KR102158709B1

KR102158709B1 - 접촉 감지 장치 및 이의 컨트롤러 ic

Info

Publication number: KR102158709B1
Application number: KR1020190107689A
Authority: KR
Inventors: 이종우; 윤호권; 고주열; 홍병주; 류제혁; 지용운
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2019-05-03
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-09-22
Also published as: KR20200127918A; US20200348791A1; CN111880673A; US11048357B2

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC는 센싱 코일과 발진 회로를 형성하는 커패시터; 상기 발진 회로로부터 출력되는 발진 신호를 카운트하여 카운트 값을 출력하는 디지털 변환부; 및 서로 다른 딜레이 시간 동안의 상기 카운트 값의 변화량들을 산출하고, 상기 변화량들에 따라, 접촉 물체의 접촉 강도를 검출하는 접촉 검출부; 를 포함할 수 있다.

Description

접촉 감지 장치 및 이의 컨트롤러 IC{TOUCH INPUT SENSING APPARATUS AND CONTROLLER IC THEREOF}

본 발명은 접촉 감지 장치 및 이의 컨트롤러 IC에 관한 것이다.

접촉 감지 장치는 모바일 기기에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치에 해당한다. 최근, 접촉 감지 장치는 스마트 폰, PDA(Personal Digital Assistant), 및 웨어러블 기기 등과 같은 다양한 모바일 기기에 널리 적용되고 있다.

다만, 커패시티브 방식을 이용하여, 접촉 물체를 감지하는 접촉 감지 장치는 습한 환경하에서, 감도가 현저히 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 과제는 인덕티브 방식으로 접촉 물체를 검출하는 접촉 감지 장치 및 이의 컨트롤러 IC를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인덕티브 방식을 이용하여, 접촉 물체를 정밀하게 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 채용하는 전자 기기의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 2, 도 3, 및 도 4은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 코일의 사시도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 상세 블록도이다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 접촉 검출부의 주요부에서 출력되는 신호를 나타낸다.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉 검출부의 상세 블록도이다.
도 10 및 도 11은 도 9의 실시예에 따른 접촉 검출부의 주요부에서 출력되는 신호를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 일 예로, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.

또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 채용하는 전자 기기의 일 예를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 해당하는 전자 기기(1)는 글라스(2), 케이스(3), 접촉 감지 장치(10)를 포함할 수 있다. 도 1에서, 전자 기기(1)의 일 예로 스마트 폰이 도시되어 있으나, 실시예에 따라, 전자 기기(1)는 휴대 가능한 모바일 기기, 착용 가능한 웨어러블 기기 등의 다양한 형태의 디바이스를 포함할 수 있다.

글라스(2)는, 전자 기기(1)의 전면에 형성되어, 글라스(2)의 후면에 마련되는 디스플레이 장치로부터 제공되는 화면을 출력할 수 있다.

케이스(3)는 전기 기기(1)의 외관을 형성할 수 있다. 일 예로, 케이스(3)는 전자 기기(1)의 전면에 마련되는 글라스(2)를 수용하는 형태로 형성되어, 글라스(2)와 함께 전자 기기(1)의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(3)는 절연체 및 도체 중 하나로 형성될 수 있다.

접촉 감지 장치(10)는 글라스(2)의 내측에 마련되는 제1 접촉 감지 장치(10a) 및 케이스(3)의 내측에 마련되는 제2 접촉 감지 장치(10b)를 포함할 수 있다. 제1 접촉 감지 장치(10a)는 글라스(2)로 입력되는 사용자의 접촉을 감지하고, 제1 접촉 감지 장치(10b)는 케이스(3)로 입력되는 사용자의 접촉을 감지할 수 있다.

도 2, 도 3, 및 도 4은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 나타내는 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 코일의 사시도이다.

도 2 내지 도 4의 접촉 감지 장치는 유사하므로, 도 2의 접촉 감지 장치를 중심으로 설명하고, 도 3 및 도 4의 접촉 감지 장치는 도 2의 접촉 감지 장치와의 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치(10)는 패널부(100) 및 컨트롤러 IC(200)을 포함할 수 있다. 패널부(100)는 기판(110), 센싱 코일(120), 커버부(130), 삽입층(140) 및 스페이서(150)를 포함할 수 있다.

기판(110)은 인쇄 회로 기판(PCB) 및 연성 인쇄 회로 기판(FPCB) 중 하나를 포함할 수 있고, 기판(110)의 일면에 센싱 코일(120)이 마련될 수 있다. 컨트롤러 IC(200)는 기판(110)의 타면에 마련될 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 컨트롤러 IC(200)는 센싱 코일(120)이 마련되지 않는 기판(110)의 일면에 마련될 수 있다.

