KR100946246B1

KR100946246B1 - 채널입력단자의 수를 최소화한 다채널 정전용량 터치센서

Info

Publication number: KR100946246B1
Application number: KR1020070125009A
Authority: KR
Inventors: 주재홍; 정상보; 박광덕; 이상철
Original assignee: 에이디반도체(주)
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2010-03-09
Also published as: KR20090058295A

Abstract

본 발명은 채널입력단자의 수를 최소화한 다채널 정전용량 터치센서에 관한 것으로서, 채널입력단자(122)와, 채널입력단자(122)에 복수개가 직렬로 연결되는 채널분류 커패시터(C1, C2,C3, C4)와, 복수개의 채널분류 커패시터(C1, C2, C3, C4)의 사이사이에 연결되도록 설치되는 복수개의 터치패드(10)와, 복수개의 터치패드(10) 중의 어느 하나에 터치가 이루어졌을 때 채널입력단자(122)를 통하여 입력되는 주파수 변화율을 가지고 어느 터치패드에 터치가 이루어졌느냐를 파악하는 터치감지판단부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

다채널, 정전용량, 터치센서, 채널입력단자, 주파수 변화율

Description

채널입력단자의 수를 최소화한 다채널 정전용량 터치센서{Multi-channel capacitive touch sensor of which the number of channel input terminals is minimized}

도 1은 종래의 다채널정전용량 터치센서를 설명하기 위한 도면;

도 2 내지 도 5는 정전용량 터치센서의 채널입력단자가 하나인 경우의 동작방식을 설명하기 위한 도면들;

도6 내지 도8은 단일입력단자를 통해 다채널 입력이 이루어지는 원리를 설명하기 위한 도면들;

도9 내지 도 13은 본 발명에 따른 다채널 정전용량 터치센서를 설명하기 위한 도면들;

도14는 1개의 채널입력단자를 통하여 다채널입력이 이루어지는 다채널 정전용량 터치센서 칩의 일예를 설명하기 위한 도면;

도 15 내지 도 17은 두 개의 채널입력단자를 통하여 다채널 입력이 이루어지는 다채널 정전용량 터치센서를 설명하기 위한 도면들;

도 18은 도 15의 점 A에 추가 정전용량이 발생하였을 때에 pin1 및 pin2를 통해 측정되는 주파수의 변화를 설명하기 위한 도면;

도 19는 도 15의 점 B에 추가 정전용량이 발생하였을 때에 pin1 및 pin2를 통해 측정되는 주파수의 변화를 설명하기 위한 도면;

도 20은 도 15의 pin1, pin2에서 측정되는 주파수 변화율을 설명하기 위한 도면;

도 21 내지 도 23은 두 개의 채널입력단자를 통해서 4채널 입력이 이루어지는 경우를 설명하기 위한 도면들;

도 24는 2개의 채널입력단자를 통하여 다채널입력이 이루어지는 다채널 정전용량 터치센서 칩의 일예를 설명하기 위한 도면;

도 25는 본 발명의 일 실시예의 도면을 간략화하기 위한 터치 블록의 개략적 구성을 나타낸 도면;

도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 정전용량 터치센서의 개략적 구성을 나타낸 도면;

도 27은 도 26에 도시된 다채널 정전용량 터치센서를 작동시키기 위한 스위치 제어부를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다채널 정전용량 터치센서에 관한 것으로서, 특히 채널입력단자의 수를 최소화한 다채널 정전용량 터치센서에 관한 것이다.

최근 TV 또는 모니터(Monitor) 등의 가전제품에서 다채널정전용량 방식의 터치센서(multi-channel capacitive touch sensor)를 이용한 키 인터페이스(Key Interface)가 디자인 측면의 장점 및 신뢰성 향상 등의 면에서 부각되고 있다.

도 1은 종래의 다채널정전용량 터치센서를 설명하기 위한 도면으로서, 8채널의 경우를 예로 든 것이다.

