KR100420945B1 - 인체접촉강도 감지장치 및 이를 이용한 인체접촉강도감지방법 - Google Patents

인체접촉강도 감지장치 및 이를 이용한 인체접촉강도감지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체접촉강도 감지장치 및 이를 이용한 인체접촉강도 감지방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 인체접촉 감지소자의 구성을 일부 개선하여, 일련의 인체접촉강도 감지 매카니즘을 종래의 인체를 통한 방전 매카니즘에서, 접촉강도에 따른 전하 재 분포 매카니즘으로 변경시키고, 이를 통해, 인체에 흐르는 직류 전류량을 최소화시킴으로써, 인체접촉강도 감지에 응한 사용자의 불안감, 불쾌감 등을 미리 차단시킬 수 있다.
이처럼, 인체접촉강도 감지 매카니즘이 변경되면, 감지소자의 연속동작 모드에서도, 인체를 통해, 전류가 연속적으로 흐르는 현상은 미리 방지될 수 있으며, 결국, 해당 사용자는 장치의 전체적인 인체접촉강도 감지시간, 전하 소모량 등이 대폭 줄어드는 효과를 손쉽게 획득할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 인체접촉 감지소자의 내부 회로배열을 일련의 수동소자만으로 다중화(Multiplexing)하여, 개별 인체접촉강도 감지소자의 기능을 극대화시키고, 이를 통해, 인체접촉강도 감지소자의 배열에 연결되는 신호처리 IC의 개별 핀 개수 감소를 유도함으로써, 인체접촉강도 감지장치를 채용한 전자기기의 가격을 최소화시킬 수 있다.

Description

인체접촉강도 감지장치 및 이를 이용한 인체접촉강도 감지방법{Apparatus and method for sensing the degree of touch strength of human body}
본 발명은 인체접촉강도 감지장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 인체접촉강도 감지소자의 구성을 일부 개선함으로써, 예컨대, 인체에 흐르는 직류 전류량 최소화, 전력 소비량 최소화, 감지소자의 개수 최소화 등의 효과를 제공할 수 있도록 하는 인체접촉강도 감지장치에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 이러한 인체접촉강도 감지장치를 이용한 인체접촉강도 감지방법에 관한 것이다.
최근, 전자/전기관련 기술이 급격한 발전을 이루면서, 인체 일부의 접촉상황을 감지하는 일련의 인체접촉강도 감지장치 또한 빠른 발전을 거듭하고 있다.
통상, 이러한 종래의 기술에 따른 인체접촉강도 감지장치는 예컨대, 미국특허공보 제 4353056 호 "캐패시터형 지문센서(Capacitive fingerprint sensor)", 미국특허공보 제 5325442 호 "지문인식 디바이스 및 미리 설정된 활성 전극을 갖는 인식 시스템(Fingerprint sensing device and recognition system having predetermined electrode activation)" 등에 제시된 바와 같이, 일련의 반도체 소자를 이용한 방식에 의해 운용되어 왔다.
그러나, 반도체 소자는 "불순물의 영향에 민감한 단점", "외부의 물리적인 충격에 취약한 단점" 등을 갖고 있기 때문에, 근래에 들어, 반도체 소자와 무관한 자체 감지소자를 인체접촉 감지장치에 채용하는 방법이 다각도로 모색되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 인체접촉 감지장치는 크게, 다수개 배열되는 접촉 감지소자들(10:도면에서는 편의상 하나만 도시함), 이 접촉 감지소자들(10)에 일련의 전압을 인가하는 전압 인가부(11) 등의 조합으로 이루어진다. 이 경우, 접촉 감지소자들은 인체의 접촉여부를 센싱하여, 그 결과를 임의의 전자기기에 내장된 신호처리 IC(도시안됨)로 출력하게 된다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 각 접촉 감지소자들(10)은 크게, 접촉 감지점(3:Sensing point; 이하, "SP"라 칭함), 기생 캐패시터(1), 출력소자(2:예를 들어, 인버터) 등의 조합으로 이루어진다. 이 경우, 기생 캐패시터(1)는 접촉 감시소자들의 회로 구성상 자연발생적으로 생성된다.
이와 같은 구성을 갖는 종래의 기술에 따른 인체접촉 감지장치에서, 임의의 사용자가 자신의 인체 일부, 예컨대, 손가락을 SP(3)에 접촉시키는 경우, 접촉 감지소자를 이루는 전체 회로블록은 인체에 의해 접지 되는 구조를 형성할 수 있게되며, 결국, 기생 캐패시터(1)에 채워져 있던 전하는 인체의 저항성분(Rb)을 따라, 지면으로 흐를 수 있게 된다.
이처럼, 기생 캐패시터(1)에 채워져 있던 전하가 인체를 따라 외부로 흘러 나가게 되면, 인버터(2)의 입력단에 걸려있던 전압이 변화하게 되며, 그에 따라, 인버터(2)는 자신의 외부로 예컨대, 하이신호(high signal)을 출력할 수 있게 되고, 결국, 이 인버터(2)로부터 신호를 전달받는 신호처리 IC는 해당 신호에 따라, 인체가 현재 접촉되어 있는가 그렇지 않은가의 유무를 파악할 수 있게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 기술에 따른 인체접촉강도 감지장치에서, 앞서 언급한 바와 같이, 인체의 접촉 유무가 신호처리 IC로 전달되기 위해서는 기생 캐패시터(1)에 채워져 있던 전하가 인체로 흘러드는 과정이 필수적으로 진행될 수밖에 없기 때문에, 결국, 종래의 체제하에서, 인체접촉 감지에 응한 사용자는 자신의 몸이 직류 전류에 직접 노출되는 문제점을 감수할 수밖에 없게 된다. 이러한 직류 전류는 비록, 사용자의 생명에 직접적인 영향을 미치지 않는다 하더라도, 해당 사용자에게 심한 불안감이나 불쾌감을 주게 된다.
한편, 앞서 언급한 종래의 인체접촉 감지장치를 동작시키는 방법으로, 이른바, 연속동작방법이 보편화되어 있다. 이 연속동작방법 체제하에서, 인체접촉 감지장치는 SP((3)에 인체가 접촉되어 있는 상태에서, 기생 캐패시터(1)를 충전시키고, 충전이 종료된 일정시간 후에도, 이 충전전압이 유지되는가의 여부에 따라, 인체의 접촉우무를 판단하게 된다.
그러나, 이 경우, 사용자의 인체는 기생 캐패시터(1)의 충전 중에도, SP에접촉될 수밖에 없고, 따라서, 해당 사용자는 인체로 흐르는 전류가 과다해지는 문제점에 손쉽게 노출될 수밖에 없다.
이처럼, 사용자의 인체로 흐르는 전류가 과다해지는 경우, 원래 측정에 필요한 양보다 훨씬 많은 전하량이 소모될 수밖에 없으며, 결국, 종래의 인체접촉 감지장치는 불쾌감, 불안감 등을 일으키는 단점뿐만 아니라, 전체적인 전하 소모량이 필요 이상으로 커지는 단점 또한 나타낼 수밖에 없다.
만약, 인체접촉 감지장치를 채용한 전자기기가 휴대용 전원을 사용하는 전자기기인 경우, 이러한 전하 소모량 문제는 시스템의 성능판단에서 커다란 단점으로 지적될 수밖에 없다.
한편, 상술한 바와 같이, 접촉 감지소자들(10)은 인체의 접촉유무를 센싱하여, 그 결과를 임의의 전자기기에 내장된 신호처리 IC로 출력하게 되는 바, 이 경우, 신호처리 IC는 자신의 개별 핀(Pin)들을 각 접촉 감지소자들(10)에 일대일 대응시킴으로써, 해당 인체접촉 감지장치와 일련의 전기적인 연결관계를 형성시키게 된다.
통상, 인체접촉 감지장치가 정상적인 기능을 수행하기 위해서는 적어도, 500dpi 이상의 해상도가 유지되어야 한다고 알려져 있다.
이를 감안할 때, 충분한 정보를 얻기 위해 탐지되어야할 손가락의 폭이 대략 1cm라는 가정 하에서, 인체접촉 감지장치는 적어도, 400개 이상의 접촉 감지소자들(10)을 구비하여야만 정상적인 기능을 수행할 수 있게 되며, 신호처리 IC 역시, 이에 비례하는 개별 핀들을 보유하여야만 인체접촉 감지장치로부터 출력되는 정보를 정상적으로 처리할 수 있게 된다.
이처럼, 신호처리 IC가 많은 수의 개별 핀들을 보유하기 위해서는 예컨대, 패키지의 크기가 과도하게 커지는 문제점, 작은 패키지 면적에 많은 핀을 수용시키는 특수기술이 도입되어야 하는 문제점, 비용이 과도하게 증가하는 문제점 등이 불가피하게 발생할 수밖에 없으며, 결국, 종래의 인체접촉 감지장치 체제하에서, 전자기기는 고가의 제조비용을 수반하는 단점을 지닐 수밖에 없게 된다.
