KR102163061B1 - 하우징에 적용될 수 있는 터치 입력 센싱 장치를 갖는 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 하우징의 터치 입력 센싱 장치는, 하우징과 일체로 이루어진 제1 터치부재를 포함하는 터치 스위치부; 상기 터치 스위치부의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수를 갖는 공진신호를 생성하는 공진회로; 상기 공진회로로부터의 공진신호를 디지털값인 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및 상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력되는 카운트값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호를 출력하는 터치 검출기; 를 포함한다

Description

하우징에 적용될 수 있는 터치 입력 센싱 장치를 갖는 전자 기기{AN ELECTRONIC DEVICE TOUCH INPUT SENSING APPARATUS APPLICABLE TO A HOUSING}
본 발명은 하우징에 적용될 수 있는 터치 입력 센싱 장치를 갖는 전자 기기에 관한 것이다.
일반적으로, 웨어러블 기기는 좀더 얇고 심플하면서 깔끔한 디자인이 선호되고 있으며 이에 맞추어 기존 기계식 스위치가 사라지고 있다. 이는 방진, 방수 기술의 구현이 이루어짐과 더불어, 매끄러운 디자인의 일체감 있는 모델의 개발이 이루어짐에 따라 가능해지고 있다.
이러한 구현 및 개발을 위해, 현재 메탈 위를 터치하는 ToM(touch On Metal) 기술, 터치 패널을 이용한 커패시터 센싱 기법, MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System), 마이크로 스트레인 게이지(Micro Strain Gauge) 등의 기술이 개발되고 있으며 이에 더 나아가 포스 터치기능까지 개발되는 추세이다.
기존의 기계식 스위치의 경우, 스위치 기능 구현을 위해, 내부적으로 큰 사이즈와 공간이 필요하고, 외관상으로도 외부로 튀어나오는 형태나 외부 케이스와 일체화가 아닌 구조 등으로 인하여 깔끔하지 못한 디자인과 큰 공간이 필요하다는 단점이 있다.
또한 전기적으로 연결되는 기계식 스위치의 직접적인 접촉으로 인한 감전의 위험이 있으며, 특히 기계적 스위치의 구조상 방진 방수가 곤란하다는 단점이 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) KR 10-2002-0077836(2002.10.14)
(특허문헌 2) KR 10-2009-0120709 (2009.11.25)
(특허문헌 1) US 2018-0093695 (2018.04.05)
(특허문헌 1) JP 5651036 (2014.11.21)
본 발명의 일 실시 예는, 기계적인 버튼식 스위치를 대체하기 위해, 전자 기기의 하우징과 일체로 이루어지며, 터치 입력을 센싱할 수 있는 독특한 터치 스위칭 구조 및 신호 처리 방식을 제안하는 전자 기기를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의해, 하우징과 일체로 이루어진 적어도 하나의 제1 터치부재를 포함하는 터치 스위치부; 상기 터치 스위치부의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수를 갖는 공진신호를 생성하는 공진회로; 상기 공진회로로부터의 공진신호를 디지털값인 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및 상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력되는 카운트값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호를 출력하는 터치 검출기; 를 포함하는 터치 입력 센싱 장치를 갖는 전자 기기가 제안된다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기계적인 버튼식 스위치를 대체하기 위해, 모바일 기기 등의 전자 기기의 하우징과 일체로 이루어지는 독특한 터치 스위칭 구조 및 독특한 신호 처리 방식을 이용하여, 하우징의 터치 입력을 정밀하게 센싱을 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 보다 얇고 심플하면서 깔끔한 디자인이 구현 가능하고, 별도의 ADC(analog-digitalconverter)와 같은 복잡하고 고가의 신호 처리기가 필요 없으며, 모바일 기기 등의 전자 기기의 하우징과 일체로 이루어지는 터치부재에 코일요소를 직접 부착하는 경우, 별도의 스페이서(Spacer) 구조물이 불필요하여 쉽게 구현 가능하다는 장점이 있다. 게다가 하우징과 일체로 이루어진 터치 부재를 터치 영역으로 이용함에 따라 방진 및 방수 기능의 스위치 구현이 가능하고, 습한 환경에서도 전혀 문제없이 센싱이 가능하다는 장점이 있다.
도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명이 적용되는 전자 기기의 외관 예시도이다.
도 2는 도 1의 (a)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이는 I-I' 선 단면구조의 일 예시도이다
도 3은 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면의 일 예시도이다.
도 4는 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면도이다.
도 6은 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면도이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 도 6의 터치 입력 센싱 장치의 구조에 대한 변형 예시도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 공진회로 및 회로부 예시도이다.
도 10은 도 9의 노터치시 공진회로의 일 예시도이다.
도 11은 도 9의 터치시 공진회로의 일 예시도이다.
도 12는 도 11의 터치 커패시턴스의 일 예시도이다.
도 13의 (a) 및 (b)은 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이는 일 예시도이다.
도 14는 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이는 일 예시도이다
도 15의 (a) 및 (b)는 코일요소의 일 예시도이다.
도 16은 코일요소 및 집적회로 및 커패시턴스 소자의 일 예시도이다.
도 17의 (a),(b),(c)는 도 2의 코일요소의 배치 예시도이다.
도 18은 주파수 디지털 컨버터의 일 예시도이다.
도 19는 주파수 디지털 컨버터의 다른 일 예시도이다.
도 20은 주기 타이머의 동작 설명도이다.
도 21은 데시메이터 CIC 필터의 일 예시도이다.
도 22는 1차 CIC 필터의 일 예시도이다.
도 23은 터치 검출기의 일 예시도이다.
도 24는 도 23의 터치 검출기의 주요 신호의 일 예시도이다.
도 25는 핸드터치시의 카운트값 예시도이다.
도 26은 메탈 터치시의 카운트값 예시도이다.
도 27은 커패시터 접속시의 카운트값 예시도이다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 적용 예시도이다.
이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명이 적용되는 전자 기기의 외관 예시도이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 전자 기기(10)는 터치 스크린(11), 하우징(500), 및 기계적인 버튼식 스위치를 대체하는 제1 터치부재(TM1)를 포함하는 터치 스위치부(TSW)를 포함할 수 있다.
도 1의 (b)를 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 전자 기기(10)는 터치 스크린(11), 하우징(500), 및 기계적인 버튼식 스위치를 대체하는 제1 및 제2 터치부재(TM1,TM2)를 포함하는 터치 스위치부(TSW)를 포함할 수 있다.
도 1의 (b)에서는 터치 스위치부(TSW)가 제1 및 제2 터치부재(TM1,TM2)를 포함하는 경우를 도시하고 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 이와 같은 2개의 제1 및 제2 터치부재에 한정되는 것은 아니고, 제1 및 제2 터치 부재와 같은 방식으로 터치부재 개수가 확장 될 수 있음을 이해할 수 있다.
일 예로, 도 1의 (a) 및 (b)를 참조하면 상기 전자 기기(10)는 스마트폰 등과 같이, 휴대 가능한 기기가 될 수 있고, 스마트 와치(Watch)와 같이, 웨어러블 기기가 될 수 있으며, 특정한 기기에 한정되지 않고, 휴대 가능하거나 착용 가능한 전자 기기, 또는 동작 제어를 위한 스위치를 갖는 전자 기기가 될 수 있다.
상기 하우징(500)은, 전자 기기의 외부에 노출되는 외측 케이스가 될 수 있다. 일 예로, 상기 터치 입력 센싱 장치가 전자 기기에 적용되는 경우, 전자 기기(10)의 사이드(측면)에 배치되는 커버일 수 있다. 일 예로, 상기 하우징(500)은 전자 기기(10)의 후면에 배치되는 커버와 일체로 이루어질 수 있거나, 전자 기기(10)의 후면에 배치되는 커버와 별도로 분리되어 이루어질 수 있다.
이와 같이, 하우징(500)은 전자 기기의 외부 케이스이면 되고, 특별히 특정 위치나, 형태나, 구조로 한정될 필요는 없다.
도 1의 (b)를 참조하면, 상기 제1 및 제2 터치부재(TM1,TM2) 각각은, 상기 전자 기기의 하우징(500)에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 제1 및 제2 터치부재(TM1,TM2)는 전자 기기의 커버에 배치될 수 있는데, 이 경우 커버는 터치 스크린을 제외한 커버, 예를 들면, 사이드 커버나, 후면 커버나, 전면의 일부에 형성될 수 있는 커버 등이 될 수 있으며, 설명의 편의상 하우징의 일 예시로, 전자 기기의 사이드 커버에 배치된 경우에 대해 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1의 (a)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이는 I-I' 선 단면구조의 일 예시도이다.
도 2를 참조하면, 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치는, 터치 스위치부(TSW), 공진회로(600), 주파수 디지털 컨버터(710) 및 터치 검출기(730)를 포함할 수 있다.
터치 스위치부(TSW)는, 전자 기기의 하우징(500)과 일체로 이루어진 적어도 하나의 제1 터치부재(TM1)를 포함할 수 있다.
공진회로(600)는, 터치 스위치부(TSW)의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수(fres)를 갖는 공진신호(LCosc)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 공진회로(600)는, 인덕턴스 회로(610)와 커패시턴스 회로(620)를 포함한다.
주파수 디지털 컨버터(710)는, 상기 공진회로(600)로부터의 공진신호를 디지털 값인 카운트값(L_CNT)으로 변환할 수 있다. 일 예로, 주파수 디지털 컨버터(710)는 공진신호(LCosc)를 카운트 방식으로 카운트값(L_CNT)으로 변환할 수 있다.
그리고, 터치 검출기(730)는, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)로부터 입력받은 카운트값(L_CNT)에 기초하여 터치 입력이 있는지 또는 없는지 등의 터치를 검출하여 터치 검출 신호(DF: Detect_Flag)를 출력할 수 있다.
도 2의 A방향의 하우징 정면도를 참조하여, 터치 스위치부(TSW)에 대한 제1 예시를 설명한다.
일 예로, 상기 터치 스위치부(TSW)는 제1 터치부재(TM1)를 포함하고, 상기 제1 터치부재(TM1)는, 상기 하우징(50)과 일체로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 제1 터치부재(TM1)는 상기 하우징(500)의 재료와 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
일 예로, 상기 하우징(500)이 메탈과 같은 전도체이면 상기 제1 터치부재(TM1)도 전도체일 수 있고, 상기 하우징(500)이 플라스틱과 같은 절연체이면 상기 제1 터치부재(TM1)도 절연체일 수 있다.
도 2의 A방향의 코일요소 정면도를 참조하면, 상기 인덕턴스 회로(610)는 상기 제1 터치부재(TM1)의 내측에 배치되어 인덕턴스(Lind)를 갖는 제1 코일요소(611A)를 포함할 수 있다.
상기 커패시턴스 회로(620)는, 상기 인덕턴스 회로(610)에 연결되어 커패시턴스(Cext)를 갖는 커패시턴스 소자(620A)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 커패시턴스 회로(620)는, 상기 터치 스위치부(TSW)의 터치시 생성되는 터치 커패시턴스(Ctouch)를 포함할 수 있고, 이 터치 커패시턴스(Ctouch, 도 11)는, 도 11과 같이 생성되어, 상기 공진회로(600)의 전체 커패시턴스를 증가시킬 수 있다.
제1 코일요소(611A)의 배치 위치에 대해서는 도 13의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다.
일 예로, 상기 제1 코일요소(611A)는 PCB 기판(611A-S)에 배치된 제1 패드(PA1)와 제2 패드(PA2) 사이에 권선타입으로 연결된 코일패턴(611A-P)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 기판(200)의 일측면(예, 상부면)에는 제1 코일요소(611A)가 배치될 수 있고, 상기 기판(200)의 타측면(예, 하부면)에는 회로부(700)와, MLCC 등의 커패시턴스 소자(620A)가 배치될 수 있다.
일 예로, 회로부(700)는, 공진회로(600)의 일부, 주파수 디지털 컨버터(710) 및 터치 검출기(730)를 포함하는 집적회로가 될 수 있다.
