KR102500313B1 - 전자 장치 및 전자 장치에서의 터치 판단 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 다양한 실시 예들은, 전자 장치에 있어서, 제1 면, 상기 제1 면의 반대로 향하는 제2 면, 및 상기 제1 면 및 제2 면 사이의 공간을 적어도 일부 둘러싸는 측면을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치된 무선 통신 회로; 상기 하우징의 제1 면, 제2 면, 및/또는 측면 중 적어도 하나의 적어도 일부를 형성하고, 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 방사체; 상기 안테나 방사체에 외부 물체의 접촉 또는 근접을 감지하도록 구성된 센서; 상기 안테나 방사체에 전기적으로 연결된 제1 단자, 및 상기 센서에 전기적으로 연결된 제2 단자를 포함하는 스위칭 회로; 상기 센서 및 상기 스위칭 회로와 전기적으로 연결된 프로세서; 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 실행시에, 상기 프로세서가, 상기 스위칭 회로에 의하여, 상기 안테나 방사체 및 상기 센서가 전기적으로 연결될 때, 상기 센서로부터의 제1 측정 값(measurement value)을 수신하고, 상기 스위칭 회로에 의하여, 상기 안테나 방사체 및 상기 센서가 전기적으로 분리될 때, 상기 센서로부터의 제2 측정 값을 수신하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은 다른 실시 예들이 가능할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은 다른 실시 예들이 가능할 수 있다.
Description
본 발명의 다양한 실시 예들은 전자 장치 및 전자 장치에서의 터치 판단 방법에 관한 것이다.
전자 장치라 함은, 가전제품으로부터, 전자 수첩, 휴대용 멀티미디어 재생기, 이동통신 단말기, 태블릿 PC, 영상/음향 장치, 데스크톱/랩톱 컴퓨터, 차량용 내비게이션 등, 탑재된 프로그램에 따라 특정 기능을 수행하는 장치를 의미한다. 예를 들면, 이러한 전자 장치들은 저장된 정보를 음향이나 영상으로 출력할 수 있다. 전자 장치의 집적도가 높아지고, 초고속, 대용량 무선 통신이 보편화 되면서, 최근에는, 이동통신 단말기 하나에 다양한 기능이 탑재되고 있다.
예를 들면, 통신 기능뿐만 아니라, 게임과 같은 엔터테인먼트 기능, 음악/동영상 재생과 같은 멀티미디어 기능, 모바일 뱅킹 등을 위한 통신 및 보안 기능, 일정 관리나 전자 지갑 등의 기능이 하나의 전자 장치에 집약되고 있다.
예컨대, 전자 장치에서는 다양한 유형의 센서들을 구비함으로써 센싱된 정보를 이용한 다양한 서비스들이 제공되고 있다.
터치 센서 등과 같이 정전 용량의 변화를 통해 센싱하는 정전 센서(capacitive sensor)를 캘리브레이션할 때, 임계 정전 용량을 설정하는 방법은 제조 시간을 증가시켜 생산성을 저하시키며, 공정 작업자의 실수로 인해 부정확한 임계값이 설정될 수 있다.
또한, 웨어러블 장치에서의 착용 인식 방법으로서 IR 센서(infrared rays sensor)의 광 인식 정확도를 높이기 위해 LED(light emitting diode)를 턴 온시킬 경우 LED의 점멸 동작으로 인해 감지 과정에서 추가적인 소모 전류가 발생할 수 있다. 또한, 문신된 피부에서는 혈류 측정을 할 수 없는 오동작이 검출될 수 있다.
또한, 웨어러블 장치와 같이 초소형 장치 설계에 있어, 센싱 패드와 터치 센서의 전기적 연결을 위한 커넥터 또는 접촉 단자 등의 추가 설계로 인해 실장 효율성이 저하될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 전자 장치에 구비된 터치 센싱 패드에 입력된 터치 입력에 대한 인식률을 개선할 수 있는 전자 장치 및 전자 장치에서의 터치 판단 방법을 제공할 수 있다.
