하우징 층; 등등.
센서 층은 다수의 모드들로 동작될 수 있다. 상호 커패시턴스 모드로 동작되는 경우, 컬럼 트레이스 및 로우 트레이스는 각각의 오버랩 지점에 단일의 용량성 감지 노드(예컨대, "수직방향" 상호 커패시턴스)를 형성한다. 자가 커패시턴스 모드로 동작되는 경우, 컬럼 트레이스 및 로우 트레이스는 각각의 오버랩 지점에 2개의 (수직으로 정렬된) 용량성 감지 노드들을 형성한다. 다른 실시예에서, 상호 커패시턴스 모드로 동작되는 경우, 인접한 컬럼 트레이스들 및/또는 인접한 로우 트레이스들은 각각 단일의 용량성 감지 노드들(예컨대, "수평방향" 상호 커패시턴스)을 형성할 수 있다.
많은 실시예들에서, 센서 층은 동시에 다수의 모드들에서 동작할 수 있다. 다른 실시예들에서, 센서 층은 하나의 모드로부터 다른 모드로 빠르게 시프트할 수 있다. 추가의 다른 실시예들에서, 센서 층은 제1 모드를 이용하여 물체(예컨대, 스타일러스, 사용자의 손가락 등)의 존재 또는 근접도를 검출할 수 있고, 이어서 제2 모드를 이용하여 그 물체의 추정치를 획득할 수 있다. 예를 들어, 센서 층은 물체가 입력 표면 근처에서 검출될 때까지 자가 커패시턴스 모드로 동작할 수 있으며, 그 후 센서 층은 (수직방향 또는 수평방향 중 어느 하나 또는 양측 모두의) 상호 커패시턴스 모드로 전이한다. 다른 경우들에 있어서, 용량성 감지 노드들은 다른 구현 특정의 적합한 방식으로 배치될 수 있다.
센서 층의 구성과는 독립적으로, 그 안에 포함된 용량성 감지 노드들은 팁 장, 링 장, 및/또는 사용자의 손가락의 터치의 존재 유무를 검출하도록 구성될 수 있다. 센서 층은 광학적으로 투명할 수 있지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다.
전술된 바와 같이, 센서 층은 용량성 감지 노드들 각각에서 보이는 커패시턴스(예컨대, 상호 커패시턴스 또는 자가 커패시턴스)의 변화에 대해 모니터링함으로써 팁 장의 존재, 링 장의 존재, 및/또는 사용자의 손가락의 터치를 검출할 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 조정 엔진(220)은 용량성 커플링을 통해 스타일러스(204)로부터 센서 층을 통해 수신되는 팁 신호 및 링 신호를 검출하도록 구성될 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 조정 엔진(220)은 센서 층으로부터 수신되는 하나 이상의 미처리 신호들을 복조, 디코딩, 또는 다른 방식으로 필터링하여, 팁 신호, 링 신호, 및/또는 이들과 함께 변조될 수 있는 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 조정 엔진(220)(또는 센서 층 또는 조정 엔진(220)에 통신가능하게 커플링된 다른 컴포넌트)에 의해 수행되는 바와 같은, 팁 신호 및 링 신호를 획득하는 동작은 본 명세서에 기술되는 임의의 수의 실시예들 또는 그들의 적절한 등가물들에 적합한 다수의 구현 특정 방식들로 달성될 수 있다.
다른 실시예들에서, 센서 층은 자가 커패시턴스 모드 및 상호 커패시턴스 모드 양측 모두로 동작하도록 구성될 수 있다. 이들 경우들에 있어서, 조정 엔진(220)은 사용자의 터치(또는 하나 초과의 터치)를 검출하기 위해 상호 커패시턴스의 변화에 대해 모니터링하면서, 팁 장 및/또는 링 장을 검출하기 위해(그리고, 이에 대응해서, 팁 신호 및 링 신호를 획득하기 위해) 각각의 용량성 감지 노드의 하나 이상의 부분들의 자가 커패시턴스의 변화들에 대해 모니터링할 수 있다. 또 다른 예들에서, 센서 층은 독점적으로 자가 커패시턴스 모드로 동작하도록 구성될 수 있다.
조정 엔진(220)은, 일단 팁 신호 및 링 신호가 조정 엔진(220)에 의해 획득되고 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역이 판정되면, 본 명세서에 기술되는 기법들을 채용하여 입력 표면(218) 상의 스타일러스(204)의 각위치를 위치설정하고/하거나 추정하는 동작을 수행한다(또는 그 동작의 수행을 돕는다). 조정 엔진(220)은, 일단 스타일러스(204)의 위치 및 스타일러스(204)의 각위치가 추정되면, 추가 프로세싱 및 해석을 위해 그러한 정보를 프로세싱 유닛(222)에 포워딩할 수 있다.
많은 실시예들에서, 조정 엔진(220)은 소정의 통계적 범위 내에서 스타일러스(204)의 위치의 추정치들을 획득하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 조정 엔진(220)은 입력 표면(218) 상의 스타일러스(204)의 위치를 100 마이크로미터의 오차 내로 추정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 조정 엔진(220)은 입력 표면(218) 상의 스타일러스(204)의 위치를 50 마이크로미터 내로 추정하도록 구성될 수 있다. 추가의 다른 실시예들에서, 조정 엔진(220)은 스타일러스(204)의 위치를 10 마이크로미터 이하 내로 추정하도록 구성될 수 있다.
조정 엔진(220)에 의해 스타일러스(204)를 위치설정하는 동작의 정확도 및/또는 정밀도는 실시예마다 상이할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 동작의 정확도 및/또는 정밀도는 실질적으로 고정될 수 있는 반면, 다른 경우들에 있어서, 동작의 정확도 및/또는 정밀도는 다른 변수들 중에서도 하기에 따라 가변적일 수 있다: 사용자 설정, 사용자 선호도, 스타일러스의 속력; 스타일러스의 가속도; 전자 디바이스 상에서 동작하는 프로그램의 설정; 전자 디바이스의 설정; 전자 디바이스의 동작 모드; 전자 디바이스의 전력 상태; 스타일러스의 전력 상태; 등등.
조정 엔진(220)은, 또한, 스타일러스(204)의 각위치의 추정치들을 소정의 통계적 범위들 내에서 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 조정 엔진(220)은 입력 표면(218)의 평면에 대한 스타일러스(204)의 각위치를 0.2 라디안(예컨대, 대략 11.5도)의 오차 내로 추정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 조정 엔진(220)은 입력 표면(218) 상의 스타일러스(204)의 각위치를 0.1 라디안(예컨대, 대략 5도) 내로 추정하도록 구성될 수 있다. 추가의 다른 실시예들에서, 조정 엔진(220)은 스타일러스(204)의 각위치를 0.05 라디안(예컨대, 대략 3도) 내로 추정하도록 구성될 수 있다.
조정 엔진(220)에 의해 스타일러스(204)의 각위치를 추정하는 동작의 정확도 및/또는 정밀도는 실시예마다 상이할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 동작의 정확도 및/또는 정밀도는 실질적으로 고정될 수 있는 반면, 다른 경우들에 있어서, 동작의 정확도 및/또는 정밀도는 다른 변수들 중에서도 하기에 따라 가변적일 수 있다: 사용자 설정, 사용자 선호도, 스타일러스의 속력; 스타일러스의 가속도; 전자 디바이스 상에서 동작하는 프로그램의 설정; 전자 디바이스의 설정; 전자 디바이스의 동작 모드; 전자 디바이스의 전력 상태; 스타일러스의 전력 상태; 등등.
전술된 바와 같이, 팁 신호 및/또는 링 신호는 전자 디바이스(202)에 대해 스타일러스(204)를 식별하도록 구성될 수 있는 소정 정보 및/또는 데이터를 포함할 수 있다. 그러한 정보는 본 명세서에서 일반적으로 "스타일러스 아이덴티티" 정보로 지칭된다. 이러한 정보 및/또는 데이터는 센서 층에 의해 수신될 수 있고, 조정 엔진(220)에 의해 해석, 디코딩, 및/또는 복조될 수 있다.
예를 들어, 조정 엔진(220)은 스타일러스 아이덴티티 정보를 (검출되고/되거나 복구가능한 경우) 프로세싱 유닛(222)에 포워딩할 수 있다. 스타일러스 아이덴티티 정보가 팁 신호 및/또는 링 신호로부터 복구가능하지 않은 경우, 조정 엔진(220)은 스타일러스 아이덴티티 정보가 이용가능하지 않음을 프로세싱 유닛(222)에게 선택적으로 나타낼 수 있다. 전자 디바이스(202)는 스타일러스 아이덴티티 정보(또는 그의 부재)를 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 방식으로 활용할 수 있다: 특정 스타일러스로부터의 입력을 수용 또는 거절하는 것; 다수의 스타일러스들로부터의 입력을 수용하는 것; 전자 디바이스의 특정 기능에 대한 액세스를 허용 또는 거부하는 것; 특정 스타일러스 프로파일을 적용하는 것; 전자 디바이스의 하나 이상의 설정들을 복원하는 것; 스타일러스가 사용 중임을 제3자에게 통지하는 것; 등등.
프로세싱 유닛(222)은 스타일러스 아이덴티티 정보를 이용하여 하나 초과의 스타일러스로부터의 입력을 동시에 수신할 수 있다. 구체적으로, 조정 엔진(220)은 조정 엔진(220)에 의해 검출된 여러 개의 스타일러스들 각각의 위치 및/또는 각위치를 프로세싱 유닛(222)에 전달하도록 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 조정 엔진(220)은, 또한, 조정 엔진(220)에 의해 검출된 여러 개의 스타일러스들의 상대적 위치 및/또는 상대적 각위치에 관련된 정보를 프로세싱 유닛(222)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 조정 엔진(220)은 첫 번째 검출된 스타일러스가 두 번째 검출된 스타일러스로부터 3 센티미터 떨어져서 위치되어 있음을 프로세싱 유닛(222)에게 통지할 수 있다.
다른 경우들에 있어서, 그리고 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 언급된 바와 같이, 팁 신호 및/또는 링 신호는, 또한, 전자 디바이스(202)에 대해 특정 사용자를 식별하는 역할을 하는 소정 정보 및/또는 데이터를 포함할 수 있다. 그러한 정보는 본 명세서에서 일반적으로 "사용자 아이덴티티" 정보로 지칭된다.
조정 엔진(220)은 사용자 아이덴티티 정보를 (검출되고/되거나 복구가능한 경우) 프로세싱 유닛(222)에 포워딩할 수 있다. 사용자 아이덴티티 정보가 팁 신호 및/또는 링 신호로부터 복구가능하지 않은 경우, 조정 엔진(220)은 사용자 아이덴티티 정보가 이용가능하지 않음을 프로세싱 유닛(222)에게 선택적으로 나타낼 수 있다. 프로세싱 유닛(222)은 사용자 아이덴티티 정보(또는 그의 부재)를 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 방식으로 활용할 수 있다: 특정 사용자로부터의 입력을 수용 또는 거절하는 것; 전자 디바이스의 특정 기능에 대한 액세스를 허용 또는 거부하는 것; 특정 사용자를 환영하는 것; 특정 사용자 프로파일을 적용하는 것; 전자 디바이스의 설정을 복원하는 것; 전자 디바이스를 잠금하여, 이에 의해 전자 디바이스의 임의의 특징부에의 액세스를 방지하는 것; 사용자가 식별되거나 식별되지 않음을 제3자에게 통지하는 것; 등등. 프로세싱 유닛(222)은 사용자 아이덴티티 정보를 이용하여 하나 초과의 사용자로부터의 입력을 동시에 수신할 수 있다.
추가의 또 다른 경우들에 있어서, 팁 신호 및/또는 링 신호는 전자 디바이스(202)에 대해 사용자 또는 스타일러스(104)의 설정 또는 선호도를 식별하도록 구성될 수 있는 소정 정보 및/또는 데이터를 포함할 수 있다. 그러한 정보는 본 명세서에서 일반적으로 "스타일러스 설정" 정보로 지칭된다.
조정 엔진(220)은 스타일러스 설정 정보를 (검출되고/되거나 복구가능한 경우) 프로세싱 유닛(222)에 포워딩할 수 있다. 스타일러스 설정 정보가 팁 신호 및/또는 링 신호로부터 복구가능하지 않은 경우, 조정 엔진(220)은 스타일러스 설정 정보가 이용가능하지 않음을 프로세싱 유닛(222)에게 선택적으로 나타낼 수 있다. 전자 디바이스(202)는 스타일러스 설정 정보(또는 그의 부재)를 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 방식으로 활용할 수 있다: 설정을 전자 디바이스에 적용하는 것; 전자 디바이스 상에서 동작하는 프로그램에 설정을 적용하는 것; 전자 디바이스의 그래픽 프로그램에 의해 렌더링된 라인의 라인 두께, 컬러, 패턴 등을 변경하는 것; 전자 디바이스 상에서 동작하는 비디오 게임의 설정을 변경하는 것; 등등.
따라서, 일반적으로 그리고 광범위하게, 조정 엔진(220)은 전자 디바이스(202)에 의해 많은 상이한 구현 특정 방식들로 개별적으로 또는 협력하여 모두가 사용될 수 있는 많은 타입들의 입력 간의 구분을 가능하게 한다. 예를 들어, 전자 디바이스(202)는 하기들 중 임의의 것을 입력으로서 사용할 수 있다: 하나 이상의 스타일러스들의 위치; 하나 이상의 스타일러스들의 편각; 하나 이상의 스타일러스들의 방위각; 하나 이상의 스타일러스들의 각속도/속도 또는 각가속도/가속도; 하나 이상의 스타일러스들의 제스처 경로들; 하나 이상의 스타일러스들의 상대적 위치 및/또는 각위치; 사용자에 의해 제공된 터치 입력; 사용자에 의해 제공된 멀티 터치 입력; 터치 입력의 제스처 경로들; 터치와 스타일러스의 동시 입력; 등등.
일반적으로 그리고 광범위하게, 프로세싱 유닛(222)은 전자 디바이스(202)의 기능들을 수행하고/하거나 조정하고/하거나 관리하도록 구성될 수 있다. 그러한 기능들은 하기를 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다: 전자 디바이스(202)의 다른 서브시스템들과 통신하고/하거나 그들과 데이터를 트랜잭션하는 것; 스타일러스(204)와 통신하고/하거나 그와 데이터를 트랜잭션하는 것; 무선 인터페이스와 통신하고/하거나 그를 통해 데이터를 트랜잭션하는 것; 유선 인터페이스와 통신하고/하거나 그를 통해 데이터를 트랜잭션하는 것; 무선(예컨대, 유도성, 공진 등) 또는 유선 인터페이스를 통해 전력 교환을 가능하게 하는 것; 하나 이상의 스타일러스들의 위치(들) 및 각위치(들)를 수신하는 것; 등등.
많은 실시예들에서, 프로세싱 유닛(222)은 프로세서 및 메모리와 같은 회로 및/또는 로직 컴포넌트들을 포함할 수 있거나 또는 그들과 통신가능하게 커플링될 수 있다. 프로세싱 유닛(222)의 회로는, 직접적으로 또는 간접적으로 전자 디바이스(202)의 실질적으로 모든 서브시스템들과 통신함으로써, 전자 디바이스의 동작들 중 일부 또는 모두를 제어 또는 조정할 수 있다. 예를 들어, 시스템 버스 또는 신호 라인 또는 다른 통신 메커니즘이 프로세싱 유닛(222)과 전자 디바이스(202)의 다른 서브시스템들 사이의 통신을 가능하게 할 수 있다.
프로세싱 유닛(222)은 데이터 또는 명령어들을 프로세싱, 수신, 또는 송신할 수 있는 임의의 전자 디바이스로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 마이크로프로세서, 중앙 프로세싱 유닛, 주문형 집적 회로, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이, 디지털 신호 프로세서, 아날로그 회로, 디지털 회로, 또는 그러한 디바이스들의 조합일 수 있다. 프로세서는 단일 스레드 또는 멀티 스레드 프로세서일 수 있다. 프로세서는 단일 코어 또는 멀티 코어 프로세서일 수 있다.
사용 동안, 프로세싱 유닛(222)은 명령어들을 내부에 저장한 메모리에 액세스하도록 구성될 수 있다. 명령어들은, 프로세서가, 전자 디바이스(202)의 동작들 또는 기능들 중 하나 이상을 수행, 조정, 또는 모니터링하게 하도록 구성될 수 있다.
메모리에 저장된 명령어들은 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 전자 디바이스(202)의 다른 컴포넌트들의 동작을 제어 또는 조정하도록 구성될 수 있다: 다른 프로세서, 아날로그 또는 디지털 회로, 휘발성 또는 비휘발성 메모리 모듈, 디스플레이, 스피커, 마이크로폰, 회전 입력 디바이스, 버튼 또는 다른 물리적 입력 디바이스, 생체측정 인증 센서 및/또는 시스템, 힘 또는 터치 입력/출력 컴포넌트, 통신 모듈(예컨대, 무선 인터페이스 및/또는 파워 커넥터 중 어느 하나), 및/또는 햅틱 또는 촉각적 피드백 디바이스. 설명의 간소성을 위해 그리고 도면들 간의 요소들의 중복을 감소시키기 위해, 이들(및 다른) 컴포넌트들 중 많은 것이 도 2c로부터 생략되어 있다.
메모리는, 또한, 스타일러스 또는 프로세서에 의해 이용될 수 있는 전자 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 미디어 파일, 문서 및 애플리케이션과 같은 전기적 데이터 또는 콘텐츠, 디바이스 설정 및 선호도, 다양한 모듈들을 위한 타이밍 및 제어 신호 또는 데이터, 데이터 구조 또는 데이터베이스, 팁 신호 및/또는 링 신호의 검출에 관련된 파일 또는 구성 등을 저장할 수 있다. 메모리는 임의의 타입의 메모리로서 구성될 수 있다. 예로서, 메모리는 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플래시 메모리, 착탈식 메모리, 또는 다른 타입들의 저장 요소들 또는 그러한 디바이스들의 조합들로서 구현될 수 있다.
전자 디바이스(202)는 또한 전력 서브시스템(224)을 포함한다. 전력 서브시스템(224)은 배터리 또는 다른 전원을 포함할 수 있다. 전력 서브시스템(224)은 전력을 전자 디바이스(202)에 제공하도록 구성될 수 있다. 전력 서브시스템(224)은 또한 파워 커넥터(228)에 커플링될 수 있다. 파워 커넥터(228)는 외부 전원으로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있고/있거나 전력을 외부 부하에 제공하도록 구성될 수 있는 임의의 적합한 커넥터 또는 포트일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 파워 커넥터(228)는 전력 서브시스템(224) 내의 배터리를 재충전하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 파워 커넥터(228)는 전력 서브시스템(224) 내에 저장된(또는 그에 이용가능한) 전력을 스타일러스(204)에 이송하는 데 사용될 수 있다.
전자 디바이스(202)는, 또한, 전자 디바이스(202)와 스타일러스(204) 사이의 전자 통신을 가능하게 하는 무선 인터페이스(226)를 포함한다. 일 실시예에서, 전자 디바이스(202)는 저전력 블루투스 통신 인터페이스 또는 근거리장 통신 인터페이스를 통해 스타일러스(204)와 통신하도록 구성될 수 있다. 다른 예들에서, 통신 인터페이스들은 전자 디바이스(202)와 외부 통신 네트워크, 디바이스, 또는 플랫폼 사이에서의 전자 통신을 가능하게 한다.
무선 인터페이스(226)들은, 전자 디바이스(202)와 스타일러스(204) 사이에서든 또는 그 외에서든, 하나 이상의 무선 인터페이스, 블루투스 인터페이스, 근거리장 통신 인터페이스, 자기 인터페이스, 범용 직렬 버스 인터페이스, 유도성 인터페이스, 공진 인터페이스, 용량성 커플링 인터페이스, Wi-Fi 인터페이스, TCP/IP 인터페이스, 네트워크 통신 인터페이스, 광학 인터페이스, 음향 인터페이스, 또는 임의의 종래의 통신 인터페이스로서 구현될 수 있다.
많은 실시예들에서, 무선 인터페이스(226)는 스타일러스(204)와 직접적으로 통신하여 그로부터 정보를 획득하도록 구성될 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 무선 인터페이스(226)는 스타일러스(204)에 의해 입력 표면(218)에 인가되는 힘과 관련된 데이터를 획득할 수 있다.
전자 디바이스(202)는 또한 디스플레이(230)를 포함한다. 디스플레이(230)는 입력 표면(218) 뒤에 위치될 수 있거나, 또는 그와 일체화될 수 있다. 디스플레이(230)는 프로세싱 유닛(222)과 통신가능하게 커플링될 수 있다. 프로세싱 유닛(222)은 디스플레이(230)를 사용하여 사용자에게 정보를 제시할 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 프로세싱 유닛(222)은 디스플레이(230)를 사용하여 사용자가 상호작용할 수 있는 인터페이스를 제시한다. 많은 경우들에 있어서, 사용자는 스타일러스(204)를 조작하여 인터페이스와 상호작용한다.
전자 디바이스(202)와 관련하여 상기에 제시된 특정 상세사항들 중 일부는 특정 기술된 실시예 또는 그의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 유사하게, 다른 전자 디바이스들은 상당한 다수의 서브시스템들, 모듈들, 컴포넌트들 등을 포함할 수 있다. 일부 서브모듈들이, 적절할 때, 소프트웨어 또는 펌웨어로서 구현될 수 있다. 따라서, 상기에 제시된 설명은 본 개시내용을 본 명세서에 인용된 정확한 형태들로 망라하거나 제한하도록 의도하는 것은 아니라는 것이 이해된다. 반대로, 많은 수정예들 및 변형예들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.
스타일러스와 전자 디바이스 간의 조정
전술된 바와 같이, 도 2a에 도시된 사용자 입력 시스템(200)은 스타일러스(204)를 위치설정하도록 그리고 스타일러스(204)의 각위치를 추정하도록 구성될 수 있다. 이들 동작들은 스타일러스(204)의 조정 엔진(206)과 전자 디바이스(202)의 조정 엔진(220) 간의 협력에 의해 가능해진다. 이들 2개의 조정 엔진들의 일반화된 상호연동은 상기에 기술되어 있지만; 스타일러스(204)의 조정 엔진(206)의 더 상세한 이해를 가능하게 하기 위해, 도 2d가 제공된다.
도 2d는 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 기술된 스타일러스(204)와 같은 스타일러스에 의해 포함될 수 있는 조정 엔진(206)의 예시적인 시스템 다이어그램을 도시한다. 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 언급되는 바와 같이, 조정 엔진(206)은 전자 디바이스(202)가 스타일러스(204)의 각위치를 위치설정 및 추정하게 하는 전기장들(예컨대, 팁 장 및/또는 링 장)을 생성하는 데 사용될 수 있다.
추가적으로, 조정 엔진(206)은 스타일러스(204)에 의해 입력 표면(218)에 인가된 힘을 추정하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 조정 엔진(206)은 팁 장(도시되지 않음)을 생성하도록, 링 장(도시되지 않음)을 생성하고/하거나 방출하도록, 그리고 스타일러스(204)의 팁에 의해 입력 표면(218)에 인가된 힘을 검출하도록 구성될 수 있다. 이것이 일례로서 제공되지만, 장 생성 및 힘 감지는, 일부 실시예들에서, 스타일러스(204)의 개별 태양들에 의해 수행될 수 있다.
많은 실시예들에서, 조정 엔진(206)은 프로세싱 유닛(208)으로부터 팁 신호를 수신하고(예컨대, 도 2b 참조), 팁 신호를 팁 장 생성기(232)로 전달한다. 유사하게, 조정 엔진(206)은 프로세싱 유닛(208)으로부터 링 신호를 수신하고, 링 신호를 링 장 생성기(238)로 전달한다. 다른 추가의 실시예들에서, 추가적인 전기장들이 추가적인 장 신호들을 수신한 것에 응답하여 추가적인 장 생성기들에 의해 생성될 수 있다.
팁 신호 및/또는 링 신호는 사용자, 스타일러스, 및/또는 전자 디바이스와 관련된 다른 정보 또는 데이터와 함께 변조될 수 있다. 예를 들어, 팁 신호 및/또는 링 신호는 스타일러스 아이덴티티 정보, 사용자 아이덴티티 정보, 스타일러스 설정 정보, 힘 정보, 또는 특정 실시예에 적합한 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다.
조정 엔진(206)은 팁 장 생성기(232)를 포함한다. 팁 장 생성기(232)는 임의의 수의 적합한 전기 전도성 재료들로부터 형성될 수 있다. 팁 장 생성기(232)는 강성 신호 도관(234)에 연결될 수 있다. 강성 신호 도관(234)은 강성 신호 도관(234)에 연결된 컴포넌트들 사이에 기계적 커플링을 제공하도록 구성된 강성 부분을 포함할 수 있다. 추가적으로, 강성 신호 도관(234)은 하나 이상의 차폐된 신호 라인들이 통과하는 코어 부재를 포함할 수 있다. 예시적인 팁 장 생성기들 및 강성 신호 도관들이 도 3a 내지 도 6g를 참조하여 하기에 상세히 기술된다.
강성 신호 도관(234)은 팁 장 생성기(232)를 조정 엔진(206) 내의 프로세서, 회로, 또는 전기 트레이스에 전기적으로 커플링시킨다. 이러한 방식으로, 조정 엔진(206)은 팁 신호를 강성 신호 도관(234)을 통해 팁 장 생성기(232)로 전달한다. 추가적으로, 강성 신호 도관(234)은 팁 장 생성기(232)를 힘 감지 구조물(236)에 기계적으로 커플링시키는데, 이는 하기에 상세히 기술된다.
강성 신호 도관(234)의 형상은 팁 장 생성기(232)에 전자기적 차폐를 제공하도록 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 강성 신호 도관(234)의 길이는 팁 장 생성기(232)를 스타일러스(204)를 갖는 다른 전자 컴포넌트들로부터 특정의 최소 거리만큼 분리시키도록 선택될 수 있다. 그 결과, 팁 장 생성기(232)에 의해 생성된 팁 신호는 스타일러스(204)의 다양한 서브시스템들, 예컨대 프로세싱 유닛(208), 전력 서브시스템(210), 무선 인터페이스(212), 및/또는 파워 커넥터(214), 또는 스타일러스(204)의 임의의 다른 시스템 또는 서브시스템의 동작에 의해 가능한 한 영향을 거의 받지 않는다.
팁 장 생성기(232) 및 강성 신호 도관(234)은 전체적으로 스타일러스(204)의 하우징 내에 봉입될 수 있다. 이들 실시예들에서, 팁 장 생성기(232)는 팁 장 생성기(232)가 가능한 한 스타일러스(204)의 외부 표면에 가깝게 위치되도록 하우징 재료 내에 삽입 성형될 수 있다. 스타일러스(204)의 하우징 및 팁 장 생성기(232)의 상대적 위치는 도 6a 내지 도 6g를 참조하여 하기에 기술된다.
많은 실시에들에서, 팁 장 생성기(232)는 입력 표면(218)과 맞물리도록 구성될 수 있는 스타일러스(204)의 팁의 단부를 향해 배향된 라운드형 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 형상의 결과로서, 팁 장 생성기(232)는, 적어도 팁 장 생성기(232)의 라운드형 형상이 배향되는 방향으로, 특성 면에서 실질적으로 구체인 전기장(예컨대, 팁 장)을 생성할 수 있다. 다시 말해, 팁 장 생성기(232)는 실질적으로 전기장 점원으로서 기능할 수 있고; 전기장은 반경방향 균일성에 접근할 수 있다. 팁 장 생성기(232)에 의해 생성된 팁 장은 축방향 대칭일 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 팁 장 생성기(232)의 중심은 구체인 팁 장의 원점으로서 다루어질 수 있다. 입력 표면(218)은 구체인 팁 장과 교차하는 평면으로서 수학적으로 모델링될 수 있다. 따라서, 팁 장 교차 영역은, 배향과는 무관하게 원형인 구체와 평면의 교차 형상을 취한다. 그러나, 팁 장, 입력 표면, 및 팁 장 교차 영역이 구체, 평면, 및 원으로서 각각 수학적으로 모델링될 수 있지만, 특정 구현예에서 생성된 실제 기하학적 형상들이 단지 구체, 평면, 및/또는 원과 근사할 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
팁 장이 실질적으로 구체인 경우, 팁 장 교차 영역은 입력 표면(218)의 평면 내의 원형 영역(또는 섹션)이고, 그 중심은 팁 장 생성기(232)의 위치와 거의 또는 정밀하게 동일할 수 있다. 원형 영역의 반경은 팁 장 생성기(232)에 인가된 팁 신호의 진폭에 의한 영향을 받을 수 있다.
다음, 조정 엔진(206)의 링 장 생성기(238)를 참조한다. 팁 장 생성기(232)에서처럼, 링 장 생성기(238)는, 적어도 부분적으로, 강성 신호 도관(234)에 연결될 수 있다. 많은 예들에서, 링 장 생성기(238)는 강성 신호 도관(234) 내에 또는 그 주위에 형성된다. 예를 들어, 링 장 생성기(238)는 강성 신호 도관(234)의 외부 표면 상에 형성될 수 있다.
링 장 생성기(238)는 팁 장 생성기(232)와 동축으로 정렬되어 팁 장 및 링 장이 또한 동축으로 정렬되게 한다. 많은 경우들에 있어서, 링 장 생성기(238)는 팁 장 생성기(232)로부터 소정 거리만큼 분리되어 있다. 팁 장 생성기(232) 및 링 장 생성기(238)의 상대적 위치는 도 5a 내지 도 5n을 참조하여 하기에 기술된다.
팁 장 생성기(232)에서처럼, 강성 신호 도관(234)은 링 장 생성기(238)를 조정 엔진(206) 내의 프로세서, 회로, 또는 전기적 트레이스에 전기적으로 커플링시킨다. 이러한 방식으로, 조정 엔진(206)은 강성 신호 도관(234)을 통해 링 신호를 링 장 생성기(238)로 전달한다. 강성 신호 도관(234)은 또한 링 장 생성기(238)를 힘 감지 구조물(236)에 기계적으로 커플링시킨다.
링 장 생성기(238)는, 일부 실시예들에서, 강성 신호 도관(234)의 외부 표면 주위에 배치되는 전기 전도성 링으로서 구현될 수 있다. 링 장 생성기(238)는 팁 장 생성기(232)로부터 분리될 수 있고 팁 장 생성기(232)보다 일반적으로 더 큰 표면적을 가질 수 있지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 링 장 생성기(238)는 링 장의 축방향 대칭성에 영향을 미치지 않는 방식으로 강성 신호 도관(234)이 팁 신호를 팁 장 생성기(232)로 전달하게 하도록 링처럼 형상화될 수 있다. 이들 실시예들에서, 링 장 생성기(238)에 의해 생성된 링 장은 축방향 대칭일 수 있다.
이들 실시예들에서, 강성 신호 도관(234)은 그를 통한 전기 접속부를 한정하는 적어도 하나의 비아를 포함한다. 일부 경우들에 있어서, 비아는 링 장 생성기를 형성하기 전에 형성될 수 있다. 강성 신호 도관(234)의 전기 접속부는 강성 신호 도관(234) 내에 배치된 트레이스를 링 장 생성기(238)에 전기적으로 커플링시킨다. 많은 경우들에 있어서, 트레이스는 차폐된다. 차폐의 결과로서, 강성 신호 도관(234)은 차폐된 링 신호를 링 장 생성기(238)로 전달할 수 있다.
링 장 생성기(238)는 임의의 수의 적합한 전기 전도성 재료들로부터 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 링 장 생성기(238)는 금속으로부터 형성된다. 다른 경우들에 있어서, 링 장 생성기(238)는 금속 산화물 또는 금속 분말과 같은 침착된 전기 전도성 재료로부터 형성된다. 예시적인 링 장 생성기들이 도 5a 내지 도 5n을 참조하여 하기에 상세히 기술된다.
링 장 생성기(238)가 스타일러스(204)의 팁과는 분리되기 때문에, (팁으로부터 회전된) 스타일러스(204)의 각위치는 입력 표면(218)과 링 장 생성기(238) 사이의 거리에 영향을 미친다. 예를 들어, 스타일러스(204)가 상당한 예각으로(예컨대, 스타일러스가 입력 표면 상에 실질적으로 평평하게 놓임) 입력 표면(218)을 터치하는 경우, 링 장 생성기(238)는 입력 표면으로부터 약간 떨어진 거리에 있을 수 있다. 반대로, 스타일러스(204)가 입력 표면(218)에 수직(예컨대, 90도 각도)인 경우, 링 장 생성기(238)는 입력 표면(218)으로부터 먼 거리에 위치된다. 이러한 방식으로, 링 장 생성기(238)는 스타일러스(204)의 편각이 변화할 때 입력 표면(218) 위의 아크를 횡단하며; 아크의 정점은 스타일러스(204)가 입력 표면(218)에 수직인 경우에 발생한다.
이해될 수 있는 바와 같이, 전술한 일반화된 설명은 스타일러스(204)의 조정 엔진(206)을 참조하는데, 이는 그것이 전자 디바이스(202)의 조정 엔진(220)에 의해 검출될 수 있는 팁 장 및 링 장의 생성에 관한 것이기 때문이다. 전술된 바와 같이, 전자 디바이스(202)의 조정 엔진(220)은 팁 장과 링 장, 및 이에 대응하여, 팁 장 교차 영역과 링 장 교차 영역을 검출하도록 구성될 수 있다. 그 후, 전자 디바이스(202)는 스타일러스의 위치 및 스타일러스의 각위치를 추정하기 위해 팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 상대적 위치들을 비교한다. 이러한 방식으로, 조정 엔진(206) 및 조정 엔진(220)은 협력하여, 전자 디바이스(202)의 입력 표면(218)의 평면에 대한 스타일러스(204)의 위치 및 각위치를 고정밀도로 판정한다.