도 1을 참조하면, 8개의 채널에 관한 것이므로 8개의 터치패드(10)가 필요하며, 다채널 정전용량 터치센서(20)의 채널입력단자(22)도 8개가 요구된다. 또한 8개의 채널별 디지털 신호가 출력되어야 하므로 다채널 정전용량 터치센서(20)의 채널출력단자(24)도 8개가 요구된다. 마이컴(30)은 다채널 정전용량 터치센서(20)의 채널수와 같은 수의 출력을 전달 받아야 하므로 마이컴의 입력단(32)도 8개가 요구된다. 그러나 이렇게 다채널 정전용량 터치센서(20)의 채널입력단자(22)이 채널수와 같은 수가 설치되는 것은 매우 낭비적인 구조의 응용회로를 요하므로 바람직하지 않다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 각각의 채널입력단자에 대해 여러 개의 채널을 할당하여 입력을 받을 수 있는 다채널 정전용량 터치센서를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 채널입력단자의 수를 가능한 한 적게 유지하면서도 정확한 터치위치를 찾기에 용이한 다채널 정전용량 터치센서를 제공하는 것 이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 다채널 정전용량 터치센서는, 채널입력단자와, 상기 채널입력단자에 복수개가 직렬로 연결되는 채널분류 커패시터와, 상기 복수개의 채널분류 커패시터의 사이사이에 연결되도록 설치되는 복수개의 터치패드와, 상기 복수개의 터치패드 중의 어느 하나에 터치가 이루어졌을 때 상기 채널입력단자를 통하여 입력되는 주파수 변화율을 가지고 어느 터치패드에 터치가 이루어졌느냐를 파악하는 터치감지판단부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 채널분류 커패시터 중에서 상기 채널입력단자로부터 가장 멀리 위치하는 것은 접지된다.

상기 터치감지판단부는, 한쪽 끝은 접지되고 다른 한쪽끝은 Vcc 전압이 인가되어 전류 Ic가 흐르는 전류공급선과, 상기 전류 Ic의 차단여부를 결정하도록 상기 전류공급선에 설치되는 스위치 S1 및 스위치 S2를 포함하여 이루어지며, 이 때 상기 채널입력단자는 상기 스위치 S1 및 스위치 S2의 사이에 위치하도록 상기 전류공급선에 연결된다. 상기 터치감지판단부는 상기 채널입력단자에서 측정되는 주파수파형이 삼각파형을 이루도록 상기 스위치 S1 및 S2를 교번하여 온오프시키는 스위치 제어부를 포함한다.

상기 복수개의 채널분류 커패시터 각각은 동일한 정전용량값을 가질 수도 있고, 서로 다른 정전용량값을 가질 수도 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 다채널 정전용량 터치센서는, 두 개의 채널입력단자와, 상기 두 개의 채널입력단자가 연결되도록 복수개가 직렬로 연결되어 상기 두 개의 채널입력단자 사이에 설치되는 채널분류 커패시터와, 상기 복수개의 채널분류 커패시터의 사이사이에 연결되도록 설치되는 복수개의 터치패드와, 상기 복수개의 터치패드 중의 어느 하나에 터치가 이루어졌을 때 상기 두 개의 채널입력단자를 통하여 입력되는 주파수 변화율의 차이를 가지고 어느 터치패드에 터치가 이루어졌느냐를 파악하는 터치감지판단부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 터치감지판단부는, 전류 Ic가 흐르며 제1갈래선과 제2갈래선으로 분기되며 상기 제1갈래선과 제2갈래선의 끝은 접지되는 전류공급선과, 시간에 따라 상기 제1갈래선과 제2갈래선 방향으로 번갈아 여닫히도록 상기 전류 공급선에 설치되어 상기 제1갈래선 및 제2갈래선에 전류 Ic가 번갈아 흐르도록 하는 절환 스위치 Scontorl과, 상기 제1갈래선에 설치되는 스위치 S3와, 상기 스위치 S3보다 더 접지쪽에 위치하도록 상기 제1갈래선에 설치되는 스위치 S4와, 상기 제2갈래선에 설치되는 스위치 S1과, 상기 스위치 S1보다 더 접지쪽에 위치하도록 상기 제1갈래선에 설치되는 스위치 S2를 포함하여 이루어지며, 상기 두 개의 입력단자중 하나는 상기 스위치 S3 및 스위치 S4의 사이에 위치하도록 상기 제1갈래선에 연결되고, 나머지 하나는 상기 스위치 S1 및 스위치 S2의 사이에 위치하도록 상기 제2 갈래선에 연결된다.