이러한 여러 가지 문제점들 때문에, 종래의 인체접촉강도 감지장치는 그 활용 가능성의 무궁무진함에도 불구하고, 아직도, 그 이용이 미비한 실정에 처해있다.
따라서, 본 발명의 목적은 인체접촉 감지소자의 구성을 일부 개선하여, 일련의 인체접촉강도 감지 매카니즘을 종래의 인체를 통한 방전 매카니즘에서, 접촉강도에 따른 전하 재 분포 매카니즘으로 변경시키고, 이를 통해, 인체에 흐르는 직류 전류량을 최소화시킴으로써, 인체접촉강도 감지에 응한 사용자의 불안감, 불쾌감 등을 미리 차단시킴과 아울러, 장치의 전체적인 인체접촉강도 감지시간, 전하 소모량 등을 대폭 줄이는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인체접촉 감지소자의 내부 회로배열을 일련의 수동소자만으로 다중화(Multiplexing)하여, 개별 인체접촉강도 감지소자의 기능을 극대화시키고, 이를 통해, 인체접촉강도 감지소자의 배열에 연결되는 신호처리 IC의 개별 핀 개수 감소를 유도함으로써, 인체접촉강도 감지장치를 채용한 전자기기의가격을 최소화시키는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 인체접촉강도 감지소자의 구성을 개념적으로 도시한 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 인체접촉강도 감지장치를 개념적으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체접촉강도 감지소자의 구성을 개념적으로 도시한 회로도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 캐패시터의 전압변화 예시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지소자의 구성을 개념적으로 도시한 회로도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 캐패시터의 전압변화 예시도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지소자의 구성을 개념적으로 도시한 회로도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 캐패시터의 전압변화 예시도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지소자의 구성을 개념적으로 도시한 회로도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 캐패시터의 전압변화 예시도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지소자의 구성을 개념적으로 도시한 회로도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 캐패시터의 전압변화 예시도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지소자의 구성을 개념적으로 도시한 회로도.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 캐패시터의 전압변화 예시도.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 임의의 전자기기에 내장된 신호처리 IC와 전기적으로 연결되며, 인체의 접촉에 따라, 상기 신호처리 IC로 상태가 다른 정적·동적 신호를 출력하는 감지소자들과, 이 감지소자들로 전압을 인가하는 전압 인가부의 조합으로 이루어지는 인체접촉강도 감지장치를 개시한다.
이때, 앞의 감지소자들은 인체의 접촉부위를 제공하는 SP와, 이 SP와 전기적으로 연결되며, SP의 인체 접촉 강도에 따라 정적·동적 상태가 다르게 나타나는 신호를 출력하는 출력소자와, 앞의 출력소자와 전기적으로 연결되며, 전압 인가부로부터 공급되는 전압을 일정시간 충전함과 아울러, SP에 인체가 접촉되는 경우, 충전되어 있던 전하량의 일부를 인체 방향으로 방전시키는 제 1 캐패시터와, 제 1 캐패시터와 전기적으로 연결되며, 인체와의 연계에 의해 일련의 RC 회로를 형성하고, 앞의 제 1 캐패시터에 저장되어 있는 전하가 방전되는 경우, 해당 전하의 재 분포가 가능하도록 전하를 받아들이면서, RC 시상수에 맞추어 제 1 캐패시터에 나타나는 전압의 크기를 변화시키는 제 2 캐패시터의 조합으로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 인체접촉강도 감지장치 및 이를 이용한 인체접촉강도 감지방법을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인체접촉강도 감지장치는 크게,임의의 전자기기에 내장된 신호처리 IC(300)와 전기적으로 연결되는 감지소자 어레이(100)와, 이 감지소자 어레이(100)로 일정 크기의 전압을 인가하는 전압 인가부(200)의 조합으로 이루어진다. 이 경우, 감지소자 어레이(200)는 상황에 따라, 여러 번 반복된 조합으로 이루어질 수도 있다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 감지소자 어레이(100)에는 앞의 전압 인가부(200)와 전기적으로 연결된 다수개의 감지소자들(20)이 배치되며, 이 감지소자들(20)은 인체의 접촉강도에 따라, 신호처리 IC(300)로 상태가 다른 신호를 출력한다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 감지소자들(20)은 인체의 접촉부위를 제공하는 SP(21)와, 이 SP(21)와 전기적으로 연결되며, SP(21)의 인체 접촉 여부에 따라 상태가 다른 신호를 출력하는 출력소자(22), 예컨대, 인버터와, 앞의 출력소자(22)와 전기적으로 연결되며, 전압 인가부(200)로부터 공급되는 전류에 의해 일정 전압으로 충전되는 제 1 캐패시터(C1)와, SP(21)에 인체가 접촉되는 경우, 제 1 캐패시터(C1)에 충전되어 있던 전하의 일부가 재배치되도록 유도하는 제 2 캐패시터(C2) 등의 조합으로 이루어진다.
이때, 제 2 캐패시터(C2)는 인체와의 연계에 의해 일련의 RC 회로를 형성하며, 상술한 제 1 캐패시터(C1)로부터 전하의 일부가 방전될 때, RC 시상수에 맞추어, 해당 전하를 재배치시키는 역할을 수행한다.
이러한 구성이 갖추어진 상태에서, 인체접촉강도 감지장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체접촉강도 감지과정을 진행한다.
먼저, 인체접촉강도 감지장치는 제 1 캐패시터(C1)및 제 2 캐패시터(C2)를 방전시켜, 이들을 초기화한 후, 전압 인가부(200) 및 버퍼(23)를 이용하여, 노드(P1)에 전압 Va를 공급한다. 이 경우, 제 1 캐패시터(C1)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 시간 t1, t2가 경과한 후, 전압 Va가 충전된다.
이러한 기반환경이 갖추어진 상태에서, SP(21)에 별다른 인체접촉강도가 없으면, 제 1 캐패시터(C1)는 전압 Va의 충전상태를 그대로 유지한다.
그러나, SP(21)에 인체가 접촉되면, 제 1 캐패시터(C1)에 충전되어 있던 전압 Va에 해당하는 전하(C1Va)는 제 1 캐패시터(C1) 및 제 2 캐패시터(C2)에 의해 공유되며, 제 1 캐패시터(C1)에 걸린 전압은 아래의 <수학식 1>과 같은 값으로 변하게 된다.
이때, 앞의 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 캐패시터(C2)는 인체, 예컨대, 손가락의 접촉강도에 따라, 그 값이 정해지는 저항성분(Rb)과의 연계에 의해 RC 회로를 형성하고 있기 때문에, 해당 제 2 캐패시터(C2)는 제 1 캐패시터(C1)로부터 방전되며 줄어드는 전하를 받으면서, RC 시상수에 맞추어 그 전압값을 갖게 되며, 결국, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C1)에 충전되어 있던 전압 Va는 RC 재 분포 곡선을 그리며, 최종전압(즉, Va가 제 1 캐패시터(C1) 및 제 2 캐패시터(C2)에 나뉘어져 평형을 이루는 전압) Vf를 향하여 하강하게 된다. 이 경우, 최종전압 Vf는 예컨대, 아래의 <수학식 1>과 같은 값을 갖으며, 그 하강속도는 아래의 <수학식 2>와 같은 RC 시상수에 의해 정해진다.
이처럼, 제 1 캐패시터(C1)에 채워져 있던 전압 Va가 RC 곡선을 그리며 하강하다가 앞의 출력소자(22)에 설정된 문턱 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t3가 도래하면, 출력소자(22), 예컨대, 인버터의 입력단 전압은 예컨대, 로우(Low)로 변경되며, 이에 따라, 출력소자(22)는 일련의 인체접촉강도 감지신호와 경과시간을 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수 있게 되고, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 인체의 접촉유무 및 그 접촉강도를 신속히 확인할 수 있게 된다.
종래의 경우, 인체의 접촉 유무가 신호처리 IC로 전달되기 위해서는 기생 캐패시터에 채워져 있던 전하가 급속히 인체로 흘러드는 과정이 필수적으로 진행될 수밖에 없었기 때문에, 종래의 체제하에서, 인체접촉강도 감지에 응한 사용자는 자신의 몸이 직류 전류에 직접 노출되는 문제점을 감수할 수밖에 없었다.
그러나, 본 발명의 경우, 제 1 캐패시터(C1)와 인체 사이에는 제 2 캐패시터(C2)가 더 개재되기 때문에, 제 1 캐패시터(C1)는 종래와 달리, 자신이 충전하고 있던 전압 Va를 RC 시정수에 따라, 단지, 소량으로만 인체 쪽으로 방전할 수 있게 되며, 결국, 본 발명의 체제하에서, 인체접촉강도 감지에 응한 사용자는자신의 몸이 직류 전류에 직접 노출되는 문제점을 손쉽게 피할 수 있게 된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 감지소자가 이른바, 연속동작방법에 의해 구현되는 경우, 본 발명의 인체접촉강도 감지장치는 먼저, 제 1 캐패시터(C1)및 제 2 캐패시터(C2)를 방전시켜, 이들을 초기화한 후, 전압 인가부(200) 및 버퍼(23)를 이용하여, 노드(P1)에 전압 Va를 공급하고, 이를 통해, 제 1 캐패시터(C1)에 전압 Va를 충전시킨다. 이러한 전압 Va의 충전과정이 진행될 때, 인체, 예컨대, 손가락은 SP(21)에 접촉된 상태를 유지한다.