센싱 코일(120)은 기판(110)의 중앙 영역에 마련될 수 있다. 일 예로, 센싱 코일(120)은 기판(110) 상에 형성되는 회로 패턴에 의해 형성될 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 센싱 코일(120)은 권선형 인덕터 코일 및 솔레노이드 코일 중 하나로 형성되어, 기판(110)에 실장될 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 코일(120)은 코일부(121) 및 코어부(122)를 포함할 수 있다.

센싱 코일(120)의 코일부(121)는 원형의 회로 패턴으로 형성될 수 있고, 실시예에 따라, 삼각형 및 사각형 등 다양한 형상의 회로 패턴으로 형성될 수 있다.

코일부(121)의 중앙 영역에는 중공부가 마련된다. 중공부는 코일부(121)를 형성하는 회로 패턴이 마련되지 않은 부분으로 이해될 수 있다. 중공부 내에는 코어부(122)가 마련될 수 있다. 코어부(122)는 코일부(121)와 절연되어, 자성체 및 도체 중 하나로 형성될 수 있다. 코어부(122)는 코일부(121)의 자기장을 집중시켜, 접촉 감지 장치(10)의 센싱 감도는 향상될 수 있다.

다시, 도 2를 참조하면, 커버부(130)는 접촉 감지 장치(10)의 최상층에 마련된다. 커버부(130)는 사용자의 손가락 등과 같은 접촉 물체가 접촉되는 부분으로써, 도 1의 글라스(2) 및 케이스(3) 중 하나와 동일한 구성으로 이해될 수 있다.

삽입층(140)은 커버부(130)의 하부에 마련된다. 삽입층(140)은 기판(110)의 가장자리 영역에 형성되는 스페이서(150)를 사이에 두고, 기판(110) 및 센싱 코일(120)과 마주하여 배치된다.

스페이서(150)는 기판(110)의 가장자리 영역에 형성되어, 일면이 기판(110)과 접합되고, 타면이 삽입층(130)에 접합될 수 있다. 스페이서(150)는 센싱 코일(120)의 두께 보다 두껍게 형성되어, 센싱 코일(120)과 커버부(130) 사이에 소정의 공간을 제공할 수 있다.

한편, 도 2에서, 접촉 감지 장치(10)가 스페이서(150)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 접촉 감지 장치(10)를 박형화 하기 위하여, 도 3와 같이, 스페이서(150)는 생략되고, 삽입층(140)이 센싱 코일(120)과 접합되어 배치될 수 잇다.

커버부(130)는 절연체 및 도체 중 하나로 형성될 수 있다. 일 예로, 커버부(130)가 도 1의 글라스(2)에 대응되는 경우, 커버부(130)는 절연체로 형성될 수 있고, 커버부(130)가 도 1의 케이스(3)에 대응되는 경우, 커버부(130)는 절연체 및 도체 중 하나로 형성될 수 있다.

삽입층(140)은 도체, 자성체, 및 절연체 중 하나로 형성될 수 있다.

삽입층(140)이 도체 및 자성체로 형성되는 경우, 도체 및 자성체로 형성되는 삽입층(140)에 의해 센싱 코일(120)의 자기장이 집중되어 센싱 감도가 향상될 수 있다. 일 예로, 도체는 탄성 복원력이 우수한 인청동합금 및 인코넬 718으로 형성될 수 있다.

삽입층(140)이 절연체로 형성되는 경우, 삽입층(140)은 탄성 절연체로 형성될 수 있다. 삽입층(140)이 탄성 절연체로 형성되어, 접촉 물체가 커버부(130)에 접촉시 탄성 촉감을 제공할 수 있다. 한편, 탄성 절연체는 금속 입자를 포함할 수 있다. 일 예로, 금속 입자가 포함된 탄성 절연체는 레진 및 금속 분말을 혼합하여 제조될 수 있다. 금속 입자가 포함된 탄성 절연체에 의해 자기장이 집중되어 센싱 감도가 향상될 수 있다.

실시예에 따라, 삽입층(140)은 커버부(130)와 다른 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 커버부(130)가 절연체로 형성되는 경우, 삽입층(140)은 도체로 형성될 수 있고, 커버부(130)가 도체로 형성되는 경우, 삽입층(140)은 절연체로 형성될 수 있다.

한편, 도 2 및 도 3에서, 접촉 감지 장치(10)가 삽입층(140)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 커버부(130)가 도체로 형성되는 경우, 도체로 형성되는 커버부(130)에 의해 자기장이 집중되어 센싱 감도가 향상될 수 있으므로, 도 4와 같이, 삽입층(140)은 생략될 수 있다.