많은 예들에서, 조정 엔진들(206, 220)의 협력은, 사용자 입력 시스템(200)이, 스타일러스에 전력을 공급하고(예컨대, 유도 전력, 공전 유도 커플링 등) 그로부터 입력을 수신 및 해석하는 이중 목적을 서빙하는 별개의 전자기적 디지타이저를 포함하는 종래의 스타일러스 입력 시스템들보다 더 전력 효율적인 방식으로 동작하게 한다. 또한, 조정 엔진(220)에 요구되는 프로세싱 전력은 전자기적 디지타이저를 포함하는 종래의 스타일러스 입력 시스템에 의해 요구되는 프로세싱 전력보다 적을 수 있다. 따라서, 본 명세서에 기술되는 사용자 입력 시스템 실시예들은 종래의 스타일러스 입력 시스템들보다 대기시간이 감소된 상태로 동작할 수 있다.
조정 엔진(206)은, 또한, 스타일러스(204)의 팁에 의해 입력 표면(218)에 인가된 힘의 크기를 추정할 수 있다. 스타일러스(204)에 의해 입력 표면(218)에 인가된 힘의 크기를 검출하는 하나의 예시적인 방법이 하기에 기술되지만; 이는 단지 일례일 뿐이고, 다른 실시예들이 스타일러스(204)에 의해 인가된 힘을 다른 구현 특정의 적합한 방식으로 검출할 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
다른 실시예들과 관련하여 전술된 바와 같이, 스타일러스(204)의 팁은, 일반적으로 세로축(예컨대, 도 1a에 도시된 바와 같은 세로축(120))을 따라서, 스타일러스(204)의 본체에 대해 이동가능할 수 있다. 보다 구체적으로, 팁 장 생성기(232), 링 장 생성기(238), 및/또는 강성 신호 도관(234)은, 힘이 스타일러스(204)의 팁에 의해 입력 표면(218)에 인가된 것에 응답하여, 스타일러스(204)의 하우징에 대해 축방향을 따라 위치를 적어도 부분적으로 시프트, 병진, 후퇴, 또는 달리 변화시키도록 구성될 수 있다.
강성 신호 도관(234)은 스타일러스(204)의 팁을 조정 엔진(206)의 힘 감지 구조물(236)에 커플링시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 스타일러스(204)의 팁이 입력 표면(218)(또는 임의의 다른 표면)을 터치하고 힘을 인가하는 경우, 스타일러스(204)의 팁은 반력을 경험하게 되고, 이는 이어서 강성 신호 도관(234)을 통해 힘 감지 구조물(236)로 이송된다.
이들 실시예들에서, 힘 감지 구조물(236)은, 또한, 힘 감지 구조물에 인가된 힘의 크기의 함수로서 변화하는 전기적 측정가능 속성을 보이는 센서를 포함한다. 일례에서, 센서는 스트레인에 민감하고, 힘 감지 구조물(236)의 후방 캔틸레버형 레그에 커플링될 수 있다. 이러한 방식으로, 스트레인 센서는 임의의 기생 커플링, 전자기적 간섭, 또는 스트레인 센서와 팁 장 생성기(232) 및 링 장 생성기(238) 사이의 임의의 다른 간섭을 감소시키는 거리만큼 팁 장 생성기(232) 및 링 장 생성기(238) 양측 모두로부터 물리적으로 분리된다.
일 실시예에서, 스트레인 센서는 압축, 인장, 또는 힘과 같은 치수 변화에 응답하여 전기 저항(예컨대, 컨덕턴스)의 변화를 보이는 재료로부터 형성된 저항 센서로서 동작한다. 스트레인 센서는 전극의 변형, 굴절, 또는 전단에 응답하여 가변적인 적어도 하나의 전기적 속성을 보이는 순응성 재료(compliant material)일 수 있다. 스트레인 센서는 압전성, 압전 저항성, 저항성, 또는 다른 스트레인 감응성 재료들로부터 형성될 수 있다.
힘 감지 구조물(236)은 힘이 스타일러스의 팁에 의해 인가된 것에 응답하여 스타일러스의 본체의 프레임에 대해 굴절하도록 구성된다. 굴절의 결과로서, 센서의 전기적 측정가능 속성이 변화할 수 있다. 따라서, 센서의 전기적 속성을 측정함으로써, 힘 추정치가 조정 엔진(206)에 의해 획득될 수 있다. 힘 추정치는 스타일러스(204) 상에 작용하는 반력의 크기의 추정치일 수 있다. 일단 힘 추정치가 획득되면, 조정 엔진(206)은 임의의 적합한 인코딩된 또는 인코딩되지 않은 포맷을 사용하여 벡터량 또는 스칼라량으로서 힘 추정치를 전자 디바이스(202)로 전달한다.
스타일러스의 주 제어기 서브시스템
전술된 바와 같이, 도 2a에 도시된 사용자 입력 시스템(200)은 조정 엔진들(206, 220) 간의 협력에 기초하여 스타일러스(204)를 위치설정하도록 그리고 스타일러스(204)의 각위치를 추정하도록 구성될 수 있다. 많은 실시예들에서, 하기와 같지만 이들로 제한되지는 않는 다른 정보가 전자 디바이스(202)와 스타일러스(204) 사이에 교환될 수 있다: 인가된 힘 크기; 스타일러스(204)의 배터리 용량; 스타일러스 설정 정보; 사용자 아이덴티티 정보; 스타일러스 아이덴티티 정보; 등등.
전술된 바와 같이, 그러한 정보는 팁 신호 및 링 신호 중 어느 하나 또는 양측 모두를 통해 상기 정보를 디지털 또는 아날로그 데이터 신호로서 변조함으로써 스타일러스(204)로부터 전자 디바이스(202)로 전달될 수 있다. 그러나, 다른 경우들에 있어서, 별개의 통신 기법이 이용될 수 있다. 많은 예들에서, 스타일러스의 이들 추가적인 동작들 및 기능들이 프로세싱 유닛 및 무선 인터페이스, 예컨대 도 2b에 도시된 바와 같은 스타일러스(204)의 프로세싱 유닛(208) 및 무선 인터페이스(212)에 의해 수행되고/되거나, 모니터링되고/되거나, 조정된다.
다음, 도 2b의 스타일러스(204)의 프로세싱 유닛(208) 및 무선 인터페이스(212)의 간소화된 시스템 다이어그램이 도시된 도 2e를 참조한다. 프로세싱 유닛(208)은 (도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이) 조정 엔진(206), 전력 서브시스템(210), 무선 인터페이스(212), 및/또는 파워 커넥터(214) 사이의 통신을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 유닛(208)의 이들 동작들 및 목적들은 단지 예들일 뿐이며; 상이한 실시예들은 프로세싱 유닛(208)을 상이하게 태스킹할 수 있다.
프로세싱 유닛(208)은 프로세서(240), 메모리(242), 센서(244), 및 신호 생성기(246)를 포함할 수 있다. 프로세서(240)는 스타일러스(204)의 프로세싱 유닛(208) 및/또는 다른 서브시스템들의 실질적으로 모든 컴포넌트들과 직접적으로 또는 간접적으로 통신함으로써 프로세싱 유닛(208)의 동작들 중 일부 또는 모두를 제어 또는 조정할 수 있다. 예를 들어, 시스템 버스 또는 신호 라인 또는 다른 통신 메커니즘이 프로세서(240)와 프로세싱 유닛(208)의 다양한 컴포넌트들, 또는 보다 일반적으로, 스타일러스(204)의 다른 서브시스템들 사이의 통신을 가능하게 할 수 있다.
프로세서(240)는 데이터 또는 명령어들을 프로세싱, 수신, 또는 송신할 수 있는 임의의 전자 디바이스로서 구현될 수 있다. 프로세서(240)는 명령어들을 내부에 저장한 메모리(242)에 액세스하도록 구성될 수 있다. 명령어들은, 프로세서(240)가, 프로세싱 유닛(208) 및/또는 스타일러스(204)의 동작들 또는 기능들 중 하나 이상을 수행, 조정, 또는 모니터링하게 하도록 구성될 수 있다.
많은 실시예들에서, 프로세서(240)의 하나 이상의 컴포넌트들은 아날로그 회로, 디지털 회로, 및 메모리(242)와 같은 회로 또는 로직 컴포넌트들을 포함할 수 있거나 또는 그들과 통신가능하게 커플링될 수 있다. 회로는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 프로세서(240)의 동작들 중 일부 또는 모두를 가능하게 할 수 있다: 스타일러스(204)의 다른 서브시스템들과 통신하고/하거나 그들과 데이터를 트랜잭션하는 것; 팁 신호 및 링 신호를 생성하는 데 이용되는 파라미터들을 생성하는 것; 팁 신호 및 링 신호를 조정 엔진(206)으로 전달하는 것; 스트레인 센서 또는 가속도계와 같은 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 센서들의 출력을 측정 및/또는 획득하는 것; 등등.
일부 경우들에 있어서, 프로세서(240) 및 메모리(242)는 동일한 집적 회로(표면 실장형 집적 회로일 수 있음)에 구현되지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다.
메모리(242)에 저장된 명령어들은 별개의 프로세서, 아날로그 또는 디지털 회로, 휘발성 또는 비휘발성 메모리 모듈, 디스플레이, 스피커, 마이크로폰, 회전 입력 디바이스, 버튼 또는 다른 물리적 입력 디바이스, 생체측정 인증 센서 및/또는 시스템, 힘 또는 터치 입력/출력 컴포넌트, 통신 모듈(예컨대, 무선 인터페이스(212)), 및/또는 햅틱 또는 촉각적 피드백 디바이스의 동작을 제어 또는 조정하도록 구성될 수 있다. 설명의 간소성을 위해 그리고 도면들 간의 요소들의 중복을 감소시키기 위해, 이들(및 다른) 컴포넌트들 중 많은 것이 도 2a, 도 2b, 및 2e에 도시된 간소화된 시스템 다이어그램들 중 하나 이상으로부터 생략되어 있다. 이러한 요소들 및 컴포넌트들 중 많은 것이 스타일러스(204)의 하우징 내에 전체적으로 또는 부분적으로 포함될 수 있고 적절한 구현 특정 방식으로 본 명세서에 기술되는 많은 실시예들 내에 통합될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
메모리(242)는, 또한, 스타일러스(204) 또는 프로세서(240)에 의해 이용될 수 있는 전자 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(242)는 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 전기적 데이터 또는 콘텐츠를 저장할 수 있다: 미디어 파일; 문서 및 애플리케이션; 디바이스 설정 및 선호도; 스타일러스(204)의 다양한 모듈들 또는 서브시스템들에 대한 타이밍 및 제어 신호 또는 데이터; 팁 신호 및/또는 링 신호와 관련된 데이터 구조 또는 데이터베이스, 파일, 파라미터, 또는 구성; 등등.
메모리(242)는 임의의 타입의 메모리로서 구성될 수 있다. 예로서, 메모리(242)는 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플래시 메모리, 착탈식 메모리, 또는 다른 타입들의 저장 요소들 또는 그러한 디바이스들의 조합들로서 구현될 수 있다.
프로세서(240)는, 총체적으로 센서(244)로서 라벨링된 하나 이상의 센서들로부터 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 센서(244)는 실질적으로 프로세싱 유닛(208) 상의 어느 곳에나, 또는 보다 일반적으로, 스타일러스(204)의 하우징 내의 어느 곳에나 위치될 수 있다. 예를 들어, 센서(244) 중 하나의 센서는 힘 감지 구조물(236)에 커플링된 센서일 수 있다(예컨대, 도 2d 참조).
일부 실시예들에서, 센서(244)는 스타일러스(204)의 환경 조건들 및/또는 동작 환경의 다른 태양들을 검출하도록 구성된다. 예를 들어, 환경 센서는 주변 광 센서, 근접 센서, 온도 센서, 기압 센서, 습도 센서 등일 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 센서들은 스타일러스(204) 내로의 주변 온도, 기압, 및/또는 물 침투를 컴퓨팅하는 데 사용될 수 있다. 그러한 데이터는 스타일러스(204)의 동작을 조정 또는 업데이트하도록 프로세서(240)에 의해 사용될 수 있고/있거나 그러한 데이터를 전자 디바이스(202)에 전달하여 그의 동작을 조정 또는 업데이트하게 할 수 있다.
다른 추가 실시예들에서, 센서(244)는 스타일러스(204)의 모션 특성들을 검출하도록 구성된다. 예를 들어, 모션 센서는 스타일러스(204)의 이동 및 가속도를 검출하기 위한 가속도계, 자이로스코프, 글로벌 포지셔닝 센서, 기울기 센서 등을 포함할 수 있다. 그러한 데이터는 스타일러스(204)의 동작을 조정 또는 업데이트하도록 사용될 수 있고/있거나 그러한 데이터를 전자 디바이스(202)에 전달하여 그의 동작을 조정 또는 업데이트하게 할 수 있다.
다른 추가 실시예들에서, 센서(244)는 스타일러스(204)를 조작하는 사용자의 생물학적 특성들을 검출하도록 구성된다. 예시적인 바이오센서는 피부 온도, 심박수, 호흡수, 혈중 산소포화도, 혈액량 추정치, 혈압, 또는 이들의 조합을 포함한 다양한 건강 메트릭들을 검출할 수 있다. 프로세서(240)는 그러한 데이터를 이용하여 스타일러스(204)의 동작을 조정 또는 업데이트할 수 있고/있거나 그러한 데이터를 전자 디바이스(202)에 전달하여 그의 동작을 조정 또는 업데이트하게 할 수 있다.
스타일러스(204)는, 또한 스타일러스(204) 가까이에 또는 달리 외부에 있는 물체의 속성을 추정, 수량화, 또는 추정하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 유틸리티 센서들을 포함할 수 있다. 예시적인 유틸리티 센서들은 자기장 센서, 전기장 센서, 색도계(color meter), 음향 임피던스 센서, pH 레벨 센서, 재료 검출 센서 등을 포함한다. 프로세서(240)는 그러한 데이터를 이용하여 스타일러스(204)의 동작을 조정 또는 업데이트할 수 있고/있거나 그러한 데이터를 전자 디바이스(202)에 전달하여 그의 동작을 조정 또는 업데이트하게 할 수 있다.
많은 경우들에 있어서, 프로세서(240)는 외부 데이터, 모션 데이터, 전력 데이터, 환경 데이터, 유틸리티 데이터, 및/또는 다른 데이터를 샘플링할 수 있고(또는 그들의 샘플들을 수신할 수 있고), 소정의 정의된 기간 또는 정의되지 않은 기간에 걸쳐서 그들의 진행을 추적할 수 있다. 누적된 추적 데이터, 추적 데이터의 변화 속도, 추적 데이터의 평균, 추적 데이터의 최대치, 추적 데이터의 최소치, 추적 데이터의 표준 편차 등은 모두가 스타일러스(204)의 동작을 조정 또는 업데이트하는 데 이용될 수 있고/있거나 그러한 데이터를 전자 디바이스(202)에 전달하여 그의 동작을 조정 또는 업데이트하게 할 수 있다.
무선 인터페이스(212)는 프로세서(240)에 통신가능하게 커플링될 수 있으며, 프로세서(240)와 별개의 전자 디바이스, 예컨대 전자 디바이스(202) 사이에서의 통신을 가능하게 하도록 적응된 하나 이상의 무선 인터페이스(들)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 무선 인터페이스(212)는 프로세서(240)에 의해 실행되는 명령어들에 의해 해석될 수 있는 데이터 및/또는 신호들을 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다.
무선 인터페이스(212)는 무선 주파수 인터페이스, 마이크로파 주파수 인터페이스, 셀룰러 인터페이스, 광섬유 인터페이스, 음향 인터페이스, 블루투스 인터페이스, 적외선 인터페이스, 자기 인터페이스, 전기장 인터페이스, 범용 직렬 버스 인터페이스, Wi-Fi 인터페이스, 근거리장 통신 인터페이스, TCP/IP 인터페이스, 네트워크 통신 인터페이스, 또는 임의의 다른 무선 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 많은 실시예들에서, 무선 인터페이스(212)는 저전력 통신 모듈, 예컨대 저전력 블루투스 인터페이스일 수 있다. 무선 인터페이스(212)는 양방향 통신 인터페이스 또는 단방향 통신 인터페이스일 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(240)는 무선 인터페이스(212)를 활용하여 스타일러스(204)에 관한 정보를 실질적으로 실시간으로 전자 디바이스(202)로 전달한다. 예를 들어, 그러한 정보는 하기일 수 있지만, 그들로 제한되지는 않는다: 힘 감지 구조물(236)의 센서를 측정한 결과로서 조정 엔진(206) 및/또는 프로세서(240)에 의해 이루어진 실시간 또는 실질적으로 실시간의 힘 추정치; 스타일러스(204) 내의 가속도계 또는 자이로스코프로부터 데이터를 획득한 후에 프로세서(240)에 의해 이루어진 실시간 또는 실질적으로 실시간의 각위치 추정치; 등등.
프로세서(240)는, 또한, 신호 생성기(246)와 통신할 수 있다. 신호 생성기(246)는 조정 엔진(206)에 의해 팁 장 생성기(232) 및 링 장 생성기(238)로 각각 전달되는 팁 신호 및 링 신호를 생성하도록 구성될 수 있다(예컨대, 도 2b 및 도 2d 참조). 다른 예들에서, 신호 생성기(246)는 조정 엔진(206)으로 전달되는 팁 및/또는 링 신호 파라미터들을 생성하거나, 그들을 저장하거나, 그들에 액세스하거나, 또는 그들을 수정한다. 조정 엔진(206)은 이들 파라미터들을 수신할 수 있고, 이에 응답하여, 대응하는 팁 신호 및 링 신호를 생성할 수 있다.
일부 예들에서, 신호 생성기(246)는 팁 신호 및/또는 링 신호 중 어느 하나 또는 양측 모두 내의 스타일러스 또는 사용자 식별 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성기(246)는 특정 전자 디바이스에 대해 특정 스타일러스를 식별하는 정보를 포함할 수 있다. 이들 실시예들에서, 1개 초과의 스타일러스(각각이 상이한 아이덴티티를 가짐)가 동일한 전자 디바이스(202)에 사용될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 다수의 스타일러스들이 전자 디바이스(202)의 상이한 기능들 및/또는 동작들과 연관될 수 있다. 일례에서, 일련의 개별적으로 식별가능한 스타일러스들이 전자 디바이스 상에서 동작하는 그래픽 일러스트 프로그램 내의 별개의 태스크들을 수행하는 데 사용될 수 있다.
다른 예들에서, 신호 생성기(246)는 팁 신호 및/또는 링 신호 중 어느 하나 또는 양측 모두 내의 인증 정보를 포함할 수 있다. 이들 경우들에 있어서, 특정 스타일러스의 특정 사용자가 전자 디바이스에 대해 식별될 수 있다. 예를 들어, 스타일러스는 스타일러스를 조작하는 사용자의 아이덴티티를 확립하는 데 유용한 하나 이상의 생체인증 센서들, 예컨대 지문 센서들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 신호 생성기(246)는 인증 정보(예컨대, 공개 키, 보안 인증서 등)를 팁 신호 또는 링 신호 중 어느 하나 또는 양측 모두에 인코딩할 수 있다. 그 후, 전자 디바이스는 제공된 인증 정보를 획득하기 위해 수신된 팁 신호 및/또는 링 신호를 디코딩할 수 있고/있거나 복조할 수 있다. 그 후, 전자 디바이스는 획득된 인증 정보가 전자 디바이스에게 알려진 또는 알려질 수 있는 사용자 아이덴티티와 연관되는지 여부를 추정할 수 있다. 알려진 사용자에게는 전자 디바이스의 소정 특징부들을 동작시키도록 또는 전자 디바이스에 대해 이용가능하거나 그에 의해 액세스가능한 소정 정보에 액세스하도록 하는 권한이 승인될 수 있다.
스타일러스의 전력 서브시스템
전술된 바와 같이, 도 2a에 도시된 사용자 입력 시스템(200)은 스타일러스(204)를 위치설정하도록, 스타일러스(204)의 각위치를 추정하도록, 그리고 전자 디바이스(202)와 스타일러스(204) 사이에서의 직접 통신을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 다음, 도 2f에 도시된 바와 같이, 스타일러스(204)의 전력 서브시스템(210)을 참조한다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 스타일러스(204)의 전력 서브시스템(210)은 전력을 저장하도록 그리고 전력을 스타일러스(204)의 다양한 컴포넌트들 및 다른 서브시스템들에게 제공하도록 구성될 수 있다. 전력 서브시스템(210)은 일반적으로 충전/방전 제어기(248), 충전 모니터(250), 및 배터리(252)를 포함한다.
충전 모니터(250)는 특정 시간에 배터리(252)의 용량을 추정하도록 구성될 수 있다. 충전/방전 제어기(248)는, 충전 모드에 있는 경우에는 배터리(252)에 공급되는 전압 및/또는 전류를 제어하도록 그리고 별개로 방전 모드에 있는 경우에는 배터리(252)에 의해 공급되는 전압 및/또는 전류를 제어하도록 구성될 수 있는 프로세서 및 전력 조절기로서 구현될 수 있다.
충전/방전 제어기(248)는 또한 파워 커넥터(214)에 커플링된다. 파워 커넥터(214)가 전원(예컨대, 도 1a에 도시된 전자 디바이스(102)의 데이터 포트(114)와 같은, 급전식 데이터 포트)에 커플링된 경우, 충전/방전 제어기(248)는 배터리(252)의 충전을 보충하기 위해 그로부터 수신된 전력을 배터리(252)로 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 충전/방전 제어기(248)는 배터리(252)에 대한 손상을 야기하지 않으면서 배터리(252)의 급속 충전을 허용하도록 구성될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 충전/방전 제어기(248)는 일단 배터리(252)가 선택된 임계 용량 이상으로 재충전되었다면 충전 속도를 둔화시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 충전/방전 제어기(248)는 배터리(252)의 용량이 80% 초과인 것으로 추정될 때까지 고속 충전 모드(예컨대, 높은 정전류)에서 동작하도록 구성될 수 있다. 그 후, 충전/방전 제어기(248)는 충전 속도를, 배터리(252)에 대한 영구 손상을 방지하도록 선택된 속도로 둔화시킬 수 있다.
배터리(252)는 리튬 폴리머 배터리 또는 리튬 이온 배터리일 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 알카라인 배터리, 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-금속 하이브리드 배터리, 또는 임의의 다른 적합한 재충전가능 또는 일회용 배터리가 사용될 수 있다.
배터리(252)가 리튬 폴리머 배터리인 실시예들의 경우, 배터리(252)는 배터리(252)의 컴포넌트들(예컨대, 애노드, 캐소드)을 형성할 수 있는 스택형 층들을 포함할 수 있다. 많은 실시예들에서, 배터리(252)는 파우치 내에 밀봉되기 전에 롤링될 수 있다. 이러한 방식으로, 배터리(252)는 스타일러스(204)의 본체 내에 위치되었을 때 사용되지 않는 공간이 거의 또는 전혀 없을 수 있다.
배터리(252)는 캐소드, 전해질, 분리기, 및 애노드를 포함한다. 캐소드(또는 양 전극)는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)과 같은 적층형 산화물, 리튬 철 인산염과 같은 폴리음이온, 또는 리튬 망간 산화물과 같은 스피넬일 수 있다. 캐소드는 활성 재료(예컨대, LiCoO2), 전도성 첨가제(예컨대, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 카본 파이버, 그라파이트 등), 결합제(예컨대, 폴리비닐리덴 불화물, 에틸렌-프로필렌, 및 디엔), 및 선택적으로 용제를 갖는 용액을 포함할 수 있다. 결합제는 활성 재료 및 전도성 첨가제를 함께 보유하도록 작용할 수 있으며, 결합제가 비수용성인 경우들에 있어서, 용제(예컨대, N-메티피롤리돈)는 활성 재료 및 전도성 첨가제를 결합제 전체에 걸쳐서 분배하도록 작용한다. 캐소드 용액의 상기의 예들은 단지 예시로서 의도되고, 많은 다른 종래의 캐소드 재료들이 캐소드를 형성하는 데 사용될 수 있음에 주목해야 한다.
애노드(또는 음 전극)는 일반적으로 배터리(252)에 대한 이온들 및 전자들의 소스이다. 애노드는 활성 재료(예컨대, 리튬, 그라파이트, 하드 카본, 규소, 또는 주석), 전도성 첨가제(예컨대, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 또는 카본 파이버), 결합제(예컨대, 폴리비닐리덴 불화물, 에틸렌-프로필렌, 및 디엔), 및 선택적으로 용제를 포함하는 애노드 용액을 포함할 수 있다.
분리기가 캐소드와 애노드 사이에 위치될 수 있다. 분리기는 유리섬유 직물 또는 가요성 플라스틱 필름(예컨대, 나일론, 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌)일 수 있다. 분리기는 대전된 리튬 이온들이 애노드와 캐소드 사이에서 통과하게 하면서 애노드와 캐소드를 분리시킨다.
전해질은 리튬 이온들의 착물들을 함유하는, 에틸렌 카보네이트 또는 디에틸 카보네이트와 같은 유기 카보네이트들의 혼합물일 수 있다. 이들 비수성 전해질들은 일반적으로 비-배위성 음이온 염, 예컨대 헥사플루오로인산리튬(LiPF6), 헥사플루오로비산리튬 일수화물(LiAsF6), 과염소산리튬(LiClO4), 테트라플루오로붕산리튬(LiBF4), 및 리튬 트라이플레이트(LiCF3SO3)를 사용한다. 전해질은 애노드 및 캐소드 용액들 주위에서 애노드 및/또는 캐소드 내에 채워질 수 있다. 일부 실시예들에서, 전해질은 분리기 내에 포화되어, 분리기가 코어에 추가됨에 따라 전해질이 마찬가지로 추가될 수 있게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 배터리(252)는, 다른 컴포넌트들 중에서도, 캐소드 전극 콜렉터 및 애노드 전극 콜렉터 중 어느 하나 또는 양측 모두에 동작가능하게 접속된 유동 배리어들 및/또는 캡슐화 벽들과 같은 하나 이상의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 전술된 배터리(252)의 특정 구성은 단지 간략화된 예일 뿐이고, 개별 컴포넌트들의 개수 및 순서는 변화할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 특정 실시예들에서처럼, 도 2a 내지 도 2f에 도시된 실시예들, 및 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 본 명세서에 기술되는 것과 같은 입력 시스템의 일반적인 동작 및 기능에 대한 철저한 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다.
그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들 중 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 특정 실시예들에 대한 전술한 설명 및 하기의 설명은 예시 및 설명의 제한된 목적을 위해 제시된다. 이러한 설명은 총망라하고자 하거나 개시내용을 본 명세서에 인용된 정확한 형태들로 제한하려고 하는 것은 아니다. 반대로, 많은 수정예들 및 변형예들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 구체적으로, 전자 디바이스의 동작 및 스타일러스의 동작을 포함한, 도 2a 내지 도 2f에 도시된 사용자 입력 시스템의 동작 특성들은 다수의 적합한 구현 특정 방식들로 구현될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
스타일러스의 컴포넌트 레이아웃
본 명세서에 기술된 많은 실시예들과 관련하여 언급된 바와 같이, 팁 장 및 링 장(전자 디바이스의 조정 엔진에 의해 검출될 수 있음)을 생성하도록 구성된 스타일러스는 기생 커플링, 전자기 간섭, 또는 팁 장 및/또는 링 장에 악영향을 미칠 수 있는 임의의 다른 간섭을 감소시키거나 제거하는 데 도움이 되는 방식으로 구성될 수 있다. 일반적으로 그리고 광범위하게, 본 명세서에 기술된 실시예들은 스타일러스 내의 전자 컴포넌트들 및 회로들을 팁 장 생성기 및 링 장 생성기로부터 물리적으로 분리시킨다. 추가적으로, 스타일러스 내의 소정의 구조적 컴포넌트들은 팁 장 생성기, 링 장 생성기, 및/또는 그들과 연관된 신호 라인들에게 이익이 되는 전자기 차폐부들로서의 역할을 하도록 구성된다. 하나의 그러한 예시적인 스타일러스가 도 3a를 참조하여 하기에 기술되지만; 본 명세서에 제시되고 하기에 기술되는 차폐 기법들 및 일반화된 레이아웃은 단지 일례일 뿐이고 다른 실시예들이 상이한 방식들로 구현될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
도 3a는 스타일러스(300)의 다양한 컴포넌트들을 분해도로 도시한다. 스타일러스(300)의 다양한 컴포넌트들의 상호연동 및 조립에 대한 이해를 용이하게 하기 위해, 도 3d 내지 도 3g가 제공되는데, 이는, 완전히 조립된 스타일러스 300(예컨대, 도 3d), 스타일러스(300)의 조립된 팁 단부의 상세도(예컨대, 도 3e), 스타일러스(300)의 조립된 중간 부분의 상세도(예컨대, 도 3f), 및 스타일러스(300)의 조립된 블라인드 캡 단부의 상세도(예컨대, 도 3g)를 보여준다. 설명의 간소성을 위해, 도 3d 내지 도 3g에 도시된 실시예들의 일부 부분들이 가상선으로 제공되거나 또는 반투명한 것으로 도시된다.
도시된 실시예의 스타일러스(300)는 배럴(302)을 포함한다. 배럴(302)은 중공이다. 배럴(302)은 사용자에 의한 스타일러스(300) 또는 편리하고 익숙하고 편안한 조작을 가능하게 하는 다양한 형태들을 취할 수 있다. 도시된 예에서, 배럴(302)은 펜 또는 연필과 같은 일반적인 쓰기 도구 형태를 갖는다. 배럴(302)은 일반적으로 일정한 직경을 갖는 원통이다. 배럴(302)은 플라스틱, 금속, 세라믹, 라미네이트, 유리, 사파이어, 나무, 가죽, 합성 재료, 또는 임의의 다른 재료 또는 재료들의 조합으로부터 형성될 수 있다.
배럴(302)은 배럴(302)의 단부에서 블라인드 캡(304)에 연결되도록 구성될 수 있다. 블라인드 캡(304)은 스타일러스(300)의 배럴(302)에 장식용 단부를 제공하도록 구성될 수 있다. 블라인드 캡(304)은 배럴(302)에 부착되는 경우에 배럴(302)과 실질적으로 연속적인 외부 표면을 형성한다.
일부 경우들에 있어서, 블라인드 캡(304)은 사용자의 주머니 또는 임의의 다른 적합한 저장 위치에 스타일러스(300)를 부착하기 위한 클립(도시되지 않음)을 포함한다. 블라인드 캡(304)은 랜야드 또는 테더에 커플링하도록 구성된 쓰루-홀을 포함할 수 있다. 랜야드 또는 테더는 또한 전자 디바이스에 커플링하도록 구성될 수 있다.
블라인드 캡(304)은 금속, 플라스틱, 유리, 세라믹, 사파이어 등, 또는 그들의 조합들과 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 재료로부터 형성될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 블라인드 캡(304)은 배럴(302)과 동일한 재료로부터 형성되지만, 이것이 요구되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 블라인드 캡(304)은, 전체적으로 또는 부분적으로, 적외선 신호 또는 다른 광학 신호를 확산시키는 디퓨저, 예컨대 다색 발광 다이오드로서 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 블라인드 캡(304)은, 전체적으로 또는 부분적으로, 무선 통신 및/또는 전기장이 통과하는 것을 허용하는 안테나 창으로서 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 블라인드 캡(304)은 라운드형 단부로 종단되지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 블라인드 캡(304)은 평면으로서 종단된다. 다른 실시예들에서, 블라인드 캡(304)은 임의적인 형상으로 종단된다.
블라인드 캡(304)은 일정한 또는 가변 직경 단면을 보일 수 있다. 도시된 것과 같은 많은 실시예들에서, 블라인드 캡(304)의 단면도는 배럴(302)의 것과 매칭하는데, 여기서 배럴(302) 및 블라인드 캡(304)은 인터페이싱한다.
블라인드 캡(304)은 배럴(302)에 탈착가능하게 부착되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 블라인드 캡(304)은 블라인드 캡(304)이 배럴(302) 내의 대응하는 나선부들 내로 나사결합하도록 나사 형성되어 있다. 다른 경우들에 있어서, 블라인드 캡(304)은 배럴(302) 내의 하나 이상의 대응하는 리세스들 및/또는 디텐트들과 정렬하도록 구성된 하나 이상의 디텐트들 및/또는 리세스들, 및/또는 블라인드 캡(304)이 은닉할 수 있는 커넥터를 포함한다. 다른 경우들에 있어서, 블라인드 캡(304)은 배럴(302)에 간섭-끼워맞춤된다. 다른 추가의 경우들에 있어서, 블라인드 캡(304)은 배럴(302)의 일부분으로 자기적으로 끌어당겨진다.
도시된 실시예에서, 배럴(302)은 일 단부가 테이퍼진다. 배럴(302)의 테이퍼형 단부는 도면에서 테이퍼형 팁(302a)으로서 식별된다. 배럴(302)의 단부의 반대편인, 배럴(302)의 테이퍼형 단부(302a)는 블라인드 캡(304)에 연결되어 포인트 조립체(306)를 부분적으로 봉입 및 지지하도록 구성될 수 있다(예컨대, 도 3d 및 도 3e 참조).
도시된 바와 같이, 테이퍼형 팁(302a)은 배럴(302)과 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 테이퍼형 팁(302a)은 배럴(302)과는 별개의 편부이다. 예를 들어, 테이퍼형 팁(302a)은 배럴(302)에 접착될 수 있거나, 배럴(302)에 초음파-용접될 수 있거나, 배럴(302)에 스냅-끼워맞춤될 수 있거나, 배럴(302)에 마찰 끼워맞춤될 수 있거나, 배럴(302)에 임의의 다른 적합한 방식으로 연결될 수 있다.