기판(200)은 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)이 될 수 있으며 이에 한정되지 않고, 회로 패턴이 형성될 수 있는 보드(Board)(예, PCB를 비롯한 각종 회로 보드중 하나) 또는 패널(Panel)(예, PLP(Panel Level Package)용 패널)일 수 있다.
도 2에 도시된 터치 입력 센싱 장치의 구조는 하나의 예시에 불과하므로, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 2에서는, 제1 터치부재(TM1)에 대해 설명하였지만, 제1 터치부재(TM1)에 대한 설명은 제2 터치부재(TM2, 도 1b)에도 적용될 수 있다. 일 예로, 제1 터치부재(TM1) 및 제2 터치부재(TM2)를 포함하는 경우에는 하나의 회로부(700)가 제1 터치부재 및 제2 터치부재 각각에 대응되는 서로 다른 공진신호를 처리할 수 있다.
본 발명의 각 도면에 대해, 동일한 부호 및 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 가능한 불필요한 중복 설명은 생략될 수 있고, 각 도면에 대해 가능한 차이점에 대한 사항이 설명될 수 있다.
하기에 설명되는, 본 발명의 각 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치는, 상기 복수의 터치부재를 포함할 수 있는데, 이 경우, 복수의 터치부재는 일렬로 배열되는 구조일 수 있고, 또는 가로 및 세로로 배열되는 매트릭스 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 본 서류에서는, 상기 터치 입력 센싱 장치가 제1 및 제2 터치부재(TM1,TM2, 도 3 내지 도 8)를 포함하는 경우에 대해 도시하고 있으나, 도 3 내지 도 8에서는, 설명의 편의를 위한 예시로, 이러한 2개의 제1 및 제2 터치부재(TM1,TM2)에 한정되지 않는다.
이와 같이 2개의 제1 및 제2 터치부재(TM1,TM2)에 대한 설명을 참조하면, 1개 및 2개 뿐 아니라 3개 이상의 터치부재를 포함할 수 있음을 이해할 수 있다.
본 서류에서, 터치부재(복수의 터치부재중 하나)가 하우징(500)과 일체로 이루어지는데, 여기서 일체라 함은, 재료의 같고 다름에 관계없이, 제조시 하나의 바디(body)로 제작되어, 제조된 이후에는 터치부재가 하우징으로부터 분리될 수 없고 기구적 또는 기계적으로 분리된 구조가 아니고 전혀 빈틈이 없는 하나의 단일 구조를 의미할 수 있다.
도 3은 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면의 일 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치는, 제1 터치부재(TM1)와 제2 터치부재(TM2)를 포함하는 터치 스위치부(TSW)를 포함한다.
상기 제1 및 제2 터치부재(TM1,TM2) 각각은, 상기 하우징(500)과 일체로 이루어질 수 있다.
또한, 공진회로(600, 도 2)의 인덕턴스 회로(610, 도 2)는 제1 코일요소(611A) 및 제2 코일요소(612A)를 포함하고, 상기 공진회로(600, 도 2)의 커패시턴스 회로(610)는 커패시턴스 소자(620A)를 포함할 수 있다. 상기 제1 코일요소(611A), 제2 코일요소(612A), 커패시턴스 소자(620A) 및 회로부(700)는 기판(200)에 실장될 수 있다.
상기 제1 코일요소(611A)는 제1 터치부재(TM1)의 내측에 배치될 수 있고, 상기 제2 코일요소(612A)는 제2 터치부재(TM2)의 내측에 배치될 수 있으며, 이러한 제1 및 제2 코일요소(611A, 612A)와 제1, 제2 터치부재(TM1, TM2)간의 배치위치에 대해서는 도 13의 (a) 및 (b)를 참조하여 더 자세히 설명한다.
제1 터치부재(TM1) 및 상기 제2 터치부재(TM2)는, 하우징(500)의 재료와 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
일 예로, 하우징(500)이 메탈과 같은 전도체이면 제1 터치부재(TM1) 및 제2 터치부재(TM2)도 전도체일 수 있고, 하우징(500)이 플라스틱과 같은 절연체이면 제1 터치부재(TM1) 및 제2 터치부재(TM2)도 절연체일 수 있다.
또한, 상기 기판(200)의 일측면(예, 상부면)에는 제1 코일요소(611A) 및 제2 코일요소(612A)가 배치될 수 있고, 상기 기판(200)의 타측면(예, 하부면)에는 회로부(700)와, MLCC 등의 커패시턴스 소자(620A)가 배치될 수 있다. 이러한 배치 구조는 하나의 예시이므로, 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 및 제2 코일요소(611A,612A)는, 기판(200)의 일면에 서로 이격되어 배치될 수 있고, 기판(200) 상에 형성되는 회로 패턴과 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 코일요소(611A,612A) 각각은, 솔레노이드 코일, 권선형 인덕터 등의 개별 코일 소자나 칩 인덕터 등이 될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 인덕턴스를 갖는 소자일 수 있다.
일 예로, 상기 제1, 제2 터치부재(TM1,TM2)를 구성하는 전도체가 고저항의 메탈로 이루어지는 경우에는, 2개의 제1 및 제2 터치부재(TM1,TM2)간의 간섭을 줄일 수 있어서, 실제로 전기기기에 적용될 수 있다.
도 4는 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 터치 스위치부(TSW)는, 제1 터치부재(TM1-1), 제2 터치부재(TM2-1) 및 절연부재(IM)를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 터치부재(TM1-1,TM2-1)는, 상기 하우징(500)의 재료와 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
상기 절연부재(IM)는, 상기 제1 터치부재(TM1-1)와 상기 제2 터치부재(TM2-1)와의 사이에 배치되고, 상기 제1 터치부재(TM1-1)와 상기 하우징(500)과의 사이에 배치되고, 상기 제2 터치부재(TM2-1)와 상기 하우징(500)과의 사이에 배치될 수 있다.
이와 같은 절연부재(IM)는 상기 하우징(50)과 상기 제1 터치부재(TM1-1)를 전기적으로 분리하고, 상기 하우징(500)과 상기 제2 터치부재(TM2-1)를 전기적으로 분리하고, 상기 제1 및 제2 터치부재(TM1-1,TM2-1)를 전기적으로 서로 분리할 수 있다.
예를 들어, 제1 코일요소(611A)에 대응되는 제1 터치부재(TM1-1)와, 제2 코일요소(612A)에 대응되는 제2 터치부재(TM2-1)는 전도체가 될 수 있다.
상기 절연부재(IM)는 전기를 통하지 않는 부도체 등의 절연체(Insulator)가 될 수 있으며, 일 예로 플라스틱이 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 전도체인 제1 터치부재(TM1-1)와 제2 터치부재(TM2-1) 각각은, 절연부재(IM)에 의해, 서로 분리됨과 동시에, 도전체인 제1 및 제2 터치부재(TM1-1,TM2-1) 각각은 절연부재(IM)에 의해 하우징(500)과 분리된 플로팅 구조 또는 아일랜드 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 플로팅 구조 또는 아일랜드 구조의 다른 예시에 대해서는 이후 도 5의 (a),(b), 도 6, 도 7의 (a),(b) 및 도 8의 (a),(b)을 참조하여 설명된다.
본 서류에서, 아일랜드 구조(플로팅 구조)는, 터치부재(복수의 터치부재중 어느 하나)가 하우징(500)과 전기적으로 오픈된 구조를 의미한다.
본 서류에서, 절연부재(IM)는, 제1,제2 터치부재(TM1-1,TM2)를 전기적으로 절연하기 위한 기능을 제공하면 충분하고, 그 형상이나 구조에 특별히 한정되지 않는다.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면도이다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 터치 스위치부(TSW)는, 제1 터치 부재(TM1-2)와 제2 터치부재(TM2-2)를 포함할 수 있다.
상기 제1 터치부재(TM1)는, 제1 메탈부재(MM1)와 제1 절연부재(IM1)를 포함하고, 상기 제1 절연부재(IM1)는 상기 제1 메탈부재(MM1)의 일부를 감싸도록 이루어진다.
상기 제2 터치부재(TM2)는, 제2 메탈부재(MM2)와 제2 절연부재(IM2)를 포함하고, 상기 제2 절연부재(IM2)는 상기 제2 메탈부재(MM2)의 일부를 감싸도록 이루어진다.
상기 제1 메탈부재(MM1)는, 상기 제1 절연부재(IM1) 및 상기 제2 절연부재(IM2)에 의해서 상기 제2 메탈부재(MM2)와 전기적으로 절연될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 코일요소(611A)는 제1 터치부재(TM1-3)의 내측에 배치될 수 있고, 상기 제2 코일요소(612A)는 제2 터치부재(TM2-3)의 내측에 배치될 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 상기 제1 터치부재(TM1-2)는, 제1 메탈부재(MM1)와 제1 절연부재(IM1)를 포함하고, 상기 제1 절연부재(IM1)는 상기 제1 메탈부재(MM1)의 전부를 감싸도록 이루어진다.
상기 제2 터치부재(TM2-2)는, 제2 메탈부재(MM2)와 제2 절연부재(IM2)를 포함하고, 상기 제2 절연부재(IM2)는 상기 제2 메탈부재(MM2)의 전부를 감싸도록 이루어진다.
일 예로, 상기 제1 절연부재(IM1)와 제2 절연부재(IM2)는 하나의 바디로 일체로 이루질 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
도 5의 (b)를 참조하면, 상기 제1 터치부재(TM1-2)는, 제1 메탈부재(MM1)와 제1 절연부재(IM1)를 포함하고, 상기 제1 절연부재(IM1)는 상기 제1 메탈부재(MM1)의 일부(도면상 상측면 및 측면들)를 감싸도록 이루어진다.
상기 제2 터치부재(TM2-2)는, 제2 메탈부재(MM2)와 제2 절연부재(IM2)를 포함하고, 상기 제2 절연부재(IM2)는 상기 제2 메탈부재(MM2)의 일부(도면상 상측면 및 측면들)를 감싸도록 이루어진다.
일 예로, 상기 제1 절연부재(IM1)와 제2 절연부재(IM2)는 하나의 바디로 일체로 이루질 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
상기 제1 터치부재(TM1-2)와 제2 터치부재(TM2-2) 각각은 제1 및 제2 절연부재(IM1,IM2)에 의해 둘러싸여서, 제1 및 제2 절연부재(IM1,IM2)에 의해 전기적으로 오픈(분리)된 플로팅 구조(floating structure) 또는 아일랜드 구조(Island structure)가 될 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 제1, 제2 터치부재(TM1-2,TM2-2) 각각은 상부, 하부 및 측면들을 포함하는 모든 면들이 둘러싸인 플로팅 구조(floating structure) 또는 아일랜드 구조(Island structure)로 이루어져 있다. 이와 달리, 도 5의 (b)를 참조하면, 제1, 제2 터치부재(TM1-2,TM2-2) 각각은 일측면(예, 상부면 및 측면들)은 제1,제2 절연부재(IM1,IM2INSA)로 둘러싸이고, 타측면(예, 하부면)은 둘러싸이지 않는 구조로 이루어질 수 있다.
도 6은 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 터치 스위치부(TSW)는, 하우징(500)과 일체로 이루어진 제1 터치부재(TM1-3)와 제2 터치부재(TM2-3)를 포함할 수 있다.
상기 제1 터치부재(TM1)는 제1 절연부재(IM1)로 이루어질 수 있고, 상기 제2 터치부재(TM2)는 제2 절연부재(IM2)로 이루어질 수 있고, 제2 절연부재(IM2)는 상기 하우징(500)에 의해 제1 절연부재(IM1)와는 분리될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 코일요소(611A)는 제1 터치부재(TM1-3)의 내측에 배치될 수 있고, 상기 제2 코일요소(612A)는 제2 터치부재(TM2-3)의 내측에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 터치부재(TM1-3,TM2-3)는, 상기 하우징(500)의 재료와 다른 재료로 이루어질 수 있다.
