KR20140048655A - Electronic pen detecting writing pressure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 필압 감지 기능을 갖는 전자펜에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 타블렛에 접촉하는 필압을 감지할 수 있도록 구성된 전자펜에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic pen having a pen pressure sensing function, and more particularly, to an electronic pen configured to detect a pen pressure in contact with a tablet.
최근, 펜 형태의 도구(예를 들면, 전자펜)를 이용하여 소정의 평면(예를 들면, 타블렛의 펜감지 영역) 상에 직접 필기 입력에 의해 사용자의 조작을 입력하는 장치가 널리 보급되어 사용되고 있다. Recently, a device for inputting a user's operation by direct writing on a predetermined plane (for example, a pen sensing area of a tablet) using a pen-type tool (for example, an electronic pen) has been widely used. have.
더욱이, 사용자가 쥐고 사용하는 전자펜의 휴대성 및 무게를 줄이고 또한 타블렛에 대하여 자유롭게 활용할 수 있도록, 건전지 등을 내장하지 않으면서도 무선으로 동작할 수 있는 전자펜이 개발되고 있다. In addition, electronic pens capable of operating wirelessly without a built-in battery or the like have been developed so that the portable pen and the like used by the user can be reduced in portability and weight and can be utilized freely with respect to the tablet.
도 1은, 전자기 유도 방식으로 동작하는 종래의 타블렛 및 전자펜의 동작 원리를 설명하는 도면이다. 도 1(a)에서는, 타블렛의 단지 일부로서, 코일 구동 드라이버(20)와, 루프 코일(30)을 볼 수 있으며, 전자펜(100)의 예시로서 커패시터와 인덕터로 구성된 공진 회로를 내장한 필기구를 볼 수 있다. 1 is a view for explaining the operation principle of a conventional tablet and an electronic pen operating in an electromagnetic induction manner. In Fig. 1 (a), as a part of the tablet, the
코일 구동 드라이버(20)는, 타블렛의 MCU 등의 제어에 의해 소정의 주파수(즉, 전자펜의 공진 회로의 공진 주파수)를 갖는 스위칭 패턴을 입력받으면, 입력된 스위칭 패턴의 주파수에 따른 교류 전압을 루프 코일(30)로 출력한다. When the
루프 코일(30)은 소정의 인덕턴스를 가지며, 입력된 교류 전압에 의해 유도 전자기력(외부 전자기력①)을 방출한다. The
한편, 전자펜(100)의 공진회로에서는, 방출된 외부 전자기력에 의해 공진하여 유도 전류를 생성하고, 생성된 유도 전류는 인덕터와 커패시터에 저장된다. 그리고 외부 전자기력의 방출이 중단되면, 자체 저장된 에너지(유도 전류)에 의해 공진 회로가 공진하여 유도 전자기력(작용 전자기력②)을 방출하게 된다. On the other hand, in the resonance circuit of the
한편, 타블렛에 있어서, 루프 코일(30)의 내부 공간은 펜감지 영역(A)을 구성하게 된다. 펜감지 영역(A)에는, 도시하지 않았지만, 다양한 방식의 전자기력 감지 수단이 배치될 수 있다. 전자기력 감지 수단으로는, 예를 들면, 등록 특허 10-984036호를 참조할 수 있는 라인 안테나 구조를 이용할 수 있다.On the other hand, in the tablet, the inner space of the
한편, 전자펜(100)에서 자체적으로 전자기력(작용 전자기력)을 방출하게 되면, 타블렛의 펜감지 영역(A)에서는 전자펜의 작용 전자기력을 감지하게 되고, 감지된 작용 전자기력이 가장 큰 지점(전자펜 감지 위치)의 좌표를 측정하고, 측정된 좌표에 사용자가 전자펜(100)을 이용하여 조작을 입력하고자 하는 것으로 간주하게 된다. On the other hand, when the
도 1(b)은 루프 코일에서 방출하는 외부 전자기력의 파형을 보여주는 도면이다. 코일 구동 드라이버(20)에서 스위칭 패턴에 따라 루프 코일(30)로 교류 전압을 출력하면, 루프 코일(30)에 존재하는 인덕턴스에 의해 점진적으로 상승하는 외부 전자기력을 방출하게 되는 상태를 보여준다. 그리고 외부 전자기력은 일정 시간이 경과하면 동일한 특정의 강도로 방출되게 되며, 소정 시점(예를 들면, B 시점)에서 MCU의 제어에 의해 스위칭 패턴이 중단되어 교류 전압이 중단되면, 외부 전자기력의 방출도 중단된다.1 (b) is a view showing a waveform of an external electromagnetic force emitted from the loop coil. When the AC drive voltage is output from the
도 1(c)은 전자펜의 공진 회로에서 출력하는 작용 전자기력의 파형을 보여주는 도면이다. 공진회로는 외부 전자기력에 의해 생성된 유도 전류에 의한 에너지를 잠시 저장할 수 있으며, 외부 전자기력의 방출이 중단되면, 자체 저장된 에너지에 의해 공진하여 작용 전자기력을 방출하게 된다. 작용 전자기력은, 저장된 에너지의 소모에 의해 방출량이 감소하게 된다. Fig. 1 (c) is a view showing the waveform of the working electromagnetic force output from the resonance circuit of the electronic pen. The resonant circuit may temporarily store energy by the induced current generated by the external electromagnetic force. When the emission of the external electromagnetic force is stopped, the resonant circuit may resonate by the stored energy to release the working electromagnetic force. The working electromagnetic force is reduced by the consumption of stored energy.