상기 터치감지판단부는, 상기 절환 스위치 Scontrol이 상기 제1갈래선으로 닫혀서 전류 Ic가 상기 제1갈래선 방향으로 흐를 때 상기 스위치 S2를 온시키고, 상기 절환 스위치 Scontrol이 상기 제2갈래선으로 닫혀서 전류 Ic가 상기 제2갈래선 방향으로 흐를 때 상기 스위치 S4를 온시키는 스위치 제어부를 포함하며, 상기 스위치 제어부는, 상기 제1갈래선에 연결되는 입력단자에서 측정되는 주파수 파형과, 상기 제2갈래선에 연결되는 입력단자에서 측정되는 주파수 파형이 삼각파형을 이루도록 상기 스위치 Scontrol, S1, S2, S3, S4를 온오프시킨다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 예에 따른 다채널 정전용량 터치센서는, N개의 채널입력단자(단, N은 3 이상의 정수), 적어도 _NC₂의 개수를 가지며, 그 각각이 상기 채널입력단자의 각각에 M개의 채널입력을 시키며, N개의 채널입력단자들 중에 선택된 2개의 채널입력단자에 연결되는 터치블록, 상기 터치블록 중의 어느 하나에 터치가 이루어졌을 때, 터치가 이루어진 터치블록에 연결된 두 개의 채널입력단자를 통하여 입력되는 주파수 변화율의 차이를 가지고 어느 터치패드에 터치가 이루어졌느냐를 파악하는 터치감지판단부를 구비하여, 최대 NM(N-1)/2 개의 입력채널을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형 이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.

[1개의 채널입력단자를 통하여 다채널입력이 이루어지는 경우]

도 2는 정전용량 터치센서(20)의 입력단자가 하나인 경우의 동작방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 점 A에서 측정되는 주파수 파형을 설명하기 위한 도면이다.

도 2및 3을 참조하면, 전류공급선은 한쪽끝은 접지되고 다른 한쪽끝으로는 Vcc 전압이 인가되어 전류 Ic가 흐른다. 상기 전류공급선에는 스위치 S1 및 S2가 설치되어 있으며 상기 스위치 S1 및 S2에 의해서 전류 Ic의 차단이 이루어진다. 채널입력단자(A)는 스위치 S1과 S2 사이에 위치하도록 상기 전류공급선에 연결된다. 채널입력단자(A)에는 커패시터 Ceq의 한쪽단이 연결되며 커패시터 Ceq의 나머지 한쪽단은 접지된다.

스위치 S1을 닫고 S2를 열면 커패시터 Ceq에 전하가 충전되고, 반대로 스위치 S2를 닫고 S1을 열면 커패시터 Ceq가 방전이 된다. 정전용량 터치센서(20) 내에 있는 스위치 제어부(미도시)를 통하여, 점 A의 전압이 기준전압1까지 떨어지면 S1을 닫고 스위치 S2를 열어서 커패시터 Ceq에 전하가 충전되도록 한다. 그리고 이러한 충전이 다 이루어져서 점 A의 전압이 기준전압2에 도달하면 스위치 S2를 닫고 스위치 S1을 열어서 커패시터 Ceq가 방전되도록 한다. 그러면, A에서는 도 3과 같이 T3-T1의 주기를 가지는 삼각파형이 측정되며, 이 때 점 A에서의 주파수 fosc는 수학식 1과 같이 주어진다.

[수학식 1]

도 4 및 도 5는 도 3에서 커패시터 Ceq의 정전용량값과 점 A에서 측정되는 주파수 파형과의 관계를 설명하기 위한 도면들이다. 도4 및 도5를 참조하면, 전류 Ic, 기준전압1, 및 기준전압2를 상수로 가정하면, 시간 T1, T2, 및 T3은 전적으로 커패시터 Ceq의 정전용량값에 따라 결정된다. 커패시터 Ceq의 정전용량값이 커지면 도 4와 같이 시간 T1, T2, T3의 주기가 늘어나고 주파수 fosc는 느려지게 된다. 반대로 커패시터 Ceq의 정전용량값이 작아지면 경우 도 5와 같이 T1, T2, T3 주기가 짧아지고 따라서 주파수 fosc는 빨라지게 된다.

도6 내지 도8은 단일입력단자를 통해 다채널 입력이 이루어지는 원리를 설명하기 위한 도면들이다.