전술한 과제 또는 다른 과제를 해결하기 위한, 한 실시 예에 따른 전자 장치는, 제1 면, 상기 제1 면의 반대로 향하는 제2 면, 및 상기 제1 면 및 제2 면 사이의 공간을 적어도 일부 둘러싸는 측면을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치된 무선 통신 회로; 상기 하우징의 제1 면, 제2 면, 및/또는 측면 중 적어도 하나의 적어도 일부를 형성하고, 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 방사체; 상기 안테나 방사체의 적어도 일부를 형성하거나, 상기 안테나 방사체로부터 이격되어 배치된 제 1 도전성 부재; 상기 하우징의 내부에 배치된 스위칭 회로; 상기 제1 도전성 부재와 상기 스위칭 회로를 통하여 전기적으로 연결 가능하고, 상기 제1 도전성 부재에 대한 외부 물체의 접촉 또는 근접을 감지하도록 구성된 센서; 상기 무선 통신 회로, 상기 스위칭 회로, 및 상기 센서와 전기적으로 연결된 프로세서; 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 실행시에, 상기 프로세서가, 상기 전자 장치의 적어도 일부가 활성화 되었는지 여부를 판단하고, 상기 스위칭 회로를 이용하여, 상기 전자 장치의 적어도 일부가 비활성화 된 경우, 상기 센서와 상기 제1 도전성 부재를 전기적으로 분리하는 제1 상태를 제공하고, 상기 전자 장치의 적어도 일부가 활성화된 경우, 상기 센서와 상기 제1 도전성 부재를 전기적으로 연결하는 제2 상태를 제공하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
또는, 다양한 실시 예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 제1 면, 상기 제1 면의 반대로 향하는 제2 면, 및 상기 제1 면 및 제2 면 사이의 공간을 적어도 일부 둘러싸는 측면을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치된 무선 통신 회로; 상기 하우징의 제1 면, 제2 면, 및/또는 측면 중 적어도 하나의 적어도 일부를 형성하고, 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 방사체; 상기 안테나 방사체에 외부 물체의 접촉 또는 근접을 감지하도록 구성된 센서; 상기 안테나 방사체에 전기적으로 연결된 제1 단자, 및 상기 센서에 전기적으로 연결된 제2 단자를 포함하는 스위칭 회로; 상기 센서 및 상기 스위칭 회로와 전기적으로 연결된 프로세서; 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 실행시에, 상기 프로세서가, 상기 스위칭 회로에 의하여, 상기 안테나 방사체 및 상기 센서가 전기적으로 연결될 때, 상기 센서로부터의 제1 측정 값(measurement value)을 수신하고, 상기 스위칭 회로에 의하여, 상기 안테나 방사체 및 상기 센서가 전기적으로 분리될 때, 상기 센서로부터의 제2 측정 값을 수신하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
또는, 다양한 실시 예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 도전성 물질로 구성된 적어도 하나의 센싱 패드; 상기 센싱 패드를 통해 판단된 값에 의해 상기 센싱 패드에 대한 물체의 터치 또는 근접을 센싱하는 정전 센서; 상기 센싱 패드와 상기 정전 센서 사이에 연결되는 스위칭 회로; 및 미리 설정된 조건에 따라 상기 스위칭 회로의 온 또는 오프 상태를 제어하는 프로세서;를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치 및 전자 장치에서의 터치 판단 방법은, 웨어러블 장치에서의 자가 정전 용량 측정 방식을 이용한 저전력 착용 인식 기능을 제공할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치 및 전자 장치에서의 터치 판단 방법은, 단일 감지 채널의 센싱 패드 구조를 이용한 웨어러블 장치에서의 부품 실장 효율을 개선할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치 및 전자 장치에서의 터치 판단 방법은, 주 센싱 패드와 부 센싱 패드로 분리된 센싱 패드 구조에서 전체 정전 용량 측정을 통한 웨어러블 장치의 다양한 착용 형태 인식 기능을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 종래 기술에 따른 터치 감지 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 종래 기술에 따른 각종 센서를 구비한 웨어러블 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 종래 기술에 따른 각종 센서를 구비한 웨어러블 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 종래 기술에 따른 터치 센서를 이용한 터치 키를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 스위칭 회로의 동작 스케줄링을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 센싱 패드에 대한 기생 정전 용량들을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 기생 정전 용량의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 기생 정전 용량의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치에서의 센싱 패드 설계 구조를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에서의 터치 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에서의 터치 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 세부 구조를 나타내는 블록도이다.