이때, 작용 전자기력은 f0의 주파수를 갖는다. f0는 전자펜(100)의 공진 회로에 포함된 커패시턴스와 인덕턴스에 의해 결정될 수 있다. 즉, 의 식에 의해 결정된다. At this time, the working electromagnetic force has a frequency of f0. f0 may be determined by capacitance and inductance included in the resonant circuit of the
한편, 외부 전자기력의 주파수와 공진 회로의 공진 주파수는 서로 일치하거나 배수인 것이 가장 효율적인 공진을 유발하므로, 코일 구동 드라이버(20)에서 출력하는 교류 전압의 주파수(즉, MCU에서 출력하는 스위칭 패턴의 주파수)도 f0인 것이 바람직하다.On the other hand, since the frequency of the external electromagnetic force and the resonance frequency of the resonance circuit coincide with each other or a multiple thereof causes the most efficient resonance, the frequency of the AC voltage output from the coil drive driver 20 (that is, the frequency of the switching pattern output from the MCU ) Is also preferably f0.
다음, 도 2를 참조하여, 공진 회로의 공진 주파수를 변화시키는 방법을 설명하는 도면이다. 공진 회로는 적어도 하나의 인덕터(L)와 적어도 하나의 커패시터(C)를 루프로 구성하여 형성될 수 있다. 공진 회로에는 복수의 인덕터와 복수의 커패시터가 직렬 또는 병렬로 구성될 수도 있으나, 이하에서는 각각 하나씩의 등가 소자로 도시하고 설명한다. Next, with reference to FIG. 2, it is a figure explaining the method of changing the resonance frequency of a resonance circuit. The resonant circuit may be formed by forming at least one inductor L and at least one capacitor C in a loop. In the resonant circuit, a plurality of inductors and a plurality of capacitors may be configured in series or in parallel. Hereinafter, one equivalent device will be described and described.
도 2(a)는, 인덕턴스(L)를 갖는 하나의 인덕터와 커패시턴스(C)를 갖는 하나의 커패시터를 연결하여 구성된 공진 회로를 보여준다. 이러한 기본적인 공진회로에서 방출하는 작용 전자기력의 공진 주파수(f0)는 로 표시할 수 있다. 또한, 작용 전자기력의 주기(T0)는 로 나타낼 수 있다.2 (a) shows a resonant circuit formed by connecting one inductor having an inductance L and one capacitor having a capacitance C. In Fig. The resonant frequency (f0) of the working electromagnetic force emitted from this basic resonant circuit is As shown in FIG. In addition, the period T0 of the applied electromagnetic force is .
도 2(b)는 도 2(a)의 기본적인 공진 회로에 커패시턴스가 변경가능한 접촉감지용 커패시터(ΔC)를 추가한 회로를 보여주고 있는데, 이러한 회로에서의 공진 주파수는 로 산출할 수 있다. FIG. 2 (b) shows a circuit in which a contact sensing capacitor ΔC having a variable capacitance is added to the basic resonant circuit of FIG. 2 (a). .
도 2(c)는 도 2(a)의 공진 회로에 인덕턴스가 변경가능한 접촉감지용 인덕터(ΔL)를 추가한 회로를 보여주고 있는데, 이러한 회로에서의 공진 주파수는 로 된다.FIG. 2 (c) shows a circuit in which a contact sensing inductor ΔL having an inductance variable is added to the resonance circuit of FIG. 2 (a). .
도 2(d)에서는 접촉감지용 커패시터와 접촉감지용 인덕터를 동시에 추가한 형태로서, 이 경우에는 로 공진 주파수를 결정할 수 있다. In FIG. 2 (d), a contact sensing capacitor and a contact sensing inductor are added at the same time. In this case, The resonance frequency can be determined.
따라서, 전자펜(100)이 타블렛의 펜감지 영역(A)에 접촉하게 되는 펜팁과 접촉감지용 인덕터 및/또는 접촉감지용 커패시터를 기계적으로 연결함으로써, 사용자가 전자펜을 타블렛에 대하여 누르는 압력에 따라 인덕턴스 및/또는 커패시턴스가 변화하도록 구성하고, 타블렛에서 인덕턴스 및/또는 커패시턴스의 변화량을 측정할 수 있다면, 사용자가 전자펜(100)을 타블렛에 대하여 누르는 정도를 나타내는 필압을 측정할 수 있게 된다. Therefore, the
도 3은, 전자펜의 공진 회로에 포함된 인덕턴스 및/또는 커패시턴스가 변화하여 전자펜에서 방출하는 작용 전자기력의 공진 주파수의 변화하는 것을 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 전자펜에 필압이 작용하지 않는 경우에는 기본적인 공진 주파수(f0)를 갖는 작용 전자기력이 출력되게 되지만, 필압이 작용하여 공진 회로의 인덕턴스 및/또는 커패시턴스가 변경됨으로써 공진 주파수가 변화하고 있는 것을 알 수 있다. Fig. 3 is a diagram showing how the resonance frequency of the working electromagnetic force emitted from the electronic pen changes due to a change in inductance and / or capacitance included in the resonance circuit of the electronic pen. Referring to the drawing, when the pen pressure does not act on the electronic pen, an operating electromagnetic force having a basic resonance frequency f0 is output. However, the pen pressure acts to change the inductance and / or capacitance of the resonant circuit. I can see that there is.
인덕턴스 및/또는 커패시턴스가 변화는 필압에 의해서만 발생하는 것이 아니라, The change in inductance and / or capacitance is not only caused by the pressure,
타블렛에서는 이렇게 출력되는 작용 전자기력의 주기(T)를 감지하고, 감지된 주기(T)와 기본 주기(T0)를 비교함으로써, 인덕턴스 및/또는 커패시턴스의 변화량을 산출하여 필압을 측정하게 된다. The tablet detects the period (T) of the output electromagnetic force and compares the detected period (T) with the basic period (T0) to calculate the amount of change in inductance and / or capacitance to measure the pen pressure.
도 4는 전자펜의 구성예를 보여주는 도면으로서, 중요 부분만을 간략하게 도시하였다. Fig. 4 is a view showing an example of the configuration of the electronic pen.