한편, 실시예에 따라, 기판(110)의 타면에는 페라이트 시트가 마련될 수 있다. 페라이트 시트는 기판(110)의 타면으로부터 유입되는 노이즈 및 와전류를 차단하고, 센싱 코일(120)의 자기장을 집중시킬 수 있다. 기판(110)의 타면에 페라이트 시트가 마련되는 경우, 컨트롤러 IC(200)은 페라이트 시트를 사이에 두고, 기판(110)에 마련될 수 있다.

페라이트 시트는 연자성 물질로 형성될 수 있으며, 연자성 물질은 페라이트 분말과 레진(resin)층을 혼합하여 제조될 수 있다. 페라이트 분말과 레진(resin)층을 혼합하여 제조되는 연자성 물질은 부드럽고 쉽게 변형될 수 있다. 따라서, 상기 연자성 물질은 페라이트의 딱딱하고 쉽게 깨지는 특성을 개선할 수 있다.

한편, 센싱 코일(120)의 코어부(122)는 기판(110)의 타면에 마련되는 페라이트 시트, 및 삽입층(140) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 센싱 코일(120)의 코어부(122)는 기판(110)의 타면에 마련되는 페라이트 시트, 및 삽입층(140) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되어, 센싱 코일(120)의 코일부(121)의 자기장을 더욱 집중시킬 수 있다.

커버부(130)에 사용자의 손가락 등과 같은 접촉 물체가 접촉되면, 접촉 물체는 트랜스포머의 2차(Secondary) 코일로, 센싱 코일(120)은 트랜스포머의 1차(Primary) 코일와 같이 동작한다.

접촉 물체(2차 코일)에 와전류(Eddy Current)가 생성되면, 자기장이 생성되고, 생성된 자기장에 따라 센싱 코일(1차 코일)의 인덕턴스가 변화한다. 접촉 물체(2차 코일)에서 생성된 자기장은 센싱 코일(1차 코일)에서 생성되는 자기장을 상쇄하여, 접촉 물체가 접근함에 따라, 센싱 코일(1차 코일)의 인덕턴스는 감소한다.

본 실시예에서, 접촉 물체가 커버부(130)에 접촉되지 않는 경우에도, 센싱 코일(120)과 접촉 물체의 거리에 따라 센싱 코일(120)의 인덕턴스가 변경될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치(10)는 접촉 물체가 커버부(130)에 직접 접촉하지 않는 호버 터치(hover touch)를 검출하는데 이용될 수 있고, 접촉 물체에 의해 커버부(130)가 휘거나 구부러지지 않은 상태에도 사용자의 입력을 검출할 수 있다. 여기서, 호버는 접촉 물체가 커버부(130)로부터 소정의 거리 이격된 상태를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인덕티브 방식의 접촉 감지 장치는 커패시티브 방식의 접촉 감지 장치와 달리, 사용자가 장갑을 끼고 있는 경우에도, 접촉 감지 장치가 습한 환경 하에 위치하는 경우에도 접촉 물체를 정밀하게 검출할 수 있다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 블록도이다.

도 6를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치(10)는 센싱 코일(120) 및 컨트롤러 IC(200)를 포함할 수 있다. 컨트롤러 IC(200)는 커패시터(210), 디지털 변환부(220), 및 접촉 검출부(230)를 포함할 수 있다. 일 예로, 커패시터(210), 저항(R), 디지털 변환부(220), 및 접촉 검출부(230)는 하나의 집적 회로에 의해 구현될 수 있다.

센싱 코일(120)은 도 2, 도 3, 및 도 4의 센싱 코일(120)과 동일한 구성에 해당한다. 커패시터(210)는 센싱 코일(120)과 연결되어, 소정의 발진 회로(Circuit_OSC)를 구성하여, 발진 신호를 생성할 있다. 발진 신호의 주파수는 접촉 물체와 센싱 코일(120)의 거리에 따라 변화하는 센싱 코일(120)의 인덕턴스에 따라 결정될 수 있다.

컨트롤러 IC(200)는 저항(R)을 추가적으로 포함할 수 있다. 저항(R)은 센싱 코일(120) 및 커패시터(210)와 전기적으로 연결되어, 정전기 방전(ESD:Electrostatic Discharge) 기능을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 컨트롤러 IC(200)는 저항(R)이 제거된 형태로, 구성될 수 있다.

센싱 코일(120)과 커패시터(210)에 의해 구성되는 발진 회로(Circuit_OSC)에서는 발진 신호가 출력되고, 발진 신호의 발진 주파수는 디지털 변환부(220)에 의해 디지털 값으로 변환된다. 접촉 검출부(230)는 디지털 변환부(220)로부터 출력되는 디지털 값으로부터 접촉 물체를 검출할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 상세 블록도이다.