이때, 앞서 언급한 바와 같이, 제 2 캐패시터(C2)는 인체저항(Rb)과의 연계에 의해 RC 회로를 형성하고 있고, 전압 Va는 인체저항(Rb) 및 제 2 캐패시터(C2)로 구성되는 시상수 (RbC2)보다 훨씬 짧은 시간에 제 1 캐패시터(C1)에 충전되기 때문에, 제 1 캐패시터(C1)에 전압 Va가 순간적으로 충전되는 동안에 제 2 캐패시터(C2)에는 전압의 충전이 거의 이루어지지 않게 되며, 결국, SP(21)의 전압은 Va로 올라간다.
이 상태에서, 인체저항(Rb)에 흐르는 방전전류에 의해 SP(21)의 전압이 방전되면, 앞서 언급한 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C1)에 충전되어 있던 전압 Va는 RC 재 분포 곡선을 그리며, 최종전압 Vf를 향하여 하강하게 된다. 물론, 이 경우에도, 최종전압 Vf는 상술한 <수학식 1>과 같은 값을 갖으며, 그 하강속도는 앞의 <수학식 2>와 같은 RC 시상수에 의해 정해진다.
이처럼, 제 1 캐패시터(C1)에 채워져 있던 전압 Va가 RC 곡선을 그리며 하강하다가 앞의 출력소자(22)에 설정된 문턱 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t3가 도래하면, 출력소자(22), 예컨대, 인버터의 입력단 전압은 예컨대, 로우(Low)로 변경되며, 이에 따라, 출력소자(22)는 일련의 인체접촉강도 감지신호와 경과시간을 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수 있게 되고, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 인체의 접촉유무 및 그 접촉강도를 신속히 확인할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 종래의 연속동작방법 체제하에서, 사용자의 인체는 기생 캐패시터의 충전중에도, SP에 접촉될 수밖에 없었고, 따라서, 해당 사용자는 인체로 흐르는 전류가 과다해지는 문제점에 손쉽게 노출될 수밖에 없었다.
이처럼, 사용자의 인체로 흐르는 전류가 과다해지는 경우, 원래 측정에 필요한 양보다 훨씬 많은 전하량이 소모될 수밖에 없으며, 결국, 종래의 인체접촉 감지장치는 불쾌감, 불안감 등을 일으키는 단점뿐만 아니라, 전체적인 전하 소모량이 필요 이상으로 커지는 단점 또한 나타낼 수밖에 없었다.
그러나, 본 발명의 경우, 제 1 캐패시터(C1)와 인체 사이에는 제 2 캐패시터(C2)가 더 개재되기 때문에, 제 1 캐패시터(C1)는 종래와 달리, 자신이 충전하고 있던 전하를 RC 시상수에 따라, 최대 Q= C1(Va-Vf) 정도의 전하량만을 인체 쪽으로 방전할 수 있게 되며, 결국, 본 발명의 연속동작 체제하에서, 인체접촉강도 감지에 응한 사용자는 자신의 몸으로 흐르는 전류가 과다해지는 문제점을 손쉽게 피할 수 있게 된다.
이처럼, 본 발명의 실시에 따라, 사용자의 인체로 흐르는 전류가 대폭 줄어드는 경우, 해당 사용자는 불쾌감, 불안감 등을 피할 수 있을 뿐만 아니라, 장치의전체적인 전하 소모량이 크게 감소하는 장점 또한 손쉽게 확보할 수 있게 되며, 결국, 휴대용 전원을 사용하는 전자기기에도, 인체접촉강도 감지장치를 손쉽게 채용할 수 있게 된다.
한편, 앞의 도 3에 도시된 인체접촉감도 감지소자(40)에서, 상술한 버퍼(23)에 로우/하이 디지털 기능을 부여하기 위해서는 제 1 캐패시터(C1), 제 2 캐패시터(C2) 등의 용량이 정확하게 확정되지 않은 상태에서도, 제 1 캐패시터(C2)가 향하는 최종전압이 항상 인버터(22)의 "로우/하이 문턱 전압" 밑으로 내려와야 한다는 선결과제가 해결되어야 한다.
이러한 기술과제를 감안하여, 본 발명의 다른 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터의 전하이동 경로에 최종전압 조절용 캐패시터(C7)를 더 배치한다. 이러한 최종전압 조절용 캐패시터(C7)는 제 1 캐패시터(C1)에 채워져 있던 전하가 제 2 캐패시터(C2)로 재배치될 때, 이 전하의 일부를 저장함으로써, 제 1 캐패시터(C1), 제 2 캐패시터(C2) 등의 용량이 확정되지 않은 상태에서도, 제 1 캐패시터가 향하는 최종전압이 항상 인버터(22)의 "로우/하이 문턱 전압" 밑으로 내려오도록 조절하는 역할을 수행한다.
이러한 구성이 갖추어진 상태에서, 인체접촉강도 감지장치는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지과정을 진행한다.
먼저, 인체접촉강도 감지장치는 먼저, 제 1 캐패시터(C1)및 제 2 캐패시터(C2), 최종전압 조절용 캐패시터(C7)를 방전시켜, 이들을 초기화한 후, 전압 인가부(200) 및 버퍼(23)를 이용하여, 노드(P1)에 전압 VDD를 공급하고, 이를통해, 제 1 캐패시터(C1)에 전압 VDD를 충전시킨다. 이 과정 중에, 인체접촉강도 감지장치는 노드(24)에도 동시에 VDD의 전압을 인가하여, 최종전압 조절용 캐패시터(C7)의 전압이 초기화된 상태에 머물러 있게 한다. 이와 같은 과정이 이 회로의 RC 시상수보다 충분히 빠른 시간내에 일어나면, 제 2 캐패시터(C2)의 전압 역시 초기화된 값으로 남아있게 된다. 이 경우, 제 1 캐패시터(C1)에는 아래의 <수학식 3>과 같은 전하가 충전된다.
일정 시간 t4 후에, 인체접촉강도 감지장치는 버퍼(23)를 오프시켜, 노드(P1)를 플로팅 상태로 유지시킴과 아울러, 노드(24)를 접지로 끌어내린다. 이 경우, 노드(P1)에 걸리는 초기전압 Vi는 아래의 <수학식 4>와 같은 값을 갖는다.
이 상황에서, 인체저항(Rb)에 흐르는 방전전류에 의해 SP(21)의 전압이 방전되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C1)에 충전되어 있던 전압은 RC 재 분포 곡선을 그리며, 최종전압 Vf를 향하여 하강하게 된다. 이 경우, 최종전압 Vf는 아래의 <수학식 5>와 같은 값을 갖는다.
이때, 노드(24)는 접지상태를 이루고 있기 때문에, 최종전압 조절용 캐패시터(C7)는 제 1 캐패시터(C1)에 채워져 있던 전하가 제 2 캐패시터(C2)로 재배치될 때, 이 전하의 일부를 저장할 수 있게 되며, 결국, 앞의 최종전압 Vf는 상술한 최종전압 조절용 캐패시터(C7)의 영향에 의해 일반적인 인버터의 문턱전압 예컨대,보다 밑으로 내려오는 값을 갖는다.
이처럼, 제 1 캐패시터(C1)에 채워져 있던 전압 Va가 RC 곡선을 그리며 하강하다가 앞의 출력소자(22)에 설정된 문턱 전압이하로 떨어지는 시점 t5가 도래하면, 출력소자(22), 예컨대, 인버터의 입력단 전압은 예컨대, 로우(Low)로 변경되며, 이에 따라, 출력소자(22)는 일련의 인체접촉강도 감지신호와 경과시간을 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수 있게 되고, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 인체의 접촉유무 및 그 접촉강도를 신속히 확인할 수 있게 된다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지소자들(30)은 인체의 접촉 여부에 따라 상태가 다른 신호를 출력하는 출력소자(31), 예컨대, 인버터와, 이 출력소자(31)와 전기적으로 연결되며, 앞서 언급한 전압 인가부(200)로부터 공급되는 전압을 일정시간 충전함과 아울러, 인체의 접촉 여부에 따라, 기 충전되어 있던 전압의 일부를 인체쪽으로 방전시키는 제 1 캐패시터(C3)와, 이 제 1 캐패시터(C3)와 전기적으로 연결되며, 제 1 캐패시터(C3)의 방전량을 선택적으로 조절하는 수동소자 어레이(36) 등의 조합으로이루어진다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 앞의 수동소자 어레이(36)는 제 1 캐패시터(C3)와 전기적으로 연결된 상태에서, 서로 병렬관계를 이루며, 인체의 접촉부위를 제공하는 다수개의 SP들(37)과, 이 SP들(37)과 일대일 대응되며, 인체와의 연계에 의해 일련의 RC 회로를 형성하고, 상술한 제 1 캐패시터(C3)로부터 전하량의 일부가 재배치되는 경우, RC 시정수에 맞추어 재배치과정에 참여하는 다수개의 전하재배치용 캐패시터들(C4)과, 앞의 SP들(37) 및 전하재배치용 캐패시터들(C4)과 일대일 대응되며, 외부로부터 전압을 인가받아, 상술한 제 1 캐패시터(C3) 및 전하재배치용 캐패시터들(C4)의 전압 충·방전 동작에 선택적으로 영향을 미치는 선택 노드들(32,33,‥‥,34,35) 등의 조합으로 이루어진다.