도 4(a)는 전자펜에 작용하는 압력에 따라서 커패시턴스가 변화하는 압력 센서를 적용한 예를 보여준다. 도시된 코일(110)은 외부 전자기력에 의해 공진하는 인덕터를 구성하기 위한 것으로서, 관 형태의 페라이트 코어(112)의 둘레에 형성되어 있다. 한편, 페라이트 코어(112)의 내부에는 전자펜의 전방으로 돌출될 수 있는 펜팁(105)이 연장되어 삽입되어 있으며, 펜팁(105)의 후방에는 압력 센서(114)가 배치되어 있다. 이로써, 사용자가 전자펜을 타블렛에 대하여 누르면 펜팁(105)이 후방으로 눌려지게 되고, 펜팁(105)은 압력 센서(114)에 압력을 작용하게 되어, 필압이 감지될 수 있도록 한다. 한편, 펜팁(105)은 페라이트 코어(112)의 내부에 형성된 관 형태의 내부에서 움직일 수 있으나, 펜팁(105)과 페라이트 코어(112)가 일체로 동작할 수도 있다.4 (a) shows an example in which a pressure sensor whose capacitance changes according to the pressure acting on the electronic pen is applied. The illustrated
도 4(b)는 전자펜에 작용하는 필압을 인덕턴스의 변화에 의해 감지할 수 있도록 구성한 예를 보여주는 도면으로서, 코일(110)을 보빈(113)의 둘레에 형성하고, 보빈(113)의 내부에는 펜팁(105)의 눌려짐에 따라 이동 가능한 페라이트 코어(112)를 배치하고 있다. 이러한 구성에서는, 페라이트 코어(112)의 움직임에 따라서 인덕턴스가 변화하게 되므로, 이를 이용하여 필압을 감지한다. 4 (b) is a diagram showing an example in which a pressure acting on the electronic pen is sensed by a change in inductance. The
하지만, 위와 같은 종래의 전자펜에서는, 고가의 압력 센서를 사용해야 한다는 단점이 있으며, 변화하는 커패시턴스 또는 인덕턴스의 측정이 정밀해야만 한다는 과제가 존재한다. However, the conventional electronic pen as described above has the disadvantage of using an expensive pressure sensor, and there is a problem that the measurement of changing capacitance or inductance must be precise.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 회로 구성에 의하여 커패시턴스 및/또는 인덕턴스의 변화를 다단계로 정의할 수 있으며, 각 단계에 따른 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 정확하게 측정할 수 있도록 한 전자펜을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problems, it is possible to define a change in capacitance and / or inductance in a multi-stage by a simple circuit configuration, an electronic pen to accurately measure the capacitance and / or inductance according to each step To provide.
또한, 본 발명은, 이러한 전자펜을 간단한 방법으로 제작할 수 있는 방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a method for producing such an electronic pen in a simple method.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 필압 감지 기능을 갖는 전자펜은, 타블렛에서 방출하는 전자기력(외부 전자기력)에 공진하여 에너지를 저장하고, 저장된 에너지에 의해 자체적으로 전자기력(작용 전자기력)을 방출하여 상기 타블렛이 펜감지 영역 내에서의 상기 작용 전자기력의 방출 위치를 감지할 수 있도록 구성되며, 적어도 인덕터(L)와 커패시터(C)를 갖는 공진 회로와; 상기 전자펜의 전방에 위치하여 상기 타블렛의 상기 펜감지 영역에 접촉할 때 작용하는 필압에 의해 상기 전자펜의 후방으로 이동가능한 펜팁과; 상기 펜팁에 결합되어 있으며 탄성적으로 찌그러질 수 있는 구조의 전도성 고무와; 상기 전도성 고무가 상기 펜팁에 작용하는 필압에 의해 후방으로 눌려지면, 상기 고무와 접촉하여 상기 전도성 고무가 접촉하면서 찌그러지는 정도에 따라 접촉 면적이 증가하도록 구성된 접촉부를 갖는 PCB와; 상기 PCB의 접촉부에 노출되어, 상기 전도성 고무의 접촉에 의해 스위칭되는 적어도 2개의 접촉 전극과; 상기 접촉 전극의 스위칭에 의해 상기 공진 회로에 연결 또는 분리되는 적어도 하나의 필압감지용 커패시터(ΔC)를 포함한다.The electronic pen having a pen pressure sensing function according to the present invention for achieving the above object, resonates with the electromagnetic force (external electromagnetic force) emitted from the tablet, and stores energy, and emits an electromagnetic force (acting electromagnetic force) by itself by the stored energy. A resonant circuit configured to allow the tablet to sense the emission position of the working electromagnetic force within the pen sensing region, the resonant circuit having at least an inductor (L) and a capacitor (C); A pen tip positioned in front of the electronic pen and movable behind the electronic pen by a pen pressure acting upon contact with the pen sensing area of the tablet; A conductive rubber coupled to the pen tip and configured to be elastically crushed; A PCB having a contact portion configured to contact with the rubber and increase a contact area according to the degree of crushing when the conductive rubber is in contact with the rubber when the conductive rubber is pressed backward by a pen pressure acting on the pen tip; At least two contact electrodes exposed to the contacts of the PCB and switched by the contact of the conductive rubber; At least one pressure sensing capacitor ΔC connected to or separated from the resonant circuit by switching of the contact electrode.
또한, 상기 전도성 고무는 상기 PCB의 접촉부를 향하여 돌출된 둥근 형태이고, 상기 PCB의 접촉부는 상기 전도성 고무를 향하는 방향으로 수직 평탄한 형태 또는 만곡된 형태로 형성된다.In addition, the conductive rubber is a round shape protruding toward the contact portion of the PCB, the contact portion of the PCB is formed in a vertical flat shape or curved shape in the direction toward the conductive rubber.