포인트 조립체(306)는 부분적으로 테이퍼형 팁(302a) 내에 배치된다. 포인트 조립체(306)의 다른 부분들은 그의 외부로부터 테이퍼형 팁(302a)의 단부에 영구적으로 또는 탈착가능하게 부착된다. 포인트 조립체(306)는 스타일러스(300)의 팁 장 생성기, 링 장 생성기, 및 스트레인 반응 요소와 연관된 다양한 전자 컴포넌트들을 봉입하고/하거나 보유하고/하거나 지지하도록 자체 구성되는데, 이들 모두는 하기에서 참조되며 상세히 기술된다.
포인트 조립체(306)는 고정 부분(306a) 및 가동 부분(306b)을 포함할 수 있다. 포인트 조립체(306)의 가동 부분(306b)은 배럴(302)에 대해 이동가능할 수 있다. 포인트 조립체(306)의 고정 부분(306a)은 배럴(302) 또는 그의 섀시에 대해 고정될 수 있다.
포인트 조립체(306)의 가동 부분(306b)은 대물부(308)를 포함한다. 대물부(308)는 일반적으로 원뿔 형상을 취하지만, 그러한 형상이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 대물부(308)는 칼라(308a) 및 닙(308b)을 포함한다.
많은 경우들에 있어서, 대물부(308)는 사용자에 의해 교체가능하고/하거나 탈착가능할 수 있다. 예를 들어, 상이한 대물부들이 상이한 형상들을 취할 수 있다. 사용자는, 일부 예들에서, 대물부(308)를 특정 형상을 갖는 대물부로 교환하는 것을 선호할 수 있다. 예시적인 대물부 형상들은 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다: 상이한 크기의 점 형상; 치즐 형상; 편평한 형상; 만년필 팁 형상; 등등.
대물부(308)는 단일 재료로 형성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 칼라(308a)는 제1 재료로부터 형성되고, 닙(308b)은 제2 재료로부터 형성된다. 대물부(308)는 이중 몰딩 프로세스, 공동 몰딩 프로세스, 오버몰딩 프로세스, 삽입 몰딩 프로세스, 또는 임의의 다른 적합한 프로세스에 의해 제조될 수 있다.
칼라(308a)는 배럴(302) 내에 배치된 조정 엔진(310)의 일부분(하기에 상세히 기술됨)과 탈착가능하게 또는 영구적으로 맞물리도록 구성될 수 있다. 조정 엔진(310)은 강성 신호 도관(310a) 및 힘 감지 구조물(310b)을 포함한다. 강성 신호 도관(310a)은 포인트 조립체(306)의 가동 부분(306b)을 힘 감지 구조물(310b)에 전기적으로 그리고 기계적으로 커플링시키도록 구성된다(예컨대, 도 3d 및 도 3e 참조).
보다 구체적으로, 칼라(308a)는 강성 신호 도관(310a)의 대응하는 나선부들과 맞물리도록 구성될 수 있는 나선 부분을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 칼라(308a)는, 사용자에 의한 스타일러스(300)의 조작 동안 대물부(308)에 의해 경험되는 토크들이 칼라(308a)가 회전하게 하고/하거나 강성 신호 도관(310a)으로부터 분리되게 하지 않도록 강성 신호 도관(310a)에 부착된 돌기(boss)에 긴밀하게 인접할 수 있다.
다른 실시예들에서, 칼라(308a)는 상이한 방식, 예컨대 스냅-끼워맞춤 또는 마찰 끼워맞춤으로 강성 신호 도관(310a)과 맞물리도록 구성될 수 있다. 다른 추가 예들에서, 칼라(308a)는, 예를 들어 접착제를 사용하여 또는 용접에 의해, 강성 신호 도관(310a)에 영구적으로 부착될 수 있다.
일단 칼라(308a)가 강성 신호 도관(310a)에 부착되면, 대물부(308)는 배럴(302)에 대해 이동가능할 수 있다. 보다 구체적으로, 대물부(308)는 전술된 것과 같은 반력에 응답하여, 배럴(302) 내로 소정 거리만큼 후퇴하도록 허용될 수 있다.
일부 구현예들에서, 배럴(302) 내로 조립될 때, 대물부(308)는, 도 3b에 도시된 것과 같이, 클리어런스 갭(312)에 의해 테이퍼형 팁(302b)으로부터 분리된다. 여기서, 스타일러스(300)의 이러한 상태는 일반적으로 "준비" 상태로 지칭된다.
준비 상태에서, 클리어런스 갭(312)은 임의의 적합한 폭을 가질 수 있지만; 전형적인 실시예들의 경우, 클리어런스 갭(312)은 중립 위치에 있을 때(예컨대, 스타일러스(300)가 힘을 임의의 표면에 적용하고 있지 않고 어떠한 반력도 클리어런스 갭(312)에 가깝게 작용하고 있지 않을 때)에는 1 밀리미터 미만일 수 있다. 다른 실시예들에서, 클리어런스 갭(312)은 중립 위치에 있을 때 0.1 밀리미터 미만일 수 있다. 다른 실시예들에서, 클리어런스 갭(312)은 상이한 폭을 갖는다. 일부 예들에서, 클리어런스 갭(312)의 폭은 대물부(308)를 회전시킴으로써 설정가능하다. 일 실시예에서, 사용자는 대물부(308)를 회전시켜서, 칼라(308a)가 강성 신호 도관(310a)의 나선부들을 따라서 배럴(302) 쪽으로 전진하게 하여, 이에 의해 클리어런스 갭(312)을 감소시킨다. 다른 실시예에서, 사용자는 대물부(308)를 회전시켜서, 칼라(308a)가 강성 신호 도관(310a)의 나선부들로부터 배럴(302)에서 멀어지게 후퇴하게 하여, 이에 의해 클리어런스 갭(312)을 증가시킬 수 있다.
일부 예들에서, 준비 상태에 있는 클리어런스 갭(312)의 폭은, 적어도 부분적으로, 조정 엔진, 또는 보다 일반적으로, 배럴(302) 내에 배치된 전기적 또는 기계적 컴포넌트들에 의해 경험되는 피크 기계적 부하를 감소시키도록 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 클리어런스 갭(312)은, 도 3c에 도시된 것과 같이, 대물부(308)가 소정 임계치(예컨대, 일 실시예에서는 1킬로그램, 다른 실시예에서는 0.5킬로그램)를 초과하는 반력 Fr을 수용한 후에 완전히 폐쇄되도록 구성될 수 있다. 일단 클리어런스 갭(312)이 완전히 폐쇄되면, 닙(308b)은 테이퍼형 팁(302a)과 접촉하여, 이에 의해 배럴(302) 내의 컴포넌트들, 예컨대 조정 엔진이 임계 크기 초과의 반력을 경험하지 않게 한다. 도 7과 관련하여 하기에 기술되는 바와 같이, 하나 이상의 조정가능한 내부 컴포넌트들은 대물부(308)의 이동 및/또는 힘 감지 구조물과 같지만 이로 제한되지 않는 내부 컴포넌트들로 전달되는 힘을 제한하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 클리어런스 갭(312)은 탄성중합체 또는 중합체와 같은 순응성 재료로 채워질 수 있다. 다른 예들에서, 변형가능한 또는 압축가능한 재료가 클리어런스 갭(312)을 장식적으로 가교하여, 대물부(308)를 배럴(302)의 테이퍼형 팁(302a)에 연결시킬 수 있다.
도 3a로 되돌아가면, 포인트 조립체(306)의 대물부(308)의 닙(308b)은 전자 디바이스의 입력 표면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 닙(308b)은 펜과 유사하게 뾰족하게 테이퍼져서, 사용자가 익숙한 폼팩터의 정밀도로 스타일러스(300)를 제어할 수 있게 할 수 있다. 일부 예들에서, 닙(308b)은 뾰족한 것과는 반대로 뭉툭하거나 둥글 수 있거나, 또는 회전가능한 또는 고정된 볼의 형태를 취할 수 있다.
많은 실시예들에서, 닙(308b)은 전자 디바이스(예컨대, 도 1a에 도시된 전자 디바이스(102))의 입력 표면보다 더 연성인 재료로부터 형성된다. 예를 들어, 닙(308b)은 실리콘, 고무, 플루오로 탄성중합체, 플라스틱, 나일론, 또는 임의의 다른 적합한 재료 또는 재료들의 조합으로부터 형성될 수 있다(또는 그로부터 형성된 외부 표면 또는 코팅부를 가질 수 있다). 이러한 방식으로, 입력 표면을 가로지르는 닙(308b)의 드로잉은 반사 방지 코팅, 친유성 코팅, 소수성 코팅, 장식용 코팅, 잉크 층 등과 같지만 이들로 제한되지 않는, 입력 표면 또는 입력 표면에 적용되는 층들에 대해 손상을 야기하지 않을 수도 있다.
닙(308b)은 닙(308b)에 선택된 컬러, 경도, 탄성, 강도, 반사율, 굴절 패턴, 질감 등을 제공하도록 구성된 작용제로 도핑된 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 예들에서, 도핑 작용제는, 전기 전도 및/또는 절연 속성, 자기 및/또는 반자기 속성, 화학 저항 및/또는 반응 속성, 적외선 및/또는 자외선 광 흡수 및/또는 반사 속성, 가시광 흡수 및/또는 반사 속성, 항균 및/또는 항바이러스 속성, 친유성 및/또는 소수성 속성, 열 흡수 속성, 방충 속성, 색상견뢰도 및/또는 탈색 속성, 대전방지 속성, 액체 노출 반응 속성 등을 포함하지만, 반드시 이들로 제한되지는 않는 다른 속성들을 닙(308b)에 부여할 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 닙(308b)은 배럴(302)과 동일한 재료로부터 형성되지만, 이것이 요구되지는 않는다.
팁 장 생성기(314)는 닙(308b)의 팁 단부 내에 배치된다(예컨대, 도 3d 및 도 3e 참조). 많은 실시예들에서, 팁 장 생성기(314)는 닙(308b) 내로 삽입 성형되지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다. 팁 장 생성기(314)는 가능한 한 닙(308b)의 외부 표면에 가깝게 배치될 수 있다.
전술된 바와 같이, 포인트 조립체(306)는, 또한, 배럴(302) 내에 배치될 수 있고 그에 대해 고정될 수 있는 여러 개의 컴포넌트들을 포함한다. 전형적인 실시예들에서, 포인트 조립체(306)는 지지 칼라(316) 및 플랜지형 너트(318)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 그러한 컴포넌트들은 일체형 컴포넌트들로서 형성될 수 있다.
많은 실시예들에서, 플랜지형 너트(318)는 섀시(320)에 용접, 솔더링, 또는 다른 방식으로 영구적으로 접착될 수 있다. 섀시(320)는 배럴(302) 내에 삽입하는 슬리브의 형상을 취할 수 있다. 섀시(320)는 배럴(302)의 내부 표면에 대해 고정될 수 있다(예컨대, 도 3d 내지 도 3g 참조; 섀시(320)는 반투명한 것으로 도시되어 있다). 지지 칼라(316)는 플랜지형 너트(318)에 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 지지 칼라(316)는 배럴(302)의 내부 표면 내의 순부(lip) 또는 링에 인접한다(보이지 않음).
섀시(320)는 배럴(302)의 내부 용적부 내로 슬라이딩하도록 구성되고, 스타일러스(300)의 다양한 내부 컴포넌트들에 대한 특징부들을 실장하는 구조적 지지부를 제공할 수 있다. 섀시(320)는 배럴(302)의 형상에 대응하는 형상을 갖는다. 이러한 경우에 있어서, 섀시(320)는 배럴(302)의 내부 용적부의 원통형 형상에 대응하는 실질적으로 원통형인 형상을 취한다. 섀시(320)는 배럴(302)의 길이의 대부분에 걸쳐서 연장되도록 크기설정될 수 있지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다.(예컨대, 도 3d 참조).
일부 예들에서, 섀시(320)는 그의 외부 표면 상에 배치되는 하나 이상의 전기 절연 층들을 포함할 수 있다. 전기 절연 층들은 섀시(320)가 스타일러스(300) 내의 하나 이상의 회로들의 동작을 방해하는 것을 방지할 수 있다. 전기 절연 층들은 잉크, 코팅부, 또는 섀시(320)의 내부 표면에 접착되거나 또는 다른 방식으로 고정된 별개의 컴포넌트로부터 형성될 수 있다.
일부 예들에서, 섀시(320)는 그의 외부 표면 상에 배치되는 하나 이상의 전기 절연 층들을 포함할 수 있다. 전기 절연 층들은 섀시(320)가 스타일러스(300) 내의 하나 이상의 회로들의 동작을 방해하는 것을 방지할 수 있다.
다른 예들에서, 섀시(320)는 하나 이상의 회로들에 전기적으로 접속될 수 있다. 많은 예들에서, 섀시(320)는 스타일러스(300) 내에 배치된 모든(또는 실질적으로 모든) 전기 회로들에 대한 전기 접지부를 제공하는 시스템 접지부로서의 역할을 할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 섀시(320)는, 또한, 하나 이상의 안테나 요소들에 대한 접지면으로서의 역할을 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 무선 컴포넌트들이 섀시(320) 내에 위치되며, 하나 이상의 외부 디바이스들로 신호들을 송신하도록 구성된다. 이들 신호들의 송신을 가능하게 하기 위해, 섀시(320)는 안테나 창(322)을 포함할 수 있다. 안테나 창(322)은 안테나 조립체(324)에 의해 생성된 전자기 신호들이 배럴(302)을 빠져 나가도록 크기설정된 애퍼처이다. 안테나 창(322)의 크기 및 위치는, 적어도 부분적으로, 안테나 조립체(324)의 크기 및 위치에 의존한다.
도시된 실시예에서는 섀시(320)가 안테나 창(322)을 한정하지만, 다른 실시예들은 하나 초과의 안테나 창을 포함할 수 있다(예컨대, 도 3d 및 도 3g 참조). 일부 예들에서, 하나 초과의 안테나 조립체가 동일한 안테나 창을 공유할 수 있거나, 또는, 다른 경우들에 있어서, 각각의 안테나 조립체는 그 자신의 전용 안테나 창 내에 또는 그에 인접하게 위치될 수 있다.
섀시(320)는 또한 액세스 또는 조립 창(326)을 포함할 수 있다. 조립 창(326)은 스타일러스(300)의 간소화된 제조를 가능하게 하도록 포함될 수 있다. 예를 들어, 조립 창(326)은, 컴포넌트들 양측 모두가 이미 섀시(320) 내에 배치된 경우, 하나의 컴포넌트를 다른 컴포넌트에 전기적으로 커플링시키도록 고온 바(hot bar) 동작이 요망 또는 선호되는 위치에 인접한 섀시(320)에 한정될 수 있다. 다른 예들에서, 조립 창(326)은 2개의 별개의 회로들 사이의 접속이 커넥터를 통해 이루어진 위치에 인접한 조립 창(326)에 한정될 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 소정 실시예들은 하나 초과의 조립 창을 갖는 섀시(320)를 한정할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 조립 창이 필요하지 않을 수도 있다.
일부 예들에서, 조립 창(326)은 일단 조립 창(326)을 필요로 하는 제조 동작이 완료되면 커버될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 조립 창(326)은 전기 전도성 테이프에 의해 커버될 수 있다. 다른 경우에 있어서, 조립 창(326)은 조립 창(326) 위에 플레이트를 용접함으로써 커버될 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 소정 실시예들에서 조립 창(326) 위에 배치된 커버는 섀시(320) 내에 배치된 전자적 요소들에 전자기 차폐를 제공하기 위해 전기 전도성일 수 있다.
섀시(320)는 또한 본딩 지점(328)을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 섀시(320)는 본딩 지점(328) 및 본딩 지점(330)으로서 라벨링된 2개의 본딩 지점들을 갖는다. 본딩 지점들(328, 330)은 다른 컴포넌트에 대한 본딩을 가능하게 하는 기하학적 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 본딩 지점은 다른 금속 재료에 대해 용접을 위해 마련될 수 있다. 용접을 위한 본딩 지점을 마련하는 것은 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 수의 동작들을 포함할 수 있다: 섀시(320)에 대해 선택된 재료에 적용된 하나 이상의 코팅부들을 제거하는 것; 본딩 지점을 스코어링하는 것; 희생 재료를 본딩 지점에 추가하는 것; 본딩 지점을 특정 기하학적 구조로 형성하는 것; 등등.
섀시(320)의 본딩 지점이 섀시(320)의 동일한 반부에 한정된 것으로 도시되어 있지만, 본딩 지점들은 섀시(320)를 따르는 위치에서 적절하게 한정될 수 있다는 것이 이해된다. 많은 실시예들에서, 섀시(320)의 본딩 지점들(328, 330)은 힘 감지 구조물(310b)에 용접되도록 구성된다(예컨대, 도 3d 및 도 3e 참조).
힘 감지 구조물(310b)은, 적어도 부분적으로 금속으로부터 형성될 수 있다. 힘 감지 구조물(310b)은 2개의 캔틸레버형 레그들이 횡방향 베드(332)의 각각의 단부로부터 연장되는 횡방향 베드(332)를 포함할 수 있다. 캔틸레버형 레그들은 도시된 실시예에서 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336)로서 식별된다.
후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336)는 횡방향 베드(332)와 동일한 재료로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 횡방향 베드(332)와 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336)는 단일의 일체형 부분으로서 형성된다. 다른 예들에서, 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336)는 접착제, 용접, 또는 임의의 다른 적합한 방법을 통해 횡방향 베드(332)에 부착된다.
일부 경우들에 있어서, 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336)는 피봇 또는 힌지 연결에 의해 횡방향 베드(332)에 커플링될 수 있다.
후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336) 양측 모두는 섀시(320)에 기계적 접지를 제공하여, 스타일러스(300)의 배럴(302) 및/또는 섀시(320)의 내부 내에 힘 감지 구조물(310b)의 횡방향 베드(332)를 현수시킬 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 전방 및 후방 캔틸레버형 레그들(334, 336) 각각의 하나의 단부는 섀시(320)에 대해 고정되고, 배럴(302) 및 횡방향 베드(332)는 횡방향으로 시프트하거나 이동하도록 허용된다. 도 4a 내지 도 4m과 관련하여 하기에 더 상세히 기술되는 바와 같이, 전방 및 후방 캔틸레버형 레그들(334, 336)은 굴절할 수 있고, 횡방향 베드(332)는 닙(308b)(또는 가동 부분(306b)) 상에 가해지는 힘에 응답하여 시프트할 수 있다.
구체적으로, 스타일러스(300)의 포인트 조립체(306)의 가동 부분(306b)은 강성 신호 도관(310a)에 기계적으로 커플링될 수 있다. 이어서, 강성 신호 도관(310a)은 힘 감지 구조물(310b)의 횡방향 베드(332)에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 포인트 조립체(306)의 가동 부분(306b)은 후방 캔틸레버형 레그(334) 또는 전방 캔틸레버형 레그(336) 중 적어도 하나 및/또는 횡방향 베드(332)에 커플링될 수 있다. 본 실시예에서, 가동 부분(306b)은 관형 차폐부(340)를 통해 횡방향 베드(332)에 커플링된다. 이러한 방식으로, 스타일러스(300)의 포인트 조립체(306)의 가동 부분(306b)이 배럴(302)을 향해 이동하고/하거나 섀시(320)의 내부 내로 후퇴하는 경우, 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336)가 굴절한다.
입력 표면으로부터 스타일러스(300)를 제거할 시(그리고, 그에 따라, 스타일러스(300)에 작용하는 반력을 제거할 시), 힘 감지 구조물(310b)의 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336) 중 하나 또는 양측 모두가 탄성 재료로부터 형성되고, 스타일러스(300)의 포인트 조립체(306)의 가동 부분(306b)을 그의 공칭 위치로 복귀시킨다.
많은 경우들에 있어서, 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336)는 중립 위치에 있을 때 횡방향 베드(332)에 실질적으로 수직이다. 다른 경우들에 있어서, 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336)는 횡방향 베드(332)로부터 비스듬하게 연장된다. 일부 경우들에 있어서, 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336) 양측 모두는 (예를 들어, 도시된 바와 같이) 횡방향 베드(332)의 동일면에 연결된다. 이러한 실시예는 힘 감지 구조물(310b)이 넓혀진 U자 형상의 프로파일을 보이게 한다. 다른 경우들에 있어서, 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 전방 캔틸레버형 레그(336)는 횡방향 베드(332)의 대향면들에 연결되고; 힘 감지 구조물(310b)의 프로파일은 신장된 S자 형상 또는 Z자 형상을 취한다.
이들 실시예들에서, 힘 감지 구조물(310b)은, 또한, 인가된 힘의 크기의 함수로서 변화하는 전기적 측정가능 속성을 보이는 요소를 포함한다. 일례에서, 스트레인 감지 전극(338)이 힘 감지 구조물(310b)의 후방 캔틸레버형 레그(334)에 커플링될 수 있다. 스트레인 감지 전극(338)은 스타일러스(300) 내의 전기 회로에 커플링될 수 있다. 전기 회로는 변화에 대해 스트레인 감지 전극(338)의 하나 이상의 전기적 속성들(예컨대, 저항, 커패시턴스, 누적된 전하, 인덕턴스 등)을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 이어서, 전기 회로는 인가된 힘을 추정하는 데 이용될 수 있는 이들 변화들을 수량화한다. 그 후, 스타일러스(300)는 인가된 힘을 전자 디바이스에 전달할 수 있는데, 이는 사용자 입력으로서 해석될 수 있다.
많은 실시예들에서, 하나 초과의 스트레인 감지 전극이 포함된다. 예를 들어, 제1 스트레인 감지 전극은 후방 캔틸레버형 레그(334)의 좌측 면에 커플링될 수 있고, 제2 스트레인 감지 전극은 후방 캔틸레버형 레그(334)의 우측 면에 커플링될 수 있다. 다시 말해, 하나 초과의 스트레인 감지 전극은 후방 캔틸레버형 레그(334) 상에서 서로의 옆에 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스트레인 감지 전극들 중 하나가 압축 상태에 놓일 수 있는 반면, 다른 스트레인 감지 전극은 후방 캔틸레버형 레그(334)의 변형에 응답하여 인장(예컨대, 인장 스트레인) 상태에 놓인다. 다른 경우들에 있어서, 하나 초과의 스트레인 감지 전극들 모두가 후방 캔틸레버형 레그(334)의 변형에 응답하여 압축(예컨대, 압축 스트레인) 상태에 놓인다.
다수의 스트레인 감지 전극들은 후방 캔틸레버형 레그(334)에 의해 경험된 스트레인(예컨대, 압축 또는 인장)의 크기를 근사화하기 위해 전기 회로(예컨대, 센서 회로)에 접속될 수 있다. 이러한 예에서, 스트레인의 크기는 다수의 스트레인 감지 전극들의 공통 속성(예컨대, 병렬 및/또는 직렬 저항) 또는 차동 속성(예컨대, 전압 분배) 중 어느 하나를 측정함으로써 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 병렬 저항과 같은 공통 속성 추정치는 기지의 전압을 회로에 인가하고 다수의 스트레인 감지 전극들을 통해 전류를 측정함으로써 획득될 수 있다. 다른 실시예에서, 전류는 다수의 스트레인 감지 전극들 내에 주입될 수 있고, 전압은 그로부터 추정될 수 있다. 어느 경우에든, 다수의 스트레인 감지 전극들 중 어느 하나 또는 양측 모두의 저항은 옴의 법칙을 통해 계산될 수 있고, 이어서, 스트레인 감지 전극들에 의해 경험되는 스트레인의 양에 상관될 수 있다.
다른 실시예에서, 다수의 스트레인 감지 전극들이 함께 전기적으로 커플링될 수 있어서, 차동 속성 추정치(예컨대, 전압 분배)가 기지의 전압을 회로에 인가하고 다수의 스트레인 감지 전극들 중 2개 이상의 전극들 사이의 지점에 걸친 전압 및 기준 전압을 측정함으로써 획득될 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 전류가 다수의 스트레인 감지 전극들 내에 주입될 수 있고, 전압 또는 하나 초과의 전압이 추정될 수 있다. 어느 경우에든, 다수의 스트레인 감지 전극들 중 어느 하나 또는 양측 모두의 저항은 옴의 법칙을 통해 계산될 수 있고, 이어서, 다수의 스트레인 감지 전극들 중 하나 이상에 의해 경험되는 스트레인의 양에 상관될 수 있다.
많은 경우들에 있어서, 차동 속성 추정치들은 공통 속성 추정치들과 조합될 수 있거나 또는 그들과 비교될 수 있다. 일부 예들에서, 차동 속성 추정치 및 공통 속성 추정치는 비-가중 또는 가중 평균화에 의해 조합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 2개의 추정치들 중 최대치 또는 최소치가 이용될 수 있다. 다른 추가 예들에서, 2개의 추정치들을 조합하거나 그들 사이에서 결정하는 다른 방법들이 이용될 수 있다.
다른 경우들에 있어서, 각각의 독립적인 스트레인 감지 전극에 대한 저항 및/또는 누적 전하의 실제 계산이 필요하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 소정 실시예들에서, 추정된 전압 또는 전류(예컨대, 공통 속성 추정치, 차동 속성 추정치, 또는 양측 모두)가 힘 감지 구조물에 의해 경험되는 스트레인의 양에 직접적으로 상관될 수 있다.
일단 각각의 스트레인 감지 전극의 저항이 계산 또는 측정을 통해 획득되면, 각각은 스트레인 감지 전극들이 인장을 경험하고 있는지 압축을 경험하고 있는지 판정하기 위해 기지의 베이스라인 저항 값과 비교될 수 있다. 다시 말해, 힘 감지 구조물이 반력을 경험하는 경우, 그것은 변형되어, 하나 이상의 스트레인 감지 전극들이 팽창(예컨대, 인장)하거나 수축(예컨대, 압축)하게 할 수 있는데, 이는 그의 저항이 수학적으로 예측가능한 방식으로 변화하게 할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 스트레인 감지 전극(338)의 저항 또는 다른 전기적 속성은 상대 값으로서 측정되는데, 이는 환경적 영향들, 예컨대 온도 및/또는 잔류 또는 정적 스트레인을 유발할 수 있다.
소정 재료들의 경우, 저항은 압축 또는 인장에 따라 선형적으로 변화할 수 있다. 다른 재료들의 경우, 저항은 압축 또는 인장에 응답하여 기지의 곡선을 따라 변화할 수 있다. 따라서, 스트레인 감지 전극들을 위해 선택된 재료, 및 힘 감지 구조물 상에서의 스트레인 감지 전극들의 위치(후방 캔틸레버형 레그(334) 상에 있는지, 횡방향 베드(332) 상에 있는지, 또는 양측 모두 상에 있는지)에 따라, 특정 저항이 특정 스트레인 감지 전극에 의해 경험되는 특정 양의 스트레인과 상관될 수 있는데, 이 특정 양의 스트레인은 이어서 자체가 힘 감지 구조물에 인가되는 힘의 양에 상관될 수 있고, 이 힘의 양은 이어서 팁 부분에 의해 입력 표면에 인가되는 힘의 양과 상관될 수 있다.
전술된 바와 같이, 스트레인 감지 전극(338)은 임의의 수의 적합한 재료들로 제조될 수 있다. 일부 예들에서, 스트레인 감지 전극(338)은 적층 스택으로 배열된 다수의 재료들로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 스트레인 감지 전극(338)은 용량성 센서로서 구현될 수 있고; 2개의 전기 전도성 플레이트들이 유전체 재료에 의해 분리된다. 용량성 전극이 반력에 응답하는 힘 감지 구조물(310b)의 변형에 응답하여 시프트하고/하거나 이동함에 따라, 용량성 전극에 의해 보이는 커패시턴스가 변화한다. 전기 회로는 이들 변화들을 추정할 수 있고, 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따라 그 변화들을 힘의 크기에 상관시킬 수 있다.
많은 실시예들이 후방 캔틸레버형 레그(334)의 외부 표면을 따라서 스트레인 감지 전극(338)을 위치시키지만, 이러한 구성이 요구되지는 않는다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 스트레인 감지 전극(338)은 후방 캔틸레버형 레그(334) 및 횡방향 베드(332)를 중첩시키도록 위치될 수 있다. 다시 말해, 스트레인 감지 전극(338)은 후방 캔틸레버형 레그(334)와 횡방향 베드(332) 사이의 코너(예컨대, 계면) 주위에서 연장될 수 있다.
다른 추가 실시예들에서, 스트레인 감지 전극(338)은 횡방향 베드(332)와 섀시(320) 사이에 위치될 수 있다. 이들 실시예들에서, 스트레인 감지 전극(338)은 부분적으로 고정되고, 부분적으로 부유하고 있다. 보다 구체적으로, 스트레인 감지 전극(338)은 섀시(320)에 대해 고정되고, 횡방향 베드(332)에 기계적으로 커플링된다. 이러한 방식으로, 횡방향 베드(332)가 (예컨대, 반력에 응답하여) 섀시(320) 내에서 변위되는 경우, 스트레인 감지 전극(338)은 변형된다.
다른 실시예들에서, 힘 감지 구조물(310b)의 굴절은 하기를 사용하지만 이들로 제한되지 않는 다른 방식으로 측정될 수 있다: 광학 센서; 음향 센서; 공진 센서; 압전저항성 센서; 등등.
전술된 바와 같이, 힘 감지 구조물(310b)은 강성 신호 도관(310a)을 통해 포인트 조립체(306)의 가동 부분(306b)과 기계적으로 연통된다.
강성 신호 도관(310a)은 관형 차폐부(340)를 포함한다. 관형 차폐부(340)는 중공 부분 및 트레이 부분을 포함한다. 도시된 바와 같이, 관형 차폐부(340)의 중공 부분은 하향 연장되고, 트레이 부분의 반대편인 그의 단부에서 나사 형성된다. 관형 차폐부(340)는 중공 부분을 관통하는 전기 도관(예컨대, 신호 라인들, 트레이스들 등)을 위한 전자기 차폐부를 제공할 수 있다. 관형 차폐부(340)는, 또한, 강성의 구조적 지지부를 제공하여, 포인트 조립체(306)에서 수용되는 반력들을 실질적인 굴절 또는 좌굴(buckling) 없이 힘 감지 구조물(310b)로 이송하도록 구성될 수 있다. 관형 차폐부(340)의 트레이 부분은 제어 보드(342)를 수용, 지지, 및 부분 봉입하도록 구성될 수 있는데, 이는 하기에 상세히 기술된다(예컨대, 도 3d 및 도 3e 참조).
관형 차폐부(340)는 힘 감지 구조물(310b) 내에 수용되도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 힘 감지 구조물(310b)의 전방 캔틸레버형 레그(336)는 관형 차폐부(340)의 중공 부분이 관통하여 연장되는 애퍼처(도 3a에서는 볼 수 없음)를 한정한다. 관형 차폐부(340)의 트레이 부분은, 제어 보드(342)와 함께, 힘 감지 구조물(310b)의 횡방향 베드(332)에 기계적으로 체결된다. 일례에서, 관형 차폐부(340)의 트레이 부분은 하나 이상의 나사들 또는 다른 기계적 체결 기법을 통해 횡방향 베드(332)에 체결된다. 관형 차폐부(340)는 금속 재료로부터 형성될 수 있고, 횡방향 베드(332)에 용접될 수 있다. 다른 예에서, 관형 차폐부(340)의 트레이 부분은 감압 접착제, 경화성 접착제, 또는 실리콘 또는 중합체 밀봉부를 통해 횡방향 베드(332)에 접착된다. 일부 경우들에 있어서, 관형 차폐부(340)의 트레이 부분은 횡방향 베드(332) 내에 포팅(potting)된다. 이들 예들에서, 횡방향 베드(332)는 횡방향 베드(332)의 에지들로부터 상향 연장되는 측벽들을 포함할 수 있으며; 관형 차폐부(340)의 트레이 부분의 적어도 하나의 컴포넌트를 밀봉하도록 구성된 포팅 재료가 트레이 부분 위에 적용되고, 횡방향 베드의 측벽들에 인접할 수 있다.
이러한 방식으로, 관형 차폐부(340)는 힘 감지 구조물(310b) 내에 적어도 부분적으로 삽입된다. 관형 차폐부(340)의 중공 부분의 나선형 단부에 인가되는 힘(예컨대, 전술된 것과 같은 반력)이 횡방향 베드(332)로 이송하여, 힘 감지 구조물(310b)의 전방 캔틸레버형 레그(336) 및 후방 캔틸레버형 레그(334)가 굴절하게 한다.
많은 실시예들에서, 관형 차폐부(340)는, 또한, 포인트 조립체(306)의 고정 부분(306a)을 통하여 연장된다. 예를 들어, 관형 차폐부(340)는 지지 칼라(316) 및 플랜지형 너트(318)를 통하여 연장될 수 있다. 전형적인 실시예들에서, 관형 차폐부(340)는 그의 내부 측벽들에 영향을 미치지 않으면서 고정 부분(306a)의 각각의 요소를 통하여 연장되도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 관형 차폐부(340)는 고정 부분(306a) 내에서 자유롭게 이동한다.
강성 신호 도관(310a)은, 또한, 관형 차폐부(340)의 중공 부분의 나선형 단부에 부착된 하나 이상의 부하-시프팅 너트들(344)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 2개의 부하-시프팅 너트들(344)이 도시되어 있지만, 상이한 실시예들에서, 2개 초과의 부하-시프팅 너트들(344)이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다(예컨대, 도 3d 및 도 3e 참조). 다른 실시예들에서, 단일의 부하-시프팅 너트가 포함될 수 있다.