도 7을 참조하면, 센싱 코일(120)과 커패시터(210)에 의해 형성되는 발진 회로(Circuit_osc)는 발진 신호(OSC)를 출력한다.

디지털 변환부(220)는 발진 신호(OSC)를 카운트하여, 카운트 값(CNTCNT)을 생성한다. 디지털 변환부(220)는 발진 신호(OSC)를 소정의 기준 시간 동안 기준 클럭을 이용하여 카운트할 수 있다. 실시예에 따라, 디지털 변환부(220)는 발진 신호(OSC)를 분주하여, 분주 신호를 생성하고, 생성된 분주 신호를 소정의 기준 시간 동안 기준 클럭을 이용하여 카운트할 수 있다.

접촉 검출부(230)는 딜레이부(231), 감산부(232), 비교부(233), 및 판단부(234)를 포함할 수 있다.

딜레이부(231)는 적어도 하나의 딜레이 체인을 포함할 수 있다. 일 예로, 딜레이부(231)는 제1 딜레이 체인(231a)을 포함할 수 있다. 제1 딜레이 체인(231a)은 카운트 값(CNT)을 제1 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl1)에 따라 제1 딜레이 시간만큼 지연하여, 제1 딜레이 카운트 값(CNT_Delay1)을 출력한다. 제1 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl1)에 따라, 카운트 값(CNT)의 제1 딜레이 시간이 결정될 수 있다.

감산부(232)는 적어도 하나의 감산기를 포함할 수 있다. 일 예로, 감산부(232)는 제1 감산기(232a)를 포함할 수 있다. 제1 감산기(232a)는 제1 딜레이 카운트 값(CNT_Delay1)과 카운트 값(CNT)을 감산하여, 제1 차분값(Diff1)을 출력한다. 카운트 값(CNT)은 현재 카운트된 값에 해당하고, 제1 딜레이 카운트 값(CNT_Delay1)은 현재로부터 제1 딜레이 시간 이전에 카운트된 값에 해당한다.

비교부(233)는 적어도 하나의 비교기를 포함할 수 있다. 일 예로, 비교부(233)는 제1 비교기(233a)를 포함할 수 있다. 제1 비교기(233a)는 제1 차분값(Diff1)과 제1 비교값(TH_VAL1)을 비교하여, 제1 차분값(Diff1)이 제1 비교값(TH_VAL1) 이상인 경우, 하이 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)를 출력하고, 제1 차분값(Diff1)이 제1 비교값(TH_VAL1) 미만인경우, 로우 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)를 출력한다.

제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 로우 레벨 상태에서, 제1 차분값(Diff1)과 비교되는 제1 비교값(TH_VAL1)은, 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 하이 레벨 상태에서, 제1 차분값(Diff1)과 비교되는 제1 비교값(TH_VAL1)과 서로 다른 값을 가질 수 있다. 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 로우 레벨 상태에서, 제1 차분값(Diff1)과 비교되는 제1 비교값(TH_VAL1)은, 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 하이 레벨 상태에서, 제1 차분값(Diff1)과 비교되는 제1 비교값(TH_VAL1)과 히스테리시스 값만큼 차이가 날 수 있다.

제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 로우 레벨 상태에서, 제1 차분값(Diff1)과 비교되는 제1 비교값(TH_VAL1)은, 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 하이 레벨 상태에서, 제1 차분값(Diff1)과 비교되는 제1 비교값(TH_VAL1) 보다 클 수 있다.

일 예로, 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 로우 레벨 상태에서, 제1 차분값(Diff1)과 비교되는 제1 비교값(TH_VAL1)은 제1 차분값(Diff1)의 최대값의 1/8에 해당하고, 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 하이 레벨 상태에서, 제1 차분값(Diff1)과 비교되는 제1 비교값(TH_VAL1)은 제1 차분값(Diff1)의 최대값의 1/16에 해당할 수 있다. 따라서, 제1 비교기(233a)는 히스테리시스 특성을 가질 수 있다.

도 8은 도 7의 실시예에 따른 접촉 검출부의 주요부에서 출력되는 신호를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 접촉 물체가 패널부에 접촉되는 경우, 센싱 코일의 인덕턴스가 증가함에 따라, 발진 신호(OSC)의 주파수가 감소하고, 카운트 값(CNT)이 감소한다.

제1 딜레이 카운트 값(CNT_Delay1)과 카운트 값(CNT)의 차이값에 해당하는 제1 차분값(Diff1)이 제1 비교값(TH_VAL1) 이상인 경우, 하이 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 출력되고, 제1 차분값(Diff1)이 제1 비교값(TH_VAL1) 미만인 경우, 로우 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 출력된다.