또한, 상기 접촉부는, 유연성 기판의 표면에 상기 접촉 전극의 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 바깥쪽으로 하여 상기 유연성 기판을 굽혀 접은 후, 굽혀진 바깥쪽면을 상기 전도성 고무를 향하게 배치함으로써 형성된다.In addition, the contact portion is formed by forming a pattern of the contact electrode on the surface of the flexible substrate, bending the flexible substrate by folding the pattern outward, and then placing the bent outer surface toward the conductive rubber.
또한, 상기 필압감지용 커패시터를 대신하여 또는 상기 필압감지용 커패시터와 더불어, 상기 접촉 전극의 스위칭에 의해 상기 공진 회로에 연결 또는 분리되는 적어도 하나의 필압감지용 인덕터를 포함한다.The pressure sensing capacitor may include at least one pressure sensing inductor connected to or separated from the resonant circuit by switching of the contact electrode in place of or in addition to the pressure sensing capacitor.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 또다른 형태의 필압 감지 기능을 갖는 전자펜은, 타블렛에서 방출하는 전자기력(외부 전자기력)에 공진하여 에너지를 저장하고, 저장된 에너지에 의해 자체적으로 전자기력(작용 전자기력)을 방출하여 상기 타블렛이 펜감지 영역 내에서의 상기 작용 전자기력의 방출 위치를 감지할 수 있도록 구성되며, 적어도 인덕터(L)와 커패시터(C)를 갖는 공진 회로와; 상기 전자펜의 전방에 위치하여 상기 타블렛의 상기 펜감지 영역에 접촉할 때 작용하는 필압에 의해 상기 전자펜의 후방으로 이동가능한 펜팁과; 상기 펜팁에 결합되어 있으며 탄성적으로 찌그러질 수 있는 구조의 전도성 고무와; 상기 전도성 고무가 상기 펜팁에 작용하는 필압에 의해 눌려지면, 상기 고무와 접촉하여 상기 전도성 고무가 접촉하면서 찌그러지는 정도에 따라 접촉 면적이 증가하도록 구성된 접촉부를 갖는 PCB와; 상기 PCB의 접촉부에 전도성 패턴이 노출된 상태로 다수의 턴을 갖는 소용돌이 형태로 형성되어 있으며, 소정의 인덕턴스를 가지며 상기 공진 회로의 일부를 구성하고, 상기 전도성 고무의 접촉 면적이 변화함에 따라 상기 전도성 고무와 접촉하는 턴의 개수가 변화하게 되어 상기 인덕턴스가 변화하는 필압감지용 인덕터(ΔL)를 포함한다.In addition, the electronic pen having a pen pressure sensing function of another form for achieving the above-mentioned object, resonates to the electromagnetic force (external electromagnetic force) emitted from the tablet, and stores the energy, by itself stored electromagnetic force (acting electromagnetic force) A resonant circuit configured to emit a light emitting device so that the tablet can sense a discharge position of the working electromagnetic force in the pen sensing region, the resonant circuit having at least an inductor (L) and a capacitor (C); A pen tip positioned in front of the electronic pen and movable behind the electronic pen by a pen pressure acting upon contact with the pen sensing area of the tablet; A conductive rubber coupled to the pen tip and configured to be elastically crushed; A PCB having a contact portion configured to contact with the rubber and increase a contact area according to the degree of crushing when the conductive rubber is in contact with the rubber when the conductive rubber is pressed by a pen pressure acting on the pen tip; The conductive pattern is exposed to the contact portion of the PCB in a vortex shape having a plurality of turns, has a predetermined inductance and forms a part of the resonant circuit, and the conductive area is changed as the contact area of the conductive rubber changes. The number of turns in contact with the rubber is changed to include a pressure-sensitive inductor (ΔL) for changing the inductance.
또한, 상기 접촉부는, 유연성 기판의 표면에 상기 필압감지용 인덕턴스의 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 바깥쪽으로 하여 상기 유연성 기판을 굽혀 접은 후, 굽혀진 바깥쪽면을 상기 전도성 고무를 향하게 배치함으로써 형성된다.In addition, the contact portion is formed by forming a pattern of the pressure sensing inductance on the surface of the flexible substrate, bending the flexible substrate by folding the pattern outward, and then placing the bent outer surface toward the conductive rubber. .
상술한 구성의 본 발명에 의하면, 간단한 회로 구성에 의하여 형성된 전자펜에 의해서, 커패시턴스 및/또는 인덕턴스의 변화를 다단계로 정의할 수 있으며, 또한 각 단계에 따른 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 정확하게 측정할 수 있게 된다. 이로써, 전자펜의 필압을 정밀하고 정확하게 감지할 수 있게 된다. According to the present invention having the above-described configuration, the change in capacitance and / or inductance can be defined in multiple steps by the electronic pen formed by a simple circuit configuration, and the capacitance and / or inductance according to each step can be accurately measured. Will be. As a result, the pen pressure of the electronic pen can be detected accurately and accurately.
도 1은, 전자기 유도 방식으로 동작하는 종래의 타블렛 및 전자펜의 동작 원리를 설명하는 도면이다.
도 2는, 전자펜에 포함된 공진 회로의 공진 주파수를 변화시키는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은, 전자펜의 공진 회로에 포함된 인덕턴스 및/또는 커패시턴스가 변화하여 전자펜에서 방출하는 작용 전자기력의 공진 주파수의 변화하는 형태를 보여주는 도면이다.
도 4는, 전자펜의 개략적인 구성예를 보여주는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 필압 감지 기능을 갖는 전자펜의 원리 및 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 공통 전극 및 접촉 전극이 노출된 상태로 형성된 접촉부의 형태를 보여주는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자펜에 있어서 접촉부를 구성하는 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시에에 따른 필압 감지 기능을 갖는 전자펜의 원리 및 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 도 8에 도시된 필압감지용 인덕터 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은, 제2 실시예에 따른 전자펜에 있어서, 접촉 PCB를 구성하는 다른 예를 보여주는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining the operating principle of the conventional tablet and electronic pen which operate by an electromagnetic induction system.