이 경우, 전하재배치용 캐패시터들(C4) 및 선택 노드들(32,33,‥‥,34,35)의 사이에는 각 전하재배치용 캐패시터들(C4)과 일대일 대응되며, 선택 노드들(32,33,‥‥,34,35)로부터 일련의 조절전압이 공급되는 경우, 해당 전압 변화를 전달하는 다수개의 제 3 캐패시터들(C5)이 배치된다.
이러한 구성이 갖추어진 상태에서, 인체접촉강도 감지장치는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지과정을 진행한다.
먼저, 인체접촉강도 감지장치는 각 선택 노드들(32,33,‥‥,34,35) 및 전하주입 노드(P3)를 접지시켜, 이들의 값을 예컨대, "0"으로 초기화한 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 전압 인가부(200) 및 전류원(I1)을 이용하여, 전하주입 노드(P3)에 전압을 공급한다.
도면에 도시된 바와 같이, t1 정도의 시간이 경과하여, 출력소자(31), 예컨대, 인버터의 출력이 하이에서 로우로 바뀌면, 본 발명의 인체접촉강도 감지소자(30)는 전압 인가부(200) 및 전류원(I1)을 이용하여, 전하주입 노드(P3)에 전압을 △t1의 시간만큼 조금 더 공급한다. 이 경우, 제 1 캐패시터(C3) 및 전하재배치용 캐패시터(C4)에는 전하량이 충전되고, 결국, 전하주입 노드(P3)의 전압은 Va가 된다.
이와 같은 상태에 이른 후, 인체접촉강도 감지장치는 전류원(I1)을 오프(Off)시키고, 반대방향의 전류원(I2)를 △t2,△3의 시간만큼 온(On)시킴으로써, 제 1 캐패시터(C3)에 일련의 "출력소자 설정 문턱 전압" Vm 보다 조금 낮은 Vb가 충전되도록 한다.
이후, 전류원(I2) 역시 오프시키면, 전하주입 노드(P3) 주위의 각 캐패시터들(C3,C4)에는 일정량의 전하가 저장되고, 이 전하는 외부와 차단된 상태로 보존된다.
이 상태에서, 인체접촉강도 감지장치는 일정 순서에 맞추어 각 선택 노드들 (32,33,‥‥,34,35)에 특정 크기의 전압 펄스를 차례로 가하여, 동작시킨다.
예컨대, 인체접촉강도 감지장치는 우선, 선택 노드(32)로 특정 크기의 전압 펄스를 가한다. 이때, 가해지는 전압 펄스의 속도가 회로의 시상수 RC보다 충분히 짧으면, 제 1 캐패시터(C3)에 충전된 전압은 전압펄스가 가해지기 시작한 짧은 시간 t2 동안 예컨대, 캐패시터들(C3,C4)만으로 구성된 전압 배분기의 전압 Vc로 올라간다.
이때, 이 선택 노드(32)에 대응되는 SP(37)에 인체, 예컨대, 손가락이 접촉되어 있으면, 제 1 캐패시터(C3)는 자신에게 일어난 전압 변화량과는 상관없이 일련의 RC 곡선을 그리며, 원래 향해가던 값 Vb 이하로 돌아가려는 성질을 갖는다.
이처럼, 전하주입 노드(P3)의 전압 Vc가 RC 곡선을 그리며 하강하다가 앞의 출력소자(31)에 설정된 문턱 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t3가 도래하면, 출력소자(31), 예컨대, 인버터의 입력단 전압은 예컨대, 로우(Low)로 변경되며, 이에 따라, 출력소자(31)는 일련의 인체접촉강도 감지신호를 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수 있게 되고, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 인체가 접속되어 있음을 신속히 확인할 수 있게 된다.
이어서, 인체접촉강도 감지소자(30)는 다음의 선택 노드(33)로 특정 크기의 전압 펄스를 가한다. 이처럼, 선택 노드(33)로 특정 크기의 전압 펄스가 가해지면, 제 1 캐패시터(C3)에 충전된 전압은 전압펄스가 가해지기 시작한 짧은 시간 t5 동안 예컨대, Vc로 올라간다.
이때, 이 선택 노드(33)에 대응되는 SP(37)에 인체가 접촉되어 있지 않으면, 이는 결과적으로 전하주입 노드(P3)에 추가의 전하량이 공급되었다는 것을 의미하며, 따라서, 일정 시간 후에도, 전하주입 노드(P3)의 전압은 Vm 밑으로 떨어지지 않게 되고, 이에 따라, 인버터의 출력에는 변화가 일어나지 않게 되며, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 인체가 접촉되지 않았음을 신속히 확인할 수 있게 된다.
앞서 언급한 방식과 유사한 방식으로, 일정 순서에 맞추어 나머지 선택 노드들(‥‥,34,35)의 각각으로, 특정 크기의 전압 펄스가 가해지면, 제 1 캐패시터(C3)에 나타났던 전압 Vc가 인체의 접촉 유무에 따라, RC 곡선을 그리며 Vm 밑으로 하강하거나, 하강을 하더라도 Vm보다 큰 값을 그대로 유지하게 되며, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 인체가 접촉되어 있는가의 유무를 신속히 확인할 수 있게 된다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지소자의 경우, 종래와 달리, 전체적인 회로배열이 일련의 수동소자만으로 다중화 되어 있기 때문에, 독자적으로, 종래의 여러 감지소자들이 수행할 수 있는 기능을 정상적으로 충족시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자기기에 내장된 신호처리 IC(300)는 자신의 개별 핀들을 각 감지소자들에 일대일 대응시킴으로써, 해당 인체접촉강도 감지장치와 일련의 전기적인 연결관계를 형성하는 바, 이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지소자(30)의 경우, 전체적인 회로배열이 일련의 수동소자만으로 다중화 되어 있어, 독자적으로 "종래의 여러 감지소자들이 수행하던 기능"을 한꺼번에 수행할 수 있기 때문에, 본 발명의 다른 실시예가 구현되는 경우, 신호처리 IC(300)는 "적은 개수의 감지소자"와의 관계만으로도 정상적인 기능을 충족 받을 수 있게 되며, 결국, 자신의 개별 핀 수가 감소되는 효과를 손쉽게 획득할 수 있게 된다. 물론, 신호처리 IC(300)의 개별 핀수가 줄어드는 경우, 이를 내장한 전자기기의 가격 또한 저렴해진다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지소자(40)에서, 앞서 언급한 전류원(I1,I2), 인버터(31) 등은 예컨대, 트랜지스터(42,43), 전압 비교기(41) 등으로 손쉽게 대체될 수 있다.
이러한 구성이 갖추어진 상태에서, 인체접촉강도 감지장치는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지과정을 진행한다.
먼저, 인체접촉강도 감지장치는 각 캐패시터들(C3,C4,C5)을 방전시켜, 이들의 값을 예컨대, "0"으로 초기화한 후, 선택 노드(45)를 제외한 나머지 선택 노드(46)를 접지시킨 상태에서, 트랜지스터들(42,43)의 출력신호를 조절함으로써, 선택 노드(45) 및 전하투입 노드(P4)에 동시에 Va의 전압을 인가한다. (편의상, 인체접촉강도 감지소자(40)에 전압 충·방전 조절노드가 2개만 배치되어 있다고 가정함)
여기서, 앞서 언급한 바와 같이, 전하재배치용 캐패시터(C4)는 인체저항(Rb)과의 연계에 의해 일련의 RC 회로를 형성하고 있기 때문에, 제 1 캐패시터의 충전시간이 RC 시상수 보다 충분히 짧다면, 해당 전하재배치용 캐패시터(C4)와 제 3 캐패시터(C5)의 전압은 순간적인 변화를 이루지 않고 그대로 남아있게 된다.
이때, 앞의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터의 상황과 달리, 선택 노드(46)는 접지된 상태이므로, 결국, 전하투입 노드(P4)에는 아래의 <수학식 6>과 같은 전하가 충전된다.