판단부(234)는 비교부(233)로부터 하이 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 제공되는 경우, 접촉 물체가 패널부에 접촉한 것으로 판단하고, 비교부(233)로부터 로우 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 제공되는 경우, 접촉 물체가 패널부에 접촉하지 않은 것으로 판단한다.

한편, 판단부(234)는 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환된 경우, 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환된 시점의 딜레이 카운트 값(CNT_Delay)을 저장한다. 판단부(234)는 저장된 딜레이 카운트 값(CNT_Delay)과 현재의 카운트 값(CNT)을 비교하여, 저장된 딜레이 카운트 값(CNT_Delay)과 카운트 값(CNT)의 차가 히스테리시스 값 미만일 때, 터치 패널에 접촉된 접촉 물체가 터치 패널로부터 떨어져서, 터치 동작이 종료된 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 검출부(230)는 제1 딜레이 시간(Delay Chain time1) 동안의 카운트 값(CNT)의 변화가 제1 비교값(TH_VAL) 이상인 경우, 접촉 물체가 패널부에 접촉한 것으로 판단한다. 따라서, 제1 딜레이 시간(Delay Chain time1) 보다 긴 시간 동안의 카운트 값(CNT)의 느린 변화를 외부 환경요인의 변화 또는 노이즈에 의한 변화에 의해 발생한 것으로 판단하여, 접촉 물체의 접촉 유무를 정밀하게 검출할 수 있다.

도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉 검출부의 상세 블록도이다.

도 9의 실시예에 따른 접촉 검출부는, 서로 다른 딜레이 시간 동안의 카운트 값의 변화량들을 산출하고, 산출된 변화량들에 따라, 패널부로 제공되는 입력의 강도를 검출할 수 있다. 이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 검출부의 동작을 상세히 설명하도록 한다. 한편, 도 9의 실시예에 따른 접촉 검출부는 도 7의 실시예에 따른 접촉 검출부와 유사하므로, 중복되는 설명은 생략될 수 있다.

딜레이부(231)는 적어도 하나의 딜레이 체인을 포함할 수 있다. 일 예로, 딜레이부(231)는 제1 딜레이 체인(231a) 및 제2 딜레이 체인(231b)을 포함할 수 있다. 제1 딜레이 체인(231a)은 카운트 값(CNT)을 제1 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl1)에 따라 제1 딜레이 시간만큼 지연하여, 제1 딜레이 카운트 값(CNT_Delay1)을 출력한다. 제1 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl1)에 따라, 카운트 값(CNT)의 제1 딜레이 시간이 결정될 수 있다.

제2 딜레이 체인(232a)은 카운트 값(CNT)을 제2 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl2)에 따라 제2 딜레이 시간만큼 지연하여, 제2 딜레이 카운트 값(CNT_Delay2)을 출력한다. 제2 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl2)에 따라, 카운트 값(CNT)의 제2 딜레이 시간이 결정될 수 있다.

감산부(232)는 적어도 하나의 감산기를 포함할 수 있다. 일 예로, 감산부(232)는 제1 감산기(232a) 및 제2 감산기(232b)를 포함할 수 있다.

제1 감산기(232a)는 제1 딜레이 카운트 값(CNT_Delay1)과 카운트 값(CNT)을 감산하여, 제1 차분값(Diff1)을 출력한다. 카운트 값(CNT)은 현재 카운트된 값에 해당하고, 제1 딜레이 카운트 값(CNT_Delay1)은 현재로부터 제1 딜레이 시간 이전에 카운트된 값에 해당한다.

제2 감산기(232b)는 제2 딜레이 카운트 값(CNT_Delay2)과 카운트 값(CNT)을 감산하여, 제2 차분값(Diff2)을 출력한다. 카운트 값(CNT)은 현재 카운트된 값에 해당하고, 제2 딜레이 카운트 값(CNT_Delay2)은 현재로부터 제2 딜레이 시간 이전에 카운트된 값에 해당한다.

비교부(233)는 적어도 하나의 비교기를 포함할 수 있다. 일 예로, 비교부(233)는 제1 비교기(233a) 및 제2 비교기(233b)를 포함할 수 있다.

제1 비교기(233a)는 제1 차분값(Diff1)과 제1 비교값(TH_VAL1)을 비교하여, 제1 차분값(Diff1)이 제1 비교값(TH_VAL1) 이상인 경우, 하이 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)를 출력하고, 차분값이 제1 비교값(TH_VAL1) 미만인 경우, 로우 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)를 출력한다.