구체적으로, 도 2의 커패시터 Ceq를 도 6과 같이 채널분류 커패시터 C1, C2, ..., Cn 을 직렬연결시켜 구성하였을 때 채널분류 커패시터 C1, C2, ..., Cn의 정전용량값이 Cvalue로 모두 같다면 점 A에서 바라 본 총 정전용량값은 Cvalue/n이 된다. 이 때, 도 7과 같이 추가 커패시터 Ct가 점 D2에 연결되면 점 A에서 바라보는 총 정전용량값은 증가하게 되어 도 4와 같이 점 A에서의 주파수가 느려진다. 정전용량값이 본 예에서처럼 반드시 같아야만 하는 것은 아니고 각각 C1value, C2value, ..., Cnvalue로 서로 다를 수도 있는데, 이 때 점 A에서 바라 본 총 정전용량값은 터치가 없을 때는 항상 일정하다.

추가 커패시터 Ct가 점 D1, D2, D3, ..., Dn에 추가된다면 각 점에 추가될 때마다 점 A에서 바라본 총 정전용량값은 서로 다르며, 따라서 점 A에서의 주파수 변화율은 도 8과 같이 변하게 된다. 결과적으로 주파수 변화율에 따라 어느 점에 커패시터 Ct가 추가되었는지 알 수 있게 된다.

도9는 본 발명에 따른 다채널 정전용량 터치센서의 단일입력단자를 설명하기 위한 도면이다. 패드 P1, P2, P3는 자체적으로 정전용량성분을 가지고 있기 때문에 도 9b와 같이 패드 P1, P2, P2는 패드 커패시터 Cp1, Cp2, Cp3로 모델링될 수 있다.

도 10 내지 도 12는 도 9의 패드 P1, P2, P3에 접촉이 일어나는 경우를 설명하기 위한 도면들이다. 구체적으로, 점 A에서 바라보는 모든 총 정전용량값은 패드 P1, P2, P3에 어떤 접촉이 없다면 항상 일정하다. 그러나 도 10a, 11a, 12a와 같이 사람의 손 등으로 패드 P1, P2, P3를 접촉하면, 도 10b, 11b, 12b와 같이 추가 정전용량 Ct1, Ct2, Ct3가 발생하게 된다.

패드 P1, P2, P3을 접촉하는 위치에 따라 점 A에서 바라 본 총 정전용량값은 변할 것이며 이 차이에 따라 주파수가 달라진다. 따라서 터치가 이루어지지 않았을 때의 도 9에서 발생하는 주파수와 비교했을 때, 패드 P1, P2, P3에 접촉이 이루어졌을 때의 점 A에서의 주파수 변화율은 도 13과 같이 변하게 된다. 결국 주파수 변화율에 따라 어떤 패드에 접촉이 일어났는지 알 수 있게 된다.

도 14는 1개의 채널입력단자를 통하여 다채널입력이 이루어지는 다채널 정전용량 터치센서 칩의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 도 14를 참조하면, 다채널 정전용량 터치센서(120)의 채널입력단자(122)는 2개가 설치되며, 채널출력단자(124)은 8개가 설치된다. 각각의 채널입력단자(122)에는 채널분류 커패시터 C1, C2, C3, C4 및 C5, C6, C7, C8이 직렬로 연결된다. 상기 채널분류 커패시터들 사이에는 채널터치패드(10)가 연결되며, 채널터치패드(10) 내의 패드는 1개의 채널입력단자(122)에 대하여 5개가 설치된다. 이러한 구성을 취하면 1개의 채널입력단자(122)을 통하여 5개의 채널이 입력될 수 있으며, 채널별 신호는 상술한 바와 같이 주파수 변화율로 구분한다.

그러나 이와 같이 1개의 채널입력단자를 통하여 다채널입력이 이루어지게 하여 종래기술에 대한 개선을 할 수 있지만, 정확한 터치위치를 찾기에는 어려움이 존재할 수도 있기 때문에 이를 더 발전시킬 수도 있다. 왜냐하면 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 채널분류 커패시터 C1, C2, C3의 정전용량값과 터치패드 P1, P2, P3의 크기와 모양 등이 변함에 따라 점 A에서 바라 본 전체 정전용량값이 변하기 때문에 주파수 변화율도 영향을 받을 수밖에 없고 따라서 다채널 정전용량 터치센서 IC칩을 사용할 때마다 정확한 터치 위치 파악을 위한 셋팅 과정이 필요하게 된다.