본 서류에서, 제1 터치부재(TM1,TM1-1,TM1-2,TM1-3) 및 제2 터치부재(TM2,TM2-1,TM2-2,TM2-3) 등과 같은 터치부재는 전자 기기의 하우징(500)과 일체로 이루어지고, 터치 입력을 위한 터치 영역이 될 수 있다. 상기 터치부재는 그 재료에 특정되지 않으며, 일 예로, 전도성 부재 또는 절연성 부재가 될 수 있다.
한편, 터치부재는 터치되는 외측면과 코일요소가 부착되는 내측면을 포함한다.
예를 들어, 터치 스위치부가 배치되는 전자 기기의 하우징(500)은 전도성 부재가 될 수 있으며, 이 경우 절연재료를 이용하여 커버, 코팅, 또는 페인팅될 수 있다, 이와 관련해서, 터치부재도, 전도성 부재가 될 수 있으며, 절연재료를 이용하여 커버, 코팅, 또는 페인팅되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 절연재료는 전기 전도도가 무시할 정도로 낮은 재료이고, 그 예로는 플라스틱이나, 산화막이 될 수 있으며, 이에 한정되지는 않으며, 전기적인 부도체이면 된다.
또한, 일 예로, 도 3에 도시된 상기 제1, 제2 터치부재(TM1,TM2)를 구성하는 전도체는, 고저항의 메탈이 될 수 있으며, 일 예로, 고저항은 100KΩ 이상일 수 있다.
다른 한편, 기판(200)의 일면(터치부재 마주보는 면)에는 제1 및 제2 코일요소(611A,612A)가 서로 이격되어 배치될 수 있고, 일면의 반대측인 기판(200)의 타면에는 회로부(700)와 MLCC 등의 커패시턴스 소자(620A)가 배치될 수 있다.
다른 일 예로, 기판(200)의 일면에는 회로부(700)와 MLCC 등의 커패시턴스 소자(620A)가 배치될 수 있고, 기판(200)의 타면에는 제1 및 제2 코일요소(611A,612A)가 서로 이격되어 배치될 수 있다.
이와 같이, 제1 및 제2 코일요소(611A,612A), 회로부(700) 및 커패시턴스 소자(620A)의 배치위치는 전기적으로 연결되는 구조라면 특별히 안정되지 않는다.
또한, 도 6에 도시된 바와같이, 상기 제1 터치부재(TM1-3)와 제2 터치부재(TM2-3) 각각은 절연체로 이루어지면서, 도전체인 하우징(500)과 일체로 이루어지는 경우, 제1 터치부재(TM1-3)와 제2 터치부재(TM2-3) 각각은 하우징(500)과 전기적으로 오픈된 상태가 될 수 있다. 상기 절연체는 전기를 통하지 않는 부도체가 될 수 있으며, 일 예로 플라스틱이나 산화층이 될 수 있다.
도 7의 (a) 및 (b)는 도 6의 터치 입력 센싱 장치의 구조에 대한 변형 예시도이다. 도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 터치 스위치부(TSW)는, 제1 터치 부재(TM1)를 포함할 수 있다.
도 7의 (a)를 참조하면, 상기 제1 터치부재(TM1-4)는, 제1 절연부재(IM1)와 제1 메탈부재(MM1)를 포함할 수 있다. 상기 제1 메탈부재(MM1)는 하우징(500)과 일체로 이루어지고 상기 제1 절연부재(IM1)의 전부(상측면, 하측면, 측면들)를 감싸도록 이루어질 수 있다. 도 7의 (b)를 참조하면, 상기 제1 터치부재(TM1-4)는, 제1 절연부재(IM1)와 제1 메탈부재(MM1)를 포함할 수 있다. 상기 제1 메탈부재(MM1)는 상기 하우징(500)과 일체로 이루어지고 상기 제1 절연부재(IM1)의 일부(상측면, 측면들)를 감싸도록 이루어질 수 있다.
도 7의 (b)를 참조하면, 제1 메탈부재(MM1)에 의해. 상기 제1 터치부재(TM1-4)의 하측면은 둘러싸이지 않는 구조로 이루어질 수 있다.
도 8의 (a) 및 (b)는 도 1의 (b)의 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이기 위한 I-I' 선 단면도이다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 터치 스위치부(TSW)는, 제1 터치부재(TM1), 제2 터치부재(TM2) 및 분리 부재(IM-m)를 포함할 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 제1 터치부재(TM1)는, 상기 하우징(500)과 다른 재료를 갖는 제1 절연부재(IM1)와, 상기 하우징(500)과 일체로 이루어지고 상기 제1 절연부재(IM)를 전부를 감싸는 제1 메탈부재(MM1)를 포함할 수 있다.
제2 터치부재(TM2)는, 상기 하우징(500)과 다른 재료를 갖는 제2 절연부재(IM2)와, 상기 하우징(500)과 일체로 이루어지고 상기 제2 절연부재(IM2)를 전부를 감싸는 제2 메탈부재(MM2)를 포함할 수 있다.
분리 부재(IM-m)는, 상기 하우징(500)과 일체로 이루어지고 상기 제1 터치부재(TM1)와 상기 제2 터치부재(TM2) 사이에 배치되어, 상기 제1 터치부재(TM1)와 상기 제2 터치부재(TM2)를 전기적으로 분리할 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 제1 터치부재(TM1)는, 상기 하우징(500)과 다른 재료를 갖는 제1 절연부재(IM1)와, 상기 하우징(500)과 일체로 이루어지고 상기 제1 절연부재(IM)를 일부(상부면, 측면들)를 감싸는 제1 메탈부재(MM1)를 포함할 수 있다.
제2 터치부재(TM2)는, 상기 하우징(500)과 다른 재료를 갖는 제2 절연부재(IM2)와, 상기 하우징(500)과 일체로 이루어지고 상기 제2 절연부재(IM2)를 일부(상부면, 측면들)를 감싸는 제2 메탈부재(MM2)를 포함할 수 있다.
분리 부재(IM-m)는, 상기 하우징(500)과 일체로 이루어지고 상기 제1 터치부재(TM1)와 상기 제2 터치부재(TM2) 사이에 배치되어, 상기 제1 터치부재(TM1)와 상기 제2 터치부재(TM2)를 전기적으로 분리할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 코일요소(611A)는 제1 터치부재(TM1-5)의 내측에 배치될 수 있고, 상기 제2 코일요소(612A)는 제2 터치부재(TM2-5)의 내측에 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 터치부재(TM1-5)와 제2 터치부재(TM2-5) 각각은 해당 하우징(500)과 일체로 이루어진 제1 메탈부재(MM1)에 의해 제1 절연부재(IM)의 일부 또는 전부를 감싸는 구조로 이루어져, 플로팅 구조(floating structure) 또는 아일랜드 구조(Island structure)가 될 수 있다.
도 2 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 터치부재(복수의 터치부재중 어느 하나)는 하우징(500)과 일체로 이루어지며, 터치 입력을 처리하기 위해, 그 내측에 해당 코일요소가 배치될 수 있다.
이후는 처리 입력을 처리하는 과정에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 공진회로 및 회로부 예시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치는, 공진회로(600), 주파수 디지털 컨버터(710) 및 터치 검출기(730)를 포함할 수 있다. 상기 공진회로(600)는, 전술한 바와같이 인덕턴스 회로(610), 커패시턴스 회로(620), 및 인버터 회로(630)를 포함할 수 있다. 여기서, 인버터 회로(630)는 적어도 하나의 인버터(INT)를 포함할 수 있고, 공진회로(600)가 공진신호를 유지할 수 있도록 한다.
본 발명의 일시 예에서, 공진회로(600)는 일 예로, LC 공진회로가 될 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며, 터치에 따라 가변되는 커패시턴스 또는 인덕턴스를 이용하여 공진신호를 생성하는 공진회로가 될 수 있다.
한편, 회로부(700)는, 상기 공진회로(600)의 일부, 주파수 디지털 컨버터(710) 및 터치 검출기(730)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 공진회로(600)의 일부는 인버터 회로(630)가 될 수 있다.
또한, 상기 회로부(700)가 커패시턴스 소자를 포함하거나, 포함하지 않을 수 있다. 커패시턴스 소자(620A)가 회로부(700)에 포함되지 않는 경우, 상기 터치 입력 센싱 장치는, 회로부(700)와 별도로 독립적으로 배치되는 MLCC 등의 커패시턴스 소자(620A)를 포함할 수 있다. 본 발명의 각 실시 예에서, 회로부(700)는 집적회로이거나, 집적회로가 아닐 수 있다.
상기 주파수 디지털 컨버터(710)는, 기준 주파수 신호(fref, 도 18)를 기준 주파수 분주비(N)를 이용하여 분주하여, 분주된 기준 클럭신호(DOSC_ref, 도 18)를 생성하고, 상기 공진신호를 이용하여 상기 분주된 기준 클럭신호(DOSC_ref, 도 18)를 카운트하여, 상기 카운트값(L_CNT)을 출력할 수 있다.
상기 터치 검출기(730)는, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)로부터 입력받은 상기 카운트값(L_CNT)을 미분하여 차분값(Diff, 도 23)을 생성하고, 상기 차분값(Diff, 도 23)과 기설정된 비교값(TH_VAL, 도 23)을 비교하여, 그 비교결과에 기초해 터치여부를 판단하기 위한 레벨을 갖는 상기 터치 검출 신호(DF: Detect_Flag)를 출력할 수 있다.
도 10은 도 9의 노터치시 공진회로의 일 예시도이다.
도 10을 참조하면, 노터치시(터치 입력이 없는 경우), 상기 인덕턴스 회로(610)는, 상기 제1 터치부재(TM1)의 내측에 배치된 기판(200)에 장착되어 인덕턴스(Lind)를 갖는 제1 코일요소(611A)를 포함할 수 있다.
노터치시, 상기 커패시턴스 회로(620)는, 상기 기판(200)에 장착되어 MLCC 등과 같은 커패시턴스(Cext)(2Cext+2Cext)를 갖는 커패시턴스 소자(620A)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 커패시턴스(Cext)는, 등가 회로로 표현하면, 2개의 커패시턴스(2Cext+2Cext)의 직렬접속된 회로로 도시될 수 있다.
도 11은 도 9의 터치시 공진회로의 일 예시도이이다.
도 11을 참조하면, 터치시(터치 입력이 있는 경우), 상기 인덕턴스 회로(610)는, 도 10과 같이, 상기 제1 터치부재(TM1)의 내측에 배치된 기판(200)에 장착되어 인덕턴스(Lind)를 갖는 제1 코일요소(611A)를 포함할 수 있다.
터치시, 상기 커패시턴스 회로(620)는, 도 10과 같이, 상기 기판(200)에 장착되어 커패시턴스(Cext)(2Cext+2Cext)를 갖는 커패시턴스 소자(620A)를 포함할 수 있고, 도 1에 추가로, 상기 제1 터치 부재(TM1)의 터치에 기초해 생성되는 터치 커패시턴스 (Ctouch)를 포함할 수 있다. 상기 터치 커패시턴스 (Ctouch)는 상기 커패시턴스 소자(620A)의 커패시턴스(2Cext+2Cext)중 하나(2Cext)에 병렬로 접속될 수 있다.
상기 인버터 회로(630)는 공진신호가 유지될 수 있도록 하는 적어도 하나의 인버터(INT)를 포함할 수 있다.
도 12는 도 11의 터치 커패시턴스의 일 예시도이다.
.
도 12를 참조하면, 터치 커패시턴스(Ctouch)는, 터치가 있는 경우에는, 상기 커패시턴스 소자(620A)의 커패시턴스(2Cext+2Cext)중 하나(2Cext)에 병렬로 접속되며, 서로 직렬로 연결되는 복수의 커패시턴스(Ccase,Cfinger,Cgnd)를 포함할 수 있다.