제2 비교기(233b)는 제2 차분값(Diff2)과 제2 비교값(TH_VAL2)을 비교하여, 제2 차분값(Diff2)이 제2 비교값(TH_VAL2) 이상인 경우, 하이 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag2)를 출력하고, 제2 차분값(Diff2)이 제2 비교값(TH_VAL2) 미만인 경우, 로우 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag2)를 출력한다.

도 7의 접촉 검출부가 접촉 유무만을 검출하는 반면, 도 9의 접촉 검출부는 제1 비교 신호 및 제2 비교 신호를 통해, 접촉의 강도를 판단할 수 있다.

도 10 및 도 11은 도 9의 실시예에 따른 접촉 검출부의 주요부에서 출력되는 신호를 나타낸다.

도 10은 접촉 물체가 제1 접촉 강도로 패널부에 접촉되는 경우 접촉 검출부의 주요부에서 출력되는 신호를 나타내고, 도 11는 접촉 물체가 제2 접촉 강도로 패널부에 접촉되는 경우 접촉 검출부의 주요부에서 출력되는 신호를 나타낸다.

접촉 물체가 제1 접촉 강도로 패널부에 접촉되는 경우, 센싱 코일의 인덕턴스 변화는 접촉 물체가 제2 접촉 강도로 패널부에 접촉되는 경우, 센싱 코일의 인덕턴스 변화 보다 클 수 있다. 즉, 제1 접촉 강도의 세기는 제2 접촉 강도의 세기보다 셀 수 있다. 제1 접촉 강도는 접촉 물체가 패널부에 강하게 접촉되는 경우에 해당하고, 제2 접촉 강도는 접촉 물체가 패널부에 약하게 접촉되는 경우에 해당한다.

본 명세서에서, 접촉이란, 접촉 물체가 패널부에 직접 맞닿는 경우뿐만 아니라, 접촉 물체가 패널부로부터 소정의 거리 이격되었으나, 접촉 물체가 검출되는 경우까지 포함한다.

따라서, 접촉 물체의 제1 접촉 강도 및 제2 접촉 강도는 접촉 물체와 패널부 간의 거리 및 접촉 물체에 의해 패널부에 인가되는 힘 등에 의해 구분될 수 있다.

일 예로, 접촉 물체와 패널부 간의 거리가 가까운 경우는 접촉 물체가 제1 접촉 강도로 패널부에 접촉되는 경우로, 접촉 물체와 패널부 간의 거리가 먼 경우는 접촉 물체가 제2 접촉 강도로 패널부에 접촉되는 경우로 이해될 수 있다.

또한, 접촉 물체에 의해 패널부에 인가되는 힘이 센 경우는 접촉 물체가 제1 접촉 강도로 패널부에 접촉되는 경우로, 접촉 물체에 의해 패널부에 인가되는 힘이 약한 경우는 접촉 물체가 제2 접촉 강도로 패널부에 접촉되는 경우로 이해될 수 있다.

도 10 및 도 11를 참조하면, 접촉 물체가 패널부에 접촉되는 경우, 센싱 코일의 인덕턴스가 증가함에 따라, 발진 신호(OSC)의 주파수가 감소하고, 카운트 값(CNT)이 감소한다. 도 10 및 도 11를 비교하면, 접촉 물체가 패널부에 제1 접촉 강도로 접촉되는 경우, 카운트 값(CNT)의 변화가 큰 반면, 접촉 물체가 패널부에 제2 접촉 강도로 접촉되는 경우, 카운트 값(CNT)의 변화가 작을 수 있다.

도 10 및 도 11에서, 제1 비교값(TH_VAL1)이 제2 비교값(TH_VAL2) 보다 레벨이 낮고, 제1 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl1)에 따른 제1 딜레이 시간(Delay Chain time1)은 제2 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl2)에 따른 제2 딜레이 시간(Delay Chain time2) 보다 시구간이 짧은 것으로 가정한다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 차분값(Diff1)이 제1 비교값(TH_VAL1) 이상인 경우, 하이 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 출력된다. 이어서, 제2 차분값(Diff2)과 제2 비교값(TH_VAL2)의 비교 결과에 따라, 하이 레벨 또는 로우 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag2)가 출력된다.

도 10을 참조하면, 접촉 물체가 패널부에 제1 접촉 강도로 접촉되는 경우, 제2 차분값(Diff2)이 제2 비교값(TH_VAL2) 이상이므로, 하이 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag2)가 출력되는 반면, 도 11를 참조하면, 접촉 물체가 패널부에 제2 접촉 강도로 접촉되는 경우, 제2 차분값(Diff2)이 제2 비교값(TH_VAL2) 미만이므로, 로우 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag1)가 출력된다.