따라서 본 출원인은 이러한 문제점을 염두에 두어 단순 주파수 변화율로 터치위치를 찾는 것이 아니라 주파수 변화율 두 개를 비교해서 주파수 변화율의 차를 이용하여 위치를 찾는 방법을 더 제안한다.

[두개의 입력단자를 통하여 다채널입력이 이루어지는 경우]

도 15는 두 개의 입력단자를 통하여 다채널 입력이 이루어지는 다채널 정전용량 터치센서를 설명하기 위한 도면이다.

전류공급선에는 전류 Ic가 흐르며 제1갈래선과 제2갈래선(221a)과 제2갈래선(221b)으로 분기된다. 제1갈래선(221a)과 제2갈래선(221b)의 끝은 접지된다. 제1갈래선(221a)에는 스위치 S3 및 S4가 설치되며, 스위치 S4가 더 접지쪽에 위치한다. 제2갈래선(221b)에는 스위치 S1과 S2가 설치되며, 스위치 S2가 더 접지쪽에 위치한다. Pin2는 스위치 S3와 S4 사이에 위치하도록 제1갈래선(221a)에 연결되고, Pin2는 스위치 S1과 S2 사이에 위치하도록 제2갈래선(221b)에 연결된다.

절환 스위치 Scontrol은 시간에 따라 제1갈래선(221a)과 제2갈래선(221b) 방향으로 번갈아 여닫으면서 전류 Ic를 흘려주는데, 도 16은 스위치 Scontrol이 제1갈래선(221a)의 방향으로 닫혔을 때의 타이밍 Tc1에서의 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 17은 스위치 Scontrol이 제2갈래선(221b)의 방향으로 닫혔을 때의 타이밍 Tc2에서의 상태를 설명하기 위한 도면이다. 타이밍 Tc1 일 때 스위치 S2를 닫으면, 도 16에서 알 수 있듯이 Pin2를 통해 도 2와 동일한 회로가 구성되며, 타이밍 Tc2 일 때 스위치 S4를 닫으면 도 17에서 알 수 있듯이 Pin1을 통해 도 2와 동일한 회로가 구성된다.

타이밍 Tc1(도 16)일 때 Pin2에서 측정되는 주파수는 커패시터 Ceq에 아무런 추가 커패시턴스가 없을 경우에 도 3과 같이 삼각파형을 이룬다. 타이밍 Tc2(도 17)일 때에도 마찬가지로 Pin1에서 측정되는 주파수는 커패시터 Ceq에 아무런 추가 커패시턴스가 없을 경우에 도 3과 같이 삼각파형을 이룬다.

그러나 커패시터 Ceq에 추가 정전용량이 발생하여 전체 Ceq의 정전용량값이 증가하게 되면 타이밍 Tc1일때에는 pin2를 통해 측정되는 주파수가 느려지게 되며, 타이밍 Tc2일 때에는 pin1을 통해 측정되는 주파수가 느려지게 된다. 이 때, 점 A부분에 추가 정전용량이 발생했을 때와 점 B부분에 추가 정전용량이 발생했을 때 Pin1과 Pin2에서 측정되는 주파수에는 서로 차이가 발생한다. 다시 말해 점 A에 추가 정전용량이 발생하였을 때는 도 18에 도시된 바와 같이 pin1을 통해 측정되는 주파수의 변화가 pin2를 통해 측정되는 주파수의 변화보다 훨씬 크다. 반대로 점 B에 추가 커패시턴스가 발생하였을 때는 도 19에 도시된 바와 같이 pin2를 통해 측정되는 주파수의 변화가 pin1을 통해 측정되는 주파수의 변화보다 훨씬 크다.

따라서 도 20에서 보는 바와 같이 pin1, pin2에서 측정되는 주파수의 변화율은 서로 상대적으로 변하게 되므로, 점 A에 추가 정전용량이 발생했는지 점 B에 추가 정전용량이 발생했는지를 주파수의 변화율의 차이를 가지고 판단이 가능하다.

이러한 점을 감안하여 도 21과 같이 pin1과 pin2 사이에 채널분류 커패시터 C1, C2, C3를 직렬로 연결하고, 이들 채널분류 커패시터의 사이사이에 패드 P1, P2, P3, P4를 설치하면, 패드 P1, P2, P3, P4 중의 어느 한 곳에 터치가 이루어졌을 때 도 22와 같이 pin1과 pin2에서 서로 반비례적으로 주파수 변화율이 변하므로 이를 통하여 터치위치를 파악할 수 있다.