여기서, Ccase는 케이스 커패시턴스, Cfinger는 핑거 커패시턴스, 그리고 Cgnd는 회로 접지와 어스(earth) 사이의 접지 커패시턴스가 될 수 있다.
먼저, 도 9 및 도 10을 참조하면, 공진회로(600)는, 인덕턴스 회로(610)에 포함되는 제1 코일요소(611A)의 인덕턴스(Lind)와, 커패시턴스 회로(620)애 포함되는 상기 커패시턴스 소자(620A)의 커패시턴스(Cext)(2Cext,2Cext)를 포함하는 병렬 공진회로가 될 수 있다.
일 예로 공진회로(600)의 제1 공진 주파수(fres1)는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112019089244304-pat00001
상기 수학식 1에서, ≒는 같을 수 있거나 유사하다는 의미이고, 여기서 유사하다는 것은 다른 값이 더 포함될 수 있다는 의미이다.
한편, 제1 코일요소(611A)와 커패시턴스 소자(620A) 사이에는 저항(미도시)이 더 접속될 수 있는데, 이 저항은 정전기 방전(ESD(Electrostatic Discharge) 기능을 수행할 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 하나의 터치 스위치에 핸드 등의 터치가 있으면, 도 11와 같이, 공진회로(600)에서, 터치 커패시턴스(Ctouch)가 추가되면서 전체 커패시턴스가 가변될 수 있다.
다음, 도 9, 도 11, 및 도 12를 참조하면, 공진회로(600)는, 커패시턴스 회로(620)에 포함된 커패시턴스 소자(620A)의 커패시턴스(Cext)(2Cext,2Cext)를 비롯해서, 터치시 형성되는 터치 커패시턴스(Ctouch)(Ccase,Cfinger,Cgnd)를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 터치 커패시턴스(Ctouch)(Ccase,Cfinger,Cgnd)는, 서로 직렬로 접속되는 케이스 커패시턴스(Ccase), 핑거 커패시턴스(Cfinger), 그리고 회로 접지와 어스(earth) 사이의 접지 커패시턴스(Cgnd)가 될 수 있다.
이에 따라, 도 9의 공진회로와 대비하여, 도 12의 공진회로(600)의 전체 커패시턴스가 가변되는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 상기 커패시턴스(2Cext, 2Cext)가 회로 접지를 기준으로 하나의 커패시턴스(2Cext)와 다른 하나의 커패시턴스(2Cext)로 분리된 등가회로로 표현되는 경우, 상기 하나의 커패시턴스(2Cext) 또는 다른 하나의 커패시턴스(2Cext)에 상기 케이스 커패시턴스(Ccase), 핑거 커패시턴스(Cfinger), 접지 커패시턴스(Cgnd)가 병렬로 접속될 수 있다.
일 예로, 터치가 있는 경우, 공진회로(600)의 제2 공진 주파수(fres2)는 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112019089244304-pat00002
CT ≒ Ccase∥Cfinger∥Cgnd
상기 수학식 2에서, ≒는 같을 수 있거나 유사하다는 의미이고, 여기서 유사하다는 것은 다른 값이 더 포함될 수 있다는 의미이다. 상기 수학식 2에서, Ccase는 케이스(커버)와 제1 코일요소(611A) 사이에 존재하는 기생 커패시턴스(Parasitic Capacitance)이고, Cfinger는, 인체가 가지는 커패시턴스이고, Cgnd는 회로 접지와 어스(earth) 사이의 접지 리턴 커패시턴스(ground return Capacitance)이다.
그리고, 상기 수학식 2에서, ∥에 대해 하기와 같이 정의하면, 'a∥b'는 'a'와 'b'가 회로적으로 직렬 접속이고, 그 합산 값은'(a*b)/(a+b)'로 계산되는 것으로 정의한다.
상기 수학식 1(터치 없는 경우)과 수학식 2(터치 있는 경우)를 비교하면, 수학식 1의 커패시턴스(2Cext)가 수학식 2의 커패시턴스(2Cext + CT)로 증가되므로, 이에 따라 터치 없는 제1 공진주파수(fres1)가 터치 있는 제2 공진 주파수(fres2)로 낮아지게 됨을 알 수 있다.
다시 도 9 내지 도 12를 참조하면, 상기 공진회로(600)는 터치 없는 경우의 제1 공진주파수(fres1)를 갖는 공진 신호 또는 터치 있는 경우의 제2 공진 주파수(fres2)를 갖는 공진 신호를 생성하여 주파수 디지털 컨버터(710)로 출력할 수 있다.
상기 주파수 디지털 컨버터(710)는 제1 공진 주파수(터치 입력 없는 경우) 또는 제2 공진 주파수(터치 입력 있는 경우)를 갖는 공진신호(LCosc)를 디지털 값으로 변환하여 공진주파수에 대응되는 카운트값(L_CNT)을 생성하여 터치 검출기(730)에 출력할 수 있다.
터치 검출기(730)는 주파수 디지털 컨버터(710)로부터 입력되는 디지털 값인 카운트값(L_CNT)에 기초하여 터치를 검출할 수 있다.
본 서류에서, 카운트값((L_CNT)은 아날로그 신호처리가 아닌 디지털 신호처리에 의한 카운트 처리 동작에 의해서 생성되는 디지털값이다. 따라서, 상기 카운트값((L_CNT)은 단순 아날로그 증폭기에 의한 신호 증폭에 의해 생성될 수 없으며, 본 발명에서 제안하는 주파수 디지털 컨버터(710)에 의한 카운트 처리동작에 따라 생성될 수 있다. 이와 같은 카운트 처리 동작은 기준 클럭신호(예, 기준 주파수 신호) 및 샘플 클럭신호(예, 공진신호)가 필요하며, 이에 대해서는 후술한다.
도 13의 (a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이는 일 예시도이고, 도 13의 (b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이는 다른 일 예시도이다.
도 13의 (a)를 참조하면, 상기 하우징(500)의 제1 터치부재(TM1)의 내측면에 상기 제1 코일요소(611A)가 부착 또는 접촉될 수 있다.
예를 들어, 제1 터치부재(TM1)는, 전도체인 경우에는 알루미늄(Aluminum) 또는 메탈이 될 수 있고, 제1 터치부재(TM1)는, 절연체인 경우에는 플라스틱이 될 수 있다.
도 13의 (a)는 상기 제1 터치부재(TM1)의 내측면에 제1 코일요소(611A)가 직접 접촉되는 구조(Coil Contact Structure)를 보이고 있다. 일 예로, 제1 코일요소(611A)의 하부면은 도시되어 있지는 않으나 페라이트 시트 등의 강자성체 시트가 추가로 배치될 수 있다. 상기 페라이트 시트는 외부로부터 유입되는 노이즈 및 와전류를 차단할 수 있고, 자기장을 집중시켜 코일요소의 인덕턴스를 향상시킬 수 있다.
또한, 기판(200)의 다른 면에는 센싱을 위한 회로부(700)와 커패시턴스 소자(620A)가 배치 될 수 있다.
도 13의 (a)와 같이, 상기 제1 터치부재(TM1)의 내측면에 제1 코일요소(611A)가 직접 접촉되는 구조(Coil Contact Structure)에서는, 터치 센싱 감도가 우수하고 사이즈가 작고 조립이 간단한 특징이 있고, 또한 눌려짐(deflection)이 없이 센싱도 가능하다.
도 13의 (b)를 참조하면, 상기 하우징(500)의 제1 터치부재(TM1)의 내측면과 상기 제1 코일요소(611A)가 일정 거리 갭(GP) 만큼 이격될 수 있다.
예를 들어, 제1 터치부재(TM1)에 의해 상기 제1 코일요소(611A)가 눌려짐(deflection)이 없이 센싱이 가능하며, 상기 제1 코일요소(611A)가 제1 터치부재(TM1)와 분리되어 있어 고장 시 상기 제1 코일요소(611A)의 교체가 용이하다. 또한 제1 터치부재(TM1)와 제1 코일요소(611A)가 분리되어 있기 때문에 온도영향에 둔감하며 ESD(Electrostatic-Discharge)에 더 강인하다.
본 발명의 각 실시 예에서, 제1 및 제2 코일요소(611A,612A)는, 솔레노이드 코일, 권선형 인덕터, PCB 코일, 칩 인덕터 등의 개별 코일 소자가 될 수 있으며, 이에 한정되지 않으며, 그 형상이나 타입이나 제작방법에 특별히 한정되지 않으며, 인덕턴스를 갖는 소자이면 적용 가능하다.
제1 및 제2 코일요소(611A,612A)중 제1 코일요소(611A)에 대한 일 예를 도 15의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다. 도 15 의 (a) 및 (b)를 이용한 설명은 제2 코일요소(612A)에도 적용될 수 있다.
도 14는 터치 입력 센싱 장치의 구조를 보이는 일 예시도이다
도 14를 참조하면, 도 2 내지 도 13과에서는 제1 터치부재(TM1)의 내측면에 코일요소(611A)가 직접 부착된 구조가 도시되어 있다.
이와 달리, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 터치부재(TM1)의 내측면에 기판(200)의 일면이 직접 부착되고, 기판(200)의 타면에 코일요소(611A), 회로부(700) 및 커패시턴스 소자(620A)가 배치될 수 있다.
도 15의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일요소의 일 예시도이다.
도 15의 (a) 및 (b)를 참조하면, 제1 코일요소(611A)는 PCB(PrintedCircuit Board) 패턴으로 형성된 PCB 코일요소를 보이고 있다.
예를 들어, 제1 코일요소(611A)는 제1 패드(PA1)와 제2 패드(PA2) 사이에 권선타입으로 연결된 코일패턴(611A-P)을 포함하고, 이 코일패턴(611A-P)은 PCB 패턴일 수 있다.
일 예로, 도 15의 (a)를 참조하면, 제1 면(예, 상면) 및 제2 면(예, 하면)을 갖는 양면 PCB를 이용하는 경우, 제1 패드(PA1) 및 제2 패드(PA2)는 제1 면에 배치되고, 상기 제1 패드(PA1)는 제1 면(예, 상면)을 통해 코일패턴(611A-P)의 외측단과 연결되고, 상기 제2 패드(PA2)는 제2 면(예, 하면)을 통해 경유하는 경유 패턴을 통해 코일패턴(611A-P)의 내측단과 연결될 수 있다.
일 예로, 도 15의 (b)를 참조하면, 제1 면(예, 상면)과 제2 면(예, 하면)을 갖는 양면 PCB를 이용하는 경우, 제1 패드(PA1) 및 제2 패드(PA2)는 제1 면에 배치되고, 제1 면(예, 상면)에는 제1 코일패턴(611A-P-1)이 형성되고 제2 면(예, 하면)에는 제2 코일패턴(611A-P-2)이 형성되며, 제1 코일패턴(611A-P-1)의 내측단과 제2 코일패턴(611A-P-2)이 관통도체를 통해 서로 연결되고, 상기 제1 코일패턴(611A-P-1)의 외측단은 제1 패드(PA1)에 연결되고, 상기 제2 코일패턴(611A-P-2)의 외측단은 관통도체를 통해 제2 패드(PA2)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 코일요소(611A)는, 원형, 삼각형 및 사각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 특별히 그 형상에 한정되지 않는다.
도 15의 (a) 및 (b)를 참조하여 제1 코일요소에 대해 설명하였으나, 제2 코일요소(612A)도 제1 코일요소(611A)와 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 도 15의 (a) 및 (b)는 양면 PCB 코일요소에 대한 설명과는 달리, 상기 제1 또는/및 제2 코일요소(611A 또는/및 612A)는 복수의 층을 갖는 다층 PCB에 구현될 수 있으며, 이 경우에는 상기 제1 면은 다층 PCB의 최상층의 상면이 될 수 있고, 상기 제2 면은 최하층의 상면이 될 수 있다.
도 15의 (a) 및 (b)는 양면을 갖는 PCB 코일요소에 대한 예시에 불과하고, 이에 한정되지 않고, 공진회로에 인덕턴스를 제공하는 PCB 코일요소이면 된다.
도 16은 코일요소 및 집적회로 및 커패시턴스 소자의 일 예시도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시 예에서는, 다른 실시 예에서 설명한 기판(200)이 생략될 수 있음을 보이고 있다.
상기 제1 코일요소(611A)는, 상기 제1 터치부재(TM1, 도 2)를 마주보는 최상면과 그 반대측 최하면을 포함하는 다층 PCB 기판(611A-S)을 포함한다.
상기 PCB 다층 기판(611A-S)은 최하층, 중간층 및 최상층을 포함할 수 있고, 상기 최하층은 하부면이 될 수 있고, 상기 최상층은 상부면이 될 수 있다.
상기 다층 PCB 기판(611A-S)의 최상면에 상기 제1 코일요소(611A)의 제1 코일요소(611A)가 배치되고, 상기 PCB 패턴(611A-P)은, 상기 PCB 다층 기판(611A-S)에 배치된 제1 패드(PA1)와 제2 패드(PA2) 사이에 권선타입으로 연결된 권선을 포함하고, 이 코일패턴(611A-P)은 PCB 패턴일 수 있다. 상기 제1 패드(PA1)와 제2 패드(PA2)는 상기 기판(200)을 통해 상기 공진회로(600)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 다층 PCB 기판(611A-S)의 최하면에, MLCC 등의 커패시턴스 소자(620A) 및 회로부(700)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 코일 요소(611A)는 PCB 다층 기판(611A-S)과, 상기 다층 기판(611A-S)에 배치된 PCB 패턴(611A-P)을 포함할 수 있다. 상기 PCB 패턴(611A-P)은, 상기 PCB 다층 기판(611A-S)에 배치된 제1 패드(PA1)와 제2 패드(PA2) 사이에 권선타입으로 연결된 권선을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 PCB 패턴(611A-P)은 상기 PCB 다층 기판(611A-S)의 상부면에 배치될 수 있고, 상기 PCB 다층 기판(611A-S)의 하부면에는 MLCC 등과 같은 커패시턴스 소자(620A)와 회로부(700)가 직접 배치될 수 있다.
상기 회로부(700), 커패시턴스 소자(620A) 및 PCB 패턴(611A-P)은 상기 PCB 기판(611A-S)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 17의 (a),(b),(c)는 도 2의 코일요소의 배치 예시도이다.
도 17의 (a)는 도 2의 제1 코일요소(611A)에 대한 일 배치 예시도이고, 도 17의 (a)를 참조하면, 제1 코일요소(611A)는 기판(200)중 제1 터치부재(TM1)와 마주보는 일면에 배치될 수 있고, 상기 기판(200)중 상기 기판의 일면의 반대측인 타면에는 회로부(700) 및 커패시턴스 소자(620A)가 배치될 수 있다, 상기 제1 코일요소(611A)가 배치된 기판(200)의 일면이 제1 터치부재(TM1)의 내측면과 마주보면서 나란한 방향으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 17의 (a), (b), 및 (c)에서, x,y,z 3차원 좌표계에서, x축은 제1 터치부재(TM1)의 길이 방향, y축은 제1 터치부재(TM1)의 폭방향이고, z축은 제1 터치부재(TM1)의 상부방향으로 정의할 수 있다.
상기 3차원 좌표계에서, 상기 기판(200)과 제1 터치부재(TM1)는 서로 이격되면서 x-y 평면 상에 배치될 수 있다.
도 17의 (b)는 도 2의 제1 코일요소(611A)에 대한 다른 일 배치 예시도이고, 도 17의 (b)를 참조하면, 제1 코일요소(611A)는 기판(200)중 제1 터치부재(TM1)와 마주보는 일면의 반대측인 타면에 배치될 수 있고, 상기 기판(200)중 제1 터치부재(TM1)와 마주보는 일면에는 회로부(700) 및 커패시턴스 소자(620A)가 배치될 수 있다, 상기 제1 코일요소(611A)가 배치된 기판(200)의 일면이 제1 터치부재(TM1)의의 내측면과 마주보면서 나란한 방향으로 배치될 수 있다.
상기 3차원 좌표계에서, 상기 기판(200)과 제1 터치부재(TM1)는 서로 이격되면서 x-y 평면 상에 배치될 수 있다.
도 17의 (c)는 도 2의 제1 코일요소(611A)에 대한 다른 일 배치 예시도이고, 도 17의 (c)를 참조하면, 제1 코일요소(611A)는 기판(200)의 일면에 배치될 수 있고, 상기 기판(200)의 타면에는 회로부(700) 및 커패시턴스 소자(620A)가 배치될 수 있다, 일 예로, 상기 제1 코일요소(611A)가 배치된 기판(200)은 제1 터치부재(TM1)에 대해 나란한 방향이 아닌 실질적으로 수직인 방향으로 배치될 수 있다.
상기 3차원 좌표계에서, 상기 기판(200)과 제1 터치부재(TM1)는 서로 이격되면서, 제1 터치부재(TM1)는 x-y 평면 상에 배치될 수 있고, 상기 기판(200)은 x-z 평면 상에 배치될 수 있다.
도 17의 (a), (b), (c)를 참조하면, 제1 코일요소(611A)가 배치되는 기판(200)은 제1 터치부재(TM1)에 대해 다양한 자세로 배치될 수 있음이 이해될 수 있다. 따라서, 기판(200)의 배치 자세는 도 17의 (a), (b), (c)에 한정되지 않으며, 터치에 의한 커패시턴스 변화에 기초해 공진 주파수가 가변될 수 있는 한, 배치 자세는 특별히 제한되지 않는다.
도 18은 주파수 디지털 컨버터의 일 예시도이다.
도 18을 참조하면, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)는 샘플 클럭신호(CLK_spl)로서 입력받은 공진신호(LCosc)를 이용하여 기준 클럭신호(CLK_ref)로서 입력받은 기준 주파수 신호(fref)를 카운트하여 생성된 디지털값인 카운트값(L_CNT)을 출력할 수 있다.
이와 같이, 공진신호(LCosc)를 이용하여 기준 주파수 신호(fref)를 카운트하면, 기준 주파수 신호의 주파수가 높지 않아도 되므로, 설계가 용이하게 구현 비용이 저렴해질 수 있다.
일 예로, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)는, 기준 주파수 신호(fref)를 기준 주파수 분주비(N)를 이용하여 분주하고, 상기 분주된 기준 클럭신호(DOSC_ref)를 상기 공진신호(LCosc)를 이용하여 카운트하여, 상기 카운트값(L_CNT)을 출력할 수 있다.
다른 일 예로, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)는, 기준 주파수 신호(fref)를 기준 주파수 분주비(N)를 이용하여 분주하고, 상기 공진회로(600)로부터의 공진신호(LCosc)를 센싱 주파수 분주비(M)를 이용하여 분주하며, 상기 분주된 공진신호(LCosc/M)를 이용하여 상기 분주된 기준 클럭신호(fref/N)를 카운트하여, 상기 카운트값(L_CNT)을 출력할 수 있다.
예를 들어, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)는, 주파수 다운 컨버터(711), 주기 타이머(713), 및 CIC 필터회로(715)를 포함할 수 있다.
상기 주파수 다운 컨버터(711)는, 기 설정된 기준 주파수 신호(fref)를 기준 클럭신호(CLK_ref)로 입력받고, 상기 기준 클럭신호(CLK_ref)를 기설정된 기준 주파수 분주비(N)를 이용해 분주하여 상기 기준 주파수 신호(fref)의 주파수를 다운시킬 수 있다.
상기 주기 타이머(713)는, 상기 공진신호(LCosc)를 샘플 클럭신호(CLK_spl)로서 입력받고, 상기 주파수 다운 컨버터(711)로부터 입력받은 상기 분주된 기준 클럭신호(DOSC_ref)의 1주기 시간을, 상기 샘플 클럭신호(CLK_spl)인 공진신호(LCosc)를 이용해 카운팅 하여 생성된 주기 카운트값(PCV)을 출력할 수 있다.
상기 CIC 필터회로(715)는, 상기 주기 타이머(713)로부터 입력받은 상기 주기 카운트값(PCV)에 대해 누적증폭을 수행하여 생성된 상기 카운트값(L_CNT)을 출력할 수 있다.
또한, 도 18을 참조하여 다른 일 예에 대해 설명하면, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)는 기준 주파수 신호(fref)를 이용하여 공진회로(600)로부터의 공진신호(LCosc)를 카운트하여 생성된 디지털값인 카운트값(L_CNT)을 출력할 수 있다.
일 예로, 상기 커패시턴스 디지털 컨버터(710)는, 공진신호(LCosc)를 기 설정된 센싱 주파수 분주비(M)를 이용하여 분주하고, 기준 주파수 신호(fref)를 이용하여 상기 분주된 기준 클럭신호(DOSC_ref=LCosc/M)를 카운트하여, 상기 카운트값(L_CNT)을 출력할 수 있다.
예를 들어, 주파수 다운 컨버터(711)는, 상기 공진신호(LCosc)를 기준 클럭신호(CLK_ref)로서 입력받고, 상기 기준 클럭신호(CLK_ref)를 기설정된 센싱 주파수 분주비(M)를 이용해 분주하여 상기 공진신호의 주파수를 다운시켜 상기 분주된 기준 클럭신호(DOSC_ref=LCosc/M)를 출력할 수 있다.
상기 주기 타이머(713)는, 기 설정된 기준 주파수 신호(fref)를 샘플 클럭신호(CLK_spl)로 입력받고, 상기 주파수 다운 컨버터(711)로부터 입력받은 상기 분주된 기준 클럭신호(DOSC_ref)의 1주기 시간을, 상기 샘플 클럭신호(CLK_spl)를 이용해 카운팅 하여 생성된 주기 카운트값(PCV)을 출력할 수 있다.
상기 CIC 필터회로(715)는, 상기 주기 타이머(713)로부터 입력받은 상기 주기 카운트값(PCV)에 대해 누적증폭을 수행하여 상기 카운트값(L_CNT)을 출력할 수 있다. 일 예로, 상기 CIC 필터회로(715)는 데시메이터 CIC 필터가 될 수 있다.
도 19는 주파수 디지털 컨버터의 다른 일 예시도이다.
도 19를 참조하면, 도 19의 주파수 디지털 컨버터는, 도 18도의 주파수 디지털 컨버터와의 차이점은 CIC 필터회로(715)에 있다. 상기 CIC 필터회로(715)는 데시메이터 CIC 필터(715A) 및 1차 CIC 필터(715B)를 포함할 수 있다.
상기 데시메이터 CIC 필터(715A)는, 상기 주기 타이머(713)로부터 입력받은 상기 주기 카운트값(PCV)에 대해 누적증폭을 수행할 수 있다.
상기 1차 CIC 필터(715B)는, 상기 데시메이터 CIC 필터(715A)로부터의 출력값에 대해 이동평균을 수행하여, 상기 데시메이터 CIC 필터(715A)로부터의 출력값에서 노이즈가 제거된 상기 카운트값(L_CNT)을 출력할 수 있다.
일 예로, 상기 데시메이터 CIC 필터(715A)는, 사전에 설정된 적분 스테이지 차수(SN), 데시메이터 팩터(R), 및 콤브 미분 지연차수(M)에 기초해 결정된 상기 누적 이득을 이용하여 상기 주기 타이머(713)로부터의 주기 카운트값(PCV)에 대해 누적증폭을 수행하고, 상기 누적증폭된 주기 카운트값(APCV)을 제공할 수 있다.
일 예로, 상기 데시메이터 CIC 필터(715A)는, 상기 적분 스테이지 차수(SN)가 4이고, 상기 데시메이터 팩터(R)가 1이고, 상기 콤브 미분 지연차수(M)가 4인 4차 4데시메이터 CIC 필터가 될 수 있다.
본 서류에서, 누적증폭은 기존의 아날로그 증폭기에서 이루어지는 증폭과는 구별되고, 데시메이터 CIC 필터(715A)에서 결정되는 누적 이득을 이용해서, 입력되는 작은 디지털값이 상대적으로 큰 디지털값으로 디지털적으로 증폭되는 개념을 의미한다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 상기 주파수 다운 컨버터(711)는, 카운팅하고자 하는 공진신호 또는 기준 주파수 신호인 기준 클럭신호(CLK_ref)의 주파수를 다운킬 수 있다.
일 예로, 주파수 다운 컨버터(711)는 기준 클럭신호(CLK_ref)가 기준 주파수 신호(fref)인 경우, 상기 주파수 다운 컨버터(711)에서 출력되는 분주된 클럭신호(DOSC_ref)는 기준 주파수 신호가 N분주된 것(fref/N)으로, 그 주파수가 다운될 수 있다. 여기서, N은 외부에 미리 셋팅될 수 있다.
다른 일 예로, 주파수 다운 컨버터(711)는 기준 클럭신호(CLK_ref)가 공진신호(LCosc)인 경우, 상기 주파수 다운 컨버터(711)에서 출력되는 분주된 클럭신호(DOSC_ref)는 공진신호(LCosc)가 M분주된 것(LCosc/M)으로, 그 주파수가 다운될 수 있다. 여기서, M은 외부에 미리 셋팅될 수 있다.
또한, 도 18 및 도 19를 참고하여, 주파수 디지털 컨버터(FDC: Frequency Digital Converter)(710)에서, CAL_hold 기능은 FDC 동작을 수행하거나 멈춤으로써 파워 세이빙 모드를 수행함에 있다. 예를 들어, CAL_hold = 1이면 FDC(710)는 동작을 멈춰 센싱 신호인 카운트값(L_CNT)의 업데이트를 중단한다.
보다 자세히 설명하면, CAL_hold = 1 일 때 주파수 다운 컨버터(711), 주기 타이머(713)는 각각의 출력 DOSC_ref 및 1 주기 카운트값(PCV)을 0으로 하여 리셋된다. 상기 데시메이터 CIC 필터(715A) 및 그 뒷 단의 1차 CIC필터(715B)는 연산 수행을 멈추고 값을 홀드(hold)한다. 이는 CAL_hold = 0이 될 때까지 그 연산 및 값의 업데이트를 멈추게 된다
전술한 바와 같이, CAL_hold = 1 일 때 공진회로의 파워를 차단하거나 줄여 공진 동작을 멈추게 할 수 있으며, 이를 통해 파워 세이빙 기능을 수행한다.
도 20은 주기 타이머의 동작 설명도이다.
도 20을 참조하면, CLK_ref는 기준 클럭신호로서 기준 주파수 신호(fref)이거나 공진신호가 될 수 있다. 여기서, 기준 주파수 신호(fref)는 외부 크리스탈이 될 수 있고 IC 내부 PLL이나 RC 등의 발진 신호로 구성될 수 있다.
부연하면, 일 예로, 기준 클럭신호(CLK_ref)가 기준 주파수 신호(fref)이면 샘플 클럭신호(CLK_spl)는 공진신호가 될 수 있고, 이와 달리, 기준 클럭신호(CLK_ref)가 공진신호이면 샘플 클럭신호(CLK_spl)는 기준 주파수 신호(fref)가 될 수 있다. 또는 그 각각의 경우에 대해 분주된 클럭신호(DOSC_ref)는 'fref/N' 또는 'LCosc/M'이 될 수 있다.
도 21은 데시메이터 CIC 필터의 일 예시도이다.
도 21을 참조하면, 도 21의 데시메이터 CIC 필터는, 도 20의 데시메이터 CIC 필터와의 차이점은 데시메이터 CIC 필터(715A)에 있다.
일 예로, 데시메이터 CIC 필터(715A)는, 주기 타이머(713)로부터 주기 카운트값(PCV)을 입력받는다.
일 예로, 데시메이터 CIC 필터(715A)는, 전술한 바와 같이, 4차4 데시메이터 CIC 필터를 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시에 불과하므로, 적분 스테이지 차수(SN), 데시메이터 팩터(R), 및 콤브 미분 지연차수(M)는 도 21에 제한되지 않는다. 상기 CIC 필터회로(715)는, 도 21와 다른 적분 스테이지 차수(SN), 데시메이터 팩터(R), 및 콤브 미분 지연차수(M)를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 데시메이터 CIC 필터(715A)는 상기 적분 스테이지 차수(SN), 데시메이터 팩터(R), 및 콤브 미분 지연차수(M)에 기초해 결정된 상기 누적 이득으로 상기 주기 타이머(713)로부터의 주기 카운트값(PCV)을 누적 증폭하여, 상기 누적증폭된 주기 카운트값(APCV)을 제공할 수 있다.
상기 데시메이터 CIC 필터(715A)에서 증폭된 주기 카운트값(APCV)은 그 후단의 1차 CIC 필터(715B)의 입력으로 하여 이동 평균값이 구해질 수 있다. 상기 1차 CIC 필터(715B)는, 상기 누적증폭된 주기 카운트(APCV)에 대한 이동 평균값을 센싱 신호인 카운트값(L_CNT)으로 제공할 있다.
또 다른 예의 경우, 도 18에 도시된 바와 같이, 1차 CIC 필터(715B)를 포함하지 않는 경우에 대해서는 상기 누적증폭된 주기 카운트값(APCV)이 센싱 신호인 카운트값(L_CNT)으로 제공될 수 있다.
도 21을 참조하면, 상기 데시메이터 CIC 필터(715A)는, 적분회로(715A-I), 데시메이터(715A -R) 및 미분 회로(715A -C)를 포함할 수 있다.
상기 적분회로(715A-I)는 상기 적분 스테이지 차수(SN)에 해당되는 개수만큼 케스케이드된 복수의 적분기(I)를 포함하여, 상기 주기 타이머(713)로부터의 1주기 카운트값(PCV)을 순차 누적하여 각 주기별 누적치를 제공할 수 있다.
상기 데시메이터(715A-R)는, 상기 적분회로(715A-I)로부터의 각 주기별 누적치중에서 상기 데시메이터 팩터(R)에 해당되는 주기마다 하나씩 샘플링하여 다운샘플링된 누적치를 제공할 수 있다.
상기 미분 회로(715A-C)는 상기 적분 스테이지 차수(SN)에 해당되는 개수만큼 케스케이드된 복수의 콤브(C)를 포함하여, 상기 데시메이터(715A-R)로부터의 현재다운 샘플링된 누적치를 이전의 다운 샘플링된 누적치를 감산하여 상기 데시메이터 팩터(R)에 해당되는 주기 동안의 감산 누적치를 제공할 수 있다.
일 예로, 상기 데시메이터 CIC 디지털 필터(715A)는, 상기 적분 스테이지 차수(SN)가 4차이고, 상기 데시메이터 팩터(R)가 1이고, 콤브 미분 지연차수(M: comb differential delay)가 4인 4차 4데시메이터 CIC 필터인 경우이다.
이와 달리, 상기 적분 스테이지 차수(SN)가 3차이고, 상기 데시메이터 팩터(R)가 1이고, 콤브 미분 지연차수(M: comb differential delay)가 3인 경우에는, 3차 3데시메이터 CIC 디지털 필터가 될 수 있다.
이와 같이 상기 적분 스테이지 차수(SN), 상기 데시메이터 팩터(R), 및 콤브 미분 지연차수(M: comb differential delay)에 따라 다양한 데시메이터 CIC 필터가 구현될 수 있다.
다시 도 21을 참조하면, 데시메이터 CIC 디지털 필터(715A)에서, 상기 누적 이득(GAIN)은 4^4승에 해당되는 256[(R*M)^SN=(1*4)^4]이 될 수 있다. 여기서, 상기 적분 스테이지 차수(SN), 상기 데시메이터 팩터(R) 및 콤브 미분 지연차수(M)는 하나의 예시로서 이에 한정되지 않는다.
일 예로, 상기 적분회로(715A-I)는 4개의 적분기(I)를 포함하여 상기 주기 타이머로부터의 1주기 카운트값(PCV)을 4주기 지연된 값과 순차 누적하여 각 주기별 누적치를 제공할 수 있다. 일 예로, 상기 적분회로는 4개의 적분기(I)를 포함할 수 있다.
상기 데시메이터(715A-R)는, 상기 적분회로(715A-I)로부터의 각 주기별 누적치중에서 상기 데시메이터 팩터(R=4)에 해당되는 4 주기마다 하나씩 샘플링하므로, 1/4 다운샘플링(down sampling)된 누적치를 제공할 수 있다. 일 예로, 상기 미분 회로(715A-C)는 4개의 콤브(C)를 포함할 수 있다.
일 예로, 데시메이터 CIC 필터(715A)에서, 전술한 바와 같이, 상기 1 주기 카운트값(PCV)이 49이고, 상기 누적 이득(GAIN)이 256이라면 상기 누적증폭된 주기 카운트값(APCV)은 주기 카운트값(PCV) 49와 누적 이득(GAIN) 256을 곱해서 49*256(=12544)이 될 수 있다.
즉, 데시메이터 CIC 필터(715A)는 1 주기 카운트값(PCV)을 상기 누적 이득(GAIN)을 이용하여 증폭함으로써, 작은 분주 수를 사용하더라도 많은 샘플링 개수를 획득하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 22는 1차 CIC 필터의 일 예시도이다.
도 22를 참조하면, 일 예로, 데시메이터 CIC 필터(715A)의 뒷단 상기 1차 CIC 필터(715B)가 16 이동 평균 필터로 구성된 경우, 데시메이터 CIC 필터(715A)로부터의 출력값(주기 카운트값)을 16개 단위로 이동평균값을 구하여 상기 주기 카운트값에 대한 이동 평균값을 카운트값(L_CNT)으로 제공 할 수 있다.
상기 1차 CIC 필터(715B)가 D 이동 평균 필터로 구성된 경우의 수학식 3은 하기와 같다.
[수학식 3]
y[n] = x[n] x[n-D] + y[n-1]
z[n] = y[n]/D
(n = 0, 1, 2, 3, 본 예시에서 x[n]는 증폭된 주기 카운트값(APCV), z[n]는 센싱 신호인 카운트값(L_CNT)이다. )(D는 이동 평균값 길이)
도 22를 참조하면, 일 예로, 1차 CIC 필터(715B)는, 미분 회로(715B -C), 적분기(715B -I) 및 나눗셈회로(715B -D)를 포함할 수 있다.
일 예로, 미분 회로(715B-C)에서, 이동 평균값 길이 D에 해당하는 지연된 입력 x[n-D]에 대하여 입력 x[n]과 차분되고, 적분기(715B-I)에서 이전 값들과 누적된다. 즉 길이 D에 해당되는 값에 대하여 무빙 섬(moving sum)이 되어 y[n]이 출력되고 이는 나눗셈회로(715B -D)에서 D로 나눗셈되어 최종적으로 이동 평균값에 해당되는 센싱 신호, 즉 카운트값(L_CNT)이 제공될 수 있다. 여기서, 이동 평균값 길이 D(예, 16)는 미리 설정될 수 있다.
예를 들어, 상기 1차 CIC 필터(715B)는 데시메이터 CIC 디지털 필터(715A)의 출력 값에 대해 D개(예,16개)의 데이터를 무빙 섬(moving sum)을 취하면서 평균을 구함으로써, 주파수 측정값의 흔들림을 안정화시키는 역할을 한다.
일 예로, 상기 1차 CIC 필터(715B)는 하프 밴드(half band) 디지털 필터 등이 사용될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 검출기의 일 예시도이다.
도 23을 참조하면, 상기 터치 검출기(730)는, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)로부터 입력받은 상기 카운트값(L_CNT)을 미분하여 차분값(Diff)을 생성하고, 상기 차분값(Diff)과 기설정된 비교값(TH_VAL)을 비교하여, 그 비교결과에 기초해 터치여부를 판단하기 위한 레벨을 갖는 상기 터치 검출 신호(DF: Detect_Flag)를 출력할 수 있다.
예를 들어, 터치 검출기(730)는 딜레이부(731), 감산부(733), 및 비교부(735)를 포함할 수 있다.
딜레이부(731)는, 상기 주파수 디지털 컨버터(710)로부터 입력받은 상기 카운트값(L_CNT)을 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl)에 기초로 결정된 시간만큼 딜레이하여, 딜레이 카운트값(L_CNT_Delay)을 출력할 수 있다. 딜레이 제어 신호(Delay_Ctrl)에 따라, 딜레이 시간이 결정될 수 있다.
감산부(733)는 상기 카운트값(L_CNT)과 상기 딜레이부(731)로부터의 상기 딜레이 카운트값(L_CNT_Delay)을 감산하여 생성된 차분값(Diff)을 출력할 수 있다. 일 예로, 상기 감산부(733)는 적어도 하나의 감산기를 포함할 수 있다. 일 예로, 카운트값(L_CNT)은 현재 카운트된 값에 해당하고, 딜레이 카운트값(L_CNT_Delay)은 현재로부터 소정의 딜레이 시간 이전에 카운트된 값에 해당한다.
비교부(735)는, 상기 감산부(733)로부터 입력받은 상기 차분값(Diff)과 기설정된 비교값(TH_VAL)을 비교하여, 그 비교결과에 기초로 결정된 하이레벨 또는 로우레벨을 갖는 상기 터치 검출 신호(DF: Detect_Flag)를 출력할 수 있다.
일 예로, 비교부(735)는 감산부(733)에서 출력되는 차분값과 비교값(TH_VAL)을 비교하여, 차분값이 비교값 보다 큰 경우, 하이 레벨의 출력 신호(Detect_Flag)를 출력하고, 차분값이 비교값보다 작거나 같은 경우, 로우 레벨의 출력 신호(Detect_Flag)를 출력한다. 비교부(735)는 적어도 하나의 비교기를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 비교부(735)는, 상기 비교값(TH_VAL)을 기준으로, 상한값(TH_VAL_H) 및 하한값(TH_VAL_L)을 갖는 히스테리시스 특성을 가지며, 상기 상한값(TH_VAL_H)은 상기 터치 검출 신호(DF: Detect_Flag)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환되기 위한 비교값으로, 상기 차분값(Diff) 전체 범위중 일정비율(예, 1/8)에 해당하고, 상기 하한값(TH_VAL_L)은 상기 터치 검출 신호(DF: Detect_Flag)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 전환되기 위한 비교값으로, 상기 차분값(Diff) 전체 범위중 일정비율(예, 1/16)에 해당할 수 있다.
도 23을 참조한 설명은, 카운트값(L_CNT)에 대한 미분값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호(DF)를 출력하는 과정에 대한 설명이다.
일 예로, 카운트값(L_CNT)이 터치를 하지 않았을 때는 3639000이 될 수 있고, 터치시 3636000이 되는 경우, 3637500을 기준값으로 설정하면, 터치시 카운트값(L_CNT) 이 기준값 이하로 떨어질 때 터치를 인식할 수 있다.
그러나, 터치부재의 종류에 따라 온도 변화의 정도가 차이가 날 수 있으며, 이 온도 변화는 카운트값(L_CNT)의 드리프트를 야기하게 된다. 특히 메탈일 때 외부 온도 및 터치에 의한 온도 변화로 카운트값(L_CNT)의 드리프트가 발생되며, 이로 인해 터치를 하지 않았을 때에도 기준값 이하로 떨어져 있거나, 터치 시에도 기준값 이하로 떨어지지 않는 문제가 발생할 수 있다. 이 경우 온도 변화에 의한 카운트값(L_CNT)의 드리프트는 장시간에 걸쳐 천천히 값이 변화되므로 터치로 인식하지 않게 된다.
이러한 문제점을 해소할 수 있도록, 터치를 인식함에 있어 발명의 일 실시 예로 터치시의 카운트값(L_CNT)의 변화를 검출하여 터치를 인식하는 슬로프(slope) 검출(detection) 방식을 이용할 수 있다.
이와 같은 슬로프(slope) 검출 방식은 일정 과거 시간의 카운트값(L_CNT)과 현재의 카운트값(L_CNT)의 차이를 계산하여 일정 이상의 차이가 발생할 경우 터치를 인식하는 방법이다.
본 발명에서는 상기 언급한 슬로프(slope) 검출 방식과 상기 언급한 단순 기준값 비교방식(카운트값(L_CNT)이 미리 셋팅한 기준값 이하로 떨어질 때 터치로 인식하는 방식법)중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다.
도 24는 도 23의 터치 검출기의 주요 신호의 일 예시도이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 접촉이 제1 터치 부재(TM1, 도 2)에 인가되는 경우, 도 12에서 설명한 바와 같이 커패시턴스가 증가함에 따라, 공진 신호(LCosc)의 주파수가 감소하고, 카운트값(L_CNT)이 감소한다. 미리 정의된 딜레이 시간(Delay Chain time) 만큼의 과거의 카운트값(L_CNT_delay)과 현재의 카운트값(L_CNT)의 차이가 미리 정의된 비교값(TH_VAL)이상 차이가 발생할 때 하이레벨을 갖는 출력 신호(Detect__Flag)가 출력될 수 있다.
일 예로, 검출된 출력 신호(DF: Detect__Flag)를 하이 레벨에서 로우 레벨로 전환하는 방법은 과거의 카운트값(L_CNT_delay)과 현재의 카운트값(L_CNT) 그 차이값이 비교값(TH_VAL) 이하로 떨어졌을 때 하이 레벨에서 로우 레벨로 전환할 수 있다.
다른 일 예로, 출력 신호(Detect__Flag)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환 될 때 과거의 카운트값(L_CNT_delay)을 저장하고, 저장된 딜레이 카운트값(L_CNT_Delay)과 현재의 카운트값(L_CNT)을 비교하여, 그 차가 히스테리시스 값 이하로 떨어졌을 때, 터치 입력이 종료된 것으로 판단할 수 있다.
도 25는 핸드터치시의 카운트값 예시도이고, 도 26은 메탈 터치시의 카운트값 예시도이며, 도 27은 커패시터 접속시의 카운트값 예시도이다.
도 25, 도 26 및 도 27를 참조하면, 상기 주파수 디지털 컨버터(710, 도 9 및 도 12)는 공진신호를 디지털값으로 변환하여, 공진 주파수에 대응되는 카운트값(L_CNT)을 출력하는데, 일 예로, 상기 카운트값(L_CNT)은 하기 수학식 4와 같이 구해질 수 있다.
[수학식 4]
L_CNT = (N * LCosc)/(M * fref)
상기 수학식 4에서, LCosc는 공진신호(또는 공진주파수)이고, fref는 기준 주파수이고, N은 기준 주파수(예, 32Khz) 분주비이고, M은 센싱 주파수 분주비이다.
상기 수학식 4에 보인 바와 같이, 공진신호(LCosc)를 기준 주파수(fref)로 나눈다는 것은, 기준 주파수(fref)의 주기를 공진신호(LCosc)를 이용하여 카운트한다는 의미로, 이와 같은 방식으로 상기 카운트값(L_CNT)을 구하면, 낮은 기준 주파수(fref)를 이용하는 것이 가능하고, 카운트의 정밀도를 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 25을 참조하면, 핸드 터치시 공진 주파수에 대응되는 카운트값이 낮아짐을 알 수 있다. 도 26를 참조하면, 메탈 터치시 공진 주파수에 대응되는 카운트값이 낮아짐을 알 수 있다. 도 27를 참조하면, 커패시터 접속시 공진 주파수에 대응되는 카운트값이 낮아짐을 알 수 있다.
도 25, 도 26 및 도 27를 참조하면, 본 발명의 터치 입력 센싱 장치에 의하면, 핸드터치, 메탈 터치, 커패시터 터치를 모두 감지할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치가 적용될 수 있는 전자 기기는, 전기 제품, 전자 제품, 가전 제품, 통신 기기, 차량 또는 차량 관련 기기, 무선 제어 장치(예, 리모콘 또는 차량의 스마트키), 모바일 기기, 웨어러블 기기 등을 비롯하여, 버튼식 스위치 대신에 터치 스위치가 적용될 수 있는 기기가 해당될 수 있다. 이러한 적용될 수 있는 전자 기기에 대한 예시를 도 28을 참조하여 설명한다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 적용 예시도이다.
도 28을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 입력 센싱 장치의 복수의 적용예1 내지 적용예7을 보이고 있다.
도 28의 적용예1은, 블루투스 헤드셋의 동작제어용 버튼을 대체하여 적용하는 예이고, 도 28의 적용예2는, 블루투스 이어셋의 동작제어용 버튼을 대체하여 적용하는 예이다. 일 예로, 블루투스 헤드셋 및 블루투스 이어폰의 온/오프 전원스위치를 대체하여 적용될 수 있다.
도 28의 적용예3은, 안경의 동작제어용 버튼을 대체하여 적용하는 예이다. 일 예로, 구글 글래스, VR, AR 등의 장치의 전화, 메일, 홈버튼 등의 기능을 수행하는 버튼을 대체하여 적용될 수 있다.
도 28의 적용예4는, 차량의 도어락 버튼을 대체하여 적용하는 예이다. 도 28의 적용예5는, 차량의 스마트키의 버튼을 대체하여 적용하는 예이다. 도 28의 적용예6은, 컴퓨터의 동작제어용 버튼을 대체하여 적용하는 예이다. 그리고, 도 28의 적용예7은,
이외에도, 노트북의 볼륨 및 전원 스위치, VR, HMD(Head mounted Display), 블루투스 이어폰, 스타일러쉬 터치팬 등의 스위치를 대체하여 사용할 수 있고, 또한, 가전제품의 모니터, 냉장고, 노트북 등의 버튼을 대체하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 동작제어용 버튼은, 적용되는 장치의 커버 또는 프레임 또는 하우징에 일체화되어 배치될 수 있고, 파워 온오프, 볼륨의 조절, 기타 특정 기능(뒤로가기, 홈이동, 잠금 등)을 수행하는데 사용 될 수 있다.
또한 해당 기능(뒤로가기, 홈이동, 잠금 등)을 수행함에 있어 복수의 기능을 수행하도록 복수의 터치 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 터치 입력 센싱 장치는 상기 언급된 장치에 한정되지 않고 스위치가 필요한 모바일 및 웨어러블 등의 장치에 적용 할 수 있다. 또한 본 발명의 터치 스위치를 적용함으로써 일체화 된 디자인을 구현할 수 있다.
10: 전자 기기
11: 터치 스크린
200: 기판
611A,612A: 제1, 제2 코일요소
500: 하우징
TSW: 터치 스위치부
TM1,TM2: 제1 및 제2 터치부재
600: 공진회로
700: 회로부
710: 주파수 디지털 컨버터
730: 터치 검출기

Claims (21)

  1. 하우징과 일체로 이루어진 제1 터치부재를 포함하는 터치 스위치부;
    상기 터치 스위치부의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수를 갖는 공진신호를 생성하는 공진회로;
    상기 공진회로로부터의 공진신호를 디지털값인 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및
    상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력되는 카운트값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호를 출력하는 터치 검출기; 를 포함하고,
    상기 터치 스위치부는,
    상기 하우징과 일체로 이루어지고, 상기 제1 터치부재와 다른 위치에 배치된 제2 터치부재; 및
    상기 제1 터치부재와 상기 제2 터치부재와의 사이, 상기 제1 터치부재와 상기 하우징과의 사이, 그리고 상기 제2 터치부재와 상기 하우징과의 사이에 배치된 절연부재; 를 포함하는
    전자 기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 터치부재는,
    상기 하우징의 재료와 동일한 재료를 포함하는 전자 기기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 터치 스위치부는
    상기 하우징과 일체로 이루어지고, 상기 제1 터치부재와 다른 위치에 배치된 제2 터치부재를 더 포함하고,
    상기 제2 터치부재는, 상기 하우징의 재료와 동일한 재료를 포함하는 전자 기기.
  4. 삭제
  5. 하우징과 일체로 이루어진 제1 터치부재를 포함하는 터치 스위치부;
    상기 터치 스위치부의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수를 갖는 공진신호를 생성하는 공진회로;
    상기 공진회로로부터의 공진신호를 디지털값인 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및
    상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력되는 카운트값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호를 출력하는 터치 검출기; 를 포함하고,
    상기 터치 스위치부는, 상기 하우징과 일체로 이루어지고, 상기 제1 터치부재와 다른 위치에 배치된 제2 터치부재를 더 포함하고,
    상기 제1 터치부재는, 제1 메탈부재와 제1 절연부재를 포함하고, 상기 제1 절연부재는 상기 제1 메탈부재의 일부를 감싸며,
    상기 제2 터치부재는, 제2 메탈부재와 제2 절연부재를 포함하고, 상기 제2 절연부재는 상기 제2 메탈부재의 일부를 감싸고,
    상기 제1 메탈부재는, 상기 제1 절연부재 및 상기 제2 절연부재에 의해서 상기 제2 메탈부재와 전기적으로 절연되는
    전자 기기.
  6. 하우징과 일체로 이루어진 제1 터치부재를 포함하는 터치 스위치부;
    상기 터치 스위치부의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수를 갖는 공진신호를 생성하는 공진회로;
    상기 공진회로로부터의 공진신호를 디지털값인 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및
    상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력되는 카운트값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호를 출력하는 터치 검출기; 를 포함하고,
    상기 터치 스위치부는, 상기 하우징과 일체로 이루어지고, 상기 제1 터치부재와 다른 위치에 배치된 제2 터치부재를 더 포함하고
    상기 제1 터치부재는 제1 절연부재를 포함하고,
    상기 제2 터치부재는 제2 절연부재를 포함하고, 상기 제2 절연부재는 상기 하우징에 의해 상기 제1 절연부재와는 분리된
    전자 기기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 터치부재는
    상기 하우징과 일체로 이루어지고 상기 제1 절연부재의 일부를 감싸는 제1 메탈부재를 더 포함하는
    전자 기기.
  8. 하우징과 일체로 이루어진 제1 터치부재를 포함하는 터치 스위치부;
    상기 터치 스위치부의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수를 갖는 공진신호를 생성하는 공진회로;
    상기 공진회로로부터의 공진신호를 디지털값인 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및
    상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력되는 카운트값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호를 출력하는 터치 검출기; 를 포함하고,
    상기 터치 스위치부는, 상기 하우징과 다른 재료를 갖는 제1 절연부재와, 상기 하우징과 일체로 이루어지고 상기 제1 절연부재를 감싸는 제1 메탈부재를 포함하는 상기 제1 터치부재;
    상기 하우징과 다른 재료를 갖는 제2 절연부재와, 상기 하우징과 일체로 이루어지고 상기 제2 절연부재를 감싸는 제2 메탈부재를 포함하는 제2 터치부재; 및
    상기 제1 터치부재와 상기 제2 터치부재를 전기적으로 분리하는 분리 부재;
    를 포함하는 전자 기기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 공진회로는,
    상기 제1 터치부재의 내측에 배치되며 인덕턴스를 갖는 제1 코일요소를 포함하는 인덕턴스 회로; 및
    상기 인덕턴스 회로에 연결되고 커패시턴스를 갖는 커패시턴스 소자를 포함하며, 상기 터치 스위치부의 터치에 따라 상기 공진회로의 전체 커패시턴스를 증가시키는 터치 커패시턴스를 갖는 커패시턴스 회로;
    를 포함하는 전자 기기.
  10. 하우징과 일체로 이루어진 제1 터치부재를 포함하는 터치 스위치부;
    상기 터치 스위치부의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수를 갖는 공진신호를 생성하는 공진회로;
    상기 공진회로로부터의 공진신호를 디지털값인 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및
    상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력되는 카운트값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호를 출력하는 터치 검출기; 를 포함하고,
    상기 공진회로는,
    상기 제1 터치부재의 내측에 배치되며 인덕턴스를 갖는 제1 코일요소를 포함하는 인덕턴스 회로; 및
    상기 인덕턴스 회로에 연결되고 커패시턴스를 갖는 커패시턴스 소자를 포함하며, 상기 터치 스위치부의 터치에 따라 상기 공진회로의 전체 커패시턴스를 증가시키는 터치 커패시턴스를 갖는 커패시턴스 회로; 를 포함하고,
    상기 제1 코일요소는,
    기판에 장착되고, 상기 제1 터치부재의 내측면에 부착된
    전자 기기.
  11. 하우징과 일체로 이루어진 제1 터치부재를 포함하는 터치 스위치부;
    상기 터치 스위치부의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수를 갖는 공진신호를 생성하는 공진회로;
    상기 공진회로로부터의 공진신호를 디지털값인 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및
    상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력되는 카운트값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호를 출력하는 터치 검출기; 를 포함하고,
    상기 공진회로는,
    상기 제1 터치부재의 내측에 배치되며 인덕턴스를 갖는 제1 코일요소를 포함하는 인덕턴스 회로; 및
    상기 인덕턴스 회로에 연결되고 커패시턴스를 갖는 커패시턴스 소자를 포함하며, 상기 터치 스위치부의 터치에 따라 상기 공진회로의 전체 커패시턴스를 증가시키는 터치 커패시턴스를 갖는 커패시턴스 회로; 를 포함하고,
    상기 제1 코일요소는
    기판에 장착되고, 상기 제1 터치부재의 내측면과 이격된
    전자 기기.
  12. 제9항에 있어서, 상기 주파수 디지털 컨버터는
    기준 주파수 신호를 기준 주파수 분주비를 이용하여 분주하여 분주된 기준 클럭신호를 생성하고, 상기 분주된 기준 클럭신호를 상기 공진신호를 이용하여 카운트하여, 상기 카운트값을 출력하는
    전자 기기.
  13. 하우징과 일체로 이루어진 제1 터치부재를 포함하는 터치 스위치부;
    상기 터치 스위치부의 터치에 기초해 가변되는 공진주파수를 갖는 공진신호를 생성하는 공진회로;
    상기 공진회로로부터의 공진신호를 디지털값인 카운트값으로 변환하는 주파수 디지털 컨버터; 및
    상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력되는 카운트값에 기초해 터치를 검출하여 터치 검출 신호를 출력하는 터치 검출기; 를 포함하고,
    상기 공진회로는,
    상기 제1 터치부재의 내측에 배치되며 인덕턴스를 갖는 제1 코일요소를 포함하는 인덕턴스 회로; 및
    상기 인덕턴스 회로에 연결되고 커패시턴스를 갖는 커패시턴스 소자를 포함하며, 상기 터치 스위치부의 터치에 따라 상기 공진회로의 전체 커패시턴스를 증가시키는 터치 커패시턴스를 갖는 커패시턴스 회로; 를 포함하고,
    상기 주파수 디지털 컨버터는
    기준 주파수 신호를 기준 주파수 분주비를 이용하여 분주하여 분주된 기준 클럭신호를 생성하고, 상기 공진회로로부터의 공진신호를 센싱 주파수 분주비를 이용하여 분주하며, 상기 분주된 공진신호를 이용하여 상기 분주된 기준 클럭신호를 카운트하여, 상기 카운트값을 출력하는
    전자 기기.
  14. 제9항에 있어서, 상기 주파수 디지털 컨버터는
    기 설정된 기준 주파수 신호를 기준 클럭신호로서 입력받고, 상기 기준 클럭신호를 기설정된 기준 주파수 분주비를 이용해 분주하여 분주된 기준 클럭신호를 생성하여, 상기 기준 주파수 신호의 주파수를 다운시키는 주파수 다운 컨버터;
    상기 공진신호를 샘플 클럭신호로서 입력받고, 상기 주파수 다운 컨버터로부터 입력받은 상기 분주된 기준 클럭신호의 1주기 시간을, 상기 샘플 클럭신호를 이용해 카운팅 하여 생성된 주기 카운트값을 출력하는 주기 타이머; 및
    상기 주기 타이머로부터 입력받은 상기 주기 카운트값에 대해 누적증폭을 수행하여 상기 카운트값을 출력하는 CIC 필터회로;
    를 포함하는 전자 기기.
  15. 제9항에 있어서, 상기 주파수 디지털 컨버터는
    상기 공진신호를 기준 클럭신호로 입력받고, 상기 기준 클럭신호를 기설정된 기준 주파수 분주비를 이용해 분주하여 분주된 기준 클럭신호를 생성하여 상기 공진신호의 주파수를 다운시키는 주파수 다운 컨버터;
    기 설정된 기준 주파수 신호를 샘플 클럭신호로 입력받고, 상기 주파수 다운 컨버터로부터 입력받은 상기 분주된 기준 클럭신호의 1주기 시간을, 상기 샘플 클럭신호를 이용해 카운팅 하여 생성된 주기 카운트값을 출력하는 주기 타이머; 및
    상기 주기 타이머로부터 입력받은 상기 주기 카운트값에 대해 누적증폭을 수행하여 생성된 상기 카운트값을 출력하는 CIC 필터회로;
    를 포함하는 전자 기기.
  16. 제14항에 있어서, 상기 CIC 필터회로는,
    상기 주기 타이머로부터 입력받은 상기 주기 카운트값에 대해 누적증폭을 수행하는 데시메이터 CIC 필터; 및
    상기 데시메이터 CIC 필터로부터의 출력값에 대해 이동평균을 수행하여, 상기 데시메이터 CIC 필터로부터의 출력값에서 노이즈가 제거된 상기 카운트값을 출력하는 1차 CIC 필터;
    를 포함하는 전자 기기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 데시메이터 CIC 필터는,
    사전에 설정된 적분 스테이지 차수, 데시메이터 팩터, 및 콤브 미분 지연차수에 기초해 결정된 누적 이득을 이용하여 상기 주기 타이머로부터의 주기 카운트값에 대해 누적증폭을 수행하고, 상기 누적 증폭된 주기 카운트값을 제공하는 전자 기기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 데시메이터 CIC 필터는,
    상기 적분 스테이지 차수가 4이고, 상기 데시메이터 팩터는 1이고, 상기 콤브 미분 지연차수가 4인 4차 4데시메이터 CIC 필터인 전자 기기.
  19. 제17항에 있어서, 상기 터치 검출기는,
    상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력받은 상기 카운트값을 미분하여 차분값을 생성하고, 상기 차분값과 기설정된 비교값을 비교하여, 그 비교결과에 기초해 터치여부를 판단하기 위한 레벨을 갖는 상기 터치 검출 신호를 출력하는
    전자 기기.
  20. 제17항에 있어서, 상기 터치 검출기는,
    상기 주파수 디지털 컨버터로부터 입력받은 상기 카운트값을 딜레이 제어 신호에 기초로 결정된 시간만큼 딜레이하여, 딜레이 카운트값을 출력하는 딜레이부;
    상기 카운트값과 상기 딜레이부로부터의 상기 딜레이 카운트값을 감산하여 생성된 차분값을 출력하는 감산부; 및
    상기 감산부로부터 입력받은 상기 차분값과 기설정된 비교값을 비교하여, 그 비교결과에 기초로 결정된 하이레벨 또는 로우레벨을 갖는 상기 터치 검출 신호를 출력하는 비교부;
    전자 기기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 비교부는,
    상기 비교값을 기준으로, 상한값 및 하한값을 포함하여,
    상기 상한값은 상기 터치 검출 신호가 로우 레벨에서 하이 레벨로 전환되기 위한 비교값으로, 상기 차분값 전체 범위중 일정비율에 해당하고,
    상기 하한값은 상기 터치 검출 신호가 하이 레벨에서 로우 레벨로 전환되기 위한 비교값으로, 상기 차분값 전체 범위중 일정비율에 해당하는
    전자 기기.
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