따라서, 판단부(234)는 하이 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 생성된 후, 기준 시간의 경과 후에, 하이 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag2)가 생성되는지 여부에 따라, 접촉 물체의 접촉 강도를 판단할 수 있다.

따라서, 판단부(234)는 하이 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 생성된 후, 기준 시간의 경과 후에, 하이 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag2)가 생성되는 경우, 접촉 물체의 접촉 강도를 제1 접촉 강도로 판단할 수 있다.

또한, 판단부(234)는 하이 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 생성된 후, 기준 시간의 경과 후에, 로우 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag2)가 출력되는 경우, 접촉 물체의 접촉 강도를 제2 접촉 강도로 판단할 수 있다. 상기 기준 시간은 제1 딜레이 시간(Delay Chain time1)과 제2 딜레이 시간(Delay Chain time2)의 시간차에 의해 결정될 수 있다.

한편, 판단부(234)는 하이 레벨의 제1 비교 신호(Detect_Flag1)가 생성된 후, 기준 시간의 경과 전에, 하이 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag2)가 생성되는 경우, 제2 비교 신호(Detect_Flag2)가 외부 환경요인에 의해 변화한 것으로 판단하여, 하이 레벨의 제2 비교 신호(Detect_Flag2)를 노이즈로 판단할 수 있다. 따라서, 판단부(234)는 외부 환경요인에 따른 제2 비교 신호(Detect_Flag2)의 변화를 정밀하게 검출하여, 접촉 강도를 정밀하게 검출할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서, 접촉 물체의 접촉 강도가 2개의 접촉 강도로 구분되는 것으로 기술하였으나, 다양한 접촉 강도를 판별하기 위하여, 본 발명은 다양한 형태로 변경될 수 있다. 일 예로, 도 9의 딜레이부(231)는 N개의 딜레이 체인을 포함하고, 감산부(232)는 N개의 감산기를 포함하고, 비교부(233)는 N개의 비교기를 포함하여, 판단부(234)는 접촉 물체의 접촉 강도를 N개로 구분하여 판단할 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 접촉 감지 장치
100: 패널부
110: 기판
120: 센싱 코일
130: 커버부
140: 삽입층
150: 스페이서
200: 컨트롤러 IC
210: 커패시터
220: 디지털 변환부
230: 접촉 검출부