도시된 실시예에서, 배면 부하-시프팅 너트(344a) 및 전면 부하-시프팅 너트(344b)가 도시되어 있다. 일반적으로 그리고 광범위하게, 배면 부하-시프팅 너트(344a) 및 전면 부하-시프팅 너트(344b)는 관형 차폐부(340)의 중공 부분의 나선형 단부에 부착되고, 선택된 거리만큼 분리된다.
배면 부하-시프팅 너트(344a)는 플랜지형 너트(318)로부터 클리어런스 갭(312) 미만의 거리만큼 분리될 수 있다. 유사하게, 전면 부하-시프팅 너트(344b)는 대물부(308)의 칼라(308a)에 인접하도록 구성되어, 대물부(308)가 강성 신호 도관(310a)으로부터 바람직하지 않게 분리될 수 없음을 보장할 수 있다.
배면 부하-시프팅 너트(344a)는 힘 감지 구조물(310b), 또는 보다 일반적으로, 배럴(302) 내에 배치된 다른 전기적 또는 기계적 컴포넌트들로 이송되는 피크 기계적 부하를 제어하기 위해 플랜지형 너트(318)로부터 분리된다. 보다 구체적으로, 배면 부하-시프팅 너트(344a)는 클리어런스 갭(312)의 폐쇄 동안에 플랜지형 너트(318)에 충격을 주도록 구성될 수 있다(예컨대, 반력이 수용되어, 가동 부분(306b)이 배럴(302)을 향해 이동하게 한다). 배면 부하-시프팅 너트(344a) 및 플랜지형 너트(318)를 분리시키는 거리는 설정가능할 수 있거나 또는 고정될 수 있다.
강성 신호 도관(310a)은 또한 코어 삽입체(346)를 포함한다. 코어 삽입체(346)의 대부분이 플라스틱과 같은 전기 절연 재료로부터 형성된다. 강성도 증가를 위해, 코어 삽입체(346)의 대부분에 유리 섬유와 같은 섬유 재료가 도핑될 수 있다.
코어 삽입체(346)는 그를 통하는 여러 개의 신호 경로들을 한정한다. 일례에서, 코어 삽입체(346)는 2개의 개별 신호 경로들을 한정하는데, 하나는 팁 신호를 팁 장 생성기(314)로 전달하도록 구성될 수 있고 하나는 링 신호를 링 장 생성기(348)로 전달하도록 구성될 수 있다(하기에 상세히 기술됨).
코어 삽입체(346)는 또한 하나 이상의 접지용 차폐부들을 포함할 수 있다. 접지용 차폐부들은 팁 신호 및 링 신호를 전달하도록 구성된 신호 경로들 사이에 전자기적 분리를 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 코어 삽입체(346)의 접지용 차폐부가 링 신호 경로와 팁 신호 경로 사이에 배치될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 하나 이상의 접지용 차폐부들은 링 신호 경로 및 팁 신호 경로를 봉입하여 외부 간섭이 이들에게 영향을 주지 않게 할 수 있다.
코어 삽입체(346)는 본체(350) 및 가요성 회로(352)를 포함한다. 코어 삽입체(346)의 본체(350)는 관형 차폐부(340) 내에 삽입되도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 관형 차폐부(340)는 본체(350)의 길이를 횡단하는 신호 경로들에 대해 전자기 차폐를 제공한다.
코어 삽입체(346)의 가요성 회로(352)는 제어 보드(342)에 커플링하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 제어 보드(342)는 가요성 회로(352)에 솔더링된다. 다른 경우들에 있어서, 고온 바 커플링 기법이 이용될 수 있다.
제어 보드(342)는 커넥터, 솔더/고온 바 패드, 회로, 프로세서, 및 이들을 연결하는 트레이스 및/또는 시스템 버스 라인을 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트들은 임의의 적합한 실장 기법을 이용하여 가요성 기판, 강성 기판, 또는 보강재에 커플링되는 가요성 기판에 부착될 수 있다. 제어 보드(342)는 가요성 커넥터에 의해 연결되는 하나 초과의 회로 보드를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 제어 보드(342)는 자체적으로 또는 스타일러스의 다른 컴포넌트 위에 절첩될 수 있다.
전술된 바와 같이, 코어 삽입체(346)는 팁 신호를 팁 장 생성기(314)로 전달하는 것에 전용되는 신호 라인(본 명세서에서, "팁 신호 라인"), 및 링 신호를 링 장 생성기(348)로 전달하는 것에 전용되는 다른 신호 라인(본 명세서에서, "링 신호 라인")을 포함한다. 이들은 단일 라인으로서 기술되어 있지만, 팁 신호 라인 및 링 신호 라인은 각각이 다수의 개별적인 전도성 요소들, 라인들, 또는 트레이스들로부터 제조될 수 있다.
일례에서, 팁 신호 라인(도 3a에서는 볼 수 없음)은 코어 삽입체(346)의 저부 단부에 있는 콘택트 패드(354)에서 종단된다. 일례에서, 콘택트 패드(354)는 코어 삽입체(346)의 제조 프로세스 동안에 형성된다. 예를 들어, 코어 삽입체(346)의 플래싱이 마무리 프로세스에서 절개될 수 있다. 절개부의 위치는 팁 신호 라인을 노출시키도록 의도적으로 선택될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 절개부는 노출된 신호 라인의 표면적을 증가시키기 위해 톱니 형상으로 될 수 있고; 증가된 표면적은 보다 내구성이 있는 방식으로 콘택트 패드(354)에 본딩 및/또는 솔더링될 수 있다.
이들 실시예들에서, 콘택트 패드(354)는 임의의 전기적으로 적합한 방식으로 팁 장 생성기(314)에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 팁 장 생성기(314)는, 예를 들어 포고 핀으로서 구현되는 경우, 부분적으로 가요성일 수 있다. 다른 예에서, 콘택트 패드(354)는 팁 장 생성기(314)에 솔더링될 수 있다. 다른 추가 예들에서, 팁 장 생성기(314)는 제조 단계에서 콘택트 패드(354)에 적용되는 전기 전도성 페이스트 내에 안착할 수 있다.
다른 추가 예들에서, 콘택트 패드(354)는 부분적으로 가요성일 수 있다. 예를 들어, 콘택트 패드(354)는 전기 전도성 발포체 또는 탄성중합체로부터 형성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 콘택트 패드(354)는 팁 장 생성기(314)의 포고 핀 기하학적 구조에 더해 그리고/또는 이와는 별개로 포고 핀 기하학적 구조를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 언급된 바와 같이(그리고 도시된 바와 같이), 팁 장 생성기(314) 및 링 장 생성기(348)는 코어 삽입체(346)의 길이를 따라서 동축으로 정렬되어, 이에 의해 생성된 장들(예컨대, 팁 장 및 링 장)이 축방향 대칭이 되게 한다. 이러한 방식으로, 사용자는 사용자에게 편안한 임의의 방식으로 스타일러스(300)를 파지 및 보유할 수 있다.
링 장 생성기(348)는 팁 신호 라인이 통과하는 폐쇄된 링의 형상을 취한다. 추가로, 하나 이상의 접지용 층, 시스(sheath), 또는 다른 구조물들이 링 장 생성기(348) 내에 팁 신호 라인을 봉입할 수 있다. 이러한 방식으로, 링 장 생성기(348)는 팁 신호를 방해하지 않을 수 있으며, 링 장 및 팁 장 양측 모두는 실질적으로 구체일 수 있고 동축으로 정렬될 수 있다.
링 장 생성기(348)는 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 많은 경우들 및 많은 예들에 있어서(그리고 도시된 바와 같이), 링 장 생성기(348)는 코어 삽입체(346) 주위에 (그리고/또는 부분적으로 그 내에) 있다. 예를 들어, 링 장 생성기(348)는 코어 삽입체(346)의 외부 표면 상에 형성된다. 링 장 생성기(348)는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 수의 적합한 제조 기법들을 이용하여 코어 삽입체(346)의 외부 표면 상에 배치될 수 있다: 물리적 증착, 펄스형 레이저 침착(pulsed laser deposition), 자가 접착 전도성 필름, 금속 리핑 기법(metallic leafing technique), 금속 도금 기법 등. 다른 경우들에 있어서, 링 장 생성기(348)는 코어 삽입체(346) 내에 삽입 성형되는 고형 금속 링일 수 있다.
링 장 생성기(348)는 임의의 수의 적합한 전기 전도성 재료들로부터 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 링 장 생성기(348)는 금속으로부터 형성된다. 다른 경우들에 있어서, 링 장 생성기(348)는 금속 산화물 또는 금속 분말과 같은 침착된 전기 전도성 재료로부터 형성된다. 예를 들어, 전기 전도성 재료는 펄스형 레이저 침착, 물리적 증착, 또는 임의의 다른 적합한 기법을 통해 침착될 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 링 장 생성기(348)는 단일 재료로부터 형성되는 반면, 다른 경우들에 있어서, 링 장 생성기(348)는 하나 초과의 재료로부터 형성된다. 일부 경우들에 있어서, 링 장 생성기(348)는 강성인 반면, 다른 경우들에 있어서, 링 장 생성기(348)는 적어도 부분적으로 순응성 및/또는 가요성일 수 있다.
링 장 생성기(348)는 임의의 전기적으로 적합한 방식으로 링 신호 라인에 커플링될 수 있다. 일례에서, 코어 삽입체(346)를 통한 비아가 링 신호 라인을 링 장 생성기(348)에 연결한다.
전술된 바와 같이, 링 장 생성기(348)는 특정 거리로부터 추정한 경우에 속성이 대략적으로 구체인 전기장(예컨대, 링 장)을 생성하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 링 장 생성기(348)는, 실질적으로, 링 형상(예컨대, 환형 형상)을 취하는 장원(field source)으로서 기능할 수 있고; 링 형상 장원에 의해 생성된 장은 링의 반경보다 더 큰 거리로부터 측정되는 경우에 실질적으로 구체이다. 따라서, 많은 실시예들에서, 링 장 생성기(348)의 반경은 링 장 생성기(348)의 중심과 닙(308b)의 팁을 분리시키는 거리보다 더 작다.
전술되고 도 3a에 도시된 스타일러스(300)의 개별 컴포넌트들은, 일반적으로 그리고 광범위하게, 도 2d와 관련하여 기술된 조정 엔진(206)과 관련된다. 다양한 컴포넌트들, 접속부들, 및 이들 컴포넌트들의 배치들은 실질적으로 실시예마다 다를 수 있으며; 도시된 요소들은 단지 일례를 제시할 뿐이고, 소정 컴포넌트들이 소정 구현예들에서 치환 또는 생략될 수 있다.
다음, 섀시(320) 내에 배치될 수 있는 스타일러스(300)의 소정의 동작 컴포넌트들을 참조한다. 구체적으로, 스타일러스(300)는 프로세스 유닛 회로 보드 세트(356)를 포함할 수 있다.
프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)는 하나 이상의 전자 컴포넌트들이 그 상에 또는 통과하여 배치되는 하나 이상의 기판들을 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트들은 표면 실장형 또는 스루-홀 컴포넌트들일 수 있다. 컴포넌트들은 기판의 양측 면들 모두에 부착될 수 있다. 기판은 단층 회로 보드, 다층 회로 보드, 또는 가요성 회로 보드일 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 보강재들로 강성으로 제조된 가요성 회로 보드가 사용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)는 하나 이상의 가요성 회로들에 의해 접속되는 기판들을 포함한다. 상부 제어 보드(358)는 하나 이상의 가요성 커넥터들(362)을 통해 저부 제어 보드(360)에 커플링될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 가요성 커넥터들(362)은 상부 제어 보드(358) 및/또는 저부 제어 보드(360) 중 어느 하나 또는 양측 모두와 일체로 형성된다. 이들 실시예들에서, 가요성 커넥터들(362)은 상부 제어 보드(358)를 저부 제어 보드(360)에 전기적으로 그리고 기계적으로 커플링시키는데, 이들을 접속시키기 위한 별도의 메커니즘, 커플링, 커넥터, 또는 제조 단계는 필요 없다.
그러나, 다른 실시예들에서, 가요성 커넥터들(362)은 상부 제어 보드(358) 및/또는 저부 제어 보드(360)로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 가요성 커넥터들(362)은 상부 제어 보드(358) 및/또는 저부 제어 보드(360) 중 어느 하나 또는 양측 모두에 영구적으로 또는 탈착가능하게 부착된다.
많은 경우들에 있어서, 상부 제어 보드(358) 및 저부 제어 보드(360)는 실질적으로 동일한 형상을 취한다. 이러한 방식으로, 저부 제어 보드(360)는 상부 제어 보드(358) 아래에 절첩될 수 있다(도시된 실시예에서는, 절첩된 경로(364)로서 도시됨). 그 후, 상부 제어 보드(358) 및 저부 제어 보드(360)는 보드들 사이의 선택된 거리를 유지시키는 방식으로 함께 체결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 제어 보드(358) 및 저부 제어 보드(360)는 스타일러스(300)의 다른 컴포넌트들 위에 절첩될 수 있다.
일 실시예에서, 상부 제어 보드(358) 및 저부 제어 보드(360)는 제1 스탠드오프(366), 제2 스탠드오프(368), 및 스페이서(370)와 함께 체결될 수 있다. 제1 스탠드오프(366) 및 제2 스탠드오프(368)는 절첩된 보드들의 상부 에지 및 저부 에지에 각각 배치될 수 있다. 스페이서(370)는 일반적으로 상부 제어 보드(358) 및 저부 제어 보드(360)의 중간에 위치될 수 있다.
제1 스탠드오프(366) 및 제2 스탠드오프(368)는 나사와 같은 하나 이상의 기계적 체결구들을 통해 보드들에 체결될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 제1 스탠드오프(366) 및 제2 스탠드오프(368)는 접착제를 사용하여 보드들에 접착된다. 일부 경우들에 있어서, 제1 스탠드오프(366) 및/또는 제2 스탠드오프(368)는 어느 하나 또는 양측 모두의 보드들의 회로 접지부에 전기적으로 접속될 수 있다.
프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)의 폭은, 절첩 시, 섀시(320)의 내경보다 더 작도록 선택된다. 이러한 방식으로, 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)는 제조 동안에 섀시(320) 내에 배치될 수 있다. 많은 실시예들에서, 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)는 섀시(320)의 중간 부분 내에, 조립 창(326)에 인접하게 위치된다. 이러한 방식으로, 조립 동안, 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)의 적어도 일부분이 조립 창(326)을 통해 액세스될 수 있다(예컨대, 도 3d 내지 도 3f 참조).
프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)는 조정 엔진(310)의 제어 보드(342)에 커플링되어, 데이터, 신호들, 및/또는 전력이 그들 사이에서 교환될 수 있게 한다. 일 실시예에서, 가요성 회로(372)는 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)를 조정 엔진(310)의 제어 보드(342)에 커플링하는 데 사용될 수 있다. 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)는 하기 중 적어도 하나를 제한 없이 행하도록 구성될 수 있다: 전력 및/또는 회로 접지 접속부들을 제어 보드(342)에 제공하는 것; 팁 신호 및/또는 링 신호를 제어 보드(342)에 제공하는 것; 제어 보드(342)가 팁 신호 및/또는 링 신호를 생성하는 데 이용하는 파라미터들을 제어 보드(342)에 제공하는 것; 제어 보드(342)가 팁 신호 및/또는 링 신호로 변조하도록 데이터를 제어 보드(342)에 제공하는 것; 제어 보드(342)로부터 힘 측정치를 수신하는 것; 등등.
유사하게, 제어 보드(342)는, 하기 중 적어도 하나를 제한 없이 행하도록 구성될 수 있다: 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)로부터 전력 및/또는 회로 접지 접속부들을 수용하는 것; 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)로부터 팁 신호 및/또는 링 신호를 수신하는 것; 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)로부터 팁 신호 및/또는 링 신호와 관련된 파라미터들을 수신하는 것; 파라미터들에 따라 팁 신호 및/또는 링 신호를 생성하는 것; 스트레인 감지 전극(338)의 전기적 속성을 측정하는 것; 스트레인 감지 전극(338)의 전기적 속성과 연관된 힘을 판정하는 것; 힘의 추정치를 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)에 제공하는 것; 등등.
제어 보드(342)는 임의의 수의 적합한 회로들 또는 회로부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 많은 실시예들에서, 제어 보드(342)는 팁 신호 및 링 신호를 팁 장 생성기(314) 및 링 장 생성기(348)로 각각 전달하도록 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 제어 보드(342)는 스트레인 감지 전극(338)의 하나 이상의 전기적 속성들을 추정하고/하거나 그러한 전기적 속성들의 크기들을 힘 감지 구조물(310b)에 의해 수신된 힘의 크기에 연관시키도록 구성될 수 있다. 제어 보드(342)는 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)는 스타일러스 아이덴티티 정보, 사용자 아이덴티티 정보, 또는 스타일러스 설정 정보를 제어 보드(342)로 전달할 수 있다. 제어 보드(342)는 이러한 정보를 수신할 수 있고, 이에 따라, 팁 신호 및/또는 링 신호를 수정할 수 있다. 다른 예들에서, 제어 보드(342)는 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)로부터 직접적으로 팁 신호 및/또는 링 신호를 수신한다.
일례에서, 가요성 회로(372)는 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)의 포트(376)에 접속하도록 구성될 수 있는 커넥터(374)를 포함한다. 추가로, 가요성 회로(372)는 제어 보드(342)에 영구적으로 커플링되도록 구성된 하나 이상의 고온 바 패드들(378)을 포함한다. 다른 경우들에 있어서, 가요성 회로(372)는 커넥터(374)와 같은 커넥터를 사용하여 제어 보드(342)에 접속될 수 있다(예컨대, 도 3d 내지 도 3f 참조).
조정 엔진(310)의 제어 보드(342)를 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)에 커플링시키는 것 외에도, 가요성 회로(372)는, 또한, 힘 감지 구조물(310b)의 스트레인 감지 전극(338)(또는 하나 초과의 전극)을 제어 보드(342) 또는 메인 제어 보드(365) 중 어느 하나 또는 양측 모두에 커플링시킬 수 있다. 가요성 회로(372)와 스트레인 감지 전극(338) 사이의 접속은 영구적일 수 있거나 또는 제거가능할 수 있고; 접속은 솔더링 접속, 고온 바형 접속, 또는 커넥터와 포트 사이에 이루어진 접속일 수 있다.
가요성 회로(372)는 또한 연접 부분(382)을 포함할 수 있다. 연접 부분(382)은, 반력이 전기기계적 커플링이 시프트하게 하는 경우에 가요성 회로(372)가 수축 또는 절첩되게 한다. 일반적으로, 가요성 회로(372)는 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)에 대한 힘 감지 구조물(310b)의 상대적 모션을 허용한다. 연접 부분(382)의 형상은 제어 보드(342)와 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356) 사이의 전기적 접속의 영향들을 감소 또는 최소화시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 연접 부분(382)은 굴절 또는 힘 감지 이벤트 이후에 힘 감지 구조물(310b)의 완화 시간 또는 시간 상수를 감소시키도록 구성된다.
프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)는 또한 배터리 팩(384)에 커플링된다. 배터리 팩(384)은 리튬 폴리머 배터리 팩 또는 리튬 이온 배터리일 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 알카라인 배터리, 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-금속 하이브리드 배터리, 또는 임의의 다른 적합한 재충전가능 또는 일회용 배터리가 사용될 수 있다.
배터리 팩(384)이 리튬 폴리머 배터리 팩인 실시예들의 경우, 배터리 팩(384)은 배터리 팩(384)의 컴포넌트들(예컨대, 애노드, 캐소드)을 형성할 수 있는 스택형 층들을 포함할 수 있다. 많은 실시예들에서, 배터리 팩(384)은 파우치(도시되지 않음) 내에 밀봉되기 전에 절첩 또는 롤링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 파우치는 배터리 팩(384)이 그 내에 삽입된 후에 롤링 또는 절첩될 수 있는 직사각형 파우치일 수 있다. 롤링 또는 절첩 방향은 일반적으로 배럴(302)의 세로축과 정렬될 수 있다. 이러한 방식으로, 배터리 팩(384)은 섀시(320) 내에 위치될 때 사용되지 않는 공간이 거의 또는 전혀 없을 수 있다.
일부 실시예들에서, 배터리 팩(384)은, 다른 컴포넌트들 중에서도, 캐소드 전극 콜렉터 및 애노드 전극 콜렉터 중 어느 하나 또는 양측 모두에 동작가능하게 접속된 유동 배리어들 및/또는 캡슐화 벽들과 같은 하나 이상의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
전술된 배터리 팩(384)의 특정 구성은 단지 간략화된 예일 뿐이고, 개별 컴포넌트들의 개수 및 순서는 변화할 수 있다. 많은 예들에서, 배터리 팩(384)은 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)에 영구적으로 또는 탈착가능하게 부착하도록 구성된 하나 이상의 리드(lead)들(386)을 포함한다. 배터리 팩(384)은 전력 제어 보드(388)를 포함한다. 배터리 팩(384) 및 전력 제어 보드(388)는 섀시(320) 내에 끼워맞추도록 크기설정된다. 일부 경우들에 있어서, 배터리 팩(384)은 섀시(320)의 중심축과 축방향으로 정렬될 수 있지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 일부 경우들에 있어서, 배터리 팩(384)은 섀시(320)의 중심축에 대해 축방향으로 오프셋될 수 있다. 이들 실시예들에서, 배터리 팩(384)의 오프셋 정렬은 스타일러스(300)가 그의 세로축을 따라서 편심으로 밸런싱되게 할 수 있는데, 이는, 이어서, 스타일러스(300)가 표면 상에 놓이는 경우에 스타일러스(300)가 롤링하지 않게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 명령어, 로고, 개인화, 아이콘 등과 같은, 스타일러스(300)의 외부 상의 마킹이 배터리 팩(384)의 정렬에 기초하여 위치되어, 스타일러스(300)가 표면 상에 놓이는 경우에 마킹들이 보일 수 있거나 또는 은닉될 수 있게 할 수 있다.
전력 제어 보드(388)는 배터리 팩(384)의 충전 및/또는 방전 속도를 제어하도록 구성된 회로를 포함한다. 많은 예들에서, 전력 제어 보드(388)는 배터리 팩(384)의 길이를 따라서 연장되는 신호 경로 트레이스를 통해 직접적으로 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)에 통신가능하게 커플링된다(예컨대, 도 3d 내지 도 3f 참조).
일부 경우들에 있어서, 전력 제어 보드(388) 및/또는 배터리 팩(384)의 다른 부분이 (적어도 부분적으로) 안테나 지지 블록(324b)의 내부 용적부 내에 배치될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 전력 제어 보드(388)로부터 연장된 리드들은 서비스 루프 내로 의도적으로 길어질 수 있다. 서비스 루프는 스타일러스(300)의 제조를 간소화하도록 포함될 수 있다.
전력 제어 보드(388)는 커넥터, 솔더/고온 바 패드, 회로, 프로세서, 및 이들을 연결하는 트레이스 및/또는 시스템 버스 라인을 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트들은 임의의 적합한 실장 기법을 이용하여 가요성 기판, 강성 기판, 또는 보강재에 커플링되는 가요성 기판에 부착될 수 있다. 전력 제어 보드(388)는 가요성 커넥터에 의해 연결되는 하나 초과의 회로 보드를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 전력 제어 보드(388)는, 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)와 유사한 방식으로, 자체적으로 또는 스타일러스의 다른 컴포넌트 위로 절첩될 수 있다.
많은 예들에서, 전력 제어 보드(388)는 하기 중 적어도 하나를 제한없이 행하도록 구성된다: 배터리 팩(384)의 용량과 관련된 정보를 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)에 제공하는 것; 배터리 팩(384)의 충전 속도와 관련된 정보를 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)에 제공하는 것; 배터리 팩(384)의 수명, 성능, 또는 팽창과 관련된 정보를 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)에 제공하는 것; 등등.
많은 경우들에 있어서, 배터리 팩(384)은 배터리 팩(384)의 질량이 스타일러스(300)의 길이와 동축으로 정렬되도록 배치될 수 있다.
스타일러스(300)는 또한 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)를 포함한다. 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)는 전력 제어 보드(388) 및 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356) 양측 모두에 커플링될 수 있다. 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)는 커넥터 단부(392) 및 플러그 칼라(394)를 포함한다.
커넥터 단부(392)는 전자 디바이스의 전력 및/또는 데이터 포트에 커플링하여 배터리 팩(384)의 재충전을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 커넥터 단부(392)는 스타일러스(300)와 전자 디바이스 사이에서 데이터를 교환하는 데 사용될 수 있다. 커넥터 단부(392)는 가요성이도록(플러그 칼라(394) 내에서 횡방향으로 이동가능하도록) 구성되어, 전자 디바이스에 연결될 때, 스타일러스(300)가 스타일러스(300) 및/또는 전자 디바이스를 달리 손상시킬 수 있는 소정 힘들에 저항할 수 있도록 그리고 그들을 견딜 수 있도록 하게 할 수 있다.
커넥터 단부(392)가 멀티핀의 가역성인 표준화된 데이터 및/또는 파워 커넥터로서 도시되어 있지만, 그러한 커넥터가 요구되는 것은 아니라는 것이 이해된다. 구체적으로, 일부 실시예들에서, 라이트닝 커넥터, 범용 직렬 버스 커넥터, 파이어와이어 커넥터, 직렬 커넥터, 썬더볼트 커넥터, 헤드폰 커넥터, 또는 임의의 다른 적합한 커넥터가 사용될 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)는 (적어도 부분적으로) 안테나 지지 블록(324b)의 내부 용적부 내에 배치될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)로부터 연장되는 하나 이상의 리드들(390a)은 서비스 루프 내로 의도적으로 길어질 수 있다. 서비스 루프는 스타일러스(300)의 제조를 간소화하도록 포함될 수 있다.
많은 경우들에 있어서, 블라인드 캡(304)은 스타일러스(300)의 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)를 은닉하도록 구성될 수 있다. 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)는 블라인드 캡(304)에 의해 은닉될 수 있다(예컨대, 도 3d 및 도 3f 참조).
도시된 바와 같이, 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)는, 조립 시, 배럴(302)로부터 외향 연장될 수 있다. 플러그 칼라(394)는, 조립 시, 배럴(302)을 밀봉하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)는 사용 중이 아닐 때에는 수동으로 또는 자동으로 그리고 부분적으로 또는 전체적으로 배럴(302) 내로 수축될 수 있다. 일부 예들에서, 데이터 및/또는 파워 커넥터(390)는 푸시-푸시 메커니즘에 연결될 수 있다.
프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)는 또한 안테나 조립체(324)에 커플링된다. 안테나 조립체(324)는 안테나(324a), 안테나 지지 블록(324b), 송신 라인(324c), 및 커넥터(324d)를 포함한다. 안테나(324a)는 안테나 지지 블록(324b) 상에 배치되거나 또는 달리 그에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 안테나 지지 블록(324b)은 플라스틱과 같은 유전체 재료로부터 형성된다. 안테나(324a)는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 수의 적합한 제조 기법들을 이용하여 안테나 지지 블록(324b)의 외부 표면 상에 배치될 수 있다: 물리적 증착, 펄스형 레이저 침착, 자가 접착 전도성 필름, 금속 리핑 기법, 금속 도금 기법 등. 일부 실시예들에서, 안테나(324a)는 레이저 직접 구조화 기법을 이용하여 형성되고, 안테나 지지 블록(324b)의 외부 표면 상에 직접적으로 형성된다.
안테나 지지 블록(324b)은 내부 용적부를 한정한다. 안테나 지지 블록(324b)의 내부 용적부는 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는, 스타일러스(300)의 다른 컴포넌트들을 보유하도록 크기설정될 수 있고/있거나 그러하도록 달리 구성될 수 있다: 전자 회로, 배터리, 센서, 와이어의 서비스 루프, 가요성 커넥터, 접지면, 평형추(balancing weight), 가요성 요소, 습기 검출 특징부 등.
커넥터(324d)는 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356) 상의 커넥터에 직접적으로 접속하도록 구성될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 커넥터(324d) 및 송신 라인(324c)은 그를 통과하는 신호들이 외부 간섭에 의해 영향받지 않도록 그리고 반대로 그를 통과하는 신호들이 스타일러스(300) 내의 어떠한 컴포넌트들에도 영향을 미치지 않도록 차폐될 수 있다.
송신 라인(324c)은, 안테나 조립체(324) 및 배터리 팩(384)이 섀시(320) 내에 조립되는 경우, 배터리 팩(384)과 나란히 또는 그에 인접하게 이어지도록 구성될 수 있다. 송신 라인(324c)은 일반적으로 배럴(302)의 세로축과 평행하도록 정렬된다. 전술된 바와 같이, 안테나 조립체(324)는 섀시(320) 내로 삽입되어 안테나(324a)가 안테나 창(322)과 정렬하게 한다.
일부 경우들에 있어서, 송신 라인(324c)은 압축가능 요소(396)에 의해 섀시(320)의 내부 표면으로부터 분리될 수 있다. 압축가능 요소(396)는 압축가능 발포체(396a), 및 하나 이상의 결합 요소들(396b)을 포함한다. 결합 요소들(396b)은 압축가능 발포체(396a) 및 송신 라인(324c)을 배터리 팩(384)에 부착할 수 있다.
전술된 많은 실시예들과 관련하여 언급된 바와 같이, 스타일러스(300)의 컴포넌트들 중 많은 것이 적어도 부분적으로 섀시(320) 내에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 섀시(320)는 스타일러스(300)의 다수의 요소들에 대해 효과적인 전자기 차폐를 제공한다.
섀시(320) 내에의 다양한 컴포넌트들의 설치를 가능하게 하기 위해, 상기 컴포넌트들은, 일부 예들에서, 슬레드(398)에 부착될 수 있다. 슬레드(398)는, 그가 포함하는 모든 컴포넌트들과 함께, 섀시(320) 내로 슬라이딩될 수 있다. 그 후, 섀시(320) 및 슬레드(398)는 임의의 적합한 방식으로 서로에게 체결될 수 있다. 예를 들어, 나사, 리벳, 또는 접착제가 섀시(320)를 슬레드(398)에 체결시키는 데 사용될 수 있다. 다른 예들에서, 섀시(320)는 슬레드(398)에 용접될 수 있다. 이어서, 섀시(320)는 배럴(302)의 내부 용적부 내로 삽입될 수 있다(예컨대, 도 3d 내지 도 3f 참조).
일부 경우들에 있어서, 슬레드(398)는 시스템 접지부로서의 역할을 하여, 스타일러스(300) 내에 배치된 모든 (또는 실질적으로 모든) 전기 회로들에 전기 접지부를 제공할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 슬레드(398)는, 또한, 하나 이상의 안테나 요소들에 대한 접지면으로서의 역할을 할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예들, 및 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 본 발명에서 고려되는 바와 같은 스타일러스에 대한 철저한 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들의 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
따라서, 특정 실시예들에 대한 전술한 설명 및 하기의 설명은 예시 및 설명의 제한된 목적을 위해 제시되는 것으로 이해된다. 이러한 설명은 총망라하고자 하거나 개시내용을 본 명세서에 인용된 정확한 형태들로 제한하려고 하는 것은 아니다. 반대로, 많은 수정들 및 변형들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 구체적으로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 스타일러스는 다수의 적합한 구현 특정 방식들로 구현될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 도 4a 내지 도 4m은 본 명세서에서 기술되는 것과 같은 스타일러스의 조정 엔진의 상이한 실시예들을 참조한다. 사용자는 스타일러스를 조작할 수 있고, 전자 디바이스의 입력 표면에 힘을 인가할 수 있다. 대응하는 반력이 전기기계적 커플링에 연결된 스타일러스의 팁을 통해, 스타일러스 내에 위치된 힘 감지 구조물로 이송될 수 있다. 힘 감지 구조물은 이에 응답하여 변형될 수 있는데, 이는 스타일러스에 의해 측정될 수 있고 인가된 힘을 추정하는 데 사용될 수 있다. 도 4a 내지 도 4m과 관련하여 기술된 힘 감지 구조물들은 인가된 힘에 대응하는 비-이진 출력을 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 힘 감지 구조물들은 가변량의 인가된 힘에 따라 변화하는 크기를 표현하는 출력을 생성하는 데 사용될 수 있다.
도 4a는 스타일러스의 조정 엔진(400)의 측면도를 도시하는데, 구체적으로는, 스타일러스의 팁을 지지하는 힘 감지 구조물을 보여준다. 도 3a와 관련하여 기술된 실시예에서처럼, 조정 엔진(400)은 제어 보드(406)로부터 수신된 전기 신호들을, 하나 이상의 신호 경로들(예컨대, 팁 신호 경로 및 링 신호 경로)을 통해 스타일러스의 대물부(408)로 전달하도록 구성된 강성 도관(404)을 봉입하는 관형 차폐부(402)를 포함한다. 대물부(408)는 관형 차폐부(402)의 대응하는 나선형 부분 상에 나사 형성된 칼라(410)를 포함하는데, 이는 이어서 힘 감지 구조물(412)에 기계적으로 커플링될 수 있다. 대물부(408)는 힘 감지 구조물(412)로부터 제거될 수 있고, 일회용, 치환가능, 또는 교체가능한 컴포넌트로서 다루어질 수 있다.
관형 차폐부(402) 및 제어 보드(406)는 임의의 적합한 방법으로 힘 감지 구조물(412)에 기계적으로 커플링된다. 관형 차폐부(402)는 중공 부분 및 베드 부분을 포함한다. 관형 차폐부(402)는, 힘이 인가된 경우에 관형 차폐부(402)가 휘거나 굴절하지 않게 하는 강건성을 갖는 전기 전도성 재료로부터 형성된다. 관형 차폐부(402)의 중공 부분의 길이는 전자기적 차폐를 팁 장 생성기(도시되지 않음) 또는 링 장 생성기에 제공하도록 선택될 수 있다.