도 27은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 프로그램 모듈의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 종래 기술에 따른 각종 센서를 구비한 웨어러블 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 종래 기술에 따른 각종 센서를 구비한 웨어러블 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 종래 기술에 따른 터치 센서를 이용한 터치 키를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 스위칭 회로의 동작 스케줄링을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 센싱 패드에 대한 기생 정전 용량들을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 기생 정전 용량의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 기생 정전 용량의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치에서의 센싱 패드 설계 구조를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에서의 터치 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에서의 터치 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 세부 구조를 나타내는 블록도이다.
도 27은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 프로그램 모듈의 블록도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", " A 및 B 중 적어도 하나", 또는 " A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 애플리케이션 프로세서(application processor))를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 전자 장치는 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 스마트 미러, 또는 스마트 와치(smart watch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예들에서, 전자 장치는 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSync™, 애플TV™, 또는 구글 TV™), 게임 콘솔(예: Xbox™, PlayStation™), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things; IoT)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시 예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
후술하는 본 발명의 다양한 실시 예들은 전자 장치에 구비된 터치 센서의 터치 여부를 판단하는 방법들을 개시한다. 후술하는 실시 예에서 '터치(touch)'는 터치 패드 등과 같은 센싱 패드(sensing pad)에 외부 물체가 직접적으로 접촉하는 것뿐만 아니라 호버링(hovering) 등과 같이 센싱 패드에 외부 물체가 근접하는 것도 포함될 수 있다. 또한, 사람이 센싱 패드를 손으로 잡을 경우 상기 센싱 패드를 통해 터치 여부를 판단하는 터치 센서는 그립 센서(grip sensor)의 기능을 포함할 수도 있다.
예컨대, 후술하는 본 발명의 다양한 실시 예들에서는 상기 센싱 패드를 도전성 부재로 구성하고, 상기 센싱 패드에 정전 용량의 변화를 유발시킬 수 있는 외부 물체가 접촉하거나 근접함에 따라 상기 센싱 패드를 통해 측정된 정전 용량의 변화를 판단함으로써 상기 센싱 패드에 대한 외부 물체의 터치 여부를 판단할 수 있다.
후술하는 본 발명의 다양한 실시 예들에서는 상기 센싱 패드를 통해 측정된 정전 용량의 변화를 판단하여 외부 물체의 터치 또는 근접 여부를 판단하는 터치 센서를 '정전 센서(capacitive sensor)' 또는 '정전 터치 센서(capacitive touch sensor)' 또는 '정전 근접 센서(capacitive proximity sensor)'라 칭하기로 한다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 터치 센서가 상기 용어로 한정되는 것은 아니며, 이와 동일한 또는 유사한 기능을 하는 어떠한 유형의 센서들도 본 발명의 다양한 실시예에 따른 정전 센서에 포함될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서는 정전 센서의 캘리브레이션(calibration) 과정에서 발생되는 임계값(threshold value)의 설정 오류 또는 센싱 패드의 기생 정전 용량(parasitic capacitance) 편차에 의한 터치 감지 오류 동작을 해결하기 위한 센서 회로 및 장치 구조를 개시한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에서는 웨어러블 장치에서의 착용 인식을 개선하기 위한 저전력 센서 회로 및 장치 구조를 개시한다.