2 is a view for explaining a method of changing the resonance frequency of the resonance circuit included in the electronic pen.
FIG. 3 is a diagram illustrating a change in resonant frequency of a working electromagnetic force emitted from the electronic pen by changing inductance and / or capacitance included in the resonant circuit of the electronic pen.
4 is a diagram showing a schematic configuration example of an electronic pen.
5 is a view for explaining the principle and configuration of an electronic pen having a pen pressure sensing function according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a shape of a contact part formed with the common electrode and the contact electrode exposed.
7 is a view showing another example of configuring a contact unit in the electronic pen according to the first embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the principle and configuration of an electronic pen having a pen pressure sensing function according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view schematically illustrating the pen pressure sensing inductor structure shown in FIG. 8.
FIG. 10 is a diagram illustrating another example of configuring a contact PCB in the electronic pen according to the second embodiment.
이하에서는, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 필압 감지 기능을 갖는 전자펜의 다양한 구성 및 동작에 대하여 설명한다.
Hereinafter, various configurations and operations of an electronic pen having a pen pressure sensing function according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 10.
이하의 도 5 내지 도 7에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 필압 감지 기능을 갖는 전자펜을 설명하기 위한 것으로서, 필압감지용 커패시터를 이용하여 필압을 감지하는 전자펜에 대하여 설명한다. 5 to 7 illustrate an electronic pen having a pen pressure sensing function according to a first embodiment of the present invention, and describes an electronic pen that senses a pen pressure using a pen pressure sensing capacitor.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 필압 감지 기능을 갖는 전자펜의 원리 및 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 5(a)는 전자펜에서의 필압 감지 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 인덕터와 커패시터로 루프를 구성하여 구현한 공진 회로에 대하여 커패시터(C)에 병렬로 복수(본 예에서는 4개)의 접촉감지용 커패시터(ΔC1, ΔC2, ΔC3, ΔC4)가 스위치를 통해 추가된 회로를 도시하고 있다. 이러한 회로 구성에 의하면, 각 스위치의 동작에 따라서 공진 회로 전체의 커패시턴스가 변화하게 될 것을 예측할 수 있다. 또한, 필압에 따라서 각 스위치들의 동작이 제어될 수 있다면, 필압을 접촉감지용 커패시터들의 추가에 따라서 단계적으로 측정할 수 있음을 예측할 수 있다.5 is a view for explaining the principle and construction of an electronic pen having a function of detecting a pressure according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5 (a) is a view for explaining the principle of pen pressure sensing in an electronic pen. In FIG. A circuit for adding contact sensing capacitors DELTA C1, DELTA C2, DELTA C3, DELTA C4 through a switch is shown. According to such a circuit configuration, it is possible to predict that the capacitance of the entire resonance circuit will change according to the operation of each switch. In addition, if the operation of each switch can be controlled according to the pen pressure, it can be predicted that the pen pressure can be measured step by step according to the addition of contact sensing capacitors.
도 5(b)는 도 5(a)에 도시된 바와 같은 회로를 전자펜에 구현한 형태에 있어서 중요 부분만을 도시한 도면이다. FIG. 5 (b) shows only an important part of the form in which the circuit as shown in FIG. 5 (a) is implemented in the electronic pen.
펜팁(105)은 전자펜의 전방을 향하도록 배치되고, 펜팁(105)에는 인덕터가 형성된 페라이트 코어(112)가 연결되어 있다. 한편, 페라이트 코어(112)의 후방에는 복록한 형태의 전도성 고무(120)가 설치되어 있다. The
한편, 전도성 고무(120)의 근방에는, 하나 또는 복수의 접촉감지용 커패시터(ΔC)와 커패시터(C)가 형성된 PCB(140)가 서로 접촉되거나 근접하게 배치되어 있다. Meanwhile, in the vicinity of the
이때, 펜팁(105)과 페라이트 코어(112)와 전도성 고무(120)는 일체로 전자펜의 몸체(도시하지 않음) 내에서 전후 이동 가능하게 구성되며, PCB(140)는 전자펜의 몸체(도시하지 않음)에 고정되어 있다. PCB(140)에 있어서 전도성 고무(120)를 향하는 면은 전도성 고무(120)와 접촉하게 되는 접촉부(142)를 구성한다. At this time, the
또한, 접촉부(142)에는 복수의 접촉감지용 커패시터로부터 연장된 도선(접촉 전극)(151, 152)들이 전도성 고무(120)를 향하여 노출되어 있다.In addition, the conductive parts (contact electrodes) 151 and 152 extending from the plurality of contact sensing capacitors are exposed to the
이러한 구성을 포함하는 전자펜을 사용자가 타블렛에 접촉시키면, 펜팁(105)에 작용하는 필압에 의한 압력이 페라이트 코어(112)에 작용하여 전도성 고무(120)가 PCB(140)에 접촉하게 되고, 전자펜을 더 세게 접촉시켜 필압이 더 강하게 작용하게 되면, 전도성 고무(120)가 PCB(140)의 접촉부(142)에 눌려 찌그러지게 되고, 찌그러짐에 따라 전도성 고무(120)와 PCB(140)의 접촉부(142)와의 접촉 면적이 넓어지게 된다. When the user contacts the tablet with the electronic pen including such a configuration, the pressure by the pen pressure applied to the
이때, 각 접촉감지용 커패시터(ΔC)의 접촉 전극(152)을 접촉면의 넓이에 따라 순차적으로 전도성 고무에 접속되도록 배치한다면, 전도성 고무(120)에 작용하는 필압에 따라서 순차적으로 접촉감지용 커패시터가 공진 회로에 연결되도록 할 수 있다. At this time, if the
도 5(c)는 PCB의 접촉부와 전도성 고무의 작용을 설명하기 위한 도면이다. PCB(140)의 접촉부(142)에는 하나의 공통 전극(필요에 따라서 접촉 전극으로 통칭할 수 있음)과 각 접촉감지용 커패시터(ΔC1, ΔC2, ΔC3, ΔC4)로부터 연장된 접촉 전극(152)들이 공통 전극으로부터 순차적으로 이격되어 배치되어 있다. 점선으로 도시된 전도성 고무(120)는, 전자펜에 필압이 작용하지 않는 상태로서, 공통 전극에 살짝 접촉하고 있는 것으로 도시되어 있다. 물론, 이 상태에서는 전도성 고무(120)가 공통 전극(151) 및 접촉 전극(152)의 어느 것에도 접촉하고 있지 않도록 이격된 상태로 유지되어도 무방하다. 5 (c) is a view for explaining the action of the contact portion and the conductive rubber of the PCB. The
실선으로 도시된 전도성 고무(120)는, 전자펜의 펜팁(105)에 필압이 작용하여, 전도성 고무(120)가 PCB(140)의 접촉부(142)에 눌려 찌그러진 상태를 보여주고 있다. 도시된 상태에서는, 공통 전극(151)을 포함하여, 2개의 접촉감지용 커패시터(ΔC1 및 ΔC2)의 접촉 전극에까지 전도성 고무(120)의 접촉면이 형성된 것을 볼 수 있다. 이 상태에서는 공진 회로의 커패시턴스는 C+ΔC1+ΔC2로 나타날 것이며, 공진 주파수는 로 변화할 것이며, 이에 의해 타블렛에서는 변화된 공진 주파수로부터 커패시턴스의 변화량을 산출하고, 필압을 인식하게 될 것이다.