힘 감지 구조물(412)은, 일반적으로, 힘에 응답하여 스타일러스의 본체에 대해 내향 이동할 수 있는 캔틸레버형 슬레드로서 기술될 수 있다. 힘 감지 구조물(412)의 캔틸레버형 부분들은 일 단부가, 도 3a에 도시된 섀시(320)와 같은, 스타일러스의 내부 구조물에 부착된다.
힘 감지 구조물(412)은 함께 커플링되거나 또는 사이에 연장된 횡방향 베드(418)에 의해 결합되는 전방 캔틸레버형 레그(414) 및 후방 캔틸레버형 레그(416)를 포함한다. 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 언급된 바와 같이, 전방 캔틸레버형 레그(414) 및 후방 캔틸레버형 레그(416)는 스타일러스의 본체(예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같은 배럴)에 대해 고정된다. 이러한 예에서, 전방 캔틸레버형 레그(414), 횡방향 베드(418), 및 후방 캔틸레버형 레그(416)의 조합된 형상은 신장된 U자 형상을 형성한다. 스트레인 감지 전극(420)이 후방 캔틸레버형 레그(416)의 이면 상에 위치된다.
힘 감지 구조물(412)은 휨 또는 부서짐 없이 굴절하거나 구부러지도록 구성된 탄성 또는 순응성 재료로부터 형성될 수 있고; 일부 실시예들에서, 힘 감지 구조물(412)은 예측가능하고 반복가능한 방식으로 굴절하도록 구성된 담금질된 스프링 강으로부터 형성된다. 힘 감지 구조물(412)은, 또한, 중합체와 금속의 합성물, 또는 재료들의 다른 조합으로부터 형성된 중합체 재료로부터 몰딩될 수 있다.
전방 및 후방 캔틸레버형 레그들(414, 416)은 스타일러스의 하나 이상의 내부 컴포넌트들에 고정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 레그들은 레이저 용접 또는 다른 정밀 용접 프로세스를 이용하여 슬리브 또는 섀시에 용접된다. 레그들은 또한 기계적 탭(tab), 체결구, 또는 다른 기계적 부착 기법을 이용하여 고정될 수 있다.
이러한 방식으로, 스타일러스의 대물부(408)가 힘 Fa를 입력 표면(422)에 인가하고, 동등하지만 반대 방향의 반력 Fr이 대물부(408)에 의해 전기기계적 커플링으로 전달되는 경우, 그것은 대물부(408)가 부분적으로 내향 후퇴 또는 굴절하게 하여, 이어서, 전방 캔틸레버형 레그(414) 및 후방 캔틸레버형 레그(416)가 도 4b에 도시된 것과 같은 사문 곡선을 따라서 굴절 또는 변형하게 한다. 스트레인 감지 전극(420)은 후방 캔틸레버형 레그(416)의 변형의 결과로서 변형된다. 스트레인 감지 전극(420)의 변형은 반력 Fr의 크기를 판정하기 위해 전기 회로에 의해 측정될 수 있다. 도 4c 및 도 4k 내지 도 4m과 관련하여 하기에 더 상세히 기술되는 바와 같이, 다수의 스트레인 감지 전극들이 후방 캔틸레버형 레그(416)의 하나 이상의 표면들 상에 배치될 수 있다.
전형적으로, 전방 캔틸레버형 레그(414) 및 후방 캔틸레버형 레그(416)는 S자 형상(도시된 것과 같음)으로 변형하지만, 이것이 요구되지는 않으며 상이한 실시예들에서는 다른 변형들이 가능하다. 후방 캔틸레버형 레그(416)의 굴절은, 또한, 오목한 영역, 볼록한 영역, 및 그 영역들을 결합시킨 변곡 영역(예컨대, 0 또는 거의 0인 스트레인 지점)을 갖는 사문 형상으로서 기술될 수 있다. 일부 실시예들에서, 횡방향 베드(418)는 도 4a의 라인 A-A를 따라서 취해진, 도 4d에 도시된 단면도에 도시된 것과 같은, 하나 이상의 보강재들(424)을 포함할 수 있다. 보강재들(424)은 횡방향 베드(418)의 하나 이상의 면들에 적용될 수 있고/있거나 접착될 수 있다. 보강재들(424)은 횡방향 베드(418)에 구조적 지지를 제공하여 힘 감지 구조물(412)이 실질적으로 전방 캔틸레버형 레그(414) 및 후방 캔틸레버형 레그(416)의 접지 지점에서만 변형하게 한다. 다시 말해, 보강재들(424)은 횡방향 베드(418)가 스타일러스의 배럴 및/또는 스타일러스의 섀시의 내부 측벽들(예컨대, 내부 부분들)에 실질적으로 평행한 상태로 유지되게 한다. 이들 실시예들에서, 힘 감지 구조물(412)은, 어떠한 힘도 인가되지 않는 경우에는 일반적인 박스 형태를 취하고, 힘이 인가되는 경우에는 (변형된 면들이 있든 없든) 평행사변형의 일반적인 형태를 취한다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 제1 스트레인 감지 전극(420a)이 후방 캔틸레버형 레그(416)의 상부 부분(416a) 상에 배치되고, 제2 스트레인 감지 전극(420b)이 후방 캔틸레버형 레그(416)의 하부 부분(416b) 상에 배치된다. 변곡 지점(416c)이 상부 부분(416a)과 하부 부분(416b) 사이에 있다. 이러한 방식으로, 제1 스트레인 감지 전극(420a)은 후방 캔틸레버형 레그(416)가 변형되는 경우에 압축을 경험하고(예컨대, 상부 부분(416a)이 오목함), 반면에 제2 스트레인 감지 전극(420b)은 후방 캔틸레버형 레그(416)가 변형되는 경우에 인장을 경험한다(예컨대, 하부 부분(416b)이 볼록함).
일부 실시예들에서, 횡방향 베드(418)는 도 4a의 라인 A-A를 따라서 취해진, 도 4d에 도시된 단면도에 도시된 것과 같은, 하나 이상의 보강재들(424)을 포함할 수 있다. 보강재들(424)은 횡방향 베드(418)의 하나 이상의 면들에 적용될 수 있고/있거나 접착될 수 있다. 보강재들(424)은 횡방향 베드(418)에 구조적 지지를 제공하여 힘 감지 구조물(412)이 실질적으로 전방 캔틸레버형 레그(414) 및 후방 캔틸레버형 레그(416)의 접지 지점에서만 변형하게 한다.
본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 언급된 바와 같이, 하나 초과의 스트레인 감지 전극이 포함될 수 있다. 일부 예들에서, 스트레인 감지 전극(420)은 후방 캔틸레버형 레그(416)의 내부 표면에 적용 또는 다른 방식으로 접착될 수 있다. 또 다른 실시예드에서, 스트레인 감지 전극(420)은 전방 캔틸레버형 레그(414)의 전방 또는 후방 표면에 적용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 언급된 바와 같이, 힘 감지 구조물(412)이 반드시 도 4a에 도시된 바와 같은 형상을 취할 필요는 없다. 일반적으로, 힘 감지 구조물(412)은 스타일러스의 본체 또는 다른 내부 구조물에 대해 고정된 하나의 에지를 갖는 적어도 하나의 캔틸레버형 레그로서 특징지어질 수 있다. 캔틸레버형 레그의 비고정 단부는 스타일러스의 본체 또는 다른 구조물에 대해 횡방향으로 시프트하도록 구성된 베드에 연결 또는 부착될 수 있다. 이러한 일반적인 개념의 다양한 비제한적인 예들이 도 4e 내지 도 4j와 관련하여 하기에 기술된다.
예를 들어, 도 4e에 도시된 것과 같은 일 실시예에서, 힘 감지 구조물(412)은, 횡방향 베드(418)의 대향 측면들로부터 연장되고 스타일러스의 본체(예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같은 배럴)의 대향 면들에 커플링되는 전방 캔틸레버형 레그(414) 및 후방 캔틸레버형 레그(416)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 힘 감지 구조물(412)은 문자 Z 또는 문자 S를 닮은 형상을 취한다.
도 4f에 도시된 것과 같은 다른 실시예에서, 힘 감지 구조물(412)은 전방 캔틸레버형 레그(414) 및 후방 캔틸레버형 레그(416)를 포함한다. 각각은 스타일러스의 본체(예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같은 배럴)의 대향 측면들에 대해 고정된 2개의 단부들을 포함한다. 이러한 예에서, 전방 캔틸레버형 레그(414) 및 후방 캔틸레버형 레그(416)는 횡방향 베드(418)의 양측 면들로부터 연장되고, 연장된 문자 H의 형상을 닮아 있다.
도 4g에 도시된 것과 같은 다른 실시예에서, 힘 감지 구조물(412)은 2개의 단부들을 포함하는 후방 캔틸레버형 레그(416)를 포함하는데, 이들은 스타일러스의 본체(예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같은 배럴)의 대향 면들에 대해 고정되는, 횡방향 베드(418)의 대향 면들로부터 연장된다. 이러한 실시예에서, 힘 감지 구조물(412)은 90도만큼 시계방향으로 회전된, 연장된 문자 T의 형상을 닮아 있다.
도 4h에 도시된 것과 같은 또 다른 실시예에서, 힘 감지 구조물(412)은 스타일러스의 본체(예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같은 배럴)에 대해 고정된 일 단부를 포함하는 후방 캔틸레버형 레그(416)를 포함한다. 후방 캔틸레버형 레그(416)의 비고정 단부는 횡방향 베드(418)에 부착되며, 90도 만큼 반시계방향으로 회전된, 연장된 문자 L을 닮은 형상을 갖는다.
도 4i에 도시된 것과 같은 또 다른 실시예에서, 힘 감지 구조물(412)은, 아크 형상을 취하고 횡방향 베드(418)의 단부에서 2개의 방향들로 연장되는 후방 캔틸레버형 레그(416)를 포함한다. 아크의 양측 단부들 모두는 스타일러스의 본체(예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같은 배럴)에 대해 고정될 수 있다. (스타일러스의 팁 단부에서 볼 때) 후방 캔틸레버형 레그(416)가 형상이 볼록한 것으로 도시되어 있지만, 후방 캔틸레버형 레그(416)는 또한 오목할 수 있거나 또는 다른 윤곽 형상을 가질 수 있다.
도 4j에 도시된 것과 같은 또 다른 실시예에서, 힘 감지 구조물(412)은 압축가능 부재(426)에 커플링된다. 일례에서, 압축가능 부재(426)는 탄성적으로 또는 점탄성적으로 변형되도록 구성된 임의의 수의 재료들로부터 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 압축가능 부재(426)는 하나 또는 하나 초과의 위치에서 스타일러스의 본체에 커플링될 수 있다.
도 4a 내지 도 4j에 도시된 실시예들, 및 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 본 명세서에 개시된 스타일러스 실시예들과 관련하여 기술되는 바와 같은 힘 감지 구조물 및 조정 엔진들에 대한 일반적인 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들의 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
따라서, 이들 특정 실시예들에 대한 전술한 설명 및 하기의 설명은 예시 및 설명의 제한된 목적을 위해 제시되는 것으로 이해된다. 이러한 설명은 총망라하고자 하거나 개시내용을 본 명세서에 인용된 정확한 형태들로 제한하려고 하는 것은 아니다. 반대로, 많은 수정들 및 변형들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 구체적으로, 도 4a 내지 도 4j에 도시된 힘 감지 구조물들 및 조정 엔진들은 다수의 적합한 구현 특정 방식들로 구현될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 스트레인 센서들, 보다 광범위하게는, 본 명세서에 기술된 바와 같은 스트레인 반응 요소들이 임의의 수의 적합한 방식들로 힘 감지 구조물의 하나 이상의 캔틸레버형 레그들에 적용될 수 있다.
따라서, 일반적으로 그리고 광범위하게, 도 4k 내지 도 4m은 도 4a의 라인 B-B를 따라서 볼 때 도 4a의 조정 엔진에 부착될 수 있는 것과 같은 힘 감지 구조물의 배면도를 도시한다.
도 4k는 힘 감지 구조물(412)의 후방 캔틸레버형 레그(416)의 이면을 도시한다. 후방 캔틸레버형 레그(416)의 이면은 고형 재료 시트일 수 있거나 또는 하나 이상의 컷아웃들을 한정할 수 있다. 도시된 바와 같이, 후방 캔틸레버형 레그(416)의 이면은 U자 형상 컷아웃 또는 릴리프를 포함한다. 이들 실시예들에서, 후방 캔틸레버형 레그(416)의 이면의 컷아웃 및/또는 형상은 특정 실시예에 대해 요구 또는 요망되는 힘 감도의 양에 의존할 수 있다. 캔틸레버형 레그의 부분들은 더 큰 감도 또는 더 작은 감도를 제공하기 위해 얇아질 수 있거나 또는 두꺼워질 수 있다. 캔틸레버형 레그의 부분들은, 또한, 특정 형상의 굴절을 제공하도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 캔틸레버형 레그는 굴절되어 있는 동안에 캔틸레버형 레그의 길이를 따르는 변곡 지점 또는 라인을 제공하는 형상을 가질 수 있거나 또는 그러한 특징부들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 후방 캔틸레버형 레그(416)의 프로파일의 치수들 및 형상은 인가된 힘에 대해 특정 반응성을 제공하도록 적응될 것이다. 도시된 실시예에서, 후방 캔틸레버형 레그(416)의 상부 부분이 스타일러스의 본체에 기계적으로 커플링되도록 구성된다는 것이 이해될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 이러한 부분은 스타일러스의 섀시에 용접될 수 있다.
후방 캔틸레버형 레그(416)의 이면은 하나 이상의 스트레인 감지 전극들(420)을 부착하는 데 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 2개의 스트레인 감지 전극들(420)이 포함된다. 하나의 스트레인 감지 전극(420)이 후방 캔틸레버형 레그(416)의 우측 면 상에 배치되고, 하나의 스트레인 감지 전극들(420)이 후방 캔틸레버형 레그(416)의 좌측 면 상에 배치된다.
스트레인 감지 전극들(420)은 도시된 것과 같이 축방향으로 정렬될 수 있지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구 또는 선호되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 2개의 스트레인 감지 전극들(420) 중 하나는 후방 캔틸레버형 레그(416)의 상부 부분에 더 인접하게 위치될 수 있다.
추가 실시예들에서, 2개 초과의 스트레인 감지 전극들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 4l은 4개의 독립적인 스트레인 감지 전극들(420)을 포함하는 실시예를 도시한다. 다른 추가 실시예들에서, 4개 초과의 스트레인 감지 전극들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 4m은 6개의 독립적인 스트레인 감지 전극들(420)을 포함하는 실시예를 도시한다.
일부 실시예들에서, 스트레인 감지 전극들의 하나 이상의 쌍들이 각각 압축 모드 및 인장 스트레인 모드에 놓이는 후방 캔틸레버형 레그(416)의 표면의 상이한 부분들 상에 배치될 수 있다. 도 4b와 관련하여 전술된 바와 같이, 후방 캔틸레버형 레그(416)는 인가된 힘에 응답하여 S자 형상 또는 사문 방식으로 굴절할 수 있다. 쌍의 하나의 스트레인 감지 전극이 압축 스트레인 모드로 굴절하도록 구성된 표면의 영역에 부착될 수 있고, 그 쌍의 다른 스트레인 감지 전극은 인장 스트레인 모드로 굴절하도록 구성된 상이한 영역에 부착될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 스트레인 감지 전극들의 쌍은 굴절된 표면에서의 오목한 윤곽과 볼록한 윤곽 사이의 전이에 대응하는 변곡 지점 또는 변곡 라인의 대항 면들 상에 위치된다. 인장 및 압축 스트레인 모드들에서의 전극들 사이의 전기적 응답의 차이를 측정하는 것이 굴절 측정의 감도를 증가시킬 수 있고, 따라서, 인가된 힘의 작은 변화들을 해석하는 스타일러스의 능력을 증가시킬 수 있다.
스트레인 감지 전극들에 적합한 재료들은 실시예마다 다르며, 니켈, 콘스탄탄과 카르마의 합금, 갈륨 도핑 아연 산화물, 폴리에틸렌다이옥시티오펜, 인듐 주석 산화물, 카본 나노튜브, 그라핀, 은 나노와이어, 니켈 나노와이어, 다른 금속 나노와이어 등을 포함할 수 있다. 전형적으로, 전극이 인장되는 경우, 예컨대 스타일러스의 팁이 힘을 입력 표면에 인가하는 경우, 전극의 저항은 스트레인의 함수로서 변화한다. 저항은 전기 회로로 추정될 수 있다.
소정 실시예들에서, 스트레인 감지 전극들은 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)를 사용함으로써 추정될 수 있다. 그러한 예에서, 전압 Vg는 전압 서플라이 Vs에 접속된 2개의 평행 분압기들의 출력에 걸쳐서 추정될 수 있다. 분압기들 중 하나는 기지의 저항 R1 및 R2인 2개의 저항기들을 포함할 수 있고, 다른 분압기는 기지의 저항 R3의 하나의 저항기 및 전극 Rx를 포함할 수 있다. 각각의 전압의 출력에 걸친 전압을 전압 서플라이 Vs의 전압과 비교함으로써, 전극의 미지의 저항 Rx가 계산될 수 있고, 따라서, 스타일러스의 팁에 의해 입력 표면에 인가된 힘의 크기가 추정될 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 초과의 스트레인 감지 전극은 후방 캔틸레버형 레그 상에서 서로 옆에 배열될 수 있다. 다수의 스트레인 감지 전극들은 후방 캔틸레버형 레그에 의해 경험된 스트레인(예컨대, 압축 또는 인장)의 크기를 근사화하기 위해 전기 회로에 접속될 수 있다. 이러한 예에서, 스트레인의 크기는 다수의 스트레인 감지 전극들의 공통 속성(예컨대, 병렬 및/또는 직렬 저항) 또는 상이한 속성(예컨대, 전압 분배) 중 어느 하나를 측정함으로써 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 병렬 저항과 같은 공통 속성 추정치는 기지의 전압을 회로에 인가하고 다수의 스트레인 감지 전극들을 통해 전류를 측정함으로써 획득될 수 있다. 다른 실시예에서, 전류는 다수의 스트레인 감지 전극들 내에 주입될 수 있고, 전압은 그로부터 추정될 수 있다. 어느 경우에든, 다수의 스트레인 감지 전극들 중 어느 하나 또는 양측 모두의 저항은 옴의 법칙을 통해 계산될 수 있고, 이어서, 스트레인 감지 전극들에 의해 경험되는 스트레인의 양에 상관될 수 있다.
다른 실시예에서, 다수의 스트레인 감지 전극들이 함께 전기적으로 커플링될 수 있어서, 차동 속성 추정치(예컨대, 전압 분배)가 기지의 전압을 회로에 인가하고 다수의 스트레인 감지 전극들 중 2개 이상의 전극들 사이의 지점에 걸친 전압 및 기준 전압을 측정함으로써 획득될 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 전류가 다수의 스트레인 감지 전극들 내에 주입될 수 있고, 전압 또는 하나 초과의 전압이 추정될 수 있다. 어느 경우에든, 다수의 스트레인 감지 전극들 중 어느 하나 또는 양측 모두의 저항은 옴의 법칙을 통해 계산될 수 있고, 이어서, 다수의 스트레인 감지 전극들 중 하나 이상에 의해 경험되는 스트레인의 양에 상관될 수 있다.
많은 경우들에 있어서, 차동 속성 추정치들은 공통 속성 추정치들과 조합될 수 있거나 또는 그들과 비교될 수 있다. 일부 예들에서, 차동 속성 추정치 및 공통 속성 추정치는 비-가중 또는 가중 평균화에 의해 조합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 2개의 추정치들 중 최대치 또는 최소치가 이용될 수 있다. 다른 추가 예들에서, 2개의 추정치들을 조합하거나 그들 사이에서 결정하는 다른 방법들이 이용될 수 있다.
다른 경우들에 있어서, 각각의 독립적인 전극에 대한 저항의 실제 계산이 필요하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 소정 실시예들에서, 추정된 전압 또는 전류(예컨대, 공통 속성 추정치, 차동 속성 추정치, 또는 양측 모두)가 힘 감지 구조물에 의해 경험되는 스트레인의 양에 직접적으로 상관될 수 있다.
일단 각각의 전극의 저항이 계산 또는 추정을 통해 획득되면, 각각은 스트레인 감지 전극들이 인장을 경험하고 있는지 압축을 경험하고 있는지 추정하기 위해 기지의 베이스라인 저항 값과 비교될 수 있다. 다시 말해, 힘 감지 구조물이 (예컨대, 힘을 입력 표면에 인가한 결과로서) 힘의 인가를 경험하는 경우, 그것은 변형되어, 하나 이상의 스트레인 감지 전극들이 팽창(예컨대, 인장)하거나 수축(예컨대, 압축)하게 할 수 있는데, 이는 그의 저항이 수학적으로 예측가능한 방식으로 변화하게 할 수 있다.
도 4k 내지 도 4m에 도시된 실시예들, 및 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 본 명세서에 개시된 스타일러스 실시예들과 관련하여 기술되는 바와 같은 힘 감지 구조물들의 캔틸레버형 레그들에 대한 스트레인 감지 전극들의 가능한 변위들에 대한 일반적인 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들의 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
예를 들어, 이들 및 다른 실시예들이 스트레인 감지 전극들을 참조하여 본 명세서에 기술되어 있지만, 특정 실시예들의 경우에는 임의의 힘 감지 및/또는 스트레인 감지 요소가 포함될 수 있다는 것이 이해된다. 유사하게, 캔틸레버형 레그가 임의의 적합한 형상을 취할 수 있다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 도 5a 내지 도 5n은 본 명세서에서 기술되는 것과 같은 스타일러스의 조정 엔진의 강성 신호 도관의 상이한 실시예들을 참조한다. 사용자는 스타일러스를 조작하여 팁 장 및 링 장의 상대적 위치들을 변경한다. 전자 디바이스는 장들의 상대적 위치들을 계산하고, 이에 응답하여, 스타일러스의 각위치를 위치설정 및 추정한다.
예를 들어, 도 5a는 스타일러스의 조정 엔진(500)의 일부분의 측면도를 도시한다. 도 3a와 관련하여 기술된 실시예에서처럼, 조정 엔진(500)은 코어 삽입체(504)를 내부에 수용하도록 구성된 관형 차폐부(502)를 포함한다. 관형 차폐부(502)는 제어 보드(508)가 그 내에(또는 그 상에) 위치될 수 있는 트레이 섹션(506)을 갖는다. 관형 차폐부(502)는 코어 삽입체(504)가 놓이는 중공 부분(510)을 갖는다.
코어 삽입체(504)는 제어 보드(508)로부터 수신된 전기 신호들을 팁 장 생성기(512) 및 링 장 생성기(514)로 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접지 링(513)이 팁 장 생성기(512)와 링 장 생성기(514) 사이에 배치될 수 있다. 접지 링(513)은 팁 장 생성기(512)와 링 장 생성기(514) 사이의 용량성 커플링을 방지하는 것을 도울 수 있다.
코어 삽입체(504)는 차폐된 신호 경로일 수 있고; 코어 삽입체(504) 내의 하나 이상의 신호 경로들이 다른 신호 경로들과의 용량성 커플링을 방지하기 위해 그 다른 신호 경로들로부터 차폐될 수 있다.
조립 및 동작 시, 팁 장 생성기(512)는 팁 장(516)을 생성할 수 있고/있거나 방출할 수 있고, 링 장 생성기(514)는 링 장(518)을 생성할 수 있고/있거나 방출할 수 있다. 팁 장(516) 및 링 장(518)은 도 5b에 도시된 것과 같이 상이한 전력들에서 생성될 수 있는데, 여기서 링 장(518)은 팁 장(516)보다 더 높은 전력에서 생성된다. 다른 경우들에 있어서, 팁 장(516) 및 링 장(518)은 도 5c에 도시된 것과 같이 실질적으로 동일한 전력에서 생성된다.
팁 장 생성기(512)는 특정 거리로부터 추정한 경우에 속성이 대략적으로 구체인 전기장(예컨대, 링 장)을 생성하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 팁 장 생성기(512)는 실질적으로 전기장 점원으로서 기능할 수 있다.
도시된 실시예에서, 링 장 생성기(514)는 팁 신호 라인이 통과하는 폐쇄된 링의 형상을 취한다. 이러한 방식으로, 링 장 생성기(514)는 팁 신호를 방해하지 않을 수 있으며, 도 5b에 도시된 것과 같이, 링 장(518) 및 팁 장(516) 양측 모두는 실질적으로 구체일 수 있고 동축으로 정렬될 수 있다.
링 장 생성기(514)는 링 장(518)을 생성한다. 링 장 생성기(514)는 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 수의 적합한 형상들로 형성될 수 있다: 원통 형상(예컨대, 도시된 것과 같음), 왕관 형상, 일련의 링들, 라인들의 분포(예컨대, 라인들 및/또는 링들의 피보나치 수열) 등.
링 장 생성기(514)의 환형 형상에도 불구하고, 링 장(518)은 많은 실시예들에서 실질적으로 구체이다. 보다 구체적으로, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 링 형상 요소에 의해 생성된 전기장이 하기 수학식에 의해 모델링될 수 있다:
[수학식 1]
Figure 112018019610998-pct00001
상기 수학식은 전하 Q가 인가되는, 반경 r을 갖는 링 형상 요소의 기하학적 중심으로부터의 거리 a로부터 추정되는 경우, 전기장 E의 크기를 설명한다. 공지될 수 있는 바와 같이, 쿨롱 상수 k는 전기장 E를 정교하게 추정하기 위해 스케일링 인자 및 단위 보정을 제공한다.
링 형상 장 생성기의 기하학적 중심으로부터의 거리 a가 반경 r보다 훨씬 더 큰 경우, 전기장 E는 대략적으로 하기와 같다:
[수학식 2]
Figure 112018019610998-pct00002
따라서, 링 장 생성기(514)와 전자 디바이스의 입력 표면 사이의 거리가 링 장 생성기(514)의 반경보다 더 큰 실시예들의 경우, 링 장 생성기(514)가 적어도 기하학적으로는 점원이 아님에도 불구하고, 링 장(518)은 입력 표면에 대해 실적으로 구체인 것으로 보일 수 있다.
다시 말해, 많은 실시예들의 경우, 링 장 생성기(514)의 반경은 링 장 생성기(514)로부터 입력 표면까지의 거리보다 더 작도록 선택된다. 이러한 방식으로, 링 장(518)은 입력 표면에 대해 점 전하에 의해 생성된 실질적으로 구체인 전기장으로 나타난다. 이러한 방식으로, 팁 장(516) 및 링 장(518) 양측 모두는 적어도 스타일러스의 팁의 방향에서 실질적으로 구체이다.
그러나, 많은 실시예들이 전자 디바이스 내의 센서들의 일반적으로 원형인 그룹들에 의해 검출되는, 스타일러스에 의해 생성된 동축 정렬 구체 장들을 참조하여 본 명세서에 기술되어 있지만, 그러한 구성이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다. 일부 예들에서, 링 장 생성기에 의해 생성된 링 장은 비구체 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 링 장 생성기는 실질적으로 원뿔인 형상을 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 링 장 교차 영역은 원뿔 섹션(예컨대, 쌍곡선, 타원, 원 등)일 수 있다. 다른 예들에서, 링 장 생성기는 하나 초과의 전기장을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 링 장 생성기는 서로로부터 균일하게 이격되는 4개의 실질적으로 원뿔인 전기장들을 생성하도록 구성될 수 있다. 원뿔 전기장들은 극성이 교호할 수 있거나, 또는 상이한 링 신호들과 연관되어 인접한 원뿔 전기장들이 서로 간섭하지 않게 할 수 있다. 이러한 예에서, 링 장 교차 영역은 일련의 원뿔 섹션들(예컨대, 쌍곡선, 타원, 원 등)일 수 있다. 따라서, 임의의 적합한 전기장 형상 또는 일련의 전기장 형상들이 특정 실시예의 링 장 생성기에 의해 생성될 수 있다는 것이 이해된다.
도 5d는 도 5b의 섹션 라인 C-C를 통하여 취해진, 조정 엔진(500)의 코어 삽입체(504)의 단면도를 도시한다. 전술된 바와 같이, 코어 삽입체(504)는 팁 신호를 팁 장 생성기(512)로 전달하는 것에 전용되는 신호 라인(팁 신호 라인), 및 링 신호를 링 장 생성기(514)로 전달하는 것에 전용되는 다른 신호 라인(링 신호 라인)을 포함한다. 추가로, 하나 이상의 접지용 층, 시스, 또는 다른 구조물들이 링 장 생성기(514) 내에 링 신호 라인을 봉입할 수 있다. 따라서, 일반적으로 그리고 광범위하게, 코어 삽입체(504)는 하나 이상의 전기 신호들을 송신하도록 구성된 도체들의 여러 개의 세트들을 포함한다.
팁 장 생성기(512)는 임의의 수의 적합한 전기 전도성 재료들로부터 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 팁 장 생성기(512)는 금속 또는 금속화 재료로부터 형성된다. 다른 경우들에 있어서, 팁 장 생성기(512)는 전기 전도성 중합체 또는 섬유, 예컨대 전기 전도성 실리콘 또는 전기 전도성 나일론으로부터 형성된다. 일부 경우들에 있어서, 팁 장 생성기(512)는 단일 재료로부터 형성되는 반면, 다른 실시예들에서, 팁 장 생성기(512)는 하나 초과의 재료로부터 형성된다. 일부 경우들에 있어서, 팁 장 생성기(512)는 강성인 반면, 다른 경우들에 있어서, 팁 장 생성기(512)는 적어도 부분적으로 순응성 및/또는 가요성일 수 있다. 일례에서, 팁 장 생성기(512)는 적어도 부분적으로 접을 수 있는 포고 핀으로서 구현될 수 있다. 포고 핀은 스프링, 및 2개 이상의 인터로킹 슬라이딩가능 부재들을 포함할 수 있다. 팁 장 생성기(512)의 예시적인 실시예들은 도 6a 내지 도 6g를 참조하여 기술된다.
팁 장 생성기(512)는 반전된 전구의 형상으로 형성될 수 있다. 전구의 라운드형 단부가 스타일러스의 팁 단부를 항해 배향된다. 라운드형 단부는 실질적으로 구체인 형상을 취할 수 있거나, 또는, 다른 실시예들에서, 실질적으로 반구체인 형상을 취할 수 있다. 전구의 루트 단부는 스타일러스의 내부로 연장되도록 배향된다. 전구의 라운드형 단부는 전기장 점원으로서 작용하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 전구의 라운드형 단부는 그로부터 실질적으로 구체인 전기장을 생성할 수 있는 형상으로 형성될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 팁 장 생성기(512)의 전구의 루트 단부는 전구 형상의 라운드형 단부로부터 멀수록 직경이 감소한다. 직경의 감소는 일정할 수 있거나 계단형일 수 있거나, 또는 지수 감소 함수와 같은 수학적 함수를 추종할 수 있다.
링 장 생성기(514)는 임의의 수의 적합한 전기 전도성 재료들로부터 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 링 장 생성기(514)는 금속으로부터 형성된다. 다른 경우들에 있어서, 링 장 생성기(514)는 금속 산화물 또는 금속 분말과 같은 침착된 전기 전도성 재료로부터 형성된다.
링 장 생성기(514)는 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 많은 경우들 및 많은 예들에 있어서(그리고 도시된 바와 같이), 링 장 생성기(514)는 코어 삽입체(504)의 외부 표면 상에 배치된다. 링 장 생성기(514)는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 수의 적합한 제조 기법들을 이용하여 코어 삽입체(504)의 외부 표면 상에 배치될 수 있다: 물리적 증착, 펄스형 레이저 침착, 자가 접착 전도성 필름, 금속 리핑 기법, 금속 도금 기법 등. 일부 실시예들에서, 링 장 생성기(514)는 레이저 직접 구조화 기법들 이용하여 형성되고, 코어 삽입체(504)의 외부 표면 상에 직접적으로 형성된다.
링 장 생성기(514)는 임의의 전기적으로 적합한 방식으로 링 신호 라인에 커플링될 수 있다. 일례에서, 코어 삽입체(504)를 통한 비아(520)가 링 신호 라인을 링 장 생성기(514)에 연결하는데, 이는 스탠드오프 전극(522)에서 종단될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 비아(520)는 노치형(예컨대, 반전된 원뿔형) 형상을 취한다. 비아(520)는 스탠드오프 전극(522)을 링 장 생성기(514)에 연결한다. 비아(520)를 횡단하는 전기 접속부(520a)는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 수의 적합한 제조 기법들을 이용하여 코어 삽입체(504)의 외부 표면 또는 비아(520)의 내부 측벽 상에 배치될 수 있다: 물리적 증착, 펄스형 레이저 침착, 레이저 직접 구조화, 자가 접착 전도성 필름, 금속 리핑 기법, 금속 도금 기법 등. 일부 경우들에 있어서, 비아(520)는 금속 재료로 완전히 채워질 수 있지만, 이것이 요구되지는 않을 수도 있다.
도 3a에 도시된 실시예에서 언급된 바와 같이, 신 신호 라인은 코어 삽입체(504)의 단부의 콘택트 패드(524)에서 종단된다. 이들 실시예들에서, 콘택트 패드(524)는 임의의 전기적으로 적합한 방식으로 팁 장 생성기(512)에 커플링될 수 있다.
본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 언급된 바와 같이(그리고 도시된 바와 같이), 팁 장 생성기(512) 및 링 장 생성기(514)는 코어 삽입체(504)의 길이를 따라서 동축으로 정렬되어, 팁 장(516) 및 링 장(518)이 축방향으로 정렬되고 축방향 대칭이 되게 한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 많은 실시예들의 팁 장(516) 및 링 장(518)의 구체 속성은 입력 표면 상에 스타일러스를 위치설정하는 동작, 및 추가로, 그의 각위치를 추정하는 동작을 가능하게 한다.