본 발명의 다양한 실시 예들을 설명하기에 앞서, 도 1 내지 도 4를 참조하여 정전 센서 또는 터치 센서를 통해 터치 여부를 판단하는 다양한 개념들을 설명하기로 한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 외부 물체 또는 신체의 접촉 또는 근접 입력을 수신하는 센싱 패드(예컨대, 터치 패드(touch pad)), 터치 패드와 터치 센서(정전 센서) 회로를 전기적으로 연결하는 스위칭 회로(switch circuit), 터치 패드의 정전 용량의 변화를 감지하여 터치 여부를 판단하는 터치 센서(정전 센서) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 센싱 패드는 하나의 주 센싱 패드, 및 상기 주 센싱 패드와 설정된 간격으로 이격된 적어도 하나의 부 센싱 패드를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 주 센싱 패드는 정전 센서의 단일 센싱 채널(single sensing channel)에 연결되며, 상기 적어도 하나의 부 센싱 패드는 상기 센싱 채널에 직접적으로 연결되지 않는 대신, 상기 주 센싱 패드 간의 이격된 면적 및 커플링(coupling) 계수 등을 고려하여 이격시킴으로써 다양한 위치에서의 정전 용량 변화를 감지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서는 임계 정전 용량 값을 설정하기 위해 상기 스위칭 회로를 제어하고, 센싱 패드와 정전 센서가 서로 전기적으로 차단된 상태에서 정전 센서를 통해 감지된 정전 용량 값을 제1 임계 값으로 설정하고, 전자 장치의 비활성 상태에서 발생된 정전 용량의 변화를 전자 장치의 활성화 전환 후에도 인식할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 센싱 패드와 정전 센서가 전기적으로 연결된 상태에서 감지된 정전 용량 값을 제2 임계 값으로 설정하고, 전자 장치의 비활성 상태에서 발생된 정전 용량 변화를 인식할 수 있도록 한다.
본 발명에서 다양한 실시 예들에서 적용될 수 있는 그립 센서 또는 터치 센서는 전술한 바와 같이 정전 센서(capacitive sensor)에 포함될 수 있으며, 상기 정전 센서는 도전체(conductive object)(예컨대, 사용자의 손, 인체, 전자 펜 등)가 상기 센싱 패드에 근접 또는 접촉할 때 발생되는 정전 용량의 변화를 감지할 수 있다.
상기 정전 센서는 저항 또는 정전 용량을 감지하는 형태로 분류될 수 있고, 본 발명의 다양한 실시 예에서는 정전 용량을 감지하는 정전 센서를 사용하여 시계 형태의 웨어러블 장치에서의 사용자의 다양한 착용 형태를 감지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들 중 어느 하나의 실시 예에서는 정전 용량의 감지 방법에 있어, 자가 정전 용량(self-capacitance) 측정을 이용한 감지 방법을 사용할 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니며, 상호 정전 용량(mutual capacitance) 측정 방법을 사용할 수도 있다.
예컨대, 상기 자가 정전 용량 측정 방법은 단일 평면상에서의 인체 접촉에 대한 기생 정전 용량(parasitic capacitance)을 측정함에 따라, 구조를 단순화시킬 수 있으며, 초소형 센서 회로 설계에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 종래 기술에 따른 터치 감지 방법을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 정전 센서(예컨대, 터치 센서)는 하나의 센싱 패드에 연결된 하나의 감지 채널을 통해 주기적인 펄스 전압 신호를 입력하고, 인체 접촉 시 기생 정전 용량(Cp) 증가(101)에 의해 지연 펄스 파형이 발생되며, 클록 카운터(dlock counter)(103)는 비교기(102)의 출력값으로부터 지연된 시간 주기 동안의 증가된 클록을 카운팅하여 정전 용량의 변화를 감지함으로써 외부 물체 또는 신체의 접촉 또는 근접 여부를 판단할 수 있다.
다른 예로서 상호 정전 용량 방식은 수신기(receiver(RX)) 채널과 송신기(transceiver(TX)) 채널에 연결된 두 전극을 필요로 하며, 다수의 X, Y 채널을 이용하여 좌표를 감지하고 멀티 터치 인식이 가능한 장점이 있다.
정전 센서(예컨대, 터치 센서 또는 그립 센서)의 캘리브레이션을 위해 임계값을 설정하여야 할 경우, 전자 장치의 제조 단계에서 캘리브레이션 과정을 통해 임계 정전 용량을 설정하도록 한다.
전자 장치가 비활성화인 상태에서 센싱 패드에 외부의 전도성 물체가 접촉되게 되면, 전자 장치가 활성화 상태로 전환되더라도 정전 용량의 변화가 없기 때문에 외부 물체를 감지하기 어렵다. 따라서, 제조 공정에서 전도성 물체가 센싱 패드에 접촉된 상태와 접촉되지 않은 상태를 구분하여 임계 값으로 설정한다.