일정 시간 후에, 인체접촉강도 감지장치는 트랜지스터(42,43)를 오프시켜,전하투입 노드(P4)를 플로팅(Floating) 상태로 유지시킨다.
이 상황에서, 선택 노드(45)에 대응되는 SP(44)에 인체가 접촉되어 있으면, 제 1 캐패시터(C3) 그리고 전하투입 노드(P4)와, 선택 노드(46) 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합은 자신들에게 충전되어 있던 전압 Va를 전하재배치용 캐패시터(C4)로 방전시켜, 해당 전압 Va를 재 분포시키는 과정을 진행하게 된다.
결국, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택 노드(46) 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합에 충전되어 있던 전압 Va는 A1과 같은 RC 곡선을 그리며, 최종전압(즉, Va가 제 1 캐패시터(C3) 및 전하재배치용 캐패시터(C4)에 나뉘어져 평형을 이루는 전압) Vf를 향하여 하강하게 된다. 이 경우, 최종전압 Vf는 예컨대, 아래의 <수학식 7>과 같은 값을 갖는다.
이처럼, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택 노드(45) 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합에 충전되어 있던 전압 Va가 RC 곡선을 그리며 하강하다가 앞의 출력소자(41), 예컨대, 전압 비교기에 설정된 기준 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t7이 도래하면, 전압 비교기는 일련의 인체접촉강도 감지신호를 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수있게 되며, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 인체가 접촉되어 있음을 신속히 확인할 수 있게 된다.
이어서, 인체접촉강도 감지소자는 각 캐패시터들(C3,C4,C5)을 방전시켜, 이들의 값을 예컨대, "0"으로 초기화한 후, 선택 노드(46)를 제외한 나머지 선택 노드(45)를 접지시킨 상태에서, 트랜지스터들(42,43)의 출력신호를 조절함으로써, 선택 노드(46) 및 전하투입 노드(P4)에 Va의 전압을 충전시킨다. 이 경우, 제 1 캐패시터(C3)에는 앞의 경우와 마찬가지로, 전압 Va가 충전된다.
여기서, 앞서 언급한 바와 같이, 선택 노드(46)에 대응되는 전하재배치용 캐패시터(C4)는 인체저항(Rb)과의 연계에 의해 일련의 RC 회로를 형성하고 있기 때문에, 제 1 캐패시터의 충전시간이 RC 시상수 보다 충분히 짧다면, 해당 전하재배치용 캐패시터(C4)와 제 3 캐패시터(C5)의 전압은 순간적인 변화를 이루지 않고 그대로 남아있게 된다.
이때, 앞의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터의 상황과 달리, 선택 노드(45)는 접지된 상태이므로, 결국, 전하투입 노드(P4)에는 앞서 언급한 <수학식 3>과 같은 전하가 충전된다.
일정 시간 후에, 인체접촉강도 감지장치는 트랜지스터(43)를 오프시켜, 전하투입 노드(P4)를 플로팅상태로 유지시킨다.
이 상황에서, 선택 노드(46)에 대응되는 SP(44)에 인체가 접촉되어 있으면, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택 노드(46) 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합은 자신들에게 충전되어 있던 전압Va를 전하재배치용 캐패시터(C4)로 방전시켜, 해당 전압 Va를 재 분포시키는 과정을 진행하게 된다.
결국, 앞의 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택 노드(45) 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합에 충전되어 있던 전압 Va는 A2와 같은 RC 곡선을 그리며, 최종전압 Vf를 향하여 하강하게 된다. 물론, 이러한 최종전압 Vf는 예컨대, 앞의 <수학식 4>와 같은 값을 갖는다.
이처럼, "제 1 캐패시터(C3)와 전하투입 노드(P4), 그리고, 선택 노드(46) 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합에 충전되어 있던 전압" Va가 RC 곡선을 그리며 하강하다가 앞의 출력소자(41), 예컨대, 전압 비교기에 설정된 기준 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t8이 도래하면, 전압 비교기는 일련의 인체접촉강도 감지신호를 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수 있게 되며, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 인체가 접속되어 있음을 신속히 확인할 수 있게 된다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 곡선 A1이 하강하다가 전압 비교기에 설정된 기준 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t7는 곡선 A2가 하강하다가 전압 비교기에 설정된 기준 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t8 보다 빠르기 때문에, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 각 SP(44) 및 SP(47) 모두에 인체가 접촉되어 있다 하더라도, SP(47)에 접촉되어 있는 인체가 다른 SP(44)에 접촉되어 있는 인체보다 더 큰 저항을 갖고 있음을 손쉽게 확인할 수 있게 된다.
여기서, 앞의 내용을 확장하여, 선택 노드들이 다수개 배치되어 있다는 전제하에, 앞서 언급한 방식과 유사한 방식으로, 인체접촉강도 감지과정이 나머지 다른 선택 노드들을 대상으로 진행되면, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 접촉된 동일 인체의 부위별 저항 크기를 신속히 비교·판별할 수 있게 된다.
물론, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지소자의 경우에도, 전체적인 회로배열이 일련의 수동소자만으로 다중화 되어 있어, 종래의 여러 감지소자들이 개별 수행하던 기능을 함께 묶여진 회로에서, 한꺼번에 수행할 수 있기 때문에, 본 발명의 또 다른 실시예가 구현되는 경우에도, 신호처리 IC(300)는 적은 수의 감지소자만으로도 정상적인 기능을 충족 받을 수 있게 되며, 결국, 자신의 개별 핀 수가 감소되는 효과를 손쉽게 획득할 수 있게 된다. 물론, 신호처리 IC(300)의 개별 핀수가 줄어드는 경우, 이를 내장한 전자기기의 가격 또한 저렴해진다.
한편, 앞의 도 9에 도시된 인체접촉감도 감지소자(40)의 회로 구성을 간단히 하려면, 예컨대, "버퍼가 로우/하이의 디지털 기능만 갖도록 하는 방법", "전압 비교기 대신 인버터를 사용하는 방법" 등이 강구되어야 한다.
이러한 방법이 실현되기 위해서는 제 1 캐패시터(C1), 전하재배치용 캐패시터(C4), 제 3 캐패시터(C3) 등의 비례관계가 부정확한 상황하에서도, 제 1 캐패시터(C3)의 최종전압이 항상 버퍼, 인버터 등의 "로우/하이 문턱 전압" 밑으로 내려와야 한다는 선결과제가 해결되어야 한다.
이러한 기술과제를 감안하여, 본 발명 또 다른 실시예에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C3) 및 전하재배치용 캐패시터(C4)의 전하이동 경로에최종전압 조절용 캐패시터(C6)를 더 배치한다. 이러한 최종전압 조절용 캐패시터(C6)는 제 1 캐패시터(C3)에 채워져 있던 전하가 전하재배치용 캐패시터(C4)로 재배치될 때, 이 전하의 일부를 저장함으로써, 제 1 캐패시터(C1), 전하재배치용 캐패시터(C4), 제 3 캐패시터(C3) 등의 비례관계가 부정확한 상황하에서도, 제 1 캐패시터(C3)의 최종전압이 항상 버퍼, 인버터 등의 "로우/하이 문턱 전압" 밑으로 내려오도록 조절하는 역할을 수행한다.
이러한 구성이 갖추어진 상태에서, 인체접촉강도 감지장치는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지과정을 진행한다.
먼저, 인체접촉강도 감지장치는 각 캐패시터들(C3,C4,C5,C6)을 방전시켜, 이들의 값을 예컨대, "0"으로 초기화한 후, 선택 노드(55)를 제외한 나머지 다른 선택 노드들(56‥‥)을 접지시킨 상태에서, 버퍼의 출력신호를 조절함으로써, 선택 노드(45) 및 전하투입 노드(P5)에 동시에 VDD의 전압을 인가한다. 이와 아울러, 인체접촉강도 감지장치는 노드(P6)로 VDD의 전압을 인가한다.
여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 전하재배치용 캐패시터(C4)는 인체저항(Rb)과의 연계에 의해 일련의 RC 회로를 형성하고 있기 때문에, 전하투입 노드(P5)의 충전시간이 RC 시상수 보다 충분히 짧다면, 해당 전하재배치용 캐패시터(C4)와 제 3 캐패시터(C5)의 전압은 순간적인 변화를 이루지 않고 그대로 남아있게 된다.
이때, 앞의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5)의 상황과 달리, 나머지 선택 노드들(56‥‥)은 접지된 상태이므로, 결국, 전하투입 노드(P4)에는 제 1 캐패시터(C3) 및의 조합에 의해 아래의 <수학식 8>과 같은 전하가 충전된다.
(여기서, n은 선택 노드들의 전체 갯수)
일정 시간 ti 후에, 인체접촉강도 감지장치는 버퍼(52)를 오프시켜, 전하투입 노드(P4)를 플로팅(Floating) 상태로 유지시킴과 아울러, 노드(P6)를 접지로 끌어내린다. 이 경우, 전하투입 노드(P4)에는 초기전압 Vi가 걸린다.