코어 삽입체(504)는 다수의 방식들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 라인 D-D를 통하여 취해진 경우의 코어 삽입체(504)의 단면도를 도시한 도 5e를 참조하면, 코어 삽입체(504)는 유전체 벌크(528) 내에 배치된 다층 회로 보드(526)를 포함할 수 있다. 설명의 간소성을 위해, 다층 회로 보드(526)의 층들은 도 5d 및 도 5e로부터 생략되어 있지만, 다층 회로 보드(526)가 임의의 적합한 방식으로 배향된 임의의 적합한 수의 층들을 가질 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 일례에서, 다층 회로 보드(526)는 8개의 층들을 갖는다.
유전체 벌크(528)는 전형적으로 플라스틱 또는 다른 적합한 전기 절연 재료로부터 형성된다. 강성도 증가를 위해, 유전체 벌크(528)에 유리섬유와 같은 섬유 재료가 도핑될 수 있다.
많은 예들에서, 비아(520)는 유전체 벌크(528) 및 다층 회로 보드(526)의 성형 동안에 한정될 수 있다. 예를 들어, 다층 회로 보드(526)는, 성형 후에 제거될 때, 비아(520)를 한정하는 지지부에 의해 몰드 내에 보유될 수 있다.
다층 회로 보드(526)는 다층 회로 보드(526)의 길이를 따라서 임의의 적합한 특정 위치에 배치되는 임의의 수의 적합한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다층 회로 보드(526)는 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 하나 이상의 전기 회로 컴포넌트들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다(그리고/또는 그들에 커플링될 수 있다): 프로세서, 저항기, 커패시터, 인덕터, 트랜지스터, 신호 라인, 접지 라인, 접지 접속부 등. 많은 실시예들에서, 다층 회로 보드(526)에 커플링되는 컴포넌트들은 기생 커패시턴스를 감소시키고/시키거나 제거하는 방식으로 레이아웃 및 분포된다. 구체적으로, 다층 회로 보드(526)의 컴포넌트들의 레이아웃은 팁 신호 라인(530)과 링 신호 라인(532) 사이의 누화(예컨대, 기생 상호 커패시턴스)를 감소시키거나 제거하도록 선택될 수 있다. 이는, 링 신호가 팁 장의 결과로서 전자 디바이스에 의해 검출되지 않게 하기 위해, 그리고 유사하게, 팁 신호가 링 장의 결과로서 전자 디바이스에 의해 검출되지 않게 하기 위해 특히 바람직할 수 있다.
예를 들어, 도시된 바와 같이, 팁 신호 라인(530)은 여러 개의 접지 신호 라인들(534)에 의해 링 신호 라인(532)과는 분리 및 격리된다. 이러한 실시예에서, 6개의 독립적인 접지 신호 라인들이 2개의 팁 신호 라인들(각각이 팁 신호 라인(530)으로서 식별됨) 및 2개의 링 신호 라인들(각각이 링 신호 라인(532)으로서 식별됨)을 물리적으로 그리고 전기적으로 분리시킨다. 이러한 방식으로, 여러 개의 접지 신호 라인들(534)은 링 신호 라인(들)과 팁 신호 라인(들) 사이에 전기적 격리를 제공한다.
많은 경우들에 있어서, 다층 회로 보드(526)를 통과하는 다양한 신호 라인들의 외부 표면적은, 또한, 기생 커패시턴스의 발달 가능성을 감소시키도록 선택될 수 있다. 구체적으로, 접지 신호 라인(들), 팁 신호 라인(들), 및 링 신호 라인(들)은 모두 상대적으로 얇을 수 있고; 신호 라인들 중 임의의 것의 외부 표면적이 클수록 기생 커패시턴스가 발달할 수 있는 변화가 더 크다. 도시된 실시예와 같은 많은 실시예들에서, 각각의 신호는 하나 초과의 신호 라인을 통해 전달되어(예컨대, 2개의 신호 라인들이 링 신호를 전달하고, 2개의 신호 라인들이 팁 신호를 전달하고, 6개의 신호 라인들이 접지됨), 단일의 신호 라인의 얇기로부터 기인하는 실질적인 저항성 손실 없이, 신호들이 팁 장 생성기(512) 및 링 장 생성기(514)에서 수신되게 할 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 도시된 실시예가 2개의 링 신호 라인들과 2개의 팁 신호 라인들을 분리시키는 6개의 접지 라인들을 도시하고 있지만, 그러한 수량들이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 일부 경우들에 있어서, 더 많은 신호 라인들 또는 더 적은 신호 라인들이 포함될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 동일한 신호를 전달하는 신호 라인들이 하나 이상의 비아들(도시되지 않음)에 의해 다층 회로 보드(526)의 길이를 따르는 다양한 지점들에서 함께 접속될 수 있다.
전술된 바와 같이, 콘택트 패드(524)가 코어 삽입체(504)의 단부에 배치된다. 많은 경우들에 있어서, 콘택트 패드(524)는 코어 삽입체(504)의 단부에 솔더링된다. 다른 경우들에 있어서, 콘택트 패드(524)는 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 적합한 프로세스에 의해 코어 삽입체(504)의 단부 상에 형성된다: 물리적 증착, 펄스형 레이저 침착, 레이저 직접 구조화, 자가 접착 전도성 필름, 금속 리핑 기법, 금속 도금 기법 등.
코어 삽입체(504)의 다층 회로 보드(526)는 다수의 비아들이 다층 회로 보드(526)의 여러 개의 층들을 동일한 전기 회로 또는 신호 라인에 전기적으로 커플링시키는 인-필(in-fill) 섹션(라벨링되지 않음)으로 종단될 수 있다. 많은 실시예들에서, 비아들 및 신호 라인들 각각은 팁 신호 라인(530)에 전기적으로 커플링된다. 예를 들어, 도 5f는 인-필 섹션을 따라서 도 5d의 라인 E-E를 통하여 취해진, 코어 삽입체(504)의 단면도를 도시한다. 명료성을 위해, 콘택트 패드(524)는 도 5f에 도시되어 있지 않다.
제조 동안, 다층 회로 보드(526)는 인-필 섹션을 통해 커팅되어, 이에 의해, 하나 이상의 비아들(536) 및 하나 이상의 신호 라인들(538a, 538b)이 노출되게 할 수 있다. 하나 이상의 신호 라인들(538a, 538b)은 다층 회로 보드(526)의 길이에 평행할 수 있거나 또는 그에 수직할 수 있다. 다른 예들에서, 신호 라인들은 다른 방식으로, 예컨대 일정한 각도를 따라서, 배향될 수 있다. 이러한 방식으로, 노출된 비아들 및 신호 라인들(팁 신호 라인(530)에 커플링됨)은, 커팅 시, 넓은 총 전기 전도성 표면적을 보인다. 이러한 넓은 영역은 임의의 적합한 방법을 이용하여 콘택트 패드(524)와 커플링할 수 있다(또는 그의 일부분으로서의 역할을 할 수 있다). 증가된 표면적은 팁 신호 라인(530)과 콘택트 패드(524) 사이에 더 큰 기계적으로 그리고 전기적으로 건전한 커플링을 제공한다.
일부 실시예들에서는, 콘택트 패드(524)가 필요하지 않을 수도 있고; 인-필 영역의 노출된 영역들이 팁 신호를 팁 장 생성기(512)로 전달하는 역할을 할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 콘택트 패드(524)는 인-필 영역의 노출된 영역들 상에 배치되는 전기 전도성 재료의 침착물일 수 있다.
코어 삽입체(504)의 인-필 영역의 길이는 실시예마다 다를 수 있으며, 코어 삽입체(504)를 제조할 때 달성될 수 있는 제조 공차에 의존할 수 있다. 예를 들어, 인-필 영역은, 특정 구현예가 낮은 공차들을 갖는 상태에서 제조되는 경우에는 길 수 있다(예컨대, 다층 회로 보드(526)의 길이를 통해 소정 거리만큼 내향 연장될 수 있다). 다른 경우들에 있어서, 인-필 영역은, 특정 구현예가 높은 공차를 갖는 상태에서 제조되는 경우에는 짧을 수 있다. 유사하게, 비아들의 수 및 밀도가 실시예마다 다를 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 유사하게, (어떻게 배향되더라도) 신호 라인들의 수 및 밀도가 또한 실시예마다 다를 수 있다.
다음, 각각이 전자 디바이스의 입력 표면(540)을 교차하는 (상이한 크기들의) 팁 장(516) 및 링 장(518)을 생성하는 스타일러스의 측면도가 도시된 도 5g 내지 도 5i를 참조한다. 구체적으로, 이들 도면들은, 스타일러스가 입력 표면을 가로질러서 기울어진 경우의 팁 장 교차 영역(542)과 링 장 교차 영역(544)의 상대적 위치를 도시한다(추가로, 제거된 평면도에 의해 보완된다).
도 5g는 스타일러스가 입력 표면(540)에 수직으로 배향된 경우의 팁 장 교차 영역(542) 및 링 장 교차 영역(544)의 상대적 위치를 도시한다. 구체적으로, 팁 장 교차 영역(542) 및 링 장 교차 영역(544)은 동축으로 정렬된다.
도 5h는 스타일러스가 입력 표면(540)에 예각의 편각(acute polar angle)(예컨대, 좌측으로 기울어짐)으로 배향된 경우의 팁 장 교차 영역(542) 및 링 장 교차 영역(544)의 상대적 위치를 도시한다. 구체적으로, 팁 장 교차 영역(542)은 도 5g에 도시된 것과 실질적으로 동일한 위치에 남아 있지만; 링 장 교차 영역(544)은 좌측으로 시프트된다.
도 5i는 스타일러스가 입력 표면(540)에 예각의 편각(예컨대, 우측으로 기울어짐)으로 배향된 경우의 팁 장 교차 영역(542) 및 링 장 교차 영역(544)의 상대적 위치를 도시한다. 구체적으로, 팁 장 교차 영역(542)은 도 5g에 도시된 바와 실질적으로 동일한 위치에 남아 있지만, 링 장 교차 영역(544)은 우측으로 시프트된다.
팁 장 교차 영역 및 링 장 교차 영역의 위치에 기초하여 스타일러스를 위치설정하는 동작은 하기와 같이 완료될 수 있지만, 하기에 제시되는 실시예가 전자 디바이스에 의해 스타일러스를 위치설정하는 중에 채용될 수 있는 많은 방법들 및 기법들 중 하나일 뿐이라는 것이 이해된다. 유사하게, 하기에 제시되는 수학식들 및 기법들은 단지 예들일 뿐이고, 그들 하기에 제시되는 것들과 관련한 또는 무관한 많은 방법들 및 수학식들이 본 명세서에 기술되는 것과 같은 스타일러스를 위치설정하는 중에 채용될 수 있다는 것이 이해된다.
도 5j는 도 5g의 스타일러스를 도시하는데, 구체적으로는, 전자 디바이스의 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 각위치의 방위각 φ 및 편각 θ을 예시한다.
이들 실시예들에서, 일반적으로 그리고 광범위하게, 전자 디바이스는 팁 신호에 대해 입력 표면(540)과 연관된 다수의 센서들을 스캔한다. 소정 그룹의 인접한 센서들 모두가 팁 신호의 존재를 검출한 것으로 추정 시, 전자 디바이스는 상기 그룹의 기하학적 중심을 추정할 수 있다. 전술된 바와 같이, 그 그룹의 인접한 센서들은 전형적으로 원의 형상을 취한다. 그 후, 전자 디바이스는 입력 표면(540)의 원점, 및 보다 일반적으로는, 스타일러스의 팁 부분이 입력 표면(540)을 터치하게 되는 지점에 대한 그룹의 기하학적 중심의 좌표들을 팁 장 생성기의 위치에 대한 프록시로서 기록한다. 예를 들어, 직교 좌표계에서 반경 r을 갖는 원의 기하학적 중심(xc, yc)은 원의 원주 상에 오는 적어도 2개의 추정된 지점들(xm1, ym1) 및 (xm2, ym2)을 하기의 수학식들의 시스템으로 치환함으로써 추정될 수 있다:
[수학식 3]
Figure 112018019610998-pct00003
상기에 제시된 수학식들의 시스템은 해결가능하며; 오로지 2개의 미지의 변수들만이 기하학적 중심의 좌표들(xc, yc)이다. 이러한 방식으로, 전자 디바이스는 팁 장 교차 영역(542)의 기하학적 중심(546)을 계산함으로써 입력 표면(540) 상의 스타일러스의 위치를 판정할 수 있다.
팁 장 교차 영역(542) 및 링 장 교차 영역(544)의 위치에 기초하여 스타일러스의 각위치(예컨대, 방위각 φ 및 편각 θ)를 위치설정하는 동작은 하기와 같이 완료될 수 있지만, 하기에 제시되는 실시예가 전자 디바이스에 의해 스타일러스의 각위치를 판정하는 중에 채용될 수 있는 많은 방법들 및 기법들 중 하나일 뿐이라는 것이 이해된다.
예를 들어, 팁 장 교차 영역(542)의 기하학적 중심(546)의 직교 좌표들이 (xt, yt)이고, 링 장 교차 영역(544)의 기하학적 중심(548)의 직교 좌표들이 (xr, yr)이며, 팁 장 생성기(512)와 링 장 생성기(514)를 분리시킨 거리가 d인 경우, 스타일러스의 편각 θ를 추정하는 하나의 방법은 하기에 의해 모델링 또는 근사화될 수 있다:
[수학식 4]
Figure 112018019610998-pct00004
이러한 경우에 있어서, 팁 장 교차 영역(542)과 링 장 교차 앙역(544) 사이의 거리가 팁 장 생성기와 링 장 생성기를 분리시킨 거리와 대략적으로 동일한 경우(예컨대, 스타일러스가 입력 표면 상에서 가능한 한 편평한 경우), 역코사인 연산이 0 라디안에 근접한 편각 θ를 생성한다.
대안으로, 팁 장 교차 영역(542)과 링 장 교차 영역(544)의 센터들 사이의 거리가 대략적으로 0과 동일한 경우(예컨대, 스타일러스가 입력 표면에 수직인 경우), 역코사인 동작은 π/2 라디안 또는 90도에 근접한 편각 θ를 생성한다.
유사하게, 스타일러스의 방위각 φ이 계산될 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 방위각 φ은 임의의 적합한 벡터량, 예컨대 직교 좌표계의 수평축(예컨대, x축)에 평행한 기준 벡터 (vx)를 참조하여 추정될 수 있다. 입력 표면(540)의 평면에 평행한 임의의 적합한 기준 벡터가 선택될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에 있어서, 직교 좌표계의 수직축(예컨대, y축)에 평행한 기준 벡터 (vy)가 사용될 수 있다. 다른 예에서, 임의로 비스듬한 기준 벡터가 사용될 수 있다.
팁 장 교차 영역(542)의 중심(xt, yt) 및 링 장 교차 영역(544)의 중심(xr, yr)을 통하여 정의되는 스타일러스 벡터 (vm)가 스타일러스 벡터와 축 벡터 사이의 각도를 추정하기 위해 내적(dot product)에 대한 코사인 공식에 입력될 수 있다. 예를 들어, 연산은 하기의 수학식에 의해 수행될 수 있다:
[수학식 5]
Figure 112018019610998-pct00005
이러한 경우에 있어서, 팁 장 교차 영역(542)과 링 장 교차 영역(544)의 기하학적 중심들(546, 548) 사이의 수평 거리가 대략적으로 0과 같은 경우(예컨대, 편각 θ와는 무관하게, 스타일러스가 입력 표면의 수직축에 실질적으로 평행한 경우), 역코사인 연산은 π/2 라디안 또는 90도에 근접한 방위각 φ를 생성한다.
대안으로, 팁 장 교차 영역(542)과 링 장 교차 영역(544)의 중심들 사이의 수직 거리가 대략적으로 0과 같은 경우(예컨대, 편각 θ와는 무관하게, 스타일러스가 입력 표면의 수평축에 실질적으로 평행한 경우), 역코사인 연산은 0 라디안 또는 0도에 근접한 방위각 φ를 생성한다.
다른 추가 실시예들에서, 팁 장들 및 링 장들은 다른 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 5k 내지 도 5m은 각각이 전자 디바이스의 입력 표면(540)을 교차하는 (동일한 크기들의) 팁 장(516) 및 링 장(518)을 생성하는 스타일러스의 측면도를 도시한다. 구체적으로, 이들 도면들은, 스타일러스가 입력 표면을 가로질러서 기울어진 경우의 팁 장 교차 영역(542)과 링 장 교차 영역(544)의 상대적 위치를 도시한다(추가로, 제거된 평면도에 의해 보완된다).
도 5k는 스타일러스가 입력 표면(540)에 수직으로 배향된 경우의 팁 장 교차 영역(542) 및 링 장 교차 영역(544)의 상대적 위치를 도시한다. 구체적으로, 팁 장 교차 영역(542) 및 링 장 교차 영역(544)은 동축으로 정렬된다. 이러한 예에서, 링 장 교차 영역(544)은 검출가능하지 않을 수도 있다.
도 5l은 스타일러스가 입력 표면(540)에 예각의 편각(예컨대, 좌측으로 기울어짐)으로 배향된 경우의 팁 장 교차 영역(542) 및 링 장 교차 영역(544)의 상대적 위치를 도시한다. 구체적으로, 팁 장 교차 영역(542)은 도 5k에 도시된 바와 실질적으로 동일한 위치에 남아 있지만, 링 장 교차 영역(544)은 좌측으로 시프트된다.
도 5m은 스타일러스가 입력 표면(540)에 예각의 편각(예컨대, 우측으로 기울어짐)으로 배향된 경우의 팁 장 교차 영역(542) 및 링 장 교차 영역(544)의 상대적 위치를 도시한다. 구체적으로, 팁 장 교차 영역(542)은 도 5k에 도시된 바와 실질적으로 동일한 위치에 남아 있지만, 링 장 교차 영역(544)은 우측으로 시프트된다. 추가 예에서, 링 장 교차 영역(544)은, 도 5n에 도시된 것과 같이, 스타일러스의 편각이 감소함에 따라 크기가 증가할 수 있다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 도 6a 내지 도 6e는 본 명세서에서 기술되는 것과 같은 스타일러스의 대물부 및 팁 장 생성기의 상이한 실시예들을 참조한다. 대물부는 제거가능할 수 있거나, 교환가능할 수 있거나, 또는 스타일러스에 영구적으로 부착될 수 있다. 본 명세서에 기술된 다른 실시예에서와 같이, 사용자는 전자 디바이스의 입력 표면을 가로질러서 대물부를 슬라이딩시켜서, 이에 의해, 대물부 내에 배치된 팁 장 생성기에 의해 생성된 팁 장의 위치를 변화시킨다. 일반적으로, 대물부가 내구성의 입력 표면과의 비손상 접촉을 제공하고, 또한 입력 표면에 대해 정교하고 반복가능한 위치에 팁 장 생성기를 고정하는 것이 유리할 수 있다.
도 6a는 스타일러스의 대물부(600a)의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 팁 장 생성기(602)의 일례를 도시한다. 팁 장 생성기(602)는 전도성 재료로부터 형성된 전구 형상 포고 핀으로서 구현된다. 팁 장 생성기(602)의 전구는 라운드형 부분(604) 및 루트 부분(606)을 포함한다.
팁 장 생성기(602)의 전구의 라운드형 부분(604)은 실질적으로 반구체인 형상을 취하도록 형성된다. 따라서, 이에 의해 생성된(그리고, 일반적으로, 라운드형 부분(604)이 면하는 방향으로 배향된) 전기장은 실질적으로 구체이다.
팁 장 생성기(602)의 전구의 루트 부분(606)은 라운드형 부분(604)으로부터 멀수록 테이퍼지도록 형성된다. 도시된 실시예에서, 루트 부분(606)은 계단 층계 패턴을 따라서 테이퍼지지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다. 예를 들어, 전구의 루트 부분(606)은 선형적으로 또는 지수 감소 함수를 따라서 테이퍼질 수 있다.
전구의 라운드형 부분(604)의 반대편인 루트 부분(606)의 단부에서, 루트 부분(606)은 보유용 순부(608)를 포함한다. 보유용 순부(608)는 팁 장 생성기(602)에서 한정된 캐비티 내에 팁 장 생성기(602)의 핀(610)을 보유하도록 구성될 수 있다. 편향 스프링(612)이 전구의 라운드형 부분(604)의 반대편의 방향으로 핀(610)을 편향시키도록 구성될 수 있다. 핀(610)은 강성 신호 도관(620)의 단부 내에 형성된 하나 이상의 전도성 트레이스들과의 전기 접촉을 유지시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 전도성 페이스트 또는 전도성 매체가 핀(610)과 강성 신호 도관(620) 사이에 놓여서, 전기 전도를 가능하게 하고 2개의 컴포넌트들 사이의 계면에서의 기생 커패시턴스를 최소화하게 한다.
일부 예들에서, 강성 신호 도관(620)은 톱니 형상화, 텍스처링, 패턴화될 수 있거나, 또는 달리, 팁 장 생성기와 인터페이싱하는 단부에서 비평면일 수 있다. 강성 신호 도관(620)의 이들 특징부들은 2개의 요소들 사이의 마찰을 증가시켜서, 이에 의해 마찰로 인한 우발적인 전기적 분리를 방지할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 강성 신호 도관(620)의 세레이션들은 핀(610)이 강성 신호 도관(620)과 접촉할 수 있는 표면적을 증가시킬 수 있다.
팁 장 생성기(602)의 라운드형 부분(604)은 희망 팁 장을 생성하도록 구성된 금속 또는 다른 전도성 재료로부터 형성될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 라운드형 부분(604)의 재료는 표면에 스크래치를 내는 일 없이 또는 표면을 손상시키는 위험 없이 디바이스의 입력 표면을 가로질러서 슬라이딩하기에는 너무 단단할 수 있다. 따라서, 대물부(600a)는 입력 표면과의 신뢰성있는 비마킹 접촉을 제공하도록 그리고 또한 대물부(600a)의 구조 및 차원 무결성을 유지하도록 구성된 하나 이상의 재료 층들을 포함할 수 있다.
대물부(600a)는, 일부 실시예들에서, 팁 장 생성기(602)의 재료보다 작은 경도를 가질 수 있는 하나 이상의 재료 층들로부터 형성될 수 있다. 상이한 재료 층들은 대물부(600a)에 상이한 전기적 또는 기계적 속성들을 부여한다. 다른 경우들에 있어서, 대물부(600a)는 도 6b에 도시된 것과 같은 단일 재료로부터 형성된다.
도 6a로 되돌아가면, 대물부(600a)는 구조 층(614)을 포함할 수 있다. 구조 층(614)은, 전형적으로, 강성의 구조적으로 증강된 재료, 예컨대 유리 도핑된 플라스틱, 아크릴, 섬유 보강된 플라스틱 또는 중합체, 금속 등으로부터 형성된다. 일부 실시예들에서, 구조 층(614)은, 예를 들어 나일론, 자이텔(Zytel), 케블라(Kevlar), 릴산(Rilsan) 등을 포함하는 폴리아미드 재료로부터 형성된다. 구조 층(614)에는 나선형 부분(616)이 형성될 수 있다. 나선형 부분(616)은 대물부(600a)를 본 명세서에 기술된 것과 같은 전기기계적 커플링 및/또는 관형 차폐부에 커플링시키도록 구성된다. 대물부(600a)는 일회용, 치환가능, 또는 교체가능한 컴포넌트일 수 있다.
대물부(600a)는 또한 외부 층(618)을 포함한다. 외부 층(618)은 전형적으로 플라스틱 또는 나일론과 같은 비전도성 재료로부터 형성된다. 일부 실시예들에서, 외부 층(618)이 구조적 강건성을 위해 유리와 같은 섬유 재료로 도핑될 수 있지만, 다른 실시예들에서, 외부 층(618)은 실질적으로 섬유 또는 다른 보강 재료가 없다. 실질적으로 섬유 또는 다른 보강 재료가 없는 외부 층(618)은 보다 연성인 입력 표면들, 또는 섬세한 코팅 또는 표면 처리가 된 입력 표면들과의 접촉에 특히 적합할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 외부 층(618)의 경도는 전자 디바이스의 입력 표면의 경도보다 더 낮도록 선택된다. 일부 실시예들에서, 외부 층(618)은, 예를 들어 낮은 듀로미터의 나일론 또는 다른 폴리아미드, 폴리에테르(예컨대, Pebax), 탄성중합체 등을 포함한 보다 연성인 중합체로부터 형성된다. 외부 층(618)은 구조 층(614) 위에, 구조 층(614)과 함께, 또는 전체적으로 구조 층(614)과는 분리되어 형성될 수 있다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 팁 장 생성기(602), 외부 층(618), 및 구조 층(614)은 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 제조 프로세스를 이용하여 함께 또는 별개로 제조될 수 있다는 것이 이해된다: 이중 몰딩 프로세스, 공동 몰딩 프로세스, 오버몰딩 프로세스, 삽입 몰딩 프로세스, 또는 임의의 다른 적합한 프로세스. 그러한 제조 프로세스들은 외부 층(618) 및 구조 층(614)이 하나 이상의 언더컷 또는 인터로킹 특징부들을 사용하여 기계적으로 커플링될 수 있게 할 수 있고, 또한 2개의 층들 사이에 형성되는 갭들 또는 공극들을 감소시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 층들 중 하나 또는 양측 모두는 삽입 몰딩 제조 프로세스를 이용하여 직접적으로 팁 장 생성기(602) 상에 오버몰딩된다. 일부 경우들에 있어서, 외부 층(618)은 유색 재료의 장식용(또는 기능성) 층으로 페인팅 또는 잉크칠될 수 있다.
이러한 방식으로, 일단 스타일러스 상에 조립되면, 팁 장 생성기(602)의 핀(610)은 스타일러스 내의 강성 신호 도관(620)과 전기적 접촉을 이룬다. 다른 실시예들에서, 스타일러스의 대물부가 상이한 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 6c는 팁 장 생성기 및 링 장 생성기 양측 모두를 포함하는 스타일러스의 대물부의 단면도를 도시한다.
스타일러스의 대물부(600b)는 헤드폰 커넥터 또는 플러그의 것과 같은 축방향 전기 접속부(예컨대, 팁-링-슬리브 또는 팁-링-링-슬리브 커넥터들)의 형상을 취하도록 형성된다. 대물부(600b)는 일회용, 치환가능, 또는 교체가능한 컴포넌트일 수 있다. 대물부(600b)는 팁 장 생성기(622) 및 링 장 생성기(624)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 대물부(600b)는 일반적으로 원통형인 형상을 취하지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다.
팁 장 생성기(622)는 전구 형상 삽입체로서 구현된다. 팁 장 생성기(622)는 라운드형 단부(626) 및 루트 단부(628)를 포함한다.
도 6a에 도시된 포고 핀 실시예에서와 같이, 팁 장 생성기(622)의 라운드형 단부(626)는 실질적으로 반구체인 형상을 취하도록 형성된다. 따라서, 이에 의해 생성된(그리고, 일반적으로, 라운드형 단부(626)가 면하는 방향으로 배향된) 전기장은 실질적으로 구체이다.
팁 장 생성기(622)의 루트 단부(628)는 라운드형 단부(626)로부터 멀수록 테이퍼지도록 형성된다. 도시된 실시예에서, 루트 단부(628)는 계단형 지수 감소 패턴을 따라서 테이퍼지지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다.
팁 장 생성기(622)의 라운드형 단부(626)에 반대편인 루트 단부(628)의 팁에서, 루트 단부(628)는 팁 신호 라인(630)과 접촉한다. 팁 신호 라인(630)은 대물부(600b)의 일 단부에서 노출된 링 신호 콘택트(636)에 전기적으로 접속된다.
대물부(600b)는 또한 링 장 생성기(624)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 링 장 생성기(624)는 일반적으로 원뿔형인 형상으로 형성되지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다. 링 장 생성기(624)는 대물부(600b)와 외접(circumscribe)하는 링으로서 노출된 링 신호 콘택트(636)에 자체가 커플링될 수 있는 링 신호 라인(634)에 전기적으로 커플링된다.
제1 접지 신호 라인(638)이 팁 신호 라인(630) 및 링 신호 라인(634) 양측 모두의 주위에 배치된다. 제2 접지 신호 라인(640)은 팁 신호 라인(630)과 링 신호 라인(634) 사이에 배치된다. 이러한 방식으로, 제1 접지 신호 라인(638) 및 제2 접지 신호 라인(640)은 팁 신호 라인(630) 및 링 신호 라인(634) 양측 모두에 전자기 차폐를 제공한다. 제1 접지 신호 라인(638) 및 제2 접지 신호 라인(640)은 각각 제1 접지 신호 콘택트(642) 및 제2 접지 신호 콘택트(644)에서 종단되는데, 각각의 콘택트는 대물부(600b)와 외접하는 링으로서 노출된다.
이러한 실시예의 명료한 이해를 가능하게 하기 위해, 도 6d 및 도 6e가 제공된다. 도 6d는 대물부(600b)를 도시하는데, 제1 접지 신호 라인(638) 및 제2 접지 신호 라인(640)이 없어서, 팁 신호 라인(630) 및 링 신호 라인(634)을 보다 명료하게 보여준다. 대물부(600b)의 본체는 가상선으로 제시된다. 유사하게, 도 6e는 대물부(600b)를 도시하는데, 팁 신호 라인(630) 및 링 신호 라인(634)이 없어서, 제1 접지 신호 라인(638) 및 제2 접지 신호 라인(640)을 보다 명료하게 보여준다. 대물부(600b)의 본체는 가상선으로 제시된다.
이해될 수 있는 바와 같이, 팁 신호 라인(630), 링 신호 라인(634), 제1 접지 신호 라인(638)과 제2 접지 신호 라인(640), 팁 신호 콘택트(632), 링 신호 콘택트(636), 제1 접지 신호 콘택트(642), 및 제2 접지 신호 콘택트(644)는 모두가 전기 전도성 재료들로부터 형성된다. 대물부(600b)의 본체는 전기 절연 재료로부터 형성된다.
일 실시예에서, 팁 장 생성기(622)는 대물부(600b)의 닙(646) 내에 성형된다. 닙(646)은 전기 전도성 플라스틱 또는 중합체 재료로부터 형성된다. 닙(646)의 경도는 전자 디바이스의 입력 표면의 경도보다 더 낮도록 선택될 수 있다. 강성도 증가를 위해, 닙(646)에 유리와 같은 섬유 재료가 도핑될 수 있다.
닙(646)은, 유리 도핑된 플라스틱, 아크릴, 금속 등과 같은 강성 재료로부터 형성될 수 있는, 대물부(600b)의 본체를 형성하는 데 사용되는 재료와는 상이한 재료로부터 형성될 수 있다.
많은 경우들에 있어서, 루트 단부(628)의 테이퍼는 닙(646)과 팁 장 생성기(622) 사이의 유효 접합이 형성되도록 선택된다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 도 6c 내지 도 6e에 도시된 실시예들에 도시된 팁 장 생성기(622) 및 임의의 다른 컴포넌트들은 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 제조 프로세스를 이용하여 함께 또는 별개로 제조될 수 있다는 것이 이해된다: 이중 몰딩 프로세스, 공동 몰딩 프로세스, 오버몰딩 프로세스, 삽입 몰딩 프로세스, 또는 임의의 다른 적합한 프로세스.
다른 실시예들은 다른 구성들을 취할 수 있다. 도 6f는 스타일러스의 대물부(600c)의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 팁 장 생성기(648)의 일례를 도시한다. 팁 장 생성기(648)는 전구 형상 삽입체로서 구현된다. 본 명세서에 기술된 다른 실시예들에서와 같이, 팁 장 생성기(648)의 전구는 라운드형 부분(650) 및 루트 부분(652)을 포함한다.
팁 장 생성기(648)의 전구의 라운드형 부분(650)은 실질적으로 반구체인 형상을 취하도록 형성된다. 따라서, 이에 의해 생성된(그리고, 일반적으로, 라운드형 부분(650)이 면하는 방향으로 배향된) 전기장은 실질적으로 구체이다.
팁 장 생성기(648)의 전구의 루트 부분(652)은 라운드형 부분(650)으로부터 멀수록 테이퍼지도록 형성된다. 도시된 실시예에서, 루트 부분(652)은 계단 층계 패턴을 따라서 테이퍼지지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다. 예를 들어, 전구의 루트 부분(652)은 선형적으로 또는 지수 감소 함수를 따라서 테이퍼질 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 루트 부분(652)의 테이퍼는 팁 장 생성기(648)와 다른 요소(예컨대, 구조 층들 등) 사이의 유효 접합이 형성되도록 선택된다.
본 명세서에 기술된 다른 실시예들에서와 같이, 대물부(600c)는 하나 이상의 재료 층들로부터 형성된다. 상이한 재료 층들은 대물부(600c)에 상이한 전기적 또는 기계적 속성들을 부여한다. 예를 들어, 대물부(600c)는 구조 층(654)을 포함할 수 있다. 구조 층(654)은 강성 재료, 예컨대 유리 도핑된 플라스틱, 아크릴, 금속 등으로부터 형성될 수 있다. 구조 층(654)에는 나선형 부분(656)이 형성될 수 있다. 나선형 부분(656)은 대물부(600c)를 본 명세서에 기술된 것과 같은 조정 엔진 및/또는 관형 차폐부에 커플링시키도록 구성될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 루트 부분(652)의 테이퍼는 구조 층(654)과 팁 장 생성기(648) 사이의 유효 접합이 형성되도록 선택된다.
대물부(600c)는 또한 잉크 층(658)을 포함한다. 잉크 층(658)은 비전도성 페인트로부터 형성될 수 있다. 건조된 잉크 층의 경도는 전자 디바이스의 입력 표면의 경도보다 더 낮도록 선택될 수 있다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 팁 장 생성기(648), 잉크 층(658), 및 구조 층(654)은 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 제조 프로세스를 이용하여 함께 또는 별개로 제조될 수 있다는 것이 이해된다: 이중 몰딩 프로세스, 공동 몰딩 프로세스, 오버몰딩 프로세스, 삽입 몰딩 프로세스, 또는 임의의 다른 적합한 프로세스.