예컨대, 제조 공정에서 전도성 물체가 비 접촉된 상태에서 측정된 값인 '155000(155pF)'을 제1 임계 값으로 저장하고, 전도성 물체가 접촉된 상태에서 측정된 값인 '158000(158pF)'을 제2 임계 값으로 저장할 수 있다. 상기 제1 임계 값을 하한값으로, 상기 제2 임계 값을 상한값으로 하여 임계 구간을 설정할 수 있다. (예컨대, 155000 < value < 158000)
시계형 웨어러블 장치에서 인체 착용을 인식하기 위한 방법으로서 도 2에 도시된 바와 같이 시계(200) 하부에 각종 센서들(210, 220)이 구비될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 시계(300) 하부 면에 IR 센서 및 LED로 구성된 HRM(heart rate monitor) 센서(310)가 구비될 수 있다. 상기 HRM 센서(310)를 통해 심장 박동을 측정하고, 측정 결과의 유무에 따라 인체 착용을 감지할 수 있다. LED는 주로 유색 광으로 녹색 또는 적색 광을 사용하며, 혈류를 정확히 측정하기 위한 착색 역할을 수행할 수 있다. IR 센서를 통한 주기적인 신호 수신에 의해 착색된 혈류의 흐름(예컨대, 심장 박동)을 측정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 자가 정전 용량 방식의 터치 센서를 이용하여 다수의 터치 지점을 인식하기 위해서는 다수의 센싱 패드(420, 430)와 각 패드 및 정전 센서(예컨대, 터치 회로(410))를 연결하는 센싱 채널(421, 431)을 필요로 한다.
각각의 센싱 패드는 독립된 패드와 센싱 채널을 이용하여 터치 입력이 발생된 지점을 인식할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 메뉴 키에 대응하는 센싱 패드(420)와 뒤로 가기 키에 대응하는 센싱 패드(430)가 별도의 센싱 채널로 연결됨으로써 각 터치 입력을 구분할 수 있다.
전자 장치의 센서 회로에 구성된 캐패시터 또는 다이오드 등과 같은 회로 부품들은 약 ±10% 정도의 정전 용량 편차를 가지게 되며, 이로 인해 다수의 단말 간에 설정된 제1 임계 값과 제2 임계 값에 대해 편차가 발생할 수 있다.
하기 <표 1>은 단말(set) A, B, C에 대해 설정된 도전체 접촉 유무에 따른 제1 임계 값과 제2 임계 값을 설명한다.
| SET A | SET B | SET C | |
| 제1 임계값 (without conductor) |
155000 | 159000 | 152000 |
| 제2 임계값 (with conductor) |
158000 | 162000 | 155000 |
| If, Power On Grip Value = 157000 | Detectable | Undetectable (Always Contacted) |
Undetectable (Always Uncontacted) |
예를 들어, 상기 <표 1>에서와 같이 ‘Power On Grip’ 입력에 대해 다수의 단말에 대해 일률적으로 ‘157000(nF)’ 값이 측정된다고 가정할 경우, SET B는 설정된 임계값 구간보다 낮아 도전체가 항상 접촉된 상태로 인식될 수 있고, SET C는 임계값 구간보다 높아 도전체가 항상 접촉되지 않은 상태로 인식되어 터치 센서의 오동작이 발생할 수 있다.
또한, 웨어러블 장치 등에서 HRM 센서를 이용한 착용 인식 방법은 IR 센서의 광 인식 정확도를 높이기 위해 LED 턴 온 동작이 필요하다. LED 점멸 동작으로 인해 감지 과정에서 추가적인 소모 전류가 발생하며, 문신된 피부에서는 혈류 측정을 할 수 없는 오동작이 검출될 수 있다. 하기 <표 2>는 웨어러블 장치에서 사용 가능한 3종류의 감지 센서별 단위 시간당 소모전류를 비교 설명한다.
| HRM 센서 | Mutual-Capacitance 센서 | Self-Capacitance 센서 | |
| 소모 전류 | 1.6mA | 2.7mA | 0.1mA |
다른 예로서, 다채널 자가 정전 용량 터치 센서는 다수의 터치 지점을 설계할 때 효율적일 수 있다. 상기 다채널 자가 정전 용량 터치 센서는 원하는 터치 인식 지점에 센싱 패드를 위치시키고, 터치 센서에 독립적인 센싱 채널을 연결한다.