이 상황에서, 선택 노드(55)에 대응되는 SP(53)에 인체가 접촉되어 있으면, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택되지 않은 노드 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합들은 자신들에게 충전되어 있던 전압 VDD를 전하재배치용 캐패시터(C4)로 방전시켜, 해당 전압 VDD를 재 분포시키는 과정을 진행하게 된다.
이때, 노드(P6)는 접지상태를 이루고 있기 때문에, 최종전압 조절용 캐패시터(C6)는 제 1 캐패시터(C3)에 채워져 있던 전하가 전하재배치용 캐패시터(C4)로 재배치될 때, 이 전하의 일부를 저장할 수 있게 된다.
결국, 도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택되지 않은 노드 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합들에 충전되어 있던 전압 VDD는 B1과 같은 RC 곡선을 그리며, 최종전압 Vf를 향하여 하강하게 된다. 이 경우, 최종전압 Vf는 상술한 최종전압 조절용 캐패시터(C6)의 영향에 의해 일반적인 인버터의 문턱전압 예컨대,보다 밑으로 내려오는 값을 갖는다.
이처럼, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택되지 않은 노드 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합들에 충전되어 있던 전압 VDD가 RC 곡선을 그리며 하강하다가 앞의 출력소자(51), 예컨대, 인버터에 설정된 문턱 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t9가 도래하면, 인버터는 일련의 인체접촉강도 감지신호를 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수 있게 되며, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 인체가 접촉되어 있음을 신속히 확인할 수 있게 된다.
이어서, 인체접촉강도 감지소자는 각 캐패시터들(C3,C4,C5,C6)을 방전시켜, 이들의 값을 예컨대, "0"으로 초기화한 후, 선택 노드(56)를 제외한 나머지 다른 선택 노드들(55‥‥)을 접지시킨 상태에서, 버퍼(52)의 출력신호를 조절함으로써, 선택 노드(55) 및 전하투입 노드(P5)에 동시에 VDD의 전압을 인가한다. 이와 아울러, 인체접촉강도 감지장치는 노드(P6)로 VDD의 전압을 인가한다.
여기서, 전하재배치용 캐패시터(C4)는 인체저항(Rb)과의 연계에 의해 일련의 RC 회로를 형성하고 있기 때문에, 전하투입 노드(P5)의 충전시간이 RC 시상수 보다 충분히 짧다면, 해당 전하재배치용 캐패시터(C4)와 제 3 캐패시터(C5)의 전압은 순간적인 변화를 이루지 않고 그대로 남아있게 된다.
이때, 앞의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5)의 상황과 달리, 나머지 선택 노드들(55‥‥)은 접지된 상태이므로, 결국, 전하투입 노드(P4)에는 제 1 캐패시터(C3) 및의 조합에 의해 상술한 <수학식 5>와 같은 전하가 충전된다.
일정 시간 ti 후에, 인체접촉강도 감지장치는 버퍼(52)를 오프시켜, 전하투입 노드(P4)를 플로팅 상태로 유지시킴과 아울러, 노드(P6)를 접지로 끌어내린다. 이 경우, 전하투입 노드(P4)에는 초기전압 Vi가 걸린다.
이 상황에서, 선택 노드(56)에 대응되는 SP(54)에 인체가 접촉되어 있으면, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택되지 않은 노드 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합들은 자신들에게 충전되어 있던 전압 VDD를 전하재배치용 캐패시터(C4)로 방전시켜, 해당 전압 VDD를 재 분포시키는 과정을 진행하게 된다.
이때, 노드(P6)는 접지상태를 이루고 있기 때문에, 최종전압 조절용 캐패시터(C6)는 제 1 캐패시터(C3)에 채워져 있던 전하가 전하재배치용 캐패시터(C4)로 재배치될 때, 이 전하의 일부를 저장한다.
결국, 도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택되지 않은 노드 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합들에 충전되어 있던 전압 VDD는 B2와 같은 RC 곡선을 그리며, 최종전압 Vf를 향하여 하강하게 된다. 이 경우, 최종전압 Vf는 상술한 최종전압 조절용캐패시터(C6)의 영향에 의해 일반적인 인버터의 문턱전압 예컨대,보다 밑으로 내려오는 값을 갖는다.
이처럼, 제 1 캐패시터(C3) 그리고, 전하투입 노드(P4)와, 선택되지 않은 노드 사이의 전하재배치용 캐패시터(C4) 및 제 3 캐패시터(C5) 조합들에 충전되어 있던 전압 VDD가 RC 곡선을 그리며 하강하다가 앞의 출력소자(51), 예컨대, 인버터에 설정된 문턱 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t10이 도래하면, 인버터(51)는 일련의 인체접촉강도 감지신호를 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수 있게 되며, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 인체가 접촉되어 있음을 신속히 확인할 수 있게 된다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 곡선 B1이 하강하다가 인버터에 설정된 문턱 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t9는 곡선 B2가 하강하다가 인버터에 설정된 문턱 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점 t10 보다 빠르기 때문에, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 각 SP(53) 및 SP(54) 모두에 인체가 접촉되어 있다 하더라도, SP(54)에 접촉되어 있는 인체가 다른 SP(53)에 접촉되어 있는 인체보다 더 큰 저항을 갖고 있음을 손쉽게 확인할 수 있게 된다.
앞서 언급한 방식과 유사한 방식으로, 인체접촉강도 감지과정이 나머지 다른 선택 노드들을 대상으로 진행되면, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 접촉된 동일 인체의 부위별 저항 크기를 신속히 비교·판별할 수 있게 된다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지소자(60)에서, 앞서 언급한 트랜지스터(42,43), 전압 비교기(41) 조합은 전류원(I3,I4), 전압 비교기(61) 등으로 손쉽게 대체될 수 있다.
이러한 구성이 갖추어진 상태에서, 인체접촉강도 감지장치는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체접촉강도 감지과정을 진행한다.
먼저, 인체접촉강도 감지장치는 각 캐패시터들(C3,C4,C5)을 전류원(I4)를 통해 방전시켜, 이들의 값을 예컨대, "0"으로 초기화한 후, 임의로 선택된 다수의 선택 노드들(63,64)을 제외한 나머지 선택 노드들을 접지시킨 상태에서, 임의로 선택된 앞의 특정 선택 노드들(63,64) 및 전하투입 노드(P4)에 동시에 Vd의 전압을 충전시킨다.
이 경우, 임의로 선택된 특정 선택 노드들(63,64)에 인가된 전압 영향에 따라, 전하투입 노드(P4)에도 일정 크기의 전하가 주입되며, 전류원(I3,I4)가 오프된 상태에서, 이 전하는 그 값이 보존된다. 이와 아울러, 제 1 캐패시터(C3)에도, 동일한 전하가 충전된다.
이후, 충분한 시간이 흘러 각 SP들(65,66‥‥)의 전압이 0으로 변한 후에는 각 SP들(65,66‥‥)에 연결된 인체저항(Rb) 중 어느 하나라도, 완전히 오픈상태(즉, Rb=??)가 아니라는 전제하에서, 임의로 선택된 특정 선택 노드들(63,64)에 인가되었던 전압을 접지상태로 환원시켜도, 전하투입 노드(P4), 제 1 캐패시터(C3), 접지 선택 노드 사이에 배치된 캐패시터들(C4,C5)에 충전되어 있던 전하량은 별다른 변화 없이 남아있게 된다.
따라서, 제 1 캐패시터(C3)에서 관찰되는 전압은 어느 정도의 최종치, 예컨대, Vf에 도달한 후에는 전체 선택 노드들의 전압 상태가 변경되더라도, 항상 최종치 Vf로 리턴(Return)하려는 성질을 지닌다. 이 경우, 최종치 Vf는 예컨대, 아래의 <수학식 9>의 값을 갖는다.(모든 SP가 값의 대소를 불문하고 Rb를 통하여 접지되어 있다고 가정)
(여기서, n은 전체 선택 노드들의 개수, m은 충전과정에서 선택되지 않고, 접지상태로 남아있는 선택 노드들의 갯수)
이 상태에서, 본 발명의 인체접촉강도 감지장치는 일정 순서에 맞추어 감지소자(60)내에 배치된 각 선택 노드들(63,64‥‥)로, 특정 크기의 전압 펄스를 가한다.
예를 들어, 인체접촉강도 감지장치는 우선, 선택 노드(63)로 특정 크기의 전압 펄스를 가한다. 이처럼, 전압 충·방전 조절노드(63)로 특정 크기의 전압 펄스가 가해지면, 도 14에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C3)에 충전되어 있던 전압은 전압펄스가 가해지기 시작한 짧은 시간 동안 일정 폭 순간상승 한다.
이때, 전압 충·방전 조절노드에 대응되는 SP(65)에 인체가 접촉되어 있으면, 제 1 캐패시터(C3)는 도면에 도시된 바와 같이, 자신에게 충전되어 있던 전압을 △t10 시간 동안 하강시켜, Vf로 리턴한다.