이러한 방식으로, 일단 스타일러스 상에 조립되면, 팁 장 생성기(648)의 루트 부분(652)은 스타일러스 내의 강성 신호 도관(660)과 전기적 접촉을 이룬다. 대물부(600c)는 일회용, 치환가능, 또는 교체가능한 컴포넌트일 수 있다.
팁 장 생성기(648)는 임의의 적합한 전기 전도성 재료로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 팁 장 생성기(648)는 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 전도성 중합체일 수 있다: 전도성 실리콘, 전도성 나일론, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리에틸렌다이옥시티오펜 등.
다른 추가 실시예들에서, 팁 장 생성기(648)는 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 6g에 도시된 바와 같이, 팁 장 생성기(662)는 전기 전도성 포고 핀(664)을 적어도 부분적으로 전기 전도성 재료(666) 내에 침착시킴으로써 형성된다. 전기 전도성 재료(666)는 전기 전도성 중합체 또는 플라스틱일 수 있다. 강성도 증가를 위해, 전기 전도성 재료(666)에 유리와 같은 섬유 재료가 도핑될 수 있다.
본 명세서에 기술된 다른 실시예들에서와 같이, 대물부(600d)는 하나 이상의 재료 층들로부터 형성된다. 상이한 재료 층들은 대물부(600d)에 상이한 전기적 또는 기계적 속성들을 부여한다. 예를 들어, 대물부(600d)는 구조 층(668)을 포함할 수 있다. 구조 층(668)은 강성 재료, 예컨대 유리 도핑된 플라스틱, 아크릴, 금속 등으로부터 형성될 수 있다. 구조 층(668)에는 대물부(600d)를 본 명세서에 기술된 것과 같은 조정 엔진 및/또는 관형 차폐부에 커플링시키도록 구성된 나선형 부분이 형성될 수 있다. 대물부(600d)는 일회용, 치환가능, 또는 교체가능한 컴포넌트일 수 있다. 잉크 층(670)은 대물부(600d)의 전기 전도성 재료(666) 및/또는 구조 층(668)의 외부 상에 코팅될 수 있다.
일부 예들에서, 전기 전도성 포고 핀(664)은 지지 칼라(672)에 의해 대물부(600d) 내에 지지된다. 지지 칼라(672)는 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 수의 적합한 재료들로부터 형성될 수 있다: 중합체 재료, 탄성중합체 재료, 금속, 아크릴, 세라믹, 섬유 보강 재료 등. 강성도 증가를 위해, 지지 칼라(672)에 유리와 같은 섬유 재료가 도핑될 수 있다. 지지 칼라(672)는 전기 전도성 재료(666)와 동일한 재로로부터 형성될 수 있지만, 이것이 요구되지는 않는다. 예를 들어, 많은 실시예들에서, 지지 칼라(672)는 상이한 재료로부터 형성된다. 일부 예들에서, 전기 전도성 재료(666)를 위해 선택된 재료는 지지 칼라(672)를 위해 선택된 재료보다 더 연성이다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 팁 장 생성기(602), 지지 칼라(672), 구조 층(668), 전기 전도성 포고 핀(664), 및 전기 전도성 재료(666)는 하기와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 제조 프로세스를 이용하여 함께 또는 별개로 제조될 수 있다는 것이 이해된다: 이중 몰딩 프로세스, 공동 몰딩 프로세스, 오버몰딩 프로세스, 삽입 몰딩 프로세스, 또는 임의의 다른 적합한 프로세스. 예를 들어, 이들 실시예들에서, 지지 칼라(672)는 제1 내부 샷으로서 지칭될 수 있고, 전기 전도성 재료(666)는 이중 몰딩 프로세스의 제2 외부 샷으로 지칭될 수 있다.
도 6a 내지 도 6g에 도시된 실시예들, 및 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 본 명세서에 개시된 스타일러스 실시예들에서 사용하기 위한 팁 장 생성기들 및/또는 링 장 생성기들을 포함하는 가능한 대물부들의 일반적인 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들 중 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
보다 일반적으로, 도 3a 내지 도 6g에 도시된 실시예들, 및 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 본 명세서에 기술된 실시예들에 따라 스타일러스의 팁 부분의 가동 및 접지 섹션들 양측 모두에 대한 일반적인 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 이들 다양한 컴포넌트들(대물부, 힘 감지 구조물, 조정 엔진, 강성 도관 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않음)이 다수의 구현 특정 방식들로 함께 조립될 수 있다는 것이 이해된다.
그러나, 이들 컴포넌트들의 하나의 가능한 조립체에 대한 이해를 용이하게 하기 위해, 도 7이 제시되는데, 이는 스타일러스의 단면도를 도시하며, 구체적으로는, 팁을 힘 엔진의 힘 감지 구조물에 접속시키고 팁 장 생성기 및 링 장 생성기에 대한 신호 경로를 제공하는 조정 엔진을 예시한다.
스타일러스(700)는 일 단부가 테이퍼진 배럴(702)을 포함한다. 대물부(704)는 테이퍼진 단부에서 클리어런스 갭(706)에 의해 본체로부터 분리된다. 힘이 대물부(704)에 의해 수용되는 경우, 대물부(704)는 배럴(702)을 향해 이동하여, 이에 의해, 클리어런스 갭(706)의 폭을 감소시킨다. 대물부(704)는 부하-시프팅 너트(710)에 인접해지도록 관형 차폐부(708)의 나선형 부분 상으로 나사 결합된다. 부하-시프팅 너트(710)는 대물부(704)가 관형 차폐부(708)로부터 원치않게 분리되게 되는 것을 방지한다. 부하-시프팅 너트(710)는 배럴(702)에 대한 대물부(704)의 구부러짐 또는 꼬임을 제한할 수 있다. 구체적으로, 도 7의 단면도와 관련하여, 부하-시프팅 너트(710)는 대물부(704) 상에 가해지는 측면 또는 비-축방향 힘으로부터 기인한 상하 방향으로의 대물부(704)의 이동을 제한할 수 있다.
관형 차폐부(708)는 힘 감지 구조물(712)의 일부분에 기계적으로 커플링된다. 힘 감지 구조물(712)은 섀시(714)에 대해 부분적으로 접지되거나 또는 달리 고정된다. 섀시(714)는 배럴(702)에 강하게 커플링된다. 힘 감지 구조물(712)은 섀시(714)의 일부분에 용접되는 캔틸레버형 레그(716)를 포함하여, 이에 의해, 캔틸레버형 레그(716)의 일 단부를 섀시(714)에 기계적으로 접지시키거나 또는 달리 고정시킨다. 힘 감지 구조물(712)은, 또한, 캔틸레버형 레그(716)의 비접지 또는 비고정 단부에 커플링되는 횡방향 베드(718)를 포함한다. 이러한 방식으로, 횡방향 베드(718)(및 그에 커플링된 무엇이든)는 배럴(702) 내에서 횡방향으로 병진할 수 있다. 횡방향 베드의 횡방향 병진은, 도 7과 관련하여, 일반적으로 수평 방향으로의 이동을 지칭할 수 있다. 하나 이상의 보강재들(720)이 횡방향 베드(718)에 커플링될 수 있다.
횡방향 베드(718)는 관형 차폐부(708)가 커플링될 수 있는 힘 감지 구조물(712)의 부분이다. 추가로, 관형 차폐부(708)는, 적어도 부분적으로, 개구(722)를 한정하는 캔틸레버형 레그(716)를 통해 연장될 수 있다. 이러한 방식으로, 관형 차폐부(708)(또는 그에 커플링된 무엇이든)는 횡방향 베드(718)와 횡방향으로 병진할 수 있다.
이러한 방식으로, 힘이 대물부(704)에 의해 수용되는 경우, 대물부(704)는 관형 차폐부(708)에 수용된 힘을 이송하는데, 이 차폐부는 이어서 힘을 힘 감지 구조물(712)의 횡방향 베드(718)로 이송하여, 이들 컴포넌트들 각각이 횡방향으로 병진하게 하여, 클리어런스 갭(706)의 폭을 감소시킨다. 그러나, 캔틸레버형 레그(716)의 고정된 레그는 이에 응답하여 이동하지 않을 수도 있고; 그에 따라서, 캔틸레버형 레그(716)는 힘이 수용된 것에 응답하여 변형된다.
섀시(714)는 플랜지형 너트(724)에 커플링(예컨대, 용접)될 수 있다. 와셔(726)가 플랜지형 너트(724)와 섀시(714) 사이에 위치될 수 있다. 다른 예들에서, 와셔(726)는 발포체 패드일 수 있다. 지지 칼라(728)가 플랜지형 너트(724)의 나선부들 상으로 나사 결합되어, 지지 칼라(728)는 배럴(702)의 내부 표면 상에 한정된 내부 순부(730)에 인접하게 된다. 다시 말해, 지지 칼라(728)는 내부 순부(730)와 섀시(714) 사이에 파손되지 않는 기계적 연결을 제공할 수 있다.
관형 차폐부(708)는 지지 칼라(728) 및 플랜지형 너트(724) 양측 모두를 통하여 연장된다. 추가로, 제2 부하-시프팅 너트(732)는 관형 차폐부(708) 상에 위치되어, 대물부(704)가 중립 위치에 있는 경우(예컨대, 힘을 수용하고 있지 않는 경우), 제2 부하-시프팅 너트(732)가 제2 클리어런스 갭(734)에 의해 플랜지형 너트(724)로부터 분리되게 할 수 있다. 제2 클리어런스 갭(734)은 클리어런스 갭(706)보다 더 작을 수 있다.
이러한 방식으로, 높은 크기의 힘이 대물부(704)에 의해 수용되는 경우, 대물부(704)는 관형 차폐부(708)에 수용된 힘을 이송하는데, 이 차폐부는 이어서 힘을 힘 감지 구조물(712)의 횡방향 베드(718)로 이송하여, 이들 컴포넌트들 각각이 횡방향으로 병진하게 한다. 일단 조립체가 제2 클리어런스 갭(734)을 폐쇄하기에 충분한 거리만큼 병진했다면, 조립체는 제2 부하-시프팅 너트(732) 및 플랜지형 너트(724)에 의해 추가 병진을 중지할 수 있다. 이러한 방식으로, 힘 감지 구조물(712)에 의해 경험될 수 있는 피크 기계적 부하는 제2 부하-시프팅 너트(732) 및 플랜지형 너트(724)의 상대적 위치에 의해 제어된다.
관형 차폐부(708)는 중공이다. 강성 도관(736)이 관형 차폐부(708) 내에서 연장되어, 팁 신호를 팁 장 생성기(738)로 그리고 추가로 링 신호를 링 장 생성기(740)로 전달한다.
도 7에 도시된 실시예들, 및 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 본 명세서에 개시된 것과 같은 스타일러스의 하나의 가능한 조립체에 대한 일반적인 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들 중 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 도 8a 내지 도 8c는 본 명세서에 기술된 것과 같은 스타일러스의 가요성 회로 보드의 상이한 실시예들을 참조한다. 도 8a는 스타일러스의 얇은 폼팩터에 수용되도록 하기 위해 절첩될 수 있는 제어기 보드 세트의 평면도를 도시한다.
제어기 보드 세트(800)는 하나 이상의 전자 컴포넌트들이 그 상에 또는 통과하여 배치되는 기판을 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트들은 표면 실장형 또는 스루-홀 컴포넌트들일 수 있다. 기판은 단층 회로 보드, 다층 회로 보드, 또는 가요성 회로 보드일 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 보강재들로 강성으로 제조된 가요성 회로 보드가 사용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 제어기 보드 세트(800)는 하나 이상의 가요성 회로들에 의해 접속되는 기판들을 포함한다. 제1 제어 보드(802)는 하나 이상의 가요성 커넥터들(806)을 통해 제2 제어 보드(804)에 커플링될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 제1 제어 보드(802) 및 제2 제어 보드(804)는 실질적으로 동일한 형상을 취한다. 이러한 방식으로, 제2 제어 보드(804)는 (도 8a의 선 F-F를 따라서 보았을 때, 도 8b에 도시된 바와 같이) 제1 제어 보드(802) 아래에 절첩될 수 있다. 그 후, 제1 제어 보드(802) 및 제2 제어 보드(804)는 보드들 사이의 선택된 거리를 유지시키는 방식으로 함께 체결될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 제어 보드(802) 및 제2 제어 보드(804)는 제1 스탠드오프(808), 제2 스탠드오프(810), 및 스페이서(812)와 함께 체결될 수 있다. 제1 스탠드오프(808) 및 제2 스탠드오프(810)는 절첩된 보드들의 상부 에지 및 저부 에지에 각각 배치될 수 있다. 스페이서(812)는 일반적으로 제1 제어 보드(802) 및 제2 제어 보드(804)의 중간에 위치될 수 있다.
제1 스탠드오프(808) 및 제2 스탠드오프(810)는 나사와 같은 하나 이상의 기계적 체결구들을 통해 보드들에 체결될 수 있다. 많은 실시예들에서, 제1 스탠드오프(808)는 수평 배향 홀(808a) 및 수직 배향 홀(808b)을 한정한다. 수평 배향 홀(808a) 및 수직 배향 홀(808b) 중 어느 하나 또는 양측 모두는 제1 스탠드오프(808)를 부분적으로 또는 전체적으로 통하여 연장될 수 있다. 수평 배향 홀(808a) 및 수직 배향 홀(808b) 중 어느 하나 또는 양측 모두는 나사 형성될 수 있다.
유사하게, 제2 스탠드오프(810)는 수평 배향 홀(810a) 및 수직 배향 홀(810b)을 한정한다. 수평 배향 홀(810a) 및 수직 배향 홀(810b) 중 어느 하나 또는 양측 모두는 제2 스탠드오프(810)를 부분적으로 또는 전체적으로 통하여 연장될 수 있다. 수평 배향 홀(810a) 및 수직 배향 홀(810b) 중 어느 하나 또는 양측 모두는 도 8b에 도시된 바와 같이 나사들(814, 816)과 같은 체결구들을 수용하도록 나사 형성될 수 있다.
다른 경우들에 있어서, 제1 스탠드오프(808) 및 제2 스탠드오프(810)는 접착제를 사용하여 보드들에 접착된다. 일부 경우들에 있어서, 제1 스탠드오프(808) 및/또는 제2 스탠드오프(810)는 어느 하나 또는 양측 모두의 보드들의 회로 접지부에 전기적으로 접속될 수 있다.
또 다른 경우들에 있어서, 제1 스탠드오프(808) 및 제2 스탠드오프(810)는, 도 8c에 도시된 것과 같이, 보드들에 표면 실장, 솔더링, 고온 바처리, 또는 달리 기계적으로 부착된다. 일부 경우들에 있어서, 제1 스탠드오프(808) 및/또는 제2 스탠드오프(810)는 전기 접속부(818)를 통해 어느 하나 또는 양측 모두의 보드들의 회로 접지부에 전기적으로 접속될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c에 도시된 실시예들, 및 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 본 명세서에 개시된 것과 같은 스타일러스의 본체 또는 배럴 내에 포함될 수 있는 하나의 절첩된 회로 보드 세트에 대한 일반적인 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들 중 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 도시된 실시예가 대략적으로 동일한 폭의 2개의 회로 보드들을 도시하지만, 더 많은 회로 보드들이 기술된 방식으로 함께 절첩될 수 있다는 것이 이해된다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 도 9a 내지 도 9d는 본 명세서에 기술된 것과 같은 스타일러스의 블라인드 캡에 의해 은닉될 수 있는 파워 커넥터의 상이한 실시예들을 참조한다. 이들 실시예들에서, 블라인드 캡은 자기 인력을 통해 파워 커넥터에 부착된다. 도 9a는 스타일러스의 파워 커넥터(900), 및 사용 중이 아닐 때 파워 커넥터를 은닉하기 위한 캡을 도시한다. 파워 커넥터(900)는 플러그(902), 칼라(904), 및 본체(906)를 포함한다.
플러그(902)는 스타일러스의 배럴로부터 연장된다. 블라인드 캡(908)은 플러그(902) 위에 놓여서, 스타일러스의 배럴에 장식용 종단부를 제공할 뿐만 아니라 플러그(902)를 손상으로부터 보호할 수 있다.
플러그(902)는 전자 디바이스의 전력 및/또는 데이터 포트에 커플링하여 스타일러스 내의 배터리 팩의 재충전을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 플러그(902)는 스타일러스와 전자 디바이스 사이에 데이터(예컨대, 펌웨어 업데이트, 인증 패킷, 보안 인증서 등)를 교환하는 데 사용될 수 있다. 많은 경우들에 있어서, 플러그(902)는 암형 리셉터클과 정합하도록 구성된 수형 커넥터이지만, 이것이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닐 수도 있다. 다른 경우들에 있어서, 플러그(902)는 수형 커넥터와 정합하도록 구성된 암형 리셉터클일 수 있다. 이들 실시예들에서, 블라인드 캡(908)은 리셉터클 내에 끼워맞추도록 구성된 암형 연장 부분을 포함할 수 있다.
플러그(902)는 강자성인 적어도 하나의 요소를 포함할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 플러그(902)는 영구 자석 또는 선택가능하게 제어가능한 전자석을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 플러그(902)는 블라인드 캡 내에 배치된 강자성 부재 및/또는 영구 자석으로 끌여당겨질 수 있다.
플러그(902)는 가요성이도록(칼라(904) 내에서 횡방향으로 이동가능하도록) 구성되어, 전자 디바이스에 연결될 때, 스타일러스가 스타일러스 및/또는 전자 디바이스를 달리 손상시킬 수 있는 소정 힘들에 저항할 수 있도록 그리고 그들을 견딜 수 있도록 하게 할 수 있다(예컨대, 도 11a 및 도 11b 참조). 많은 경우들에 있어서, 플러그(902)는 1 자유도(예컨대, 우측 및 좌측과 같은 2개의 방향들)로 가요성이다. 다른 실시예들에서, 플러그(902)는 1 초과 자유도, 예컨대 2 자유도(예컨대, 우측 및 좌측 및 상측 및 하측과 같은 4개의 방향들)로 가요성이다.
또한, 플러그(902)가 멀티핀의 표준화된 파워 커넥터로서 도시되어 있지만, 그러한 커넥터가 요구되지는 않는다는 것이 이해될 수 있다. 구체적으로, 일부 실시예들에서, 라이트닝 커넥터, 범용 직렬 버스 커넥터, 파이어와이어 커넥터, 직렬 커넥터, 썬더볼트 커넥터, 헤드폰 커넥터, 또는 임의의 다른 적합한 커넥터가 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 파워 커넥터(900)는 사용 중이 아닐 때에는 수동으로 또는 자동으로 그리고 부분적으로 또는 전체적으로 배럴 내로 수축될 수 있다. 일부 예들에서, 파워 커넥터(900)는 푸시-푸시 메커니즘에 연결될 수 있다.
블라인드 캡(908)은 임의의 적합한 형상을 취할 수 있다. 도시된 바와 같이, 블라인드 캡(908)은 캡슐 반부(예컨대, 반구체로 캡핑된 원통)의 형상을 취한다. 블라인드 캡(908)은 칼라(904)에 의해 한정된 채널 내에 안착하도록 구성될 수 있는 링(910)을 포함한다. 블라인드 캡(908)은, 또한, 블라인드 캡(908) 내의 압력을 주변 환경의 압력으로 정상화시키도록 구성될 수 있는 압력 벤트(912)를 포함한다. 다시 말해, 압력 벤트(912)는, 일부 경우들에 있어서 스타일러스의 배럴로부터 블라인드 캡(908)을 빼낼 수 있는 압력 차동의 전개를 방지하고/하거나 완화하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 압력 벤트(912)는 기류를 조절하고/하거나 달리 제어하는 밸브(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
많은 실시예들에서, 칼라(904)는 스타일러스의 배럴과 동일한 재료로부터 형성된다. 다른 경우들에 있어서, 칼라(904)는 금속과 같은 상이한 재료로부터 형성된다. 일부 경우들에 있어서, 칼라(904)는 열 처리된 금속일 수 있다. 많은 실시예들에서, 칼라(904)는 낮은 투자율을 갖지만, 이것이 요구되지는 않는다. 많은 경우들에 있어서, 칼라(904)는 칼라(904)를 직접적으로 플러그(902)의 외부 표면에 연결하는 밀봉부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 밀봉부는 플러그(902)가 칼라 내에서 이동하게 할 수 있고, 밀봉부는 플러그(902)의 금속 부분을 칼라(904)의 비금속 부분에 연결할 수 있다. 다른 실시예들에서, 칼라(904)는 상이한 방식으로 플러그(902)에 커플링할 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 칼라(904)는 스타일러스가, 블라인드 캡(908)이 스타일러스의 배럴에 부착되어 있는지 여부를 판정할 수 있도록, 스타일러스 내의 센서 회로에 커플링될 수 있거나 또는 회로 접지부에 커플링될 수 있다.
칼라(904)는 스타일러스 또는 파워 커넥터(900)의 하나 이상의 컴포넌트들에 대한 구조적 지지를 제공할 수 있다. 예를 들어, 칼라(904)는 스타일러스의 배럴을 적어도 부분적으로 밀봉할 수 있다. 그러나, 다른 경우들에 있어서, 칼라(904)는 스타일러스 또는 파워 커넥터(900)에 대한 구조적 지지를 제공하도록 요구되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 일부 경우들에 있어서, 칼라(904)는 파워 커넥터(900)의 부착이 칼라(904)(예컨대, 장식용 및/또는 다른 비구조적 특징부)에만 의존하는 것이 아니도록 구성될 수 있다. 이들 경우들에 있어서, 칼라(904)가 작동하지 않는다면(예컨대, 균열이 있고, 파열되었고, 분리되었고, 등등이었다면), 파워 커넥터(900)는 스타일러스의 배럴에 부착된 상태로 유지될 수 있고 기능을 유지할 수 있다.
일부 실시예들에서, 칼라(904)는 스타일러스의 제조자 또는 사용자를 식별하는 역할을 할 수 있는 심볼들, 텍스트, 또는 패턴들을 포함하도록 새김 또는 에칭될 수 있다.
도 9b는 선 G-G를 통한 단면도로 도시된, 도 9a의 파워 커넥터(900) 및 블라인드 캡(908)을 도시한다. 파워 커넥터(900)는 적어도 부분적으로 강자성 재료로부터 형성될 수 있다. 칼라(904)는 포팅된 접합부(914)를 포함한다. 포팅된 접합부(914)는 파워 커넥터(900)로부터 연장된 회로 보드를 하나 이상의 리드들(916)에 전기적으로 커플링시킨다. 추가로, 포팅된 접합부(914)는 실리콘, 중합체, 또는 탄성중합체와 같은 가요성 재료로 커버되거나, 코팅되거나, 또는 달리 포팅되고/되거나 밀봉된다. 포팅된 접합부(914)는 파워 커넥터(900)의 제한된 이동을 허용하는데, 그 이동을 하나 이상의 리드들(916)로 이송하지는 않는다.
하나 이상의 리드들(916)은 파워 커넥터(900)의 배면 부분으로부터 본체(906)의 단부까지 연장된 릴리프 슬리브(918)를 통하여, 포팅된 접합부(914)로부터 연장된다. 릴리프 슬리브(918)는 복원용 스프링(920)에 의해 둘러싸인다.
이러한 방식으로, 파워 커넥터(900)가 전자 디바이스에 연결되고 토크가 스타일러스에 인가된 경우, 상기 토크는 릴리프 슬리브(918) 및 복원용 스프링(920) 내로 이송되어, 스타일러스의 배럴(도시되지 않음)이 적어도 부분적으로 파워 커넥터(900)로부터 멀리 구부러지는 것을 허용한다. 이러한 배열은 스타일러스가 전자 디바이스에 접속되는 경우에 스타일러스가 소정량의 토크를 수용하게 하고/하거나 흡수하게 한다. 파워 커넥터(900)의 이러한 가요성은 스타일러스 및 연관된 전자 디바이스 양측 모두에 대한 손상을 방지한다.
많은 실시예들에서, 블라인드 캡(908)은 일반적으로 만곡된 프로파일을 갖는 가이드(928)를 포함한다. 가이드(928)의 만곡된 프로파일은 파워 커넥터(900)가 블라인드 캡(908)과 정렬되게 한다.
블라인드 캡(908)은 또한 하나 이상의 자석들을 포함한다. 자석들은 도시된 실시예에서 자석들(930a, 930b)로서 식별된다. 하나 이상의 자석들(930a, 930b)은 파워 커넥터(900)로 끌어당겨져서, 이에 의해, 가이드(928)를 통하여 파워 커넥터(900)를 인출하고 블라인드 캡(908)을 파워 커넥터(900)에 고정시킨다. 자기 션트(magnetic shunt)(932)가 자석들 뒤에 위치된다. 자기 션트(932)는 높은 투자율을 갖는 재료로부터 형성된다. 이러한 방식으로, 자기 션트(932)는 자석들(930a, 930b)의 플럭스를, 플러그(902)를 향해 다시 방향전환한다. 유사하게, 자기 션트(932)는 자석들(930a, 930b)의 플럭스를, 블라인드 캡(908)의 라운드형 단부로부터 멀어지도록 방향전환한다. 일부 경우들에 있어서, 자기 션트(932)는 자석들(930a, 930b)의 후방 측에 부착되는 자기 투과성 시트(예컨대, 철, 코발트-철 등)이다. 다른 경우들에 있어서, 자기 션트(932)는 특정 형상, 예컨대 반구체 형상을 취할 수 있다.
많은 예들에서, 자석들(930a, 930b)은 서로 반대되는 극성들을 갖고서 블라인드 캡(908) 내에 고정될 수 있다. 이러한 구성의 결과로서, 플럭스는 가이드(928)를 향해 집중될 수 있어서, 이에 의해, 플러그(902)로의 더 강한 자기 인력을 보일 수 있다.
일부 실시예들에서, 접착제(934)가 가이드 링(936)을 자석들(930a, 930b)의 면에 부착시킨다. 가이드 링(936)은 플러그(902)를, 자석들(930a, 930b)을 향해 안내할 수 있다. 다른 실시예들에서, 가이드 링(936)은 가이드(928)에 커플링될 수 있다.
전술된 바와 같이, 자석들(930a, 930b)은 플러그(902) 내의 강자성 요소들로 끌어당겨지도록 구성된다. 이들 요소들은 구체적으로 플러그(902) 내에 포함될 수 있거나, 또는 그들은 플러그(902)의 구조적 지지 및/또는 기능에 달리 필요한 요소들일 수 있다.
다른 실시예들이 다른 방식들로 구현될 수 있다. 다른 예에서, 자석들(930a, 930b)은, 도 9c에 도시된 것과 같이, 가이드(928)의 외부 표면 상에 배치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 자석(930c)으로 라벨링된 제3의 더 큰 자석이 가이드(928)의 개방 단부를 커버할 수 있다. 다른 실시예들에서, 자석들(930a, 930b, 930c)은, 도 9d에 도시된 것과 같이, 단일의 대형 자석(930d)으로 대체될 수 있다.
또한, 전술된 많은 실시예들이 (그러한 자석들이 블라인드 캡 내에 있든, 플러그 내에 있든, 또는 양측 모두의 내부에 있든) 스타일러스의 본체로부터 연장된 플러그(902)와 블라인드 캡(908) 사이의 자기 인력을 참조하지만, 다른 실시예들은 본 명세서에서 기술된 실시예들과 일관되는 상이한 방식으로 블라인드 캡을 스타일러스에 커플링시킬 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예들에서, 자기 인력이 블라인드 캡과 플러그 사이의 간섭-끼워맞춤에 의해 대체될 수 있고/있거나 보완될 수 있다. 예를 들어, 블라인드 캡(908)의 내부 측벽으로부터 연장된 하나 이상의 돌출부들이 플러그에 의해 한정되는 하나 이상의 디텐트들(902a, 902b) 내에 설정될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 블라인드 캡(908)은 나선형 연결부에 의해 플러그(902)와 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 블라인드 캡(908)은 스냅-끼워맞춤 연결부에 의해 플러그(902)에 연결될 수 있다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 도 10a 내지 도 10h는 본 명세서에 기술된 것과 같은 스타일러스의 블라인드 캡에 의해 은닉될 수 있는 파워 커넥터의 상이한 실시예들을 참조한다. 이들 실시예들은 스타일러스의 플러그(1002)에 부착하여 이를 은닉하도록 구성된 블라인드 캡(1000)을 도시한다. 블라인드 캡(1000)은 블라인드 캡(1000)의 외부 표면 및 내부 용적부를 한정하는 본체(1004)를 포함한다. 많은 예들에서, 본체(1004)는 중합체 재료로부터 형성되지만, 이것이 요구되는 것은 아닐 수도 있다.
일부 실시예들에서, 본체(1004)에는 플러그(1002)의 특징부들(예컨대, 디텐트들)과 인터페이싱하도록 구성된 하나 이상의 돌출부들(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 본체(1004)는 플러그(1002)의 특징부들과 인터페이싱하도록 구성된 하나 이상의 스프링들을 포함할 수 있다. 본체(1004)가 리프 스프링들을 포함한 것을 도시한 소정의 예시적인 실시예들이 도 10a 내지 도 10c에 도시되어 있고, 본체(1004)가 후프 스프링들을 포함한 것을 도시한 소정의 예시적인 실시예들이 도 10d 내지 도 10h에 도시되어 있다. 다른 추가 실시예들에서는, 다른 구성들의 스프링들이 사용될 수 있다.
도 10a는 스타일러스의 플러그(1002) 및 플러그(1002)를 은닉하기 위한 블라인드 캡(1000)의 단면도를 도시하는데, 구체적으로는, 블라인드 캡(1000)의 본체(1004) 내의, 도면에서 리프 스프링들(1006a, 1006b)로서 라벨링된 리프 스프링들의 구성을 보여준다. 리프 스프링들(1006a, 1006b)은 본체(1004)의 내부 표면으로부터 연장되고, 도 10b에 도시된 것과 같이, 플러그(1002) 내의 대응 디텐트들과 맞물리도록 구성된다. 디텐트들(1008a, 1008b)은 임의의 적합한 형상을 취할 수 있다.
많은 실시예들에서, 리프 스프링들(1006a, 1006b)은 금속으로부터 형성된다. 리프 스프링들(1006a, 1006b)은 본체(1004) 내로 삽입 몰딩될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 리프 스프링들(1006a, 1006b)은 블라인드 캡(1000)의 제조 동안에 본체(1004) 내로 삽입될 수 있다. 이들 예들에서, 리프 스프링들(1006a, 1006b)은 본체(1004)의 내부에 영구적으로 부착될 수 있다.
리프 스프링들(1006a, 1006b)은 도 10a 및 도 10b에서 본체(1004)의 베이스로부터 연장된 링으로부터 연장된 것으로 도시되어 있지만, 이러한 구성이 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아닌데, 예를 들어, 리프 스프링들(1006a, 1006b)은, 도 10c에 도시된 것과 같이, 링과는 별개의 편부일 수 있다. 이러한 실시예에서, 리프 스프링들(1010a, 1010b)은 디텐트들(1008a, 1008b)과 만나도록 하향 연장된다.
다른 경우들에 있어서, 다른 스프링들 및/또는 스프링 타입들이 블라인드 캡(1000)을 플러그(1002)에 보유시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10d 및 도 10e는 블라인드 캡(1000) 및 그의 단면도를 도시한다. 블라인드 캡(1000)의 본체(1004)는 원형 후프 스프링을 포함한다. 원형 후프 스프링은 후프 스프링(1012)으로서 식별된다. 일부 실시예들에서, 후프 스프링(1012)은 블라인드 캡(1000)의 본체(1004)의 베이스로부터 외향 연장된 장식용 또는 기능성 링(예컨대, 링(1014))의 일부분일 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 도 10d에 도시된 것과 같이, 후프 스프링(1012)은 링(1014)과는 별개의 요소일 수 있다.
도 10d 및 도 10e에 도시된 바와 같이, 후프 스프링(1012)은, 도 10f에 도시된 것과 같이, 디텐트들(1008a, 1008b)과 맞물리도록 구성된 만입부들(1016a, 1016b)로서 식별된 2개의 만입부들을 포함한다.
도 10a 내지 도 10c에 도시된 리프 스프링들에서와 같이, 후프 스프링(1012)은 금속으로부터 형성될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 후프 스프링(1012)은 본체(1004) 내에 삽입 몰딩될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 후프 스프링(1012)은 블라인드 캡(1000)의 제조 동안에 본체(1004) 내로 삽입될 수 있다. 이들 예들에서, 후프 스프링(1012)은 본체(1004)의 내부에 영구적으로 부착될 수 있다.
후프 스프링(1012)은 링(1014)의 일부분일 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 후프 스프링(1012)은 링(1014)으로부터 분리될 수 있다. 또한, 후프 스프링(1012)이 단일의 연속 링으로서 도시되어 있지만, 그러한 구성이 모든 실시예들에서 요구되지는 않는다. 예를 들어, 후프 스프링(1012)은 후프 스프링 부분들(1014a, 1014b)로서 라벨링된, 도 10g에 도시된 것과 같은 다수의 부분들로 분해될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 도 10h에 도시된 것과 같이, 하나 초과의 후프 스프링이 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 후프 스프링들(1018a, 1018b)로서 식별된 2개의 후프 스프링들이 포함된다.