The
도 6은 공통 전극 및 접촉 전극이 노출된 상태로 형성된 접촉부의 형태를 보여주는 도면이다. 도 6(a)은 전도성 고무를 향하는 방향으로 수직으로 평탄한 형태의 접촉부(142)를 보여주고 있다. 그리고 이러한 접촉부(142)에는 접촉 전극(152)과 공통 전극(151)이 노출되도록 형성되어 있다. 6 is a view illustrating a shape of a contact part formed with the common electrode and the contact electrode exposed. 6 (a) shows a
도 6(b)은 접촉부를 별도의 PCB를 이용하여 구성할 수 있음을 도시하고 있는데, 접촉부(142)는 전도성 고무(120)를 향하는 방향으로 오목하게 굽혀질 수 있다. 전도성 고무(120)가 볼록한 형태로 구성되고(예를 들면, 도 5 참조), 이렇게 접촉부(142)가 굽혀진 형태에서는, 전도성 고무(120)에 작은 필압이 작용하여도 접촉면이 쉽게 넓어질 수 있다. 6 (b) shows that the contact portion may be configured by using a separate PCB. The
물론, 필요에 따라서는, 접촉면을 이와 반대로 볼록하게 구성할 수도 있을 것이다. Of course, if necessary, the contact surface may be configured to be convex on the contrary.
한편, 도 6(b)의 접촉부에서는 접촉 전극을 2개로 구분하여 형성하고 있는데(접촉전극'(152') 및 접촉전극"(152")), 이렇게 구성하면, 공통 전극(151)을 두지 않고도, 2개의 접촉 전극이 전도성 고무에 의해 접촉하게 됨으로써 스위칭 동작을 수행하도록 회로를 구성할 수도 있다.
On the other hand, the contact portion of Fig. 6 (b) is formed by dividing the contact electrode into two (contact electrode '152' and the contact electrode "152"). In this configuration, without the
도 6(c)은 전도성 고무와 접촉부의 다른 구성으로서, 전도성 고무(120)를 평탄하게 형성하고, PCB(140)의 접촉부(142)를 볼록하게 형성하고 있다. 한편, 전도성 고무(120)의 내부에는 중공을 형성하여 전도성 고무(120)의 탄성을 약화시켜, 더 작은 필압에도 전도성 고무(120)가 더 많이 눌려 찌그러질 수 있도록 구성할 수 있을 것이다.
6 (c) shows another configuration of the conductive rubber and the contact portion. The
도 7은 접촉부를 구성하는 다른 예를 보여주는 도면이다. 도 7(a)에서는, 유연성 기판(145)을 이용하여 접촉부를 구성한 예를 도시하였다. 유연성 기판(145)의 표면에 공통 전극 및 접촉 전극의 패턴을 형성하고, 형성된 패턴을 바깥쪽으로 하여 유연성 기판(145)을 굽혀 접은 후, 굽혀진 바깥쪽면을 전도성 고무(120)를 향하게 배치함으로써 도면과 같은 접촉부를 형성할 수 있다. 이렇게 접촉부를 형성하면, 간단한 제조 공정에 의하여 접촉부를 구성할 수 있어, 생산 비용이 절감된다. 7 is a diagram illustrating another example of configuring a contact unit. In FIG. 7A, an example in which a contact portion is formed using the
더욱, 도 7(b)과 같이, 유연성 기판에 공진 회로의 각 부품들을 탑재하고, 유연성 기판의 일부에 공통 전극(151) 및 접촉 전극(152)의 패턴을 형성하고 해당 부분을 굽혀 접음으로써, 접촉부를 일체로 형성할 수 있으므로, 하나의 기판으로 제작이 완료될 수 있다.
Further, as shown in FIG. 7B, by mounting the respective components of the resonant circuit on the flexible substrate, forming a pattern of the
다음은, 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 필압 감지 기능을 갖는 전자펜을 설명하는데, 본 실시예에서는 필압감지용 인덕터를 이용하여 필압을 감지한다.Next, an electronic pen having a pen pressure sensing function according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10. In this embodiment, the pen pressure is sensed using a pen pressure sensing inductor.