이처럼, 제 1 캐패시터(C3)에 채워져 있던 전압이 하강하다가 앞의출력소자(61)에 설정된 기준 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점이 도래하면, 출력소자(61)는 일련의 인체접촉강도 감지신호를 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수 있게 되고, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 인체가 접속되어 있음을 신속히 확인할 수 있게 된다.
이어서, 인체접촉강도 감지장치는 차기의 선택 노드(64)로 특정 크기의 전압 펄스를 가한다. 이처럼, 선택 노드(64)로 특정 크기의 전압 펄스가 가해지면, 제 1 캐패시터(C3)에 충전된 전압은 전압펄스가 가해지기 시작한 짧은 시간 동안 일정 폭 순간상승 한다.
이때, 선택 노드(64)에 대응되는 SP(66)에 인체가 접촉되어 있으면, 제 1 캐패시터(C3)는 도면에 도시된 바와 같이, 자신에게 충전되어 있던 전압을 △t11 시간 동안 하강시켜, Vf로 리턴한다.
이처럼, 제 1 캐패시터(C3)에 채워져 있던 전압이 하강하다가 앞의 출력소자(61)에 설정된 기준 전압 Vm 이하로 떨어지는 시점이 도래하면, 출력소자(61)는 일련의 인체접촉강도 감지신호를 자신과 전기적으로 연결된 신호처리 IC(300)로 출력할 수 있게 되고, 결국, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 인체가 접속되어 있음을 신속히 확인할 수 있게 된다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 제 1 캐패시터(C3)에 충전되어 있던 전압이 Vf로 리턴하는 시간 △t10 보다 △t11이 더 길기 때문에, 신호처리 IC를 내장한 전자기기는 SP(65) 및 SP(66) 모두에 인체가 접촉되어 있다 하더라도, SP(66)에 접촉되어 있는 인체가 SP(65)에 접촉되어 있는 인체보다 더 큰 저항을 갖고 있음을 손쉽게 확인할 수 있게 된다.
이후, 앞서 언급한 방식과 유사한 방식으로, 인체접촉강도 감지과정이 나머지 다른 선택 노드들을 대상으로 진행되면, 신호처리 IC(300)를 내장한 전자기기는 감지장치에 접촉된 동일 인체의 부위별 저항 크기를 신속히 비교·판별할 수 있게 된다.
물론, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지소자의 경우에도, 앞의 실시예들과 동일하게 전체적인 회로배열이 일련의 수동소자만으로 다중화 되어 있어, 독자적으로 종래의 여러 감지소자들이 수행하던 기능을 한꺼번에 수행할 수 있기 때문에, 본 발명의 또 다른 실시예가 구현되는 경우에도, 신호처리 IC(300)는 적은 수의 감지소자만으로도 정상적인 기능을 충족 받을 수 있게 되며, 결국, 자신의 개별 핀 수가 감소되는 효과를 손쉽게 획득할 수 있게 된다. 물론, 신호처리 IC(300)의 개별 핀수가 줄어드는 경우, 이를 내장한 전자기기의 가격 또한 저렴해진다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 인체접촉 감지소자의 구성을 일부 개선하여, 일련의 인체접촉강도 감지 매카니즘을 종래의 인체를 통한 방전 매카니즘에서, 접촉강도에 따른 전하 재 분포 매카니즘으로 변경시키고, 이를 통해, 인체에 흐르는 직류 전류량을 최소화시킴으로써, 인체접촉강도 감지에 응한 사용자의 불안감, 불쾌감 등을 미리 차단시킬 수 있다.
이처럼, 인체접촉강도 감지 매카니즘이 변경되면, 감지소자의 연속동작 모드에서도, 인체를 통해, 전류가 연속적으로 흐르는 현상은 미리 방지될 수 있으며,결국, 해당 사용자는 장치의 전체적인 인체접촉강도 감지시간, 전하 소모량 등이 대폭 줄어드는 효과를 손쉽게 획득할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 인체접촉 감지소자의 내부 회로배열을 일련의 수동소자만으로 다중화(Multiplexing)하여, 개별 인체접촉강도 감지소자의 기능을 극대화시키고, 이를 통해, 인체접촉강도 감지소자의 배열에 연결되는 신호처리 IC의 개별 핀 개수 감소를 유도함으로써, 인체접촉강도 감지장치를 채용한 전자기기의 가격을 최소화시킬 수 있다.
이러한 본 발명은 인체접촉강도 감지장치가 구비될 수 있는 다양한 전자기기, 예컨대, 노트북 컴퓨터, PDA, 이동 통신기, 전자 계산기, 디지털 카메라 등에서 전반적으로 유용한 효과를 나타낸다.
그리고, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 임의의 전자기기에 내장된 신호처리 IC와 전기적으로 연결되며, 인체의 접촉에 따라, 상기 신호처리 IC로 상태가 다른 정적·동적 신호를 출력하는 감지소자들과;
    상기 감지소자들로 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하며,
    상기 감지소자들은 인체의 접촉부위를 제공하는 SP(Sensing point)와;
    상기 SP와 전기적으로 연결되며, 상기 SP의 인체 접촉 강도에 따라 정적·동적 상태가 다르게 나타나는 신호를 출력하는 출력소자와;
    상기 출력소자와 전기적으로 연결되며, 상기 전압 인가부로부터 공급되는 전압을 일정시간 충전함과 아울러, 상기 SP에 인체가 접촉되는 경우, 충전되어 있던 전하량의 일부를 인체 방향으로 방전시키는 제 1 캐패시터와;
    상기 제 1 캐패시터와 전기적으로 연결되며, 인체와의 연계에 의해 일련의 RC 회로를 형성하고, 상기 제 1 캐패시터에 저장되어 있는 전하가 방전되는 경우, 해당 전하의 재 분포가 가능하도록 상기 전하를 받아들이면서, RC 시상수에 맞추어 상기 제 1 캐패시터에 나타나는 전압의 크기를 변화시키는 제 2 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체접촉강도 감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터의 전하이동 경로에는 상기 제 1 캐패시터에 채워져 있던 전하가 제 2 캐패시터로 재배치될 때, 해당전하의 일부를 저장하는 최종전압 조절용 캐패시터가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 인체접촉강도 감지장치.
  3. 일련의 SP에 전기적으로 연결되며, 인체의 SP 접촉 여부에 따라, 충전된 전하량의 재분포가 선택적으로 일어나, 임의의 신호처리 IC와 전기적으로 연결된 출력소자의 출력신호 상태를 변화시키는 제 1 캐패시터와, 상기 SP에 접촉된 인체와 연계하여, 일련의 RC 회로를 형성하며, 상기 제 1 캐패시터에 충전된 전하의 일부가 RC 시상수에 맞추어 재분포 될 수 있도록, 해당 전하를 받아들이는 제 2 캐패시터를 이용한 인체접촉강도 감지방법에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터를 방전시켜, 초기화한 후, 상기 제 1 캐패시터에 일정량의 전압을 충전시키는 단계와;
    상기 제 1 캐패시터에 충전되어 있던 전압의 일부를 상기 제 2 캐패시터로 방전시켜, 해당 전하량의 재 분포(Redistribution)를 유도하고, 상기 제 1 캐패시터에 충전되어 있던 전압을 하강시키는 단계와;
    상기 제 1 캐패시터의 하강 전압이 상기 출력소자에 설정된 문턱 전압 이하로 떨어지는 시점에 맞추어, 일련의 인체접촉강도 감지 신호를 상기 신호처리 IC로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체접촉강도 감지방법.
  4. 임의의 전자기기에 내장된 신호처리 IC와 전기적으로 연결되며, 인체의 접촉에 따라, 상기 신호처리 IC로 상태가 다른 정적·동적 신호를 출력하는 감지소자들과;
    상기 감지소자들로 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하며,
    상기 감지소자들은 인체의 접촉 여부에 따라 정적·동적 상태가 다른 신호를 출력하는 출력소자와;
    상기 출력소자와 전기적으로 연결되며, 상기 전압 인가부로부터 공급되는 전압을 일정시간 충전함과 아울러, 인체의 접촉 여부에 따라, 주입되어 있던 전하량의 일부를 인체쪽으로 방전시키는 제 1 캐패시터와;
    상기 제 1 캐패시터와 전기적으로 연결되며, 상기 제 1 캐패시터의 방전량을 선택적으로 조절하는 수동소자 어레이를 포함하고,
    상기 수동소자 어레이는 상기 제 1 캐패시터와 전기적으로 연결된 상태에서, 서로 병렬관계를 이루며, 인체의 접촉부위를 제공하는 다수개의 SP들과;
    상기 SP들과 일대일 대응되며, 인체와의 연계에 의해 일련의 RC 회로를 형성하고, 상기 제 1 캐패시터에 주입되어 있던 전하가 재분포 되는 경우, 해당 전하를 RC 시정수에 맞추어 배분 받는 전하재배치용 캐패시터들과;
    상기 SP들 및 전하재배치용 캐패시터들과 일대일 대응되며, 외부로부터 전압을 인가받아, 상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용 캐패시터들의 전압 충·방전량을 선택적으로 조절하는 선택 노드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 인체접촉강도 감지장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용 캐패시터들의 전하이동 경로 어느 한곳에는 상기 제 1 캐패시터에 채워져 있던 전하가 상기 전하재배치용 캐패시터로 재배치될 때, 해당 전하의 일부를 저장하는 최종전압 조절용 캐패시터가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 인체접촉강도 감지장치.