Pin1과 Pin2가 동일한 Ceq 값을 가지고 있고 같은 전류 Ic를 공급받기 때문 에 Pin1과 pin2에서 측정되는 두 주파수 변화율의 차이는 도 23과 같이 선형적으로 변하며, 그 차이는 분류 커패시터 C1, C2, C3 및 패드 P1, P2, P3, P4에 기생하는 정전용량값과 상관없이 언제나 분류 가능한 형태로 계산되어 진다. 따라서 1개의 입력단자를 통하여 다채널 입력이 이루어지는 경우에 발생하는 상술한 문제점을 극복할 수 있게 된다.

도 24는 2개의 채널입력단자를 통하여 다채널입력이 이루어지는 다채널 정전용량 터치센서 칩의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 도 24를 참조하면, 다채널 정전용량 터치센서(220)의 채널입력단자(222)는 4개가 설치되며, 채널출력단자(224)는 10개가 설치된다. 채널입력단자 Pin1과 Pin2 사이에는 채널분류 커패시터 C1, C2, C3, C4과 직렬로 연결되고, 채널입력단자 Pin3와 Pin4 사이에는 채널분류 커패시터 C5, C6, C7, C8이 직렬로 연결된다. 상기 채널분류 커패시터 사이 또는 채널입력단자와 채널분류 커패시터 사이에는 패드가 설치되어 결국 5개의 패드를 포함하는 터치패드(10)가 채널입력단자 사이에 연결된다. 즉, Pin1과 Pin2를 통하여는 5개 채널신호가 입력되고, Pin3와 Pin4를 통하여 5개의 채널신호가 입력된다. 채널별 신호는 두 개의 입력단자를 통하여 입력되는 주파수 변화율의 차이를 가지고 구분한다.

[복수의 입력단자를 통하여 다채널입력이 이루어지는 경우]

도 25는 본 발명의 일 실시예의 도면을 간략화하기 위하여, 직렬로 연결된 채널분류 커패시터들과, 그 커패시터들의 사이 또는 채널입력단자와 채널분류 커패시터 사이에 설치된 패드를 포함하는 터치패드(10)를 합하여 하나의 구성요소인 터 치 블록(250)으로 나타낸 것이다. 도 25를 참조하면, 패드들은 5개, 채널분류 커패시터들은 패드들의 사이에 4개가 설치되며, 터치패드(10)의 양단이 채널입력단자 A 및 채널입력단자 B에 각각 연결되어 채널입력신호가 전달되게 된다. 이러한 구조에서는, 하나의 터치 블록(250)에 의해 5개의 채널신호가 각각 채널입력단자 A 및 채널입력단자 B에 입력된다.

도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 정전용량 터치센서의 개략적 구성을 나타낸 도면이다. 도 26을 참조하면, 도 25에 도시된 바와 같은 터치블록(250)으로 이루어진 터치블록 1 내지 터치블록 6이 4개의 입력 단자를 통해 입력신호를 제공하고 있음을 알 수 있다. 터치블록 1은 입력단자 1과 입력단자 2의 사이, 터치 블록 2는 입력단자 1과 입력단자 3의 사이, 터치 블록 3은 입력단자 1과 입력단자 4의 사이, 터치블록 4는 입력단자 2과 입력단자 3의 사이, 터치블록 5는 입력단자 2과 입력단자 4의 사이, 터치블록 6는 입력단자 3과 입력단자 4의 사이에 위치하게 된다.