도 8은, 본 발명의 제2 실시에에 따른 필압 감지 기능을 갖는 전자펜의 원리 및 구성을 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에서는, 도 5(b)와 같은 페라이트 코어 및 전도성 고무 구조를 이용하는데, 다만, PCB의 접촉부 및 회로 연결이 상이하다.8 is a view for explaining the principle and configuration of an electronic pen having a pen pressure sensing function according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a ferrite core and a conductive rubber structure as shown in Fig. 5 (b) are used, except that the contacts and circuit connections of the PCB are different.
도 8(a)을 참조하면, 접촉부는 전도성 고무(120)를 향하는 방향에 수직으로 전자펜의 지름 단면 형상에 대응하는 형태의 접촉 PCB(146)를 배치하고, 접촉 PCB(146)의 표면에는 전도성 코일 패턴(154)이 외부로 노출된 상태로 다수의 턴을 갖는 소용돌이 형태로 형성되어 필압감지용 인덕터(ΔL)를 구성하고 있다.Referring to FIG. 8 (a), the contact portion arranges a
도 8(b)은 접촉 PCB에 전도성 고무가 눌려 접촉하는 상태를 단면으로 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 전도성 고무(120)가 필압에 의해 눌려지면, 전도성 고무(120)의 볼록한 부분(예를 들면, 중앙)으로부터 접촉하여 접촉면이 형성되고, 필압이 강하게 작용할수록 접촉면이 넓어져서 전도성 고무(120)의 의해 소용돌이를 구성하는 코일 패턴(154)의 일부가 서로 전기적으로 연결되게 될 것이다. 이로써, 필압이 작용함에 따라 필압감지용 인덕터의 턴(turn) 수가 감소하는 것으로 나타나게 될 것이며, 공진 회로의 전체 인덕턴스는 변화될 것이다. Figure 8 (b) is a view showing a state in which the conductive rubber pressed to the contact PCB in cross section. Referring to the drawings, when the
이렇게 변화된 전체 인덕턴스에 의해 전자펜의 공진 주파수가 변경되고, 타블렛에서는 이를 감지하여 필압을 측정할 수 있게 된다.
The resonant frequency of the electronic pen is changed by the changed total inductance, and the tablet detects this to measure the pen pressure.
도 9는 도 8에 도시된 바와 같은 필압감지용 인덕터 구조를 전자펜에 구현한 형태에 있어서 중요 부분만을 도시한 도면이다. FIG. 9 is a diagram illustrating only an important part in a form in which the pen sensing inductor structure shown in FIG. 8 is implemented in an electronic pen.
먼저 도 9(a)는, 도 5(b)와 유사한데, 펜팁은 전자펜의 전방을 향하도록 배치되고, 펜팁(105)에는 인덕터가 형성된 페라이트 코어가 연결되어 있다. 한편, 페라이트 코어(112)의 후방에는 복록한 형태의 전도성 고무(120)가 설치되어 있다. 또한, 전도성 고무(120)에는 접촉 PCB(146)의 코일 패턴이 접촉될 수 있다(도시하지 않음). First, FIG. 9 (a) is similar to FIG. 5 (b), wherein the pen tip is disposed to face the front of the electronic pen, and the
도 9(a)에서는 전자펜의 후방에 각종 회로 소자들(예를 들면 공진 회로의 커패시터)이 형성된 PCB(140)가 배치되고, 전도성 고무(120)가 펜팁(105)과 결합된 페라이트 코어(112)의 후방에 배치되는 것을 일례로서 도시하고 있다.In FIG. 9A, a
도 9(b)에서는 다른 구성 방식으로서, PCB와 페라이트 코어를 결합시키고, 페라이트 코어(112)의 전방에 접촉 PCB(140)를 배치하고, 펜팁(105)에 전도성 고무(120)를 직접 결합시킨 형태를 도시하고 있다. 이러한 구성에서는, 펜팁(105)의 무게가 가벼워지므로, 사용자가 가벼운 힘으로 필압을 제어할 수 있게 된다.
In FIG. 9B, the PCB and the ferrite core are coupled to each other, the
도 10은 제2 실시예에 따른 전자펜에 있어서, 접촉 PCB를 구성하는 다른 예를 보여준다. 도 10(a)에서는, 유연성 기판(147)을 이용하여 접촉 PCB를 구성한 예를 보여주고 있는데, 긴 형태의 유연성 기판(147)의 표면에 필압감지용 인덕터를 구성할 소용돌이 형태의 코일 패턴(154)을 형성하고, 형성된 패턴을 바깥쪽으로 하여 유연성 기판(147)을 굽혀 접은 후, 굽혀진 바깥쪽면을 전도성 고무(120)를 향하게 배치함으로써, 도면과 같이 접촉부를 갖는 접촉 PCB를 형성할 수 있다. 이렇게 접촉부를 형성하면, 간단한 제조 공정에 의하여 접촉부를 구성할 수 있어, 생산 비용이 절감된다. 더욱, 전도성 고무의 형태를 도면과 같이 직사각형 단면으로 구성할 수 있으므로, 원형 단면으로 형성할 때보다 적은 재료로 제작할 수 있다.FIG. 10 shows another example of configuring a contact PCB in the electronic pen according to the second embodiment. In FIG. 10A, a contact PCB is formed using the
Claims (6)
적어도 인덕터(L)와 커패시터(C)를 갖는 공진 회로와;
상기 전자펜의 전방에 위치하여 상기 타블렛의 상기 펜감지 영역에 접촉할 때 작용하는 필압에 의해 상기 전자펜의 후방으로 이동가능한 펜팁과;
상기 펜팁에 결합되어 있으며 탄성적으로 찌그러질 수 있는 구조의 전도성 고무와;
상기 전도성 고무가 상기 펜팁에 작용하는 필압에 의해 후방으로 눌려지면, 상기 고무와 접촉하여 상기 전도성 고무가 접촉하면서 찌그러지는 정도에 따라 접촉 면적이 증가하도록 구성된 접촉부를 갖는 PCB와;
상기 PCB의 접촉부에 노출되어, 상기 전도성 고무의 접촉에 의해 스위칭되는 적어도 2개의 접촉 전극과;
상기 접촉 전극의 스위칭에 의해 상기 공진 회로에 연결 또는 분리되는 적어도 하나의 필압감지용 커패시터(ΔC)를 포함하는 필압 감지 기능을 갖는 전자펜.(External electromagnetic force) emitted from the tablet, stores energy, and emits an electromagnetic force (acting electromagnetic force) by itself by the stored energy so that the tablet can sense the position of emission of the working electromagnetic force within the pen sensing area Wherein the electronic pen comprises:
A resonant circuit having at least an inductor L and a capacitor C;
A pen tip positioned in front of the electronic pen and movable behind the electronic pen by a pen pressure acting upon contact with the pen sensing area of the tablet;
A conductive rubber coupled to the pen tip and configured to be elastically crushed;
A PCB having a contact portion configured to contact with the rubber and increase a contact area according to the degree of crushing when the conductive rubber is in contact with the rubber when the conductive rubber is pressed backward by a pen pressure acting on the pen tip;
At least two contact electrodes exposed to the contacts of the PCB and switched by the contact of the conductive rubber;
An electronic pen having a pen pressure sensing function including at least one pen pressure sensing capacitor (ΔC) connected to or separated from the resonance circuit by switching of the contact electrode.