시계형 웨어러블 장치와 같이 초소형 장치 설계에 있어, 센싱 패드와 터치 센서의 전기적 연결을 위한 연결 회로 또는 접속 단자 등의 추가 설계로 인해 실장 효율성이 나빠질 수 있다.
후술하는 본 발명의 다양한 실시 예들에서는, 자가 정전 용량 방식의 터치 센서가 비활성 상태일 때, 터치 센싱 패드에 입력된 터치 입력에 대한 인식률을 개선할 수 있다. 또한, 후술하는 다양한 실시 예들에서는 예컨대 웨어러블 장치에서의 착용 인식 개선을 위한 저전력 센서 회로 및 장치 구조를 개시한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 웨어러블 장치의 초소형 설계를 위해 단일 채널 또는 다수의 터치 센싱 패드를 이용한 구조를 통해 부품의 실장 효율을 개선할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 세부 구성들을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 적어도 하나의 센싱 패드를 포함하는 센싱 패드부(sensing pad unit)(511), 연결 회로connecting circuit)(512), 스위칭 회로(switching circuit)(520), 보호 회로(protecting circuit)(531), 매칭 회로(impedance matching circuit)(532), 보상 회로(offset compensation circuit)(533), 무선 통신 회로(RF communication circuit)(540), 정전 센서(capacitive sensor)(550), 프로세서(processor)(560) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 센싱 패드부(511)는 연결 회로(512)에 직접 연결되는 주 센싱 패드(511a) 및 상기 주 센싱 패드(511a)와 각각 미리 설정된 만큼의 공간을 두고 이격된 적어도 하나의 부 센싱 패드(511b, 511c)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 센싱 패드부(511) 및 상기 연결 회로(512) 중 적어도 하나는 외부 정전 용량(external capacitance)(510)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 보호 회로(531), 매칭 회로(532) 및 보상 회로(533) 중 적어도 하나는 내부 정전 용량(530)을 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 외부 정전 용량(510)을 구성하는 연결 회로(512)와 상기 내부 정전 용량(530)을 구성하는 보호 회로(531)는 스위칭 회로(520)에 의해 연결 또는 차단될 수 있다. 예컨대, 프로세서(560)의 제어 신호에 따라 상기 스위칭 회로(520)는 온(ON) 또는 오프(OFF)될 수 있다.
상기 센싱 패드부(511)의 각 센싱 패드(511a, 511b, 511c)는 전도성 물질(conductive material)로 구성될 수 있다. 상기 각 센싱 패드(511a, 511b, 511c)는 플레이트(plate) 또는 라인(line) 형태로 구성될 수 있으며, 측정 가능한 정전 용량(capacitance)을 형성할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 상기 센싱 패드부(511) 중 주 센싱 패드(511a)는 연결 회로(512)와 단일 채널을 통해 직접 연결될 수 있으며, 적어도 하나의 부 센싱 패드(511b, 511c)는 상기 주 센싱 패드(511a)와 미리 설정된 공간만큼(예컨대, 커플링 정전 용량(coupling capacitance)이 형성될 수 있는 거리만큼) 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 주 센싱 패드(511a), 제1 부 센싱 패드(511b), 또는 제2 부 센싱 패드(511c) 중 적어도 하나는 안테나(또는 안테나 방사체)의 기능을 수행하도록 구성될 수도 있다. 또한, 전자 장치에 구비된 안테나를 센싱 패드로 이용할 수도 있다. 예컨대, 전자 장치의 외부에 노출되거나, 외부와 인접하여 구비되는 금속(metal) 안테나는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 센싱 패드의 기능을 수행할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 센싱 패드부(511)의 각 센싱 패드(511a, 511b, 511c)는 FPCB(flexible printed circuit board) 형태로서 전자 장치(예컨대, 웨어러블 장치)의 내부에 배치될 수 있으며, 상기 FPCB의 형태로서 무선 충전 코일과 공용으로 설계되는 것도 가능하다.