  6. 서로 병렬관계를 이루는 다수의 SP들에 전기적으로 연결되며, 인체의 SP 접촉 강도에 따라, 전압 충전량이 선택적으로 변화되어, 임의의 신호처리 IC와 전기적으로 연결된 출력소자의 출력신호 상태를 변화시키는 제 1 캐패시터와, 상기 SP들과 일대일 대응되며, 상기 SP들에 접촉된 인체와 연계하여, 일련의 RC 회로를 형성하며, 상기 제 1 캐패시터에 충전된 전하의 일부가 RC 시상수에 맞추어 재분포 될 수 있도록, 해당 전하를 받아들이는 전하재배치용 캐패시터들과, 상기 SP들 및 전하재배치용 캐패시터들과 일대일 대응되며, 상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용 캐패시터들의 전압 충·방전량을 선택적으로 조절하는 선택 노드들을 이용한 인체접촉강도 감지방법에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용 캐패시터들을 초기화한 후, 상기 선택 노드들을 접지시킨 상태에서, 상기 제 1 캐패시터에 일정량의 전압을 충전시키는 단계와;
    일정 순서에 맞추어 상기 선택 노드들의 각각으로, 특정 크기의 전압 펄스를 가하여, 상기 제 1 캐패시터에 채워져 있던 전하의 일부가 해당 전압 펄스에 따라, 상기 전하재배치용 캐패시터들에 순차적으로 재배치되도록 유도하고, 상기 전압 펄스가 가해진 순서에 따라, 상기 제 1 캐패시터에 충전되어 있던 전압을 선택적으로하강시키며, 상기 제 1 캐패시터의 하강 전압이 상기 출력소자에 설정된 문턱 전압 이하로 떨어지는 시점에 맞추어, 일련의 인체접촉강도 감지 신호를 상기 전압 펄스가 가해진 순서에 따라, 상기 신호처리 IC로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체접촉강도 감지방법.
  7. 서로 병렬관계를 이루는 다수의 SP들에 전기적으로 연결되며, 인체의 SP 접촉 강도에 따라, 전압 충전량이 선택적으로 변화되어, 임의의 신호처리 IC와 전기적으로 연결된 출력소자의 출력신호 상태를 변화시키는 제 1 캐패시터와, 상기 SP들과 일대일 대응되며, 상기 SP들에 접촉된 인체와 연계하여, 일련의 RC 회로를 형성하며, 상기 제 1 캐패시터에 충전된 전하의 일부가 RC 시상수에 맞추어 재분포 될 수 있도록, 해당 전하를 받아들이는 전하재배치용 캐패시터들과, 상기 SP들 및 전하재배치용 캐패시터들과 일대일 대응되며, 상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용 캐패시터들의 전압 충·방전량을 선택적으로 조절하는 선택 노드들을 이용한 인체접촉강도 감지방법에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용 캐패시터들을 초기화한 후, 상기 선택 노드들 중, 특정 선택 노드를 제외한 나머지 선택 노드들을 모두 접지시킨 상태에서, 상기 특정 선택 노드 및 제 1 캐패시터에 일정량의 전압을 충전시키는 단계와;
    상기 제 1 캐패시터에 채워져 있던 전하의 일부가 인체의 접촉 강도에 따라, 상기 특정 선택 노드에 일대일 대응되는 전하재배치용 캐패시터들에 순차적으로 재배치되도록 유도하여, 상기 제 1 캐패시터에 충전되어 있던 전압을 선택적으로 하강시키며, 상기 제 1 캐패시터의 하강 전압이 상기 출력소자에 설정된 문턱 전압 이하로 떨어지는 시점에 맞추어, 일련의 인체접촉강도 감지 신호를 상기 신호처리 IC로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체접촉강도 감지방법.
  8. 서로 병렬관계를 이루는 다수의 SP들에 전기적으로 연결되며, 인체의 SP 접촉 강도에 따라, 전압 충전량이 선택적으로 변화되어, 임의의 신호처리 IC와 전기적으로 연결된 출력소자의 출력신호 상태를 변화시키는 제 1 캐패시터와, 상기 SP들과 일대일 대응되며, 상기 SP들에 접촉된 인체와 연계하여, 일련의 RC 회로를 형성하며, 상기 제 1 캐패시터에 충전된 전하의 일부가 RC 시상수에 맞추어 재분포 될 수 있도록, 해당 전하를 받아들이는 전하재배치용 캐패시터들과, 상기 제 1 캐패시터 및 전차재배치용 캐패시터의 전하이동 경로에 배치되며, 상기 제 1 캐패시터에 채워져 있던 전하가 상기 전하재배치용 캐패시터들로 재배치될 때, 이 전하의 일부를 저장하는 최종전압 조절용 캐패시터와, 상기 SP들 및 전하재배치용 캐패시터들과 일대일 대응되며, 상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용 캐패시터들의 전압 충·방전량을 선택적으로 조절하는 선택 노드들을 이용한 인체접촉강도 감지방법에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용 캐패시터들을 초기화한 후, 상기 선택 노드들 중, 특정 선택 노드를 제외한 나머지 선택 노드들을 모두 접지시킨 상태에서, 상기 특정 선택 노드, 제 1 캐패시터 및 최종전압 조절용 캐패시터에 VDD의 전압을 충전시키는 단계와;
    상기 제 1 캐패시터를 플로팅 상태로 유지시킴과 아울러, 상기 최종전압 조절용 캐패시터를 접지시키는 단계와;
    상기 제 1 캐패시터에 채워져 있던 전하의 일부가 인체의 접촉 강도에 따라, 상기 특정 선택 노드에 일대일 대응되는 전하재배치용 캐패시터들에 순차적으로 재배치되도록 유도함과 아울러, 상기 제 1 캐패시터에 채워져 있던 전하가 상기 전하재배치용 캐패시터들로 재배치될 때, 이 전하의 일부가 최종전압 조절용 캐패시터에 저장되도록 유도하여, 상기 제 1 캐패시터에 충전되어 있던 전압을 최소한밑으로 하강시키며, 상기 제 1 캐패시터의 하강 전압이 상기 출력소자에 설정된 문턱 전압 이하로 떨어지는 시점에 맞추어, 일련의 인체접촉강도 감지 신호를 상기 신호처리 IC로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체접촉강도 감지방법.
  9. 서로 병렬관계를 이루는 다수의 SP들에 전기적으로 연결되며, 인체의 SP 접촉 강도에 따라, 전압 충전량이 선택적으로 변화되어, 임의의 신호처리 IC와 전기적으로 연결된 출력소자의 출력신호 상태를 변화시키는 제 1 캐패시터와, 상기 SP들과 일대일 대응되며, 상기 SP들에 접촉된 인체와 연계하여, 일련의 RC 회로를 형성하며, 상기 제 1 캐패시터에 충전된 전하의 일부가 RC 시상수에 맞추어 재분포 될 수 있도록, 해당 전하를 받아들이는 전하재배치용 캐패시터들과, 상기 SP들 및 전하재배치용 캐패시터들과 일대일 대응되며, 상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용캐패시터들의 전압 충·방전량을 선택적으로 조절하는 선택 노드들을 이용한 인체접촉강도 감지방법에 있어서,
    상기 제 1 캐패시터 및 전하재배치용 캐패시터들을 초기화한 후, 상기 선택 노드들 중, 다수의 특정 선택 노드들을 제외한 나머지 선택 노드들을 모두 접지시킨 상태에서, 상기 특정 선택 노드들 에 일정량의 전압을 충전시켜, 상기 제 1 캐패시터에 일정량의 전압이 충전되도록 유도하는 단계와;
    일정 순서에 맞추어 상기 모든 선택 노드들의 각각으로, 특정 크기의 전압 펄스를 가하여, 상기 제 1 캐패시터에 채워져 있던 전하의 일부가 해당 전압 펄스에 따라, 상기 전하재배치용 캐패시터들에 순차적으로 재배치되도록 유도하고, 상기 전압 펄스가 가해진 순서에 따라, 상기 제 1 캐패시터에 충전되어 있던 전압을 선택적으로 하강시키며, 상기 제 1 캐패시터의 하강 전압이 상기 출력소자에 설정된 문턱 전압 이하로 떨어지는 시점에 맞추어, 일련의 인체접촉강도 감지 신호를 상기 전압 펄스가 가해진 순서에 따라, 상기 신호처리 IC로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체접촉강도 감지방법.
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