시간에 따라 전류의 흐름을 입력단자 1-입력단자 2, 입력단자 1-입력단자 3, 입력단자 1-입력단자 4, 입력단자 2-입력단자 3, 입력단자 2-입력단자 4, 입력단자 3-입력단자 4로 흐르도록, 도 27에 도시된 스위치를 온-오프(on-off)하여 제어하면, 각각의 터치블록은 도 24에 설명된 바와 마찬가지로 동작한다. 즉, 총 6개의 터치 블록이 있으므로 동작 시간을 총 6으로 나누어 설정하고 동작시간 1(Ta1)일 때는 전류의 흐름이 터치 블록 1이 동작할 수 있도록 스위치 Scontrol을 갈림길 1과 2를 한 번씩 on-off, 동작시간 2(Ta2)일 때는 전류의 흐름이 터치 블록 2가 동 작 할 수 있도록 스위치 Scontrol을 갈림길 1과 3을 한 번씩 on-off, 동작시간 3(Ta3)일 때는 전류의 흐름이 터치 블록 3이 동작 할 수 있도록 스위치 Scontrol을 갈림길 1과 4을 한 번씩 on-off, 동작시간 4(Ta4)일 때는 전류의 흐름이 터치 블록 4가 동작 할 수 있도록 스위치 Scontrol을 갈림길 2와 3을 한 번씩 on-off, 동작시간 5(Ta5)일 때는 전류의 흐름이 터치 블록 5가 동작 할 수 있도록 스위치 Scontrol을 갈림길 2와 4를 한 번씩 on-off, 마지막으로 동작시간 6(Ta6)일 때는 전류의 흐름이 터치 블록 6이 동작 할 수 있도록 스위치 Scontrol을 갈림길 3과 4를 한 번씩 on-off하면 된다. 이와 같이 전류의 흐름을 제어하는 스위치 제어부는 앞의 실시예에서는 터치 감지 판단부에 설치하였으나, 본 실시예에서와 같이 터치센서 전체 제어부에 설치하여도 무방하다.

한편, 도 25에 도시된 터치블록(250)을, 도 26에 도시된 구조에 적용할 경우, 4개의 입력단자를 통하여 ₄C₂x 5 = 6 x 5 = 30개의 입력신호를 받을 있는 다채널 정전용량 터치센서의 개발이 가능하다. 게다가 입력 단자의 개수가 증가하며 더 많은 채널의 입력이 가능한데, 예를 들어 입력 단자가 5개가 된다면 총 입력 단자의 조합의 경우는 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4, 2-5, 3-4, 3-5, 4-5로 총 10개의 조합(₅C₂)이 되고, 도 25에 도시된 터치블록(250)을 적용하면, 이론적으로 입력 단자 5개를 통하여 총 50개의 입력 채널을 구성하는 것이 가능하다.

정리하자면, 입력단자의 수가 N개이고, 하나의 터치블록에 포함되는 패드의 수가 M개라면, 이론상 입력 채널의 전체 개수는 _NC₂ x M = NM(N-1)/2 개가 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다채널 입력을 위한 채널입력단자의 수를 줄일 수 있으므로, PCB 보드에 정전용량센서 칩을 설치함에 있어서 공간활용도를 높일 수 있게 되며, 따라서 매우 효율적인 응용회로 구성이 가능하게 된다.

Claims

채널입력단자;

상기 채널입력단자에 복수개가 직렬로 연결되는 채널분류 커패시터;

상기 복수개의 채널분류 커패시터의 사이사이에 연결되도록 설치되는 복수개의 터치패드; 및

상기 복수개의 터치패드 중의 어느 하나에 터치가 이루어졌을 때 상기 채널입력단자를 통하여 입력되는 주파수 변화율을 가지고 어느 터치패드에 터치가 이루어졌느냐를 파악하는 터치감지판단부;를 구비하며,

상기 터치감지판단부는, 한쪽 끝은 접지되고 다른 한쪽끝은 Vcc 전압이 인가되어 전류 Ic가 흐르는 전류공급선과, 상기 전류 Ic의 차단여부를 결정하도록 상기 전류공급선에 설치되는 스위치 S1 및 스위치 S2;를 포함하며,

상기 채널입력단자는 상기 스위치 S1 및 스위치 S2의 사이에 위치하도록 상기 전류공급선에 연결되는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제1항에 있어서, 상기 복수개의 채널분류 커패시터 중에서 상기 채널입력단자로부터 가장 멀리 위치하는 것이 접지되는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
삭제
제1항에 있어서, 상기 터치감지판단부가 상기 채널입력단자에서 측정되는 주파수파형이 삼각파형을 이루도록 상기 스위치 S1 및 S2를 교번하여 온오프시키는 스위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제1항에 있어서, 상기 복수개의 채널분류 커패시터 각각이 동일한 정전용량값을 가지는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제1항에 있어서, 상기 복수개의 채널분류 커패시터 각각이 서로 다른 정전용량값을 가지는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
두 개의 채널입력단자;