도 10a 내지 도 10h에 도시된 실시예들, 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 간섭-끼워맞춤 기법을 이용하여 블라인드 캡을 스타일러스에 부착시키는 다양한 방법들에 대한 일반적인 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들 중 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 도시된 실시예들이 자기 요소들을 갖지 않는 다양한 스프링 구성들을 보여주지만, 도 10a 내지 도 10h에 도시된 실시예들 중 임의의 것이 스타일러스 본체에의 블라인드 캡의 부착을 개선하기 위해 도 9a 내지 도 9d에 도시된 것과 같은 하나 이상의 자석들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
본 명세서에 도시되고 기술된 실시예들 중 많은 것이, 일반적으로, 파워 커넥터가 사용 중이 아닐 때에는 스타일러스의 파워 커넥터(예컨대, 플러그)를 은닉시키는 블라인드 캡을 참조한다. 전술된 바와 같이, 스타일러스의 파워 커넥터는 스타일러스 내의 배터리를 재충전하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로 그리고 광범위하게, 도 11a 내지 도 11f는 외부 전자 디바이스로부터의 전력을 수용하는 스타일러스의 파워 커넥터의 다양한 예시적인 실시예들을 도시한다.
예를 들어, 도 11a는 전자 디바이스(1100)를 도시한다. 전자 디바이스(1100)는 스타일러스(1102)의 파워 커넥터에 커플링시킬 수 있는 파워 포트를 포함한다. 일부 경우들에 있어서, 도 9a 내지 도 9d와 관련하여 전술된 것과 같이, 스타일러스(1102)의 파워 커넥터는 가요성일 수 있으며, 스타일러스(1102)가 전자 디바이스(1100)에 연결될 때 스타일러스(1102)에 인가된 힘 F에 응답하여 구부러지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 11b는 힘 F에 응답하여 스타일러스(1102)가 구부러지는 것을 도시한다.
다른 경우들에 있어서, 스타일러스(1102)는 다른 방식으로 충전될 수 있다. 예를 들어, 스타일러스(1102)는 도 11c에 도시된 것과 같이 도크(1104)에 커플링될 수 있다. 도크(1104)는 데이터 또는 파워 케이블(1106)을 통해 다른 전자 디바이스에 또는 전기 콘센트에 커플링될 수 있다. 다른 예들에서, 스타일러스(1102)는, 도 11d에 도시된 것과 같이, 어댑터(1108)를 통해 데이터 또는 파워 케이블(1106)에 직접적으로 커플링된다.
다른 추가 실시예들에서, 스타일러스(1102)는 다른 실시예들에서 기술된 것과 같은 파워 커넥터를 포함하지 않을 수도 있다. 구체적으로, 스타일러스(1102)는, 도 11e 및 도 11f에 도시된 것과 같이, 스타일러스(1102)의 배럴에 배치된 콘택트들을 통해 전자 디바이스로부터 데이터 및/또는 파워를 수신할 수 있다. 이러한 실시예에서, 전자 디바이스(1100)는 도 11e에서 콘택트 그룹(1110)으로서 라벨링된 하나 이상의 외부 전기 콘택트들을 포함할 수 있다. 유사하게, 스타일러스(1102)는 도 11e에서 콘택트 그룹(1112)으로서 라벨링된 하나 이상의 대응하는 외부 전기 콘택트들을 포함한다.
콘택트 그룹(1110)은 콘택트 그룹(1112)과 인터페이싱하도록 그리고 스타일러스(1102)와 전자 디바이스(1100) 사이의 데이터 및/또는 파워 트랜잭션들을 가능하게 하도록 구성된다. 따라서, 콘택트 그룹(1110)과 콘택트 그룹(1112)은 전형적으로 동일한 수의 이산 콘택트들을 갖는다. 그러나, 다른 실시예들에서, 콘택트 그룹(1110)과 콘택트 그룹(1112)은 상이한 수의 콘택트들을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 전자 디바이스(1100)는, 도 11f에 도시된 것과 같이, 콘택트 그룹(1110)이 콘택트 그룹(1112)과 인터페이싱하게 하는(예컨대, 정합하게 하는) 방식으로 스타일러스(1102)를 전자 디바이스(1100)에 끌어당기도록 구성된 하나 이상의 자석들을 포함한다. 다른 예들에서, 스타일러스(1102)는, 또한, 스타일러스(1102)를 전자 디바이스(1100)에 끌어당기도록 구성된 자석들을 포함할 수 있다.
도 11a 내지 도 11f에 도시된 실시예들, 다양한 대안예들 및 변형예들에 대한 전술한 설명은, 일반적으로, 설명의 목적을 위해, 그리고 스타일러스의 내부 배터리를 충전하는 다양한 방법들에 대한 일반적인 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들 중 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
그러나, 본 명세서에 기술된 많은 실시예들이 특정 하드웨어를 각각 포함하는 스타일러스 및 전자 디바이스를 포함하는 사용자 입력 시스템들을 참조하지만, 본 발명은 특정 장치들 또는 시스템들로 제한되지 않는다. 반대로, 본 명세서에 개시된 다양한 요소들이 다수의 적합한 구현 특정 방식들로 수정될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 수 있다. 다시 말해, 당업자는 본 명세서에 기술된 많은 실시예들이 사용자 입력 시스템들, 스타일러스들, 전자 디바이스들 등을 동작시키고/시키거나 제어하고/하거나 구성하고/하거나 교정하고/하거나 사용하고/하거나 제조하는 방법들에 관한 것이고, 일반적으로 그 방법들을 참조한다는 것을 이해할 수 있다. 이와 같이, 도 12 내지 도 24는 본 명세서에 기술된 소정의 예시적인 방법들에 대한 일반적인 이해를 용이하게 하기 위해 제공되지만, 이들 도면들과 관련하여 기술되고/되거나 예시된 다양한 동작들이 모든 경우에 총망라하는 것으로 의도되지는 않는다는 것을 이해할 수 있다.
도 12는 본 명세서에 기술된 실시예들에 따른, 전자 디바이스의 입력 표면을 터치하는 스타일러스의 각위치를 위치설정 및 추정하는 프로세스(1200)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(1200)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 전자 디바이스(102) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 전자 디바이스(202)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 전자 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 프로세스는 동작(1202)에서 개시되는데, 여기서 팁 신호가 전자 디바이스의 센서 층에 의해 수신된다. 다음, 동작(1204)에서, 팁 신호 교차 영역이 추정된다. 많은 실시예들에서, 전자 디바이스는, 동작(1202)에서 팁 신호를 수신한 센서 층의 여러 개의 센서 노드들(예컨대, 용량성 센서 노드들) 각각의 위치를 추정함으로써 팁 신호 교차 영역을 추정한다.
다음, 동작(1206)에서, 링 신호가 전자 디바이스의 센서 층에 의해 수신된다. 다음, 동작(1208)에서, 링 신호 교차 영역이 추정된다. 많은 실시예들에서, 전자 디바이스는, 동작(1206)에서 링 신호를 수신한 센서 층의 여러 개의 센서 노드들(예컨대, 용량성 센서 노드들) 각각의 위치를 추정함으로써 링 신호 교차 영역을 추정한다.
다음, 동작(1210)에서, 팁 신호 교차 영역 및 링 신호 교차 영역이 입력 표면 상에 스타일러스를 위치설정하기 위해 그리고 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 각위치를 추정하기 위해 사용된다. 많은 실시예들에서, 입력 표면 상에 스타일러스를 위치설정하는 동작은 입력 표면 상에 정의된 원점에 대한 직교 좌표를 추정하는 것을 포함한다. 입력 표면의 평면에 대한 스타일러스의 각위치를 추정하는 동작은 스타일러스의 입력 표면의 평면에 평행한 벡터에 대해 그리고 스타일러스의 입력 표면의 평면에 직교한(예컨대, 수직한) 벡터에 대해 각각 방위각 및 편각을 포함하는 구면 좌표 세트를 포함한다.
도 13은 스타일러스에 의해 전자 디바이스의 입력 표면에 인가된 힘을 추정하는 프로세스(1300)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(1300)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 스타일러스(104) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 스타일러스(204)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 스타일러스에 의해 수행될 수 있다.
프로세스는 동작(1302)에서 개시되는데, 여기서 반력이 스타일러스의 팁(예컨대, 닙)에서 수용된다. 다음, 동작(1304)에서, 스타일러스의 팁에 기계적으로 커플링된 힘 감지 구조물의 전기적 속성이 추정된다. 전기적 속성은 저항, 커패시턴스, 누적 전하, 인덕턴스, 또는 임의의 다른 적합한 전기적 속성일 수 있다.
다음, 동작(1306)에서, 추정된 전기적 속성은 스타일러스의 팁에 의해 수용된 힘(예컨대, 반력)의 크기와 상관된다. 상관 동작은 임의의 수의 적합한 기법들을 이용하여 수행될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 전기적 속성은 힘 감지 구조물에 인가된 힘에 따라 선형적으로 변화하는 반면, 다른 경우들에 있어서, 전기적 속성은 힘 감지 구조물에 인가된 힘에 따라 지수적으로 변화한다.
다음, 동작(1308)에서, 반력의 추정된 크기는 임의의 적합한 인코딩된 또는 인코딩되지 않은 포맷을 이용하여 스타일러스에 의해 인가된, 벡터량 또는 스칼라량으로서의 힘의 크기로서 (예컨대, 전자 디바이스로) 전달된다.
도 14는 본 명세서에 기술된 것과 같은 스타일러스를 제조하는 프로세스(1400)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스는 동작(1402)에서 개시되는데, 여기서 신호 생성기가 조정 엔진에 접속된다. 신호 생성기는 제어 보드, 예컨대 도 3a에 도시된 실시예와 관련하여 기술된 제어 보드(342)일 수 있다.
다음, 동작(1404)에서, 가요성 회로가 신호 생성기에 커플링될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 가요성 회로와 신호 생성기 사이의 접속은 영구적인 반면, 다른 경우들에 있어서, 접속은 제거가능할 수 있다. 예를 들어, 가요성 회로는 고온 바를 통해 신호 생성기에 솔더링될 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 가요성 회로의 커넥터가 신호 생성기의 포트에 부착될 수 있다. 다른 추가 경우들에 있어서, 가요성 회로에 부착된 포트가 신호 생성기에 커플링된 커넥터에 부착될 수 있다.
다음, 동작(1406)에서, 가요성 회로는 스트레인 반응 요소, 예컨대 도 3a에 도시된 실시예와 관련하여 기술된 스트레인 감지 전극(338)에 커플링될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 가요성 회로는 스트레인 반응 요소에 접속하기 위해 비스듬하게 구부러질 수 있다.
다음, 동작(1408)에서, 가요성 회로는 프로세싱 유닛, 예컨대 도 3a에 도시된 실시예와 관련하여 기술된 프로세싱 유닛 회로 보드 세트(356)에 커플링될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 가요성 회로는 프로세싱 유닛에 접속하기 위해 비스듬하게 구부러질 수 있다.
다음, 동작(1410)에서, 프로세싱 유닛은 전력 서브시스템, 예컨대 도 3a에 도시된 실시예와 관련하여 기술된 전력 제어 보드(388)에 커플링될 수 있다.
도 15는 스타일러스의 저전력 모드를 종료하는 프로세스(1500)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(1500)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 스타일러스(104) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 스타일러스(204)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 스타일러스에 의해 수행될 수 있다. 프로세스는 동작(1502)에서 개시되는데, 여기서 힘 표시가 스타일러스 내의 힘 감지 구조물에 의해 수신된다. 이러한 예에서, 스타일러스는 저전력 모드에 있다. 힘 표시는 도 13에 도시된 방법과 관련하여 기술된 것과 같은 추정된 힘의 크기일 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 힘 표시는 힘이 수용되었다는 이진 표시 또는 달리 대략적인 표시일 수 있다. 다음, 동작(1504)에서, 스타일러스는 저전력 모드를 종료한다. 그 후, 동작들(1506, 1508)에서, 스타일러스는 팁 신호 및 링 신호를 각각 생성할 수 있다.
도 16은 스타일러스의 저전력 모드에 진입하는 프로세스(1600)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(1600)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 스타일러스(104) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 스타일러스(204)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 스타일러스에 의해 수행될 수 있다. 프로세스는 동작(1602)에서 개시되는데, 여기서 스타일러스는 사용자가 적어도 소정 기간(예컨대, 타임아웃 기간) 동안 스타일러스를 조작하지 않았다는 것을 추정한다. 스타일러스는 이러한 추정을 전자 디바이스와의 통신(또는 그의 결여)에 기초하여 행할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 스타일러스는 이러한 추정을 스타일러스 내의 모션 센서로부터 획득된 센서 데이터 또는 센서 입력에 기초하여 행할 수 있다. 모션 센서는 가속도계, 자이로스코프, 또는 임의의 다른 적합한 모션일 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 스타일러스는 스타일러스 내의 힘 감지 구조물이 힘을 수용하지 않았음을 추정함으로써 사용자가 스타일러스를 조작하지 않았다는 것을 추정할 수 있다.
타임아웃 기간이 경과했음을 추정한 후, 스타일러스는 저전력 모드에 진입할 수 있다. 이러한 예에서, 스타일러스는, 동작(1604)에서 도시된 것과 같이, 팁 신호를 생성하는 것을 중지할 수 있다. 추가로, 스타일러스는, 동작(1606)에서 도시된 것과 같이, 링 신호를 생성하는 것을 중지할 수 있다. 그 후, 동작(1608)에서, 스타일러스는 저전력 모드에 진입한다. 저전력 모드는 스타일러스가 사용자에 의해 능동적으로 조작되고 있는 때보다 더 낮은 전력량을 소비하는, 스타일러스의 구성일 수 있다. 일부 예들에서, 하나 초과의 전력 모드가 가능하다. 예를 들어, 제1 타임아웃에 도달한 후, 스타일러스는 제1 저전력 모드에 진입할 수 있다. 그 후, 제2 타임아웃에 도달한 후, 스타일러스는 제2 저전력 모드에 진입할 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 스타일러스에 의해 진입된 저전력 모드 또는 모드들은 스타일러스의 배터리의 현재 용량에 의존할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 스타일러스는 전자 디바이스로부터의 직접 통신 이후에 하나 이상의 저전력 모드들에 진입할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스가 스타일러스로부터의 입력을 수신할 필요가 없거나 수신하도록 구성되지 않은 프로그램 또는 애플리케이션 상태에 진입한 경우, 전자 디바이스는 스타일러스로 신호를 전송할 수 있다. 일례에서, 키보드 입력이 사용자로부터 요청되는 경우, 터치 스크린을 갖는 전자 디바이스가 그러한 신호를 스타일러스로 전송할 수 있다. 다른 경우에 있어서, 전자 디바이스를 동작시키는 사용자가 그래픽 설계 애플리케이션으로부터 사진 브라우징 애플리케이션으로 스위칭한 경우, 전자 디바이스는 그러한 신호를 스타일러스로 전송할 수 있다. 다른 추가 예들에서, 타임아웃 기간이 경과했다는 전자 디바이스의 추정 시, 전자 디바이스는 그러한 신호를 스타일러스로 전송할 수 있다.
전자 디바이스로부터 그러한 신호를 수신할 시, 스타일러스는 저전력 모드에 진입할 수 있다. 많은 실시예들에서, 신호는 전자 디바이스로부터 무선 통신 인터페이스, 예컨대 블루투스 인터페이스, 적외선 인터페이스, 음향 인터페이스, 또는 임의의 다른 적합한 무선 인터페이스를 통해 스타일러스로 전송된다.
다른 경우들에 있어서, 전자 디바이스가 저전력 모드에 진입한 경우, 전자 디바이스는 스타일러스로 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스를 동작시키는 사용자가, 전자 디바이스가 전력을 차단하게 하거나 대기 상태에 진입하게 하는 경우, 전자 디바이스는 그러한 신호를 스타일러스로 전송할 수 있다. 다른 추가 실시예들에서, 스타일러스는 스타일러스의 배향이 소정 임계 값을 초과한다고 추정한 후에 저전력 모드에 진입할 수 있다. 예를 들어, 스타일러스가 표면 상에 편평하게 놓여 있다(예컨대, 편각이 0이다)는 추정 시, 스타일러스는 저전력 모드에 진입할 수 있다. 다른 추가 실시예들에서, 도 9d 및 도 9e에 도시된 것과 같이, 스타일러스가 파워 포트에 접속되고 전력을 수신하고 있음을 추정한 후에, 스타일러스는 저전력 모드에 진입할 수 있다.
도 17은 사용자에게 스타일러스를 충전할 것을 통지하는 프로세스(1700)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(1700)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 스타일러스(104) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 스타일러스(204)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 스타일러스에 의해 수행될 수 있다. 프로세스는 동작(1702)에서 개시되는데, 여기서 스타일러스는 스타일러스의 배터리가 소정의 최소 임계치 미만으로 떨어졌다는 것을 추정한다. 다음, 동작(1704)에서, 스타일러스는 스타일러스가 충전할 필요가 있음을 연관된 전자 디바이스에게 전달할 수 있다.
도 18은 전자 디바이스로 스타일러스를 충전하는 프로세스(1800)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(1800)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 스타일러스(104) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 스타일러스(204)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 스타일러스에 의해 수행될 수 있다. 프로세스는 동작(1802)에서 개시되는데, 여기서 스타일러스는 스타일러스가 데이터 포트 커넥터에 플러그인되었고 전력을 수신할 준비가 되어 있음을 추정한다. 다음, 동작(1804)에서, 스타일러스는 정전류 급속 충전 모드에 진입할 수 있다. 이러한 예에서, 스타일러스 내의 배터리가 급속하게 충전될 수 있다.
일부 실시예들에서, 스타일러스는 배터리의 현재 충전과 관련된 정보를 전달하기 위해 표시기를 빛나게 할 수 있다. 예를 들어, 스타일러스는 배터리가 충전 중인 경우에 적색 또는 주황색으로 표시기를 빛나게 할 수 있다. 일단 배터리가 충전되면, 스타일러스는 녹색으로 표시기를 빛나게 할 수 있다. 다른 예들에서, 스타일러스는 표시기의 휘도를 주기적으로 조정할 수 있다. 다른 예들에서, 스타일러스는 스타일러스가 충전 중임을 사용자에게 전달하기 위해 표시기를 애니메이션화할 수 있다(예컨대, 브리딩 패턴(breathing pattern)으로 그의 휘도를 증가 또는 감소시킴).
도 19는 사용자에게 스타일러스가 충전됨을 통지하는 프로세스(1900)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(1900)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 스타일러스(104) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 스타일러스(204)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 스타일러스에 의해 수행될 수 있다. 프로세스는 동작(1902)에서 개시되는데, 여기서 스타일러스는 그 안에 포함된 배터리가 완전히 또는 거의 완전히 충전됨을 추정한다. 다음, 동작(1904)에서, 스타일러스는 스타일러스가 임의의 적합한 인코딩된 또는 인코딩되지 않은 포맷을 이용하여 충점됨을 전자 디바이스에게 전달한다.
도 20은 터치 입력 모드 또는 스타일러스 입력 모드 중 어느 하나로 전자 디바이스를 동작시키는 프로세스(2000)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(2000)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 전자 디바이스(102) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 전자 디바이스(202)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 전자 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
프로세스는 동작(2002)에서 개시되는데, 여기서 전자 디바이스는 터치 입력 모드에 진입한다. 터치 입력 모드에 있는 경우, 전자 디바이스는 사용자로부터 단일 터치 또는 멀티 터치 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 그러한 입력을 수신하기 위해, 전자 디바이스는, 동작(2004)에서, 사용자 터치로부터 기인하는 용량성 간섭을 검출하도록 조정 엔진(예컨대, 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 조정 엔진(220))을 구성할 수 있다.
다음, 동작(2006)에서, 전자 디바이스는 스타일러스 입력 모드에 진입한다. 스타일러스 입력 모드에 있는 경우, 전자 디바이스는 하나 이상의 스타일러스들을 위치설정하도록 그리고 그들의 각위치를 추정하도록 구성될 수 있다. 그러한 입력을 수신하기 위해, 전자 디바이스는, 동작(2008)에서, 링 장 신호 및 팁 장 신호를 검출하도록 조정 엔진을 구성할 수 있다.
도 21은 터치 입력 모드 및 스타일러스 입력 모드 양측 모두로 전자 디바이스를 동작시키는 프로세스(2100)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(2100)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 전자 디바이스(102) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 전자 디바이스(202)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 전자 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 프로세스는 동작(2102)에서 개시되는데, 여기서 전자 디바이스는 하이브리드 입력 모드에 진입한다. 하이브리드 입력 모드에 있는 경우, 전자 디바이스는, 사용자로부터 터치 입력(예컨대, 단일 터치 또는 멀티 터치)을 수신하는 것 외에도, 하나 이상의 스타일러스들을 위치설정하도록 그리고 그들의 각위치를 추정하도록 구성될 수 있다. 그러한 하이브리드 입력을 수신하기 위해, 전자 디바이스는, 동작(2104)에서, 사용자 터치로부터 기인한 용량성 간섭 외에도, 링 장 신호 및 팁 장 신호를 검출하도록 조정 엔진을 구성할 수 있다.
도 22는 스타일러스를 입력 표면 상에 위치시키는 경우에 기울기 유도 오프셋을 보상하는 프로세스(2200)의 동작들을 도시한 흐름도이다. 프로세스(2200)는 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 기술된 전자 디바이스(102) 및/또는 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 기술된 전자 디바이스(202)와 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 전자 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
도 22에 도시된 방법은, 전자 디바이스의 입력 표면이 본 명세서에 기술된 것과 같은 스타일러스의 팁 장 및 링 장의 존재를 검출하는 전자 디바이스의 센서 층으로부터 소정 거리만큼 분리되어 있는 실시예들에서 사용하는 데 적합할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 입력 표면을 센서 층으로부터 분리시키는 거리는 팁 장 교차 영역이 스타일러스의 편각 및/또는 방위각에 기초하여 시프트하게 할 수 있다. 입력 표면과 센서 층 사이의 거리로부터 기인한 이러한 오프셋은 일반적으로 "기울기 유도 오프셋"으로 지칭된다.
프로세스는 동작(2202)에서 개시되는데, 여기서 스타일러스의 각위치가 추정된다. 다음, 동작(2204)에서, 전자 디바이스는 스타일러스의 각위치에 기초하여 스타일러스의 추정된 위치를 정정한다.
도 23은 압력 벤트를 포함한 블라인드 캡을 제조하는 프로세스의 동작들을 도시한 순서도이다. 방법(2300)은 동작(2302)에서 시작되는데, 여기서 블라인드 캡이 성형된다. 블라인드 캡은 사출 몰딩, 이송 몰딩, 블로우 몰딩 등과 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 프로세스를 이용하여 성형될 수 있다. 많은 실시예들에서, 블라인드 캡은 내부 특징부들을 갖는 상태로 성형될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 일련의 스포크(spoke)들이 블라인드 캡의 내부 상부 표면 내에 성형될 수 있다. 스포크들은 블라인드 캡의 세로축 주위에 방사상으로 분포될 수 있다.
다음, 동작(2304)에서, 블라인드 캡은 기계가공될 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 채널들이 블라인드 캡의 상부 부분 내에 기계가공될 수 있다. 일 실시예에서, 채널은 일반적으로 원형인 형상을 갖지만, 이것이 요구되는 것은 아니다. 많은 실시예들에서, 채널은 블라인드 캡을 통하여 블라인드 캡의 내부 용적부를 외부에 연결하는 애퍼처를 적어도 부분적으로 형성하는 깊이로 형성된다. 예를 들어, 블라인드 캡이 일련의 내부 스포크들을 갖는 상태로 성형된 경우, 채널은 스포크들을 제자리에 보유하면서 그들 스포크들 사이의 공간을 노출시키도록 형성될 수 있다.
다음, 동작(2306)에서, 하나 이상의 압력 벤트들이 동작(2304)에서 형성된 채널의 베이스 내로 기계가공될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 압력 벤트들의 기계가공은 요구되지 않을 수도 있다.
도 24는 하나 초과의 모드로 사용자 입력 시스템을 동작시키는 프로세스의 동작들을 도시한 흐름도이다. 방법은 본 명세서에 기술된 것과 같은 스타일러스 또는 본 명세서에 기술된 것과 같은 전자 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 방법은, 일반적으로 그리고 광범위하게, 특정 시간에 스타일러스의 특정 동작 상태가 주어지면, 특별히 필요하지 않은 스타일러스의 특징부들을 선택적으로 비활성화시킴으로써 달성될 수 있는, 스타일러스에서의 절전에 관한 것이다. 하나의 구체적인 예에서, 스타일러스는, 예컨대 스타일러스를 사용하여 디스플레이 상의 사용자 인터페이스 요소들을 선택하는 경우, 스타일러스의 각위치가 판정될 필요가 있지 않는 모드에서 동작가능할 수 있다. 그러한 동작 모드에 있는 경우, 전자 디바이스의 링 장은 스타일러스 내에서 절전하도록 비활성화될 수 있다.
다른 경우들에 있어서, 스타일러스에서의 절전은, 특정 시간에 전자 디바이스의 특정 입력 요건이 주어지면, 특별히 필요하지 않은 스타일러스의 특징부들을 선택적으로 비활성화시킴으로써 달성될 수 있다. 하나의 구체적인 예에서, 전자 디바이스는, 예컨대 전자 디바이스가 위치 정보만을 수신하도록 구성된 경우(예컨대, 일정한 두께의 라인을 그리는 것), 스타일러스의 각위치가 판정될 필요가 있지 않는 모드에서 동작가능할 수 있다. 그러한 동작 모드에 있는 경우, 전자 디바이스의 링 장은 스타일러스 내에서 절전하도록 비활성화될 수 있다. 도 24는 그러한 방법을 도시한다.
방법(2400)은 동작(2402)에서 시작되는데, 여기서 입력 타입이 판정된다. 입력 타입은 전자 디바이스의 동작 상태와 관련될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스는 스타일러스로부터 획득된 위치 및 각위치 정보를 시뮬레이션된 연필로부터의 입력으로서 해석하는 모드에서 동작가능할 수 있다. 이러한 예에서, 스타일러스의 위치는 시뮬레이션된 연필 라인 또는 스트로크의 경로에 대응할 수 있고, 각위치 정보는 그 연필 라인 또는 스트로크의 폭 및/또는 음영 품질들에 대응할 수 있다. 이러한 모드는 "연필 입력 모드"로 지칭될 수 있다.
다른 예에서, 전자 디바이스는 스타일러스로부터의 위치 정보만을 시뮬레이션된 펜으로부터의 입력으로서 해석하는 모드에서 동작가능할 수 있다. 이러한 예에서, 스타일러스의 위치는 시뮬레이션된 펜의 경로에 대응하고; 각위치 정보는 어떠한 방식으로든 라인의 폭 또는 품질에 영향을 주지 않는다. 이러한 모드는 "펜 입력 모드"로 지칭될 수 있다.
또 다른 예에서, 전자 디바이스는 스타일러스로부터의 위치 정보만을 사용자의 손가락으로부터의 입력으로서 해석하는 모드에서 동작가능할 수 있다. 이러한 예에서, 스타일러스의 위치는 터치 입력에 대응하고; 각위치 정보는 터치 입력에 영향을 미치지 않는다. 이러한 모드는 "터치 입력 모드"로 지칭될 수 있다.
추가 실시예들에서, 전자 디바이스는 만년필 입력 모드, 하이라이터 입력 모드, 차콜(charcoal) 입력 모드, 팔레트 나이프 입력 모드, 브러시 입력 모드, 치즐 입력 모드, 사용자 인터페이스 선택 입력 모드, 게이밍 입력 모드, 조이스틱 입력 모드 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다수의 추가 모드들에서 동작가능할 수 있다. 이들 입력 모드들 중 일부는 위치 및 각위치 정보 양측 모두를 필요로 할 수 있지만, 다른 모드들은 위치 정보만을 필요로 한다.
전자 디바이스의 입력 모드는 스타일러스의 입력 타입에 대응할 수 있다. 스타일러스는 하기의 2개의 입력 타입들을 제공하도록 동작가능할 수 있다: 위치 전용 입력, 위치 및 각위치 입력.
따라서, 동작(2402)에서, 방법(2400)은 특정 시간에 어떤 입력 타입이 요구 또는 요청되는지 판정한다. 다음, 동작(2404)에서, 스타일러스는 판정된 입력 타입이 위치 정보 및 각위치 정보 양측 모두를 필요로 하는지 여부를 판정할 수 있다. 양측 모두가 필요한 경우, 방법(2400)은 동작(2406)으로 계속되는데, 여기서 스타일러스는 링 장 및 팁 장 양측 모두를 활성화시킨다. 위치 정보만이 필요한 대안예에서, 방법(2400)은 동작(2408)으로 계속되는데, 여기서 스타일러스는 팁 장만을 활성화시켜서 링 장을 비활성화시킨다.
많은 실시예들이 위에 개시되어 있으나, 본 명세서에 기재된 방법들 및 기술들에 관련하여 제시된 동작들 및 단계들은 예시로서 의도된 것이며 따라서 총망라하는 것이 아니라는 것을 이해할 수 있다. 대안의 단계 순서 또는 더 적은 혹은 추가의 단계들이 특정 실시예들에서 구현될 수 있다는 것을 추가로 이해할 수 있다.
상기의 개시내용이 다양한 예시적인 실시예들 및 구현예들과 관련하여 기술되어 있으나, 하나 이상의 개별적 실시예들에 기술된 다양한 특징부들, 태양들 및 기능은, 그들의 적용가능성에 있어서 그들이 기술된 특정 실시예로 제한되는 것이 아니라, 대신, 그러한 실시예들이 기술되어 있든 그리고 그러한 특징부들이 기술된 실시예의 일부인 것으로서 제시되어 있든, 본 발명의 실시예들 중 하나 이상에 단독으로 또는 다양한 조합들로 적용될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위 및 범주는 전술한 예시적인 실시예들 중 어떠한 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 대신에 본 명세서에서 제시된 청구항들에 의해 한정된다.

Claims (20)

  1. 전자 디바이스의 입력 표면에 사용자 입력을 제공하기 위한 스타일러스로서,
    본체;
    상기 본체의 단부에 대해 위치되고 상기 입력 표면에 접촉하도록 구성된 팁 조립체 - 상기 팁 조립체는,
    상기 팁 조립체와 상기 입력 표면 사이의 접촉 지점을 나타내는 제1 전기장을 생성하도록 구성된 제1 전기장 생성기; 및
    상기 제1 전기장 생성기로부터 오프셋되고 상기 본체의 중심 축과 정렬되며, 상기 입력 표면에 대한 상기 본체의 각도를 나타내는 제2 전기장을 생성하도록 구성된 제2 전기장 생성기를 포함함 -; 및
    상기 본체 내에 배치되고 상기 팁 조립체를 지지하며, 상기 팁 조립체에 의해 상기 입력 표면에 인가되는 힘을 판정하도록 구성된 힘 센서를 포함하는 힘 감지 구조물을 포함하고, 상기 제1 전기장 생성기 및 상기 제2 전기장 생성기는 상기 팁 조립체가 상기 입력 표면에 상기 힘을 인가할 때 상기 본체에 대해 이동하도록 구성되는, 스타일러스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기장 생성기는 상기 중심 축과 정렬되고 전기 전도성 재료로부터 형성되는 라운드형 단부를 갖고;
    상기 제2 전기장 생성기는 원통형 형상을 갖고, 상기 중심 축을 따라서 상기 제1 전기장 생성기로부터 오프셋되는, 스타일러스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 전기장 생성기와 상기 제2 전기장 생성기 사이에 위치되는 접지 링을 추가로 포함하는, 스타일러스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 힘 감지 구조물에 의해 적어도 부분적으로 지지되는 강성 신호 도관을 추가로 포함하고,
    상기 강성 신호 도관은,
    상기 제1 전기장 생성기에 전기적으로 커플링되는 제1 신호 라인; 및
    상기 제2 전기장 생성기에 전기적으로 커플링되는 제2 신호 라인을 포함하는, 스타일러스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 전기장 생성기는 상기 강성 신호 도관의 외부 표면 상에 형성된, 스타일러스.
  6. 제4항에 있어서, 상기 팁 조립체는 상기 팁 조립체가 상기 입력 표면과 접촉하는 경우에 상기 중심 축을 따라서 상기 본체에 대해 변위하도록 구성된, 스타일러스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 힘 감지 구조물은, 상기 본체에 커플링되고 상기 팁 조립체의 변위에 응답하여 구부러지도록 구성된 캔틸레버형 레그를 포함하는, 스타일러스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 힘 센서는 스트레인 센서이고;
    상기 스트레인 센서는 상기 캔틸레버형 레그에 커플링되고, 상기 캔틸레버형 레그의 구부러짐에 응답하여 변형되도록 구성된, 스타일러스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캔틸레버형 레그는 제1 캔틸레버형 레그이고;
    상기 힘 감지 구조물은 베이스 부분에 의해 상기 제1 캔틸레버형 레그에 연결되는 제2 캔틸레버형 레그를 추가로 포함하고;
    상기 베이스 부분은 상기 중심 축에 평행하고, 상기 팁 조립체의 변위에 응답하여 상기 중심 축을 따라서 시프트하도록 구성된, 스타일러스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 강성 신호 도관을 적어도 부분적으로 봉입하고 상기 힘 감지 구조물의 베이스 부분에 커플링되는 트레이 섹션을 포함하는 관형 차폐부; 및
    상기 관형 차폐부의 트레이 섹션 내에 배치되고, 상기 제1 신호 라인, 상기 제2 신호 라인, 또는 상기 힘 센서 중 적어도 하나에 전기적으로 커플링되는 제어 보드를 추가로 포함하는, 스타일러스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 팁 조립체가 상기 입력 표면과 접촉하는 경우:
    상기 입력 표면과 상기 제1 전기장 사이의 제1 교차부가 제1 실질적 원형 영역을 갖고;
    상기 입력 표면과 상기 제2 전기장 사이의 제2 교차부가 제2 실질적 원형 영역을 갖는, 스타일러스.
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