Claims

센싱 코일과 발진 회로를 형성하는 커패시터;
상기 발진 회로로부터 출력되는 발진 신호를 카운트하여 카운트 값을 출력하는 디지털 변환부; 및
서로 다른 딜레이 시간 동안의 상기 카운트 값의 변화량들을 산출하고, 상기 변화량들에 따라, 접촉 물체의 접촉 강도를 검출하는 접촉 검출부; 를 포함하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제1항에 있어서, 상기 접촉 검출부는,
상기 카운트 값을 제1 딜레이 시간만큼 지연하여, 제1 딜레이 카운트 값을 출력하는 제1 딜레이 체인, 및
상기 카운트 값을 상기 제1 딜레이 시간 보다 시구간이 긴 제2 딜레이 시간만큼 지연하여, 제2 딜레이 카운트 값을 출력하는 제2 딜레이 체인을 포함하는 딜레이부를 포함하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제2항에 있어서, 상기 접촉 검출부는,
상기 제1 딜레이 카운트 값과 상기 카운트 값을 감산하여, 제1 차분값을 출력하는 제1 감산기, 및
상기 제2 딜레이 카운트 값과 상기 카운트 값을 감산하여, 제2 차분값을 출력하는 제2 감산기를 포함하는 감산부를 더 포함하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제3항에 있어서, 상기 접촉 검출부는,
상기 제1 차분값과 제1 비교값을 비교하여, 상기 제1 차분값이 상기 제1 비교값 이상인 경우, 하이 레벨의 제1 비교 신호를 출력하고, 상기 제1 차분값이 상기 제1 비교값 미만인 경우, 로우 레벨의 제1 비교 신호를 출력하는 제1 비교기, 및
상기 제2 차분값과 상기 제1 비교값 보다 레벨이 높은 제2 비교값을 비교하여, 상기 제2 차분값이 상기 제2 비교값 이상인 경우, 하이 레벨의 제2 비교 신호를 출력하고, 상기 제2 차분값이 상기 제2 비교값 미만인 경우, 로우 레벨의 제2 비교 신호를 출력하는 제2 비교기를 포함하는 비교부를 더 포함하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제4항에 있어서, 상기 접촉 검출부는,
상기 하이 레벨의 상기 제1 비교 신호가 생성된 후, 기준 시간의 경과 후에, 상기 하이 레벨의 상기 제2 비교 신호가 생성되는지 여부에 따라, 상기 접촉 물체의 접촉 강도를 판단하는 판단부를 더 포함하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제5항에 있어서, 상기 판단부는,
상기 하이 레벨의 상기 제1 비교 신호가 생성된 후, 상기 기준 시간의 경과 후에, 상기 하이 레벨의 상기 제2 비교 신호가 생성되는 경우, 상기 접촉 물체의 접촉 강도를 제1 접촉 강도로 판단하고,
상기 하이 레벨의 상기 제1 비교 신호가 생성된 후, 상기 기준 시간의 경과 후에, 상기 로우 레벨의 상기 제2 비교 신호가 생성되는 경우, 상기 접촉 물체의 접촉 강도를 상기 제1 접촉 강도 보다 강도가 낮은 제2 접촉 강도로 판단하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제6항에 있어서, 상기 판단부는,
상기 제1 접촉 강도에 의한 상기 센싱 코일의 인덕턴스 변화는 상기 제2 접촉 강도에 의한 상기 센싱 코일의 인덕턴스 변화 보다 큰 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제5항에 있어서,
상기 기준 시간은 상기 제1 딜레이 시간 및 상기 제2 딜레이 시간의 시간차에 따라 결정되는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제8항에 있어서, 상기 판단부는,
상기 하이 레벨의 상기 제1 비교 신호가 생성된 후, 상기 기준 시간의 경과 전에, 상기 하이 레벨의 상기 제2 비교 신호가 생성되는 경우, 상기 하이 레벨의 상기 제2 비교 신호를 노이즈로 판단하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
센싱 코일과 발진 회로를 형성하는 커패시터;
상기 발진 회로로부터 출력되는 발진 신호를 카운트하여 카운트 값을 출력하는 디지털 변환부; 및
상기 카운트 값을 딜레이 시간만큼 지연하여, 딜레이 카운트 값을 출력하는 딜레이부, 상기 딜레이 카운트 값과 상기 카운트 값을 감산하여, 차분값을 출력하는 감산부, 상기 차분값과 비교값을 비교하여, 비교 신호를 생성하는 비교부, 및 상기 비교 신호의 하이 레벨 또는 로우 레벨에 따라 접촉 물체의 접촉 여부를 판단하는 판단부를 포함하는 접촉 검출부; 를 포함하고,
상기 판단부는 상기 비교 신호가 상기 로우 레벨에서 상기 하이 레벨로 전환되는 경우, 상기 카운트 값과 상기 비교 신호가 상기 로우 레벨에서 상기 하이 레벨로 전환된 시점의 상기 딜레이 카운트 값을 비교하여, 접촉 물체의 접촉 종료 여부를 판단하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제10항에 있어서,
상기 비교 신호가 하이 레벨 상태에서, 상기 차분값과 비교되는 비교값과, 상기 비교 신호가 로우 레벨 상태에서, 상기 차분값과 비교되는 비교값은, 서로 다른 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제11항에 있어서, 상기 판단부는,
상기 카운트 값과 상기 비교 신호가 상기 로우 레벨에서 상기 하이 레벨로 전환된 시점의 상기 딜레이 카운트 값의 차가, 상기 비교 신호가 하이 레벨 상태에서 상기 차분값과 비교되는 비교값과, 상기 비교 신호가 로우 레벨 상태에서 상기 차분값과 비교되는 비교값의 차이 값 미만일 때, 상기 접촉 물체의 접촉이 종료된 것으로 판단하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제11항에 있어서,
상기 비교 신호가 하이 레벨 상태에서, 상기 차분값과 비교되는 비교값은 상기 비교 신호가 로우 레벨 상태에서, 상기 차분값과 비교되는 비교값 보다 작은 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제10항에 있어서, 상기 판단부는,
상기 비교 신호가 상기 하이 레벨인 경우, 상기 접촉 물체가 접촉된 것으로 판단하고, 상기 비교 신호가 상기 로우 레벨인 경우, 상기 접촉 물체가 접촉되지 않은 것으로 판단하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제10항에 있어서,
상기 발진 신호의 주파수는 상기 접촉 물체와 상기 센싱 코일의 거리에 따라 변화하는 상기 센싱 코일의 인덕턴스에 따라 결정되는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제10항에 있어서,
상기 센싱 코일 및 상기 커패시터와 연결되어, 정전기 방전 기능을 수행하는 저항; 을 더 포함하는 접촉 감지 장치의 컨트롤러 IC.
제1항 및 제10항 중 어느 하나의 항의 컨트롤러 IC; 및
상기 컨트롤러 IC의 커패시터와 발진 회로를 형성하는 센싱 코일 및 상기 센싱 코일이 마련되는 기판을 포함하는 패널부; 를 포함하는 접촉 감지 장치.