상기 두 개의 채널입력단자가 연결되도록 복수개가 직렬로 연결되어 상기 두 개의 채널입력단자 사이에 설치되는 채널분류 커패시터;

상기 복수개의 채널분류 커패시터의 사이사이에 연결되도록 설치되는 복수개의 터치패드;

상기 복수개의 터치패드 중의 어느 하나에 터치가 이루어졌을 때 상기 두 개의 채널입력단자를 통하여 입력되는 주파수 변화율의 차이를 가지고 어느 터치패드 에 터치가 이루어졌느냐를 파악하는 터치감지판단부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제7항에 있어서, 상기 터치감지판단부는,

전류 Ic가 흐르며 제1갈래선과 제2갈래선으로 분기되며 상기 제1갈래선과 제2갈래선의 끝은 접지되는 전류공급선;

시간에 따라 상기 제1갈래선과 제2갈래선 방향으로 번갈아 여닫히도록 상기 전류 공급선에 설치되어 상기 제1갈래선 및 제2갈래선에 전류 Ic가 번갈아 흐르도록 하는 절환 스위치 Scontorl;

상기 제1갈래선에 설치되는 스위치 S3;

상기 스위치 S3보다 더 접지쪽에 위치하도록 상기 제1갈래선에 설치되는 스위치 S4;

상기 제2갈래선에 설치되는 스위치 S1;

상기 스위치 S1보다 더 접지쪽에 위치하도록 상기 제1갈래선에 설치되는 스위치 S2;를 포함하며,

상기 두 개의 입력단자중 하나는 상기 스위치 S3 및 스위치 S4의 사이에 위치하도록 상기 제1갈래선에 연결되고, 나머지 하나는 상기 스위치 S1 및 스위치 S2의 사이에 위치하도록 상기 제2 갈래선에 연결되는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제8항에 있어서, 상기 터치감지판단부는,

상기 절환 스위치 Scontrol이 상기 제1갈래선으로 닫혀서 전류 Ic가 상기 제1갈래선 방향으로 흐를 때 상기 스위치 S2를 온시키고, 상기 절환 스위치 Scontrol이 상기 제2갈래선으로 닫혀서 전류 Ic가 상기 제2갈래선 방향으로 흐를 때 상기 스위치 S4를 온시키는 스위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제9항에 있어서, 상기 스위치 제어부는, 상기 제1갈래선에 연결되는 입력단자에서 측정되는 주파수 파형과, 상기 제2갈래선에 연결되는 입력단자에서 측정되는 주파수 파형이 삼각파형을 이루도록 상기 스위치 Scontrol, S1, S2, S3, S4를 온오프시키는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제7항에 있어서, 상기 복수개의 채널분류 커패시터 각각이 동일한 정전용량값을 가지는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제7항에 있어서, 상기 복수개의 채널분류 커패시터 각각이 서로 다른 정전용량값을 가지는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
N개의 채널입력단자(단, N은 3 이상의 정수);

적어도 _NC₂의 개수를 가지며, 그 각각이 상기 채널입력단자의 각각에 M개의 채널입력을 시키며, N개의 채널입력단자들 중에 선택된 2개의 채널입력단자에 연결되는 터치블록;

상기 터치블록 중의 어느 하나에 터치가 이루어졌을 때, 터치가 이루어진 터치블록에 연결된 두 개의 채널입력단자를 통하여 입력되는 주파수 변화율의 차이를 가지고 어느 터치패드에 터치가 이루어졌느냐를 파악하는 터치감지판단부;

를 구비하여, 최대 NM(N-1)/2 개의 입력채널을 제공하는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제13항에 있어서, 상기 터치블록들의 각각이:

상기 선택된 2개의 채널입력단자에 연결되도록 복수개가 직렬로 연결되어 상기 두 개의 채널입력단자 사이에 설치되는 채널분류 커패시터들;

상기 복수개의 채널분류 커패시터의 사이사이에 연결되도록 설치되는 복수개의 터치패드;

를 구비하는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.
제13항에 있어서, 동작 시간을 상기 터치 블록의 개수로 나눈 복수의 시간영역에 대해 순차적으로 바꾸어가며 터치 블록이 동작할 수 있도록 온-오프 동작을 하는 스위치를 포함하는 스위치 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다채널 정전용량 터치센서.