상기 전도성 고무는 상기 PCB의 접촉부를 향하여 돌출된 둥근 형태이고,
상기 PCB의 접촉부는 상기 전도성 고무를 향하는 방향으로 수직 평탄한 형태 또는 만곡된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 필압 감지 기능을 갖는 전자펜.The method of claim 1,
The conductive rubber has a round shape protruding toward the contact portion of the PCB,
The contact portion of the PCB has a pen pressure sensing function, characterized in that formed in a vertical flat shape or curved in the direction toward the conductive rubber.
상기 접촉부는, 유연성 기판의 표면에 상기 접촉 전극의 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 바깥쪽으로 하여 상기 유연성 기판을 굽혀 접은 후, 굽혀진 바깥쪽면을 상기 전도성 고무를 향하게 배치함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 필압 감지 기능을 갖는 전자펜.The method of claim 1,
The contact portion may be formed by forming a pattern of the contact electrode on a surface of the flexible substrate, bending the flexible substrate by folding the pattern outward, and then placing the bent outer surface toward the conductive rubber. Electronic pen with pressure sensitivity.
상기 필압감지용 커패시터를 대신하여 또는 상기 필압감지용 커패시터와 더불어, 상기 접촉 전극의 스위칭에 의해 상기 공진 회로에 연결 또는 분리되는 적어도 하나의 필압감지용 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 필압 감지 기능을 갖는 전자펜.The method of claim 1,
And at least one pressure sensing inductor connected to or separated from the resonant circuit by switching of the contact electrode in place of the pressure sensing capacitor or in addition to the pressure sensing capacitor. Having an electronic pen.
적어도 인덕터(L)와 커패시터(C)를 갖는 공진 회로와;
상기 전자펜의 전방에 위치하여 상기 타블렛의 상기 펜감지 영역에 접촉할 때 작용하는 필압에 의해 상기 전자펜의 후방으로 이동가능한 펜팁과;
상기 펜팁에 결합되어 있으며 탄성적으로 찌그러질 수 있는 구조의 전도성 고무와;
상기 전도성 고무가 상기 펜팁에 작용하는 필압에 의해 눌려지면, 상기 고무와 접촉하여 상기 전도성 고무가 접촉하면서 찌그러지는 정도에 따라 접촉 면적이 증가하도록 구성된 접촉부를 갖는 PCB와;
상기 PCB의 접촉부에 전도성 패턴이 노출된 상태로 다수의 턴을 갖는 소용돌이 형태로 형성되어 있으며, 소정의 인덕턴스를 가지며 상기 공진 회로의 일부를 구성하고, 상기 전도성 고무의 접촉 면적이 변화함에 따라 상기 전도성 고무와 접촉하는 턴의 개수가 변화하게 되어 상기 인덕턴스가 변화하는 필압감지용 인덕터(ΔL)를 포함하는 필압 감지 기능을 갖는 전자펜.(External electromagnetic force) emitted from the tablet, stores energy, and emits an electromagnetic force (acting electromagnetic force) by itself by the stored energy so that the tablet can sense the position of emission of the working electromagnetic force within the pen sensing area Wherein the electronic pen comprises:
A resonant circuit having at least an inductor L and a capacitor C;
A pen tip positioned in front of the electronic pen and movable behind the electronic pen by a pen pressure acting upon contact with the pen sensing area of the tablet;
A conductive rubber coupled to the pen tip and configured to be elastically crushed;
A PCB having a contact portion configured to contact with the rubber and increase a contact area according to the degree of crushing when the conductive rubber is in contact with the rubber when the conductive rubber is pressed by a pen pressure acting on the pen tip;
The conductive pattern is exposed to the contact portion of the PCB in a vortex shape having a plurality of turns, has a predetermined inductance and forms a part of the resonant circuit, and the conductive area is changed as the contact area of the conductive rubber changes. An electronic pen having a pen pressure sensing function including a pen pressure sensing inductor (ΔL) in which the number of turns in contact with rubber is changed to change the inductance.
상기 접촉부는, 유연성 기판의 표면에 상기 필압감지용 인덕턴스의 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 바깥쪽으로 하여 상기 유연성 기판을 굽혀 접은 후, 굽혀진 바깥쪽면을 상기 전도성 고무를 향하게 배치함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 필압 감지 기능을 갖는 전자펜.The method of claim 1,
The contact portion is formed by forming a pattern of the pressure sensing inductance on the surface of the flexible substrate, bending the flexible substrate by folding the pattern outward, and then placing the bent outer surface toward the conductive rubber. An electronic pen having a pen pressure sensing function.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |