KR102194971B1 - 근접 센서 및 근접 센서의 근접 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

근접 센서 및 근접 센서의 근접 검출 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치에 대한 전도체의 근접을 검출하는 근접 센서는, 상기 전도체의 근접에 기초하여 형성되는 제1 전기 신호를 수신하는 수신 회로; 상기 제1 전기 신호, 제1 베이스라인 값, 및 임계값을 이용하여 상기 전자 장치에 상기 전도체가 근접한 근접 상태인 지를 판정하는 제1 신호 처리 회로; 상기 제1 전기 신호와 독립적으로 상기 근접 센서의 온도를 검출하는 온도 검출 회로; 및 상기 근접 상태일 때 상기 온도 검출 회로에서 기준치 이상의 온도 변화가 검출되면, 상기 제1 베이스라인 값에 임시 보상 값을 가산하여 제2 베이스라인 값을 생성하는 제2 신호 처리 회로;를 포함한다.

Description

근접 센서 및 근접 센서의 근접 검출 방법 {PROXIMITY SENSOR AND METHOD FOR SENSING PROXIMITY THEREOF}
본 발명은 근접 센서 및 근접 센서의 근접 검출 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 근접 검출시 온도 변화에 따른 보상 기법을 개선함으로써 근접 검출의 정확도를 향상시키는 회로 및 방법에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 발전으로 기지국 등의 네트워크 장치가 전국 각지에 설치되었고, 전자 장치는 다른 전자 장치와 네트워크를 통해 데이터를 송수신함으로써 사용자로 하여금 전국 어디에서나 자유롭게 네트워크를 사용할 수 있게 하였다.
다양한 종류의 전자 장치는 최근 디지털 컨버전스(Digital Convergence)의 추세에 따라 다양한 기능을 제공한다. 예를 들어 스마트폰은 통화를 하는 용도 이외에 상기 네트워크를 이용하여 인터넷 접속 기능을 지원하고, 음악 또는 비디오의 재생 기능, 이미지 센서를 이용한 사진, 동영상 등의 촬영 기능을 지원하게 되었다.
사용자는 다양한 기능을 하는 전자 장치를 소지하고 다니며, 이에 따라 전자 장치에서 발생 가능한 유해한 성분인 전자파를 관리하는 문제가 중요한 이슈가 되었다.
특히 스마트폰을 이용하여 긴 시간 통화하는 경우 사용자의 얼굴 근처에 디바이스가 위치하여 사용자가 유해한 전자파에 노출될 수 있으므로, 통화 시에는 사용자의 얼굴과 디바이스가 근접한 지를 검출하여 전자파의 원인이 되는 전력을 조절하는 선행기술이 존재한다.
이러한 선행기술에서는 터치 및 근접 센싱 기술이 이용되는데, 긴 시간 통화하는 경우 온도의 변화로 인하여 디바이스의 터치 및 근접 센싱 결과에 영향을 미치는 경우가 발생한다.
상기 선행기술의 예로 한국공개특허번호 제10-2017-0068754호 "송신 전력을 조절하는 전자 장치 및 방법"를 들 수 있다. 도 1은 상기 선행기술이 인지하고 있는 문제점을 도시하고, 도 2는 상기 선행기술이 도 1의 상황을 개선하고자 제안한 해결 수단이다.
도 1은 상기 선행기술에 따라 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 아무런 보상이 이루어지지 않은 터치 IC(Touch Integrated Circuit)의 GRIP 센싱 카운트값을 나타낸 도면이다. 도 1을 참고하면, 온도가 지속적으로 상승하는 경우 정전 용량값도 함께 상승할 수 있으며, 정전 용량값이 증가할수록 정전 용량 리액턴스(reactance)가 낮아지므로 주파수값이 증가하고 터치 IC가 주파수값으로 인지하는 GRIP 센싱 카운트값은 터치가 없는 때보다 증가한다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 선행기술은 도 2와 같이 레퍼런스 채널을 이용하여 사용자가 근접(파지)한 경우 터치 IC의 센싱 카운트값을 보상하는 방법을 제안한다.
그러나 상기 선행기술에 의하더라도 통화 중, 특히 사용자의 얼굴과 디바이스가 근접한 상태에서 긴 시간 통화에 의하여 온도가 상승하는 경우에는 터치 및 근접 센싱의 정확도가 떨어지는 문제점이 존재하고, 실제로는 터치 동작에 관여하지 않는 별도의 레퍼런스 채널을 유지해야 하므로, 터치 IC의 면적이나 소비전력이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 이에 따라, 사용자에게 유해한 전자파가 크게 발생하는 문제점도 있다. 또한 레퍼런스 채널과 메인 채널이 경험하는 온도 변화가 일치하지 않는 경우에는 오동작의 가능성도 존재한다.
한편, 터치 센서에서 온도센서를 이용하여 외부 온도변화를 주기적으로 감지하고, 외부 온도변화에 따라 터치 이벤트 발생을 인식하기 위한 인식 기준값(Threshold)을 보상하는 선행기술로서 한국등록특허 제10-1012305호 "터치 입력장치의 동작 방법 및 이를 이용하는 휴대 단말기", 및 미국등록특허 제8,169,413호 "Method for operating touch input device and portable terminal using the same"이 제안된 바 있다.
그러나 상기 선행기술에 의하더라도 통화 중, 특히 사용자의 얼굴과 디바이스가 근접한 상태에서 긴 시간 통화에 의하여 온도가 상승하는 경우에는 터치 및 근접 센싱의 정확도가 떨어지는 문제점이 존재한다. 온도 센서가 인지하는 온도 변화가 실제 터치 동작을 인지하는 메인 채널이 경험하는 온도 변화가 일치하지 않는 경우에 오동작의 가능성이 존재한다.
한국공개특허 제10-2017-0068754호 "송신 전력을 조절하는 전자 장치 및 방법" (출원공개일 2017년 6월 20일) 한국등록특허 제10-1012305호 "터치 입력장치의 동작 방법 및 이를 이용하는 휴대 단말기" (등록일 2011년 1월 26일) 미국등록특허 제8,169,413호 "Method for operating touch input device and portable terminal using the same" (등록일 2012년 5월 1일)
상기 한국공개특허 제10-2017-0068754호 "송신 전력을 조절하는 전자 장치 및 방법"에서는 근접 센서가 내장된 터치 IC에 대한 온도 보상을 위해, GRIP 채널의 등가 저항과 캐퍼시터를 실장한 레퍼런스 채널(Reference Channel;REF)을 터치 IC의 별도의 핀에 구비하여 온도 상승에 따른 GRIP 채널과 REF 채널의 센싱 카운트값의 기울기를 이용하는 기술이 개시된다.
이러한 선행기술에서는 터치 IC의 별도의 핀에 레퍼런스 채널을 구현하기 위해서, 회로의 기능과 관련이 없는 수동소자로 복수의 저항들과 캐퍼시터들이 실장되어야 하므로, 회로가 복잡해지고, 부품실장을 위한 면적이 넓어진다. 또한, 레퍼런스 채널에서 소모되는 전력 손실이 커져 인체에 유해한 전자파가 크게 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 종래 기술에서 나타난 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 통화 중, 특히 사용자의 얼굴과 디바이스가 근접한 상태에서 긴 시간 통화에 의하여 온도가 상승하는 경우에 디바이스에서 발생하는 전자파를 줄이는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 온도 상승시 디바이스 동작의 정확성이 떨어지는 것을 개선하기 위해, 근접 센서의 온도를 보상하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 근접 센서의 온도를 보상하면서도 전자파 발생의 원인이 되는 전력소모를 감소시키기 위해 회로의 복잡도를 줄이고, 회로의 면적을 줄이는 것을 목적으로 한다.
종래 기술이 채택한 온도 보상 알고리즘은 별도의 온도 센서를 활용하거나, 레퍼런스 채널을 이용하여 메인 채널의 동작을 보상하는 방식인데, 별도의 온도 센서가 출력하는 온도 측정값이 부정확하거나, 온도 센서가 경험하는 온도 변화와 메인 채널이 경험하는 온도 변화가 불일치할 가능성도 존재한다. 레퍼런스 채널의 경우에도 메인 채널과 별개의 채널인 만큼, 실제 동작 시 레퍼런스 채널이 경험하는 온도 변화와 메인 채널이 경험하는 온도 변화가 불일치할 수 있다. 본 발명은 이러한 종래 기술의 온도 보상 알고리즘의 부정확성을 보완하고 정확도를 높이기 위한 온도 보상 방법을 제안하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 온도 센서는 전자 회로로 이루어지는데, 온도 센서의 출력값은 비선형성을 일부 포함한다. 온도 센서 회로는 특정한 온도, 예를 들어 실온(Room Temperature, 섭씨 25도)에 최적화되어 있다면, 전자 회로의 동작에 의하여 온도가 높아지는 경우에 온도 센서 회로의 비선형성이 강하게 나타나는 경우 온도 센서 회로의 온도 측정값이 부정확할 수 있다. 본 발명은 이러한 온도 센서 회로의 부정확성, 및 비선형성을 고려하여 정확도를 높이기 위한 온도 보상 방법을 제안하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 도출된 구성으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서는 수신 회로, 제1 신호 처리 회로, 제2 신호 처리 회로 및 온도 검출 회로를 포함한다. 수신 회로는 전도체의 근접에 기초하여 형성되는 제1 전기 신호를 수신한다.
제1 신호 처리 회로는 상기 제1 전기 신호, 제1 베이스라인 값, 및 임계값을 이용하여 상기 전자 장치에 상기 전도체가 근접한 근접 상태인 지를 판정한다. 온도 검출 회로는 상기 제1 전기 신호와 독립적으로 상기 근접 센서의 온도를 검출한다.
제2 신호 처리 회로는 상기 근접 상태일 때 상기 온도 검출 회로에서 기준치 이상의 온도 변화가 검출되면, 상기 제1 베이스라인 값에 임시 보상 값을 가산하여 제2 베이스라인 값을 생성한다.
상기 제2 신호 처리 회로는 상기 제2 베이스라인 값을 상기 제1 신호 처리 회로에 제공하고, 상기 제1 신호 처리 회로는 상기 제2 베이스라인 값과 상기 제1 전기 신호에 기초하여 상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값을 선택할 수 있다.
상기 제1 신호 처리 회로는 상기 제2 베이스라인 값이 상기 제1 전기 신호보다 큰 경우, 상기 제1 베이스라인 값을 이용하여 상기 근접 상태인지를 판정할 수 있다.
상기 제1 신호 처리 회로는 상기 제2 베이스라인 값이 상기 제1 전기 신호보다 크지 않은 경우, 상기 제2 베이스라인 값을 이용하여 상기 근접 상태인 지를 판정하고, 상기 제2 베이스라인 값을 이용하여 상기 제1 베이스라인 값을 업데이트할 수 있다.
상기 제1 신호 처리 회로는 상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값으로 선택된 베이스라인 값을 상기 제2 신호 처리 회로에 제공하고,
상기 제2 신호 처리 회로는 상기 제공된 베이스라인 값을 이용하여 상기 제1 베이스라인 값을 업데이트할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 근접 센서의 근접 검출 방법은 상기 전도체의 근접에 기초하여 형성되는 제1 전기 신호를 수신하는 단계; 상기 제1 전기 신호와 독립적으로 상기 근접 센서의 온도를 검출하는 단계; 상기 제1 전기 신호, 제1 베이스라인 값, 및 임계값을 이용하여 상기 전자 장치에 상기 전도체가 근접한 근접 상태인 지를 판정하는 단계; 상기 근접 상태일 때 상기 온도 검출 회로에서 기준치 이상의 온도 변화가 검출되면, 상기 제1 베이스라인 값에 임시 보상 값을 가산하여 제2 베이스라인 값을 생성하는 단계;를 포함한다.
이 때, 상기 근접 상태일 때 상기 온도 검출 회로에서 기준치 이상의 온도 변화가 검출되면, 상기 제2 베이스라인 값과 상기 제1 전기 신호에 기초하여 상기 근접 상태인지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값을 선택할 수 있다.
상기 근접 상태인지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값을 선택하는 단계는 상기 제2 베이스라인 값이 상기 제1 전기 신호보다 큰 경우, 상기 제1 베이스라인 값을 상기 근접 상태인지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값으로 선택할 수 있다.
또한, 상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값을 선택하는 단계는 상기 제2 베이스라인 값이 상기 제1 전기 신호보다 크지 않은 경우, 상기 제2 베이스라인 값을 상기 근접 상태인지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값으로 선택할 수 있다.
상기 근접 상태인지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값으로 선택된 값을 이용하여 상기 제1 베이스라인 값을 업데이트할 수 있다.
본 발명에 따르면, 통화 중, 특히 사용자의 얼굴과 디바이스가 근접한 상태에서 긴 시간 통화에 의하여 온도가 상승하는 경우에 디바이스에서 발생하는 전자파를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 근접 센서의 온도 보상을 위한 레퍼런스 채널이 별도로 필요하지 않으므로, 회로가 복잡하지 않고, 부품실장의 면적과 단가를 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면, 근접 센서의 온도 변화 상태에 따라 적응적인 온도 보상 과정을 통하여 신속히 보상할 수 있으며, 오동작을 줄여 정확도를 개선할 수 있다.
도 1은 선행 기술에 따라 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 아무런 보상이 이루어지지 않은 터치 IC(Touch Integrated Circuit)의 GRIP 센싱 카운트값을 나타낸 도면이다.
도 2는 선행 기술에 따라 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 터치 IC의 GRIP 센싱 카운트값을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서를 포함하는 전자 장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 근접 센서의 Baseline의 센싱 카운트값을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 근접 센서의 Baseline의 센싱 카운트값을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서의 근접 검출 방법의 일부를 도시하는 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서의 근접 검출 방법의 나머지 일부를 도시하는 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 대한 비교예로서, 종래 기술에서 터치 인식의 오동작이 발생하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서의 Baseline의 센싱 카운트값을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서의 Baseline의 센싱 카운트값을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1과 도 2는 종래 기술을 도시하는 도면이다. 도 1과 도 2는 본 발명이 해결하고자 하는 문제점을 도시하며, 본 발명이 채택하는 해결 수단 중 일부는 도 1과 도 2에도 공통적으로 적용된다.
도 1과 도 2에 도시된 사항 가운데에서 본 발명을 구체화하기 위하여 공통적으로 포함되는 사항에 한하여 본 발명의 구성의 일부로서 간주될 것이다. 이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도 1과 도 2의 종래 기술에 대하여 설명한다.
터치 IC는 스마트폰과 같은 전자장치에서 터치 패널(Touch Panel)에 사용자가 손가락이나 펜 등으로 화면을 누르거나 접촉하면, 그 위치에 축적된 정전 용량값(Capacitance)을 감지하여 터치 감지 신호를 메인 프로세서(main processor)에 전달할 수 있다. 여기서, 메인 프로세서는 어플리케이션 프로세서(application processor), 통신 프로세서(communication processor)를 포함할 수 있다. 즉, 터치 IC는 기설정된 시간 동안 정전 용량값을 축적하고, 상기 축적된 값이 임계값(threshold)을 넘어서는지 여부에 따라 터치가 되었는지 여부를 판단할 수 있다.
사용자가 전자 장치를 파지하고, 음성 통화시 사용자의 얼굴 근처에 디바이스가 위치하여 사용자가 유해한 전자파에 노출될 수 있는 경우임을 인지하기 위해, 터치 IC는 전자 장치의 하우징을 구성하는 금속 부재에 사용자의 터치가 있는지, 음성 통화로 사용자 얼굴과 터치 패널의 밀착으로 인한 터치가 있는지 감지할 수 있다.
그리고, 터치 IC는 터치가 있는 경우, 터치 감지 신호를 메인 프로세서에 전송하여, 메인 프로세서가 스크린 터치 패널(screen touch panel)의 백라이트(back light)를 끄거나, 통신 회로의 송신전력인 Tx Power 세기를 줄이거나 기타 회로의 소모전력을 줄이게 할 수 있다. 이로써, 전자 장치에서 발생하는 유해한 전자파를 줄일 수 있다.
한편, 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 정전 용량값도 함께 상승할 수 있으며, 정전 용량값이 증가할수록, 정전 용량 리액턴스(reactance)가 낮아지므로 주파수값이 증가한다. 사람의 피부는 전도체로서 사람의 손가락이나 피부와의 터치가 있는 경우, 터치 IC가 인지하는 정전 용량값이 커지므로, 정전 용량 리액턴스가 감소하고, 그에 따라 터치 IC가 주파수값으로 인지하는 GRIP 센싱 카운트값은 터치가 없는 때보다 증가한다. 즉, 정전 용량값은 GRIP 센싱 카운트값(GRIP Sensing Count)을 의미한다.
즉, 도 1에 도시된 터치 IC의 GRIP 센싱 카운트값은 시간에 따라 온도가 상승하는 현상을 동반하며, 이때 온도 상승에 따라 정전 용량이 증가하여 GRIP 센싱 카운트값이 상승하는 현상이 도 1에 도시된다.
도 1을 참조하면, 제1 구간(t=0에서 t1 까지)(110)은 금속 부재에 대한 터치가 없는 경우이지만, 온도가 상승하여 GRIP 센싱 카운트값도 함께 상승하였다. 이와 함께 Baseline의 센싱 카운트값(Sensing Count) 및 임계값(Threshold)도 함께 상승한다. 여기서, Baseline의 센싱 카운트값은 GRIP 센싱 카운트값의 단위 시간당 평균값일 수 있다. 임계값은 터치 여부를 판단할 수 있는 기준값으로서, 상기 Baseline의 센싱 카운트값을 기준으로 기설정된 크기만큼 크도록 설정한 센싱 카운트값이다. 임계값은 온도, 응답 속도, 안정성 등을 고려하여 최적화된 값으로 설정할 수 있다.
제2 구간(t1에서 t2 까지, Touch Time)(120)에서 사용자가 전자 장치를 파지하고 음성 통화하기 위해 얼굴 근처에 디바이스를 밀착하여 전자 장치 하우징의 금속 부재 또는 터치 패널에 손가락 또는 안면 일부의 피부에 대한 터치가 발생하였다(Touch ON). 이 경우, 터치 IC는 사용자의 얼굴 근처에 디바이스가 위치하여 사용자가 유해한 전자파에 노출될 수 있는 경우임을 인지하여 터치 감지 신호를 메인 프로세서에 전송한다. 이에 메인 프로세서는 스크린 터치 패널(screen touch panel)의 백라이트(back light)를 끄거나, 통신 회로의 송신전력인 Tx Power 세기를 줄이거나 기타 회로의 소모전력을 줄이게 할 수 있다. 이로써, 전자 장치에서 발생하는 유해한 전자파를 줄일 수 있다.
따라서, GRIP 센싱 카운트값은 임계값을 초과하도록 상승하여 터치 IC는 터치 상태임을 인식할 수 있다. 이에 기초하여 Baseline의 센싱 카운트값은 고정값이 된다. 왜냐하면, Baseline의 센싱 카운트값 및 임계값은 터치가 발생하지 않았을 때는 GRIP 센싱 카운트값을 트랙킹(tracking)하지만, 터치가 발생하였을 때는 GRIP 센싱 카운트값을 트랙킹하지 않기 때문이다. 따라서, 상기 임계값도 고정값이 된다.
하지만 제2 구간(Touch Time)(120) 역시 시간에 따라 온도가 지속적으로 상승하는 바, GRIP 센싱 카운트값은 계속 상승하지만, Baseline의 센싱 카운트값이 고정되어 양 값의 차이가 점점 커짐을 알 수 있다.
그리고 t2에서 터치가 릴리즈(release, Touch OFF)된 상태로 가정한다. t2일 때, 터치 릴리즈에 기초하여 GRIP 센싱 카운트값이 t1에서 상승한 만큼 감소했지만, 제2 구간(120)에서 GRIP 센싱 카운트값이 계속 상승했기 때문에, t2에서 GRIP 센싱 카운트값은 임계값보다 큰 상태임을 알 수 있다.
따라서, 터치 IC는 제3 구간(t2 이후)(130)에서 터치가 릴리즈되었음(사용자가 통화를 마치고 얼굴에서 전자 장치를 멀리 위치한 상태)에도 터치가 릴리즈되지 않은 상태인 것으로 판단하고, 메인 프로세서에게 터치 릴리즈 호를 보내지 않는다. 이에, 터치 감지 신호를 받고, 디스플레이의 백라이트 전력, 통신회로의 송신 전력(Tx Power), 기타 회로에서 소모되는 전력들을 제한하는 메인 프로세서는 터치가 릴리즈 된 상태임에도 제한한 전력들을 원상복귀시키지 않는다. 이로 인해, 전자 장치의 통신 수율이나 주요한 기능이 떨어질 수 있다.
도 2는 상기 선행 기술에 따라 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 터치 IC의 GRIP 센싱 카운트값(210)을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 첫 번째 논터치(N/T time1)(110) 기간인 t=0 내지 tOLD 동안, 터치 IC는 GRIP 센싱 카운트값(210) 및 레퍼런스 채널에 대한 센싱 카운트값(REF)(220) 각각의 기울기(기울기 A 및 기울기 B)를 측정할 수 있다.
도 2와 같이, tOLD 에서 터치가 발생하고, Baseline의 센싱 카운트값은 GRIPOLD로 고정되었지만, GRIP 센싱 카운트값(210)은 온도의 상승에 의해 계속 상승함을 알 수 있다.
여기서, tOLD 에서의 터치 동작에 의하여 GRIP 센싱 카운트값이 증가하는 것은 의도된 증가분이고, 온도 상승에 따라 GRIP 센싱 카운트값이 증가하는 것은 의도되지 않은 증가분으로서, 온도 상승에 따른 GRIP 센싱 카운트값의 증가분은 보상될 필요가 있다.
터치 IC는 tNEW 에서 온도 상승에 따른 GRIP 센싱 카운트값의 증가분을 보상해줄 수 있다. 예를 들어, 터치 IC는 tOLD 내지 tNEW 에서 레퍼런스 채널(REF)에 대한 센싱 카운트값(220)의 변화량(REF)(230)을 측정한다. 그리고, 터치 IC는 변화량(230)에 기울기 B에 대한 기울기 A의 비율만큼을 곱할 수 있다. 변화량(230)에 기울기 A / 기울기 B를 곱하면 보상해야할 값(240)이 산출될 수 있다.
따라서, tNEW 에서 GRIP 센싱 카운트값(210)은 보상값(240)만큼 낮아질 수 있고, trelease 에서 터치가 릴리즈되는 경우, GRIP 센싱 카운트값(210)은 임계값보다 작게되어 터치 IC는 터치가 릴리즈 되었음을 알 수 있다. 이로 인해, 터치 IC는 메인 프로세서에게 사용자가 통화를 마치고 얼굴에서 전자 장치를 멀리 위치한 상태임을 인지할 수 있으므로, 메인 프로세서에게 터치 릴리즈 신호를 송신한다.
이에, 메인 프로세서는 터치 구간(Touch Time)(120)인 tOLD 내지 trelease 에서 조절한 디스플레이의 백라이트 전력, 통신회로의 송신 전력(Tx Power), 기타 회로에서 제한한 전력들을 원상복귀시켜, 전자 장치의 통신 수율이나 주요한 기능을 회복할 수 있다.
상기 선행기술에 따르면 도 1 및 도 2의 터치 구간(120)에서 GRIP 센싱 카운트값(210)에 보상값(240)을 차감하여 임계값과 비교, 터치 상태인지 여부를 검출한다. 이 과정에서 보상값(240)은 별도의 레퍼런스 채널에서 나타나는 변화량(230)에 기반하여 결정될 수 있다. 이러한 상기 선행기술은 온도의 상승에 따른 GRIP 센싱 카운트값(210)를 레퍼런스 채널(220)을 이용하여 보상하는 방법이다.
도 2의 레퍼런스 채널은 실제로는 별도의 회로로 구성되어 면적을 차지하므로 생산 원가를 증가시키는 문제점이 있다. 또한 레퍼런스 채널은 실제로는 터치 동작에 관여하는 메인 채널과는 별개의 채널이므로, 레퍼런스 채널이 경험하는 온도 등의 환경 변화가 메인 채널과 차이가 있는 경우에는 도 2의 보상 알고리즘은 오류 발생 가능성을 가지고 있다. 또한 도 2에 제안된 선행기술을 보완하기 위하여 온도 센서를 사용하는 경우에, 온도 센서가 경험하는 온도 변화가 메인 채널이 경험하는 온도 변화와 일치하지 않는 경우에도 오류 발생 가능성을 가지고 있으므로, 본 발명은 온도 센서에 의하여 제시되는 온도 측정 결과에 대한 보완 방법을 포함하여 구체화된다.
실제로 전자 장치에서는 여러 가지 열원이 존재하므로, 온도 자체가 비선형적으로 상승할 가능성도 있으며, 온도 센서 회로가 실제 온도 변화와 다르게 비선형적인 온도 측정 결과를 출력할 가능성도 존재한다.
이처럼 도 1에서 나타난 문제점을 해결하고, 도 2에서 제안된 선행기술의 오류 가능성을 더욱 낮추기 위하여 본 발명이 제안된다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서(Proximity Sensor) 및 근접 센서의 근접 검출 방법을 첨부된 도 3 내지 도 7, 및 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서(310)를 포함하는 전자 장치(300)를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서(310)를 포함하는 전자 장치(300)는 터치 탭(311), 메인 프로세서(320) 및 I2C 통신경로(330)을 포함할 수 있다. 여기서, 근접 센서(310)는 수신 회로(312), 제1 신호 처리 회로(314), 제2 신호 처리 회로(318) 및 온도 검출 회로(316)를 포함할 수 있다.
여기서, 근접 센서(310)는 그립 센서(GRIP Sensor), 전자파 흡수 감지 센서(Specific Absorption Rate Proximity sensor)를 포함할 수 있다. 근접 센서(310)가 단일 칩(chip)으로 터치 IC에 내장되는 경우, 별도의 칩으로 구비되는 것보다 회로를 간단하게 구현할 수 있어, 부품실장의 면적도 줄이고, 소모전력도 낮출 수 있다.
여기서, 근접 센서(310)는 터치 탭(311)을 통해 사용자가 전자 장치(300)를 파지하기 위해 손가락이 전자 장치(300) 하우징의 금속 부재에 터치되는 경우 또는 사용자가 터치 패널(Touch Panel)에 터치하는 경우에 축적된 정전 용량값(Capacitance)을 감지할 수 있다. 전자 장치(300) 하우징의 금속 부재 또는 터치 패널에 사람의 피부와 같은 전도체가 접촉되는 경우, 터치 전후의 정전 용량값이 달라진다. 근접 센서(310)는 상기 정전 용량값의 변화가 기설정된 임계값 이상인지 여부에 기초하여 터치가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 근접 센서(310)는 터치 IC의 펌웨어(firmware)에 내에 함께 실장될 수 있는데, 터치 IC가 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit)으로 구현되는 경우, 내장된 근접 센서(310)에 대한 소프트웨어의 수정이나 알고리즘의 개선이 가능하다.
근접 센서(310)는 사용자가 전자 장치(300)를 파지하여 하우징의 금속 부재에 손가락이 접촉되거나, 사용자가 음성 통화할 때, 전자 장치(300)를 사용자의 머리에 밀착하여 안면의 피부가 스크린 터치 패널에 접촉되었음을 감지한 경우, I2C 통신경로(330)를 통해 메인 프로세서(320)에게 터치 감지 신호를 송신할 수 있다. 터치 감지 신호를 수신한 메인 프로세서(320)는 스크린 터치 패널(screen touch panel)의 백라이트(back light)를 끄거나, 통신 회로의 송신전력인 Tx Power 세기를 줄이거나, 기타 회로의 소모전력을 줄여 사용자에게 유해한 전자파 발생을 줄일 수 있다.
터치 탭(311)은 사용자가 전자 장치(300)를 파지하기 위해 손가락으로 전자 장치(300) 하우징의 금속 부재를 터치하거나, 사용자가 터치 패널(Touch Panel)에 터치하는 경우 또는 사용자가 음성 통화를 위해 전자 장치(300)를 머리에 밀착시킴으로 인해, 안면이 터치 패널에 터치하는 경우에 발생하는 전기 신호를 감지할 수 있다.
여기서, 전기 신호는 정전 용량값일 수 있으며, 정전 용량 리액턴스(reactance)에 따른 주파수값일 수 있다. 한편, 측정된 정전 용량 리액턴스에 따른 주파수값은 GRIP 센싱 카운트값(GRIP Sensing Count)으로 정의할 수 있다.
온도가 지속적으로 상승하는 경우, 정전 용량값도 함께 상승할 수 있으며, 정전 용량값이 증가할수록, 정전 용량 리액턴스가 낮아지므로 주파수값이 증가한다. 그러므로, GRIP 센싱 카운트값도 증가한다. 사용자의 피부와 터치 탭(311) 사이에 터치가 발생하는 경우, 정전 용량이 커지므로, 정전 용량 리액턴스가 감소하고 주파수값이 커진다. 그러므로, 측정되는 GRIP 센싱 카운트값이 증가한다.
터치 탭(311)은 근접 센서(310)와 복수의 채널을 통해 전기적으로 연결될 수 있으며, 복수 개로 구성될 수 있다. 일부의 터치 탭(311)은 전자 장치(300) 하우징의 금속 부재와 전기적으로 연결될 수 있으며, 일부의 터치 탭(311)은 전자 장치(300)의 터치 패널과 전기적으로 연결될 수 있다.
수신 회로(312)는 터치 탭(311)에서 발생한 전기 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 전기 신호는 전술한 바와 같이, 정전 용량값일 수 있으며, GRIP 센싱 카운트값일 수 있다. 터치 탭(311)과 수신 회로(312)는 본 발명의 터치 동작을 인식하기 위한 메인 채널을 형성한다.
제1 신호 처리 회로(314)는 수신 회로(312)로부터 전기 신호를 수신하여, 임계값을 이용하여 터치가 발생하였는지 판단할 수 있다. 즉, 제1 신호 처리 회로(314)는 수신된 정전 용량값 또는 GRIP 센싱 카운트값이 임계값을 넘어서는지 여부에 따라 터치가 되었는지 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 임계값은 터치 여부를 판단할 수 있는 기준값으로서, Baseline의 센싱 카운트값을 기준으로 기설정된 크기만큼 크도록 설정한 센싱 카운트값이다. Baseline의 센싱 카운트값은 GRIP 센싱 카운트값의 단위 시간당 평균값으로 정할 수 있다. 임계값은 온도, 응답 속도, 안정성 등을 고려하여 최적화된 값으로 설정할 수 있다.
온도가 상승하면, 정전 용량값이 증가하므로 GRIP 센싱 카운트값도 일정한 비율로 상승한다. 한편, Baseline의 센싱 카운트값 및 임계값은 터치가 발생하지 않았을 때는 GRIP 센싱 카운트값을 트랙킹(tracking)하지만, 터치가 발생하였을 때는 GRIP 센싱 카운트값을 트랙킹하지 않는다.
온도 검출 회로(316)는 메인 채널의 수신 회로(312)에서 수신되는 전기 신호와 별개로, 또한 독립적으로 근접 센서(310)의 온도를 검출할 수 있다. 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 수신 회로(312)에서 수신되는 전기 신호도 상승할 수 있는데, 이 전기 신호와 별개로 근접 센서(310) 자체의 온도를 검출하기 위한 것이다.
제2 신호 처리 회로(318)는 제1 신호 처리 회로(314)가 터치가 발생하였다고 판단한 경우, 온도 검출 회로(316)에서 터치가 발생한 시점의 온도 기준으로 기준치 이상의 온도 변화가 검출되면 현재의 Baseline의 센싱 카운트값에 임시 보상값을 가산한 임시 Baseline의 센싱 카운트값을 생성할 수 있다. 즉, 제1 신호 처리 회로(314)가 터치가 발생하였다고 판단한 경우, GRIP 센싱 카운트값은 임계값을 상회하도록 상승하고, 이에 기초하여 현재의 Baseline의 센싱 카운트값이 고정된다. 또한, 현재의 임계값도 고정된다. 왜냐하면, 전술한 바와 같이, Baseline의 센싱 카운트값 및 임계값은 터치가 되지 않았을 때는 GRIP 센싱 카운트값을 트랙킹하지만, 터치가 되었을 때는 GRIP 센싱 카운트값을 트랙킹하지 않기 때문이다. 한편, 제2 신호 처리 회로(318)는 근접 센서(310) 내에 포함되는 회로거나, 터치 IC의 펌웨어(firmware) 또는 메인 프로세서(320)에서 소프트웨어로 구현될 수도 있다.
메인 프로세서(320)는, 예를 들어, SoC(system on chip)로 구현될 수 있고, 중앙처리장치(CPU), GPU(graphic processing unit), 이미지 신호 프로세서(image signal processor), AP(application processor) 또는 CP(communication processor) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 메인 프로세서(320)은 다른 구성요소들(예를 들어, 터치 패널, 터치 IC 및 통신 회로) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 메모리로부터 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 메모리에 저장(store)할 수 있다. 메인 프로세서(320)는 터치가 발생한 경우, 제2 신호 처리 회로(318)로부터 I2C 통신경로(330)를 통해 터치 인터럽트 신호로 터치 감지 신호를 수신할 수 있다.
메인 프로세서(320)는 터치 감지 신호를 수신한 경우, 스크린 터치 패널의 백라이트를 끄거나, 통신 회로의 송신전력인 Tx Power 세기를 줄이거나, 기타 회로의 소모전력을 줄여 통화 중 사용자 머리에 근접한 전자 장치(300)에서 발생하는 유해한 전자파 발생을 줄일 수 있다.
또한, 메인 프로세서(320)는 스크린 on 상태와 스크린 off 상태를 구별하고, 근접 센서(310) 자체 소모전류를 개선하기 위해 터치를 감지하는 주기를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 스크린 on 상태에서는 터치 입력이 있을 확률이 높을 수 있으니 터치를 감지하는 주기를 짧게 하고, 상기 스크린 off 상태에서는 터치 입력이 있을 확률이 낮을 수 있으니 터치를 감지하는 주기를 길게 할 수 있다.
실시예에 따라서는 제2 신호 처리 회로(318)는 제1 신호 처리 회로(314)와 명백히 구분되지 않을 수도 있다. 다만 하드웨어/소프트웨어 상으로 구현되는 기능에 따라 설명의 편의상 제2 신호 처리 회로(318)를 제1 신호 처리 회로(314)와 구별하여 표현한다. 제1 신호 처리 회로(314)와 제2 신호 처리 회로(318)는 단일 IC 내에 포함될 수 있으며, 단일 IC 내에서도 하나의 영역 내에 배치될 수도 있고, 기능 상 별도의 영역에 배치될 수도 있다. 제2 신호 처리 회로(318)가 온도 검출 회로(316) 측에 가깝게 배치되어 온도 감지의 정확도를 향상시키는 배치도 고려할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 근접 센서(310)의 Baseline의 센싱 카운트값을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, tTOUCH 에서 터치가 발생한 경우, 터치가 발생한 때의 온도값(TEMPOLD)을 저장한다. 이후, 터치가 발생한 때의 온도값(TEMPOLD)과 현재 온도값과 비교한다.
현재 온도값과 터치가 발생한 때의 온도값(TEMPOLD)의 차이가 기준치 온도 변화값(TEMP)(420)의 배수가 되는 때마다 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 임시 보상값(Sensing Count)(430)을 가산하여 임시 Baseline의 센싱 카운트값을 새로운 Baseline의 센싱 카운트값(440)으로 생성한다.
이러한 방식으로, 터치가 릴리즈 되는 시점(tRELEASE)까지 기준치 온도 변화값(TEMP)(420)의 배수가 되는 때마다 새로운 Baseline의 센싱 카운트값이 생성될 수 있어, 터치 상태에서 온도가 증가하여 GRIP 센싱 카운트값이 증가하는 경우, Baseline의 센싱 카운트값이 GRIP 센싱 카운트값을 트랙킹하지 않더라도, 터치가 릴리즈 되는 때, 근접 센서(310)는 터치가 릴리즈 되었음을 제대로 인식할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 종래 기술과 달리 GRIP 센싱 카운트값의 온도 보상을 위한 레퍼런스 채널을 필요로 하지 않고, 레퍼런스 채널을 구성하는 저항, 캐퍼시터도 필요하지 않으므로, 회로가 복잡하지 않고, 면적을 줄일 수 있다. 그러므로, 소모전력도 낮추어 전자파 발생을 줄일 수 있고, 단가도 줄일 수 있다.
한편, 온도가 하강하는 경우, 정전 용량값이 감소하므로 GRIP 센싱 카운트값이 감소한다. 따라서, 터치가 발생하는 때의 온도값(TEMPOLD)과 현재 온도값을 비교하여 기준치의 온도 변화값(TEMP)의 배수로 감소되는 값이 검출되면, 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 임시 보상값(Sensing Count)을 감산하여 임시 Baseline의 센싱 카운트값을 새로운 Baseline의 센싱 카운트값으로 생성한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 근접 센서(310)의 Baseline의 센싱 카운트값을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
일반적으로, 도 5는 시간에 따라 온도가 증가하는 경우, GRIP 센싱 카운트값(510)이 선형적으로 증가하는 것으로 도시되었으나, 실제로는 온도에 따른 GRIP 센싱 카운트값(510)은 비선형적으로 증가하는 경우가 많으며, 여러 가지 변수에 의한 다양한 변화의 형태가 존재할 수 있다.
또한, 온도 검출 회로(316)와 근접 센서(310)가 터치 IC에 내장되어 하나의 칩 내에 배치되더라도, 온도 검출 회로(316)에서 측정되는 근접 센서(310)의 온도값이 실제로 근접 센서(310)의 GRIP 센싱 카운트값에 영향을 주는 실제 온도와 일치하지 않을 수가 있다.
따라서, 온도 검출 회로(316)가 측정한 온도값이 GRIP 센싱 카운트값(510)에 비정상적인 영향을 주는 예외적인 현상이 발생할 수 있다. 즉, 온도 검출 회로(316)가 측정한 근접 센서(310)의 온도값일 때, 근접 센서(310)의 GRIP 센싱 카운트값에 미치는 영향과 실제 온도값에 의해 근접 센서(310)의 GRIP 센싱 카운트값에 미치는 영향이 일치하지 않을 수 있다.
그러므로, 이러한 현상이 근접 센서(310)의 동작에 미치는 영향을 줄일 필요가 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같은 적응적 보상(adaptive compensation) 과정이 필요하다.
도 5를 참조하면, tTOUCH에서 터치가 발생한 경우, 터치가 발생한 때의 온도값(TEMPOLD)을 저장한다. 이후, 터치가 발생한 때의 온도값(TEMPOLD)과 현재 온도값을 비교한다. 현재 온도값과 터치가 발생한 때의 온도값(TEMPOLD)의 차이가 기준치 온도 변화값(TEMP)(520)의 배수가 되는 때마다 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 임시 보상값(Sensing Count)(530)을 가산하여 임시 Baseline의 센싱 카운트값을 생성한다.
여기서, 임시 보상값(Sensing Count)(530)은 상온(일반적으로 20±5°C)에서 최적화된 값으로 설계될 수 있다. 그런데, 온도가 상승하여 상온보다 고온에 도달하는 경우(예를 들면, 85°C 이상인 경우), 온도의 상승에 따라 근접 센서(310)가 받는 영향은 비선형적으로 커지거나, 줄어들 수 있다. 다시 말하면, 상온에서는 실제 온도 변화에 비례하여 온도 센서의 출력값이 출력되더라도, 고온에서는 실제 온도 변화와 다르게 온도 센서의 출력값이 출력될 수 있는 가능성이 있다. 이는 온도가 하강하여 상온보다 저온에 도달하는 경우도 마찬가지일 수 있다. 본 발명은 이러한 온도 센서 회로의 비선형적인 동작에 의하여 온도 측정값의 오류까지도 고려하여 보상하기 위한 방법을 제안한다.
만일, 고온에서 온도의 상승에 따라 근접 센서(310)가 받는 영향이 비선형적으로 감소한다면, 터치 상태에서의 GRIP 센싱 카운트값(510)이 기준치 온도 변화값(TEMP)(520)에서 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 가산되는 임시 보상값(530)에 의한 임시 Baseline의 센싱 카운트값보다 작을 수 있다.
즉, 현재 온도값과 터치가 발생한 때의 온도값(TEMPOLD)의 차이가 첫 번째 기준치 온도 변화값(1st Temp.)(520)이 되는 경우, 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 가산된 임시 보상값(530)에 의한 임시 Baseline의 센싱 카운트값을 초과해버린다. 이 경우, GRIP 센싱 카운트값(510)이 임시 Baseline의 센싱 카운트값에 따른 임시 임계값보다 작으므로, 터치 상태임에도 터치 상태가 아닌 것으로 잘못 인식하는 오동작이 발생할 수 있다.
그러므로, 이 경우 제대로 동작하기 위해서 터치가 발생한 시점(tTOUCH)에 고정된 Baseline의 센싱 카운트값인 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 대한 임시 보상값(530)의 가산을 취소한다.
그러나, 현재 온도값과 터치가 발생한 때의 온도값(TEMPOLD)의 차이가 두 번째 기준치 온도 변화값(2nd Temp.)(540)이 되는 경우, 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 가산된 임시 보상값(550)에 의한 임시 Baseline의 센싱 카운트값(560)이 GRIP 센싱 카운트값(510)을 초과하지 않으면서, 임시 Baseline의 센싱 카운트값(560)에 의한 임시 임계값을 GRIP 센싱 카운트값(510)이 초과하고 있으므로, 터치 상태임을 제대로 인식할 수 있다. 그러므로, 가산이 취소되었던 임시 보상값(530)과 달리 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 임시 보상값(550)을 가산하여 새로운 Baseline의 센싱 카운트값(560)을 생성할 수 있다.
즉, 첫 번째 임시 보상값(530)은 지나치게 큰 값이어서 적응적 조정 과정없이 그대로 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 대한 임시 보상값(530)에 의한 보상이 이루어진다면, 터치 상태임에도 터치 상태가 아닌 것으로 잘못 인식되어 오동작이 발생한다. 그러므로, 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 대한 첫 번째 임시 보상값(530)에 대한 가산은 취소한다.
그러나, 두 번째 임시 보상값(550)은 적응적 조정 과정을 통해 적당한 보상이 이루어진 것이므로, 터치 상태임을 제대로 인식하고, 터치가 릴리즈된 경우에도 터치 상태가 아닌 것임을 제대로 인식할 수 있다.
이와 같이, 근접 센서(310)가 비선형적인 온도 변화 상태에서 동작하는 경우라도 본 발명의 적응적 보상 과정에 의하여 정확성을 개선하고, 오동작을 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서(310)의 근접 검출 방법의 일부를 도시하는 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 수신 회로(312)는 사용자의 터치가 발생함에 따라 생성되는 GRIP 센싱 카운트값을 수신한다(S610). 한편, 온도 검출 회로(316)는 GRIP 센싱 카운트값과 독립적으로 근접 센서(310)의 현재 온도값을 검출할 수 있다.
제1 신호 처리 회로(314)는 사용자의 터치가 발생한 경우, 현재 Baseline의 센싱 카운트값을 기준으로, 현재 Baseline의 센싱 카운트값으로부터 기설정된 임계값을 이용하여 터치 상태인지 판정한다(S620). 즉, GRIP 센싱 카운트값이 임계값을 초과하도록 상승하면, 터치 상태임을 인식할 수 있다.
온도 검출 회로(316)는 제1 신호 처리 회로(314)가 터치 상태임을 판정한 경우, 터치가 발생한 시점에서의 근접 센서(310)의 온도를 기준으로 시간에 따라 근접 센서(310)의 내부 온도를 측정한다(S630).
제2 신호 처리 회로(318)는 제1 신호 처리 회로(314)가 터치 상태임을 판정한 경우, 온도 검출 회로(316)를 통해 기준치의 온도 변화(△TEMP)가 있는지 확인한다(S640).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서(310)의 근접 검출 방법의 나머지 일부를 도시하는 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 터치 상태에서 제2 신호 처리 회로(318)는 온도 검출 회로(316)를 통해 기준치의 온도 변화(△TEMP)가 있는지 확인한 경우, 현재 Baseline이 센싱 카운트값에 임시 보상값을 가산하여 생성한 임시 Baseline의 센싱 카운트값을 생성할 수 있다(S650).
제1 신호 처리 회로(314)는 제2 신호 처리 회로(318)가 생성한 임시 Baseline의 센싱 카운트값을 제공받고, 현재 GRIP 센싱 카운트값에 기초하여 터치 상태임을 판정하는데 이용될 Baseline의 센싱 카운트값을 선택할 수 있다. 즉, 제1 신호 처리 회로(314)는 임시 Baseline의 센싱 카운트값과 현재 GRIP 센싱 카운트값을 비교한다(S660).
제1 신호 처리 회로(314)는 임시 Baseline의 센싱 카운트값이 현재 GRIP 센싱 카운트값보다 크지 않은 경우(S660), 임시 Baseline의 센싱 카운트값을 새로운 Baseline의 센싱 카운트값으로 업데이트하고, 새로운 Baseline의 센싱 카운트값을 이용하여 현재 GRIP 센싱 카운트값이 새로운 Baseline의 임계값을 초과하였는지 여부를 판단하여 터치 상태인지 판정할 수 있다(S670).
만일, 임시 Baseline의 센싱 카운트값이 현재 GRIP 센싱 카운트값보다 큰 경우(S660), 제1 신호 처리 회로(314)는 현재 Baseline의 센싱 카운트값에 임시 보상값을 가산한 것을 취소하고, 현재 Baseline의 센싱 카운트값을 기준으로 현재 GRIP 센싱 카운트값이 현재 Baseline의 임계값을 초과하였는지 여부를 판단하여 터치 상태인지 판정할 수 있다.
도 8은 본 발명에 대한 비교예로서, 종래 기술에서 그립/터치 인식의 오동작이 발생하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, Touch Time 구간은 실제로 그립/터치가 발생하고 유지되는 시간 구간으로 가정한다.
시간 축 상의 T_TEST에서 현재의 Baseline 값인 제1 Baseline 값(840)에 임시 보상값(830)이 가산되어 임시 Baseline 값인 제2 Baseline 값(841)이 생성된다. 이어서 제2 Baseline 값(841)에 기반하여 임시 임계값인 제2 임계값(861)이 생성될 수 있다.
도 8의 T_TEST에서 제2 임계값(861)은 GRIP 센싱 카운트값을 초과하므로, 종래 기술에서는 T_TEST에서 터치가 해제된 것으로(Touch Released) 인식된다. Touch Time 구간 동안은 실제로 터치가 발생하고 유지되는 시간 구간이므로 T_TEST에서 터치가 해제된 것으로 인식되는 동작은 명백한 오동작이다.
도 8에서 오동작이 발생하는 원인의 일 예로는, 온도 센서의 일정 온도 상승 변화분(TEMP)에 대한 센서의 카운트 보상값인 임시 보상값(830)이 설계 시와 실제 동작 시 최적화되지 않고 오차가 생기기 때문이다. 실제로 온도 센서 및 그에 대한 보상 회로를 최적화하더라도 실제로는 칩의 공정 오차, 실제로 센서가 노출되는 환경의 변수 등을 고려하면 오차를 완전히 제거하는 것은 거의 불가능하다. 도 8의 예시를 참고하면, 아무리 오차를 최소화한 경우에도 임시 보상값(830)이 보유하는 사소한 오차가 장시간 누적되면 터치의 오동작을 일으키는 원인이 될 수 있다.
도 8에서 터치는 터치 스크린에 대한 터치 뿐만 아니라 통화 시 사용자가 단말기를 파지하는 경우의 터치도 포함하므로, 장시간 통화하거나, 장시간 동영상의 시청 또는 게임 등으로 단말기에 대한 그립/터치를 유지하는 경우 임시 보상값(830)이 가지는 오차가 누적되어 그립/터치 인식의 오동작이 발생할 가능성이 높아진다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접 센서의 Baseline의 센싱 카운트값을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 9를 참고하면, Touch Time 구간은 실제로 그립/터치가 발생하고 유지되는 시간 구간으로 가정한다.
시간 축 상의 T_TEST에서 현재의 Baseline 값인 제1 Baseline 값(940)에 임시 보상값(930)이 가산되면 임시 Baseline 값인 제2 Baseline 값(도시되지 않음)이 생성된다. 한편 현재의 임계값인 제1 임계값(960)에도 임시 보상값(930)이 가산되면 임시 임계값인 제2 임계값(도시되지 않음)이 생성될 수 있다.
도 8과 도 9를 함께 참고하면, T_TEST에서 제1 임계값(960)에서 임시 보상값(930)이 가산될 경우 GRIP 센싱 카운트값을 초과할 것임을 쉽게 파악할 수 있다. 이때 종래 기술에 따르면 그립/터치가 해제되지 않았는데 그립/터치가 해제된 것으로 잘못 인식할 가능성이 높지만, 본 발명에서는 제2 Baseline 값 및 제2 임계값을 채택하지 않고 cancel하여 T_TEST에서도 제1 임계값(960)과 제1 Baseline 값(940)을 유지한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 Baseline 값 및 임시 보상값(930)에 기반한 제2 임계값을 GRIP 센싱 카운트값과 비교할 수 있지만, 회로 구성 상 등가적인 산술 연산 및 비교를 통하여도 동등한 효과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 9에 도시된 것처럼 T_TEST에서 GRIP 센싱 카운트값으로부터 제1 임계값(960)을 차감한 CNT 값을 도출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서는 CNT 값과 임시 보상값(930)을 비교할 수 있다. 만일 임시 보상값(930)이 CNT 값을 초과하면, 본 발명의 프로세서는 제2 Baseline 값 및 제2 임계값을 채택하지 않고 cancel하여 T_TEST에서도 제1 임계값(960)과 제1 Baseline 값(940)을 유지한다.
도 9에 도시된 것처럼 산술 연산 및 비교의 대상을 선택하는 구성은 당업자의 설계 변경 사항으로 선택될 수 있다. 본 발명의 본질적인 사상인 현재 시점의 제1 Baseline 값(940)에 임시 보상값(930)을 가산하고, 이로 인하여 발생하는 파생 효과로서 임시 임계값인 제2 임계값이 GRIP 센싱 값을 초과하는 경우인지를 판정할 수 있는 수단이라면 어떠한 방법으로 변형하든 본 발명의 균등 범위에서 벗어나지 않을 것이다.
도 9에 도시된 본 발명의 온도 변화에 따른 보상에 대한 2차 보상 기법을 적용하면 도 8과 같은 경우의 온도 변화 기반 과보상(over-compensation)에 의한 오동작을 방지할 수 있으며, 장시간 그립/터치를 유지하면서 사용하는 경우에도 센서 오차의 누적에 따른 (과보상에 의한) 그립/터치의 원치 않는 빠른 해제 인식을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 근접 센서의 Baseline의 센싱 카운트값을 보상하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, Touch Time 구간은 실제로 그립/터치가 발생하고 유지되는 시간 구간으로 가정한다.
도 10과 관련하여 본 발명의 프로세서/신호 처리 회로는 판정 시점(T_TEST2)의 온도 센서 측정값에 따른 실시간 온도 변화 값(Temp)을 도출하고, 실시간 온도 변화 값(Temp)에 기반하여 Baseline 값에 대한 Count 보상 값을 결정한다(1010). 이때 온도 센서로는 IC 칩 내부에 실장된 온도 센서를 이용할 수 있으며, 도 4, 도 5, 도 8, 및 도 9에서는 온도 변화 폭이 일정한 수준에 도달할 때마다 Baseline 값을 보상하는 방법을 사용하였으나, 도 10에서는 판정 시점(T_TEST2) 현재의 실시간 온도에 기반하여 Baseline 값 및 임계값(Threshold)에 대한 Count 보상 값이 결정될 수 있다(1010).
GRIP 센싱 값에 기반하여 그립/터치가 인식된 상태에서 온도 센서의 온도 변화가 인지되면, 온도 변화에 기반한 Baseline 값/임계값의 온도 보상을 시작한다. 도 10에서는 설명의 편의 상 그립/터치가 인식된 상태에서 온도 센서가 동작하기 시작하는 시점을 tTOUCH로 표시하였다. 즉, tTOUCH 이후부터 온도 보상 동작이 시작되며, 판정 시점(T_TEST2) 에서 Baseline 값 및 임계값에 대한 Count 보상 값은 판정 시점(T_TEST2)의 실시간 온도 변화 값(Temp)에 기반하여 결정된다(1010).
도 10의 실시예에서는 판정 시점(T_TEST2)에서 고려하는 제1 Baseline 값은 온도 보상 시작 시간인 tTOUCH의 Baseline 값이고, Count 보상 값이 가산되어 임시 Baseline 값인 제2 Baseline 값(도시되지 않음)이 설정된다.
판정 시점(T_TEST2)의 Baseline 값 및 임계값에 대한 Count 보상 값을 반영한 임시 Baseline 값 및 임시 임계값이 GRIP 센싱 값을 초과하는 경우에는 신호처리(1010)에 조정이 이루어질 수 있다.
신호처리(1010)는 테이블에 기반하여 특정 값을 참조하는 방식으로 수행될 수도 있고, 어떤 수학식(formula)에 의하여 수행될 수도 있다. 판정 시점(T_TEST2)의 Baseline 값 및 임계값에 대한 Count 보상 값을 반영한 임시 Baseline 값 및 임시 임계값이 GRIP 센싱 값을 초과하는 경우에는 일시적으로 과보상 (over-compensation)이 발생한 것으로 간주된다. 이때 테이블 기반 방식의 경우 테이블 기반 방식의 Count 보상 값으로부터 일정한 수치를 차감하는 방식으로 신호처리(1010)의 조정이 이루어질 수도 있고, 수학식(formula) 기반 방식의 경우 수학식(formula)의 계수(coefficient) 또는 차수(order)를 조정하거나 음의 오프셋(negative offset)을 보상하는 방식으로 신호처리(1010)의 조정이 이루어질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명의 실시예와 도면에 소개된 길이, 높이, 크기, 폭 등은 이해를 돕기 위해 과장된 것일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
300: 전자 장치
310: 근접 센서 311: 터치 탭
312: 수신회로
314: 제1 신호 처리 회로 316: 온도 검출 회로
318: 제2 신호 처리 회로 320: 메인 프로세서
330: I2C 통신경로

Claims (10)

  1. 전자 장치에 대한 전도체의 근접을 검출하는 근접 센서에 있어서,
    상기 전도체의 근접에 기초하여 형성되는 제1 전기 신호를 수신하는 수신 회로;
    상기 제1 전기 신호, 제1 베이스라인 값, 및 임계값을 이용하여 상기 전자 장치에 상기 전도체가 근접한 근접 상태인 지를 판정하는 제1 신호 처리 회로;
    상기 제1 전기 신호와 독립적으로 상기 근접 센서의 온도를 검출하는 온도 검출 회로; 및
    상기 제1 신호 처리 회로에 의하여 상기 전도체가 근접한 근접 상태로 판정될 때 상기 온도 검출 회로에서 기준치 이상의 온도 변화가 검출되면, 상기 제1 베이스라인 값에 임시 보상 값을 가산하여 제2 베이스라인 값을 생성하는 제2 신호 처리 회로;
    를 포함하는 근접 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 신호 처리 회로는
    상기 제2 베이스라인 값을 상기 제1 신호 처리 회로에 제공하고,
    상기 제1 신호 처리 회로는
    상기 제2 베이스라인 값과 상기 제1 전기 신호에 기초하여 상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값을 선택하는 근접 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 신호 처리 회로는
    상기 제2 베이스라인 값 또는 상기 제2 베이스라인 값에 기반한 제2 임계값이 상기 제1 전기 신호보다 큰 경우, 상기 제1 베이스라인 값을 이용하여 상기 근접 상태인 지를 판정하는 근접 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 신호 처리 회로는
    상기 제2 베이스라인 값 또는 상기 제2 베이스라인 값에 기반한 제2 임계값이 상기 제1 전기 신호보다 크지 않은 경우, 상기 제2 베이스라인 값을 이용하여 상기 근접 상태인 지를 판정하고, 상기 제2 베이스라인 값을 이용하여 상기 제1 베이스라인 값을 업데이트하는 근접 센서.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 신호 처리 회로는
    상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값으로 선택된 베이스라인 값을 상기 제2 신호 처리 회로에 제공하고,
    상기 제2 신호 처리 회로는
    상기 제공된 베이스라인 값을 이용하여 상기 제1 베이스라인 값을 업데이트하는 근접 센서.
  6. 전자 장치에 대한 전도체의 근접을 검출하는 근접 센서의 근접 검출 방법에 있어서,
    상기 전도체의 근접에 기초하여 형성되는 제1 전기 신호를 수신하는 단계;
    온도 검출 회로가 상기 제1 전기 신호와 독립적으로 상기 근접 센서의 온도를 검출하는 단계;
    상기 제1 전기 신호, 제1 베이스라인 값, 및 임계값을 이용하여 상기 전자 장치에 상기 전도체가 근접한 근접 상태인 지를 판정하는 단계; 및
    상기 전도체가 근접한 근접 상태로 판정될 때 상기 온도 검출 회로에서 기준치 이상의 온도 변화가 검출되면, 상기 제1 베이스라인 값에 임시 보상 값을 가산하여 제2 베이스라인 값을 생성하는 단계;
    를 포함하는 근접 센서의 근접 검출 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 근접 상태일 때 상기 온도 검출 회로에서 기준치 이상의 온도 변화가 검출되면, 상기 제2 베이스라인 값과 상기 제1 전기 신호에 기초하여 상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값을 선택하는 단계;
    를 더 포함하는 근접 센서의 근접 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값을 선택하는 단계는
    상기 제2 베이스라인 값 또는 상기 제2 베이스라인 값에 기반한 제2 임계값이 상기 제1 전기 신호보다 큰 경우, 상기 제1 베이스라인 값을 상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값으로 선택하는 근접 센서의 근접 검출 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값을 선택하는 단계는
    상기 제2 베이스라인 값 또는 상기 제2 베이스라인 값에 기반한 제2 임계값이 상기 제1 전기 신호보다 크지 않은 경우, 상기 제2 베이스라인 값을 상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값으로 선택하는 근접 센서의 근접 검출 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 근접 상태인 지를 판정하는 데 이용될 베이스라인 값으로 선택된 값을 이용하여 상기 제1 베이스라인 값을 업데이트하는 단계;
    를 더 포함하는 근접 센서의 근접 검출 방법.
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