상기 연결 회로(512)는 접촉 단자(contact terminal)를 통해 상기 주 센싱 패드(511a)와 센서 회로(예컨대, 각종 회로들을 포함하는 회로 기판)를 연결할 수 있다. 상기 연결 회로(512)는 탄성이 있는 구조(예컨대, C-클립)로 구성되거나, 솔더(solder) 또는 커넥터(connector) 결합에 의한 전기적 연결이 가능하며, 특정 재질 또는 형태로 한정되는 것은 아니다.
상기 스위칭 회로(520)는 상기 프로세서(560)에 의해 연결 회로(512)와 보호 회로(531) 간의 연결을 온/오프시킬 수 있는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 전자 장치가 비활성인 상태에서는 OFF 상태로 제어되고, 전자 장치가 활성인 상태에서는 ON 상태로 제어될 수 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 스위칭 회로(520)를 기준으로 외부 정전 용량(510) 및 내부 정전 용량(530)으로 구분될 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서(560)에 의해 상기 스위칭 회로(520)를 제어함으로써 인위적으로 정전 용량의 차이를 발생시킬 수 있다.
상기 보호 회로(531)는 DC 블록용 직렬 캐패시터(capacitor), 바리스터(varistor), 다이오드(diode) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 보호 회로(531)는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 주 센싱 패드(511a)를 금속 안테나와 겸하여 사용할 경우, 감전을 방지하는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 상기 보호 회로(531)는 정전기에 의한 부품 파손을 방지하는 기능을 제공할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 정전 센서(550)는 보상 회로(533)를 통해 상기 보호 회로(531)와 연결될 수 있다. 또한, 무선 통신 회로(540)와 연결되는 매칭 회로(532)는 상기 보상 회로(533)와 병렬로 상기 보호 회로(531)와 연결될 수 있다.
상기 매칭 회로(532)는 상기 주 센싱 패드(511a)를 안테나로 사용할 경우 RF 전송 선로에 대한 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 예컨대, 상기 매칭 회로(532)는 저항, 코일, 캐패시터 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 보상 회로(533)는 센싱 라인의 전체 정전 용량이 정전 센서(550)의 허용 범위를 벗어나는 것을 방지하기 위하여 정전 용량의 보상 기능을 제공할 수 있다. 상기 보상 회로(533)는 적어도 하나의 캐패시터(capacitor)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 무선 통신 회로(540)는 상기 주 센싱 패드(511a)를 금속 안테나로 사용할 경우, 상기 주 센싱 패드(511a)로부터 수신된 신호를 무선 처리하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 정전 센서(550)는 전술한 바와 같이 정전 용량의 변화를 감지하여 외부 물체에 의한 터치, 근접, 호버링, 그립 등을 판단할 수 있다. 상기 정전 센서(550)는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 캘리브레이션을 수행한 적어도 하나의 임계값을 기준으로 외부 물체를 감지할 수 있다.
상기 프로세서(560)는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 정전 센서(550)로부터 수신된 데이터를 분석하여 대응하는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(560)는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 스위칭 회로(520)의 온/오프를 제어할 수 있다. 상기 프로세서(560)의 동작에 대한 구체적인 실시 예는 후술하기로 한다.
전자 장치가 비활성 상태에서 외부 물체가 센싱 패드부(510)에 접촉될 경우, 전자 장치가 활성화 상태로 전환되더라도 상기 외부 물체로 인한 정전 용량의 변화가 발생되지 않아 상기 외부 물체의 접촉 유무를 판단할 수 없게 되는 상황이 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 프로세서(560)는 전자 장치가 비활성 상태일 때 상기 스위칭 회로(520)를 오프 상태로 제어하고, 상기 정전 센서(550)는 활성화시켜 외부 정전 용량(510)을 제외한 내부 정전 용량(530)을 센싱하도록 구현될 수 있다.
상기 센싱된 내부 정전 용량(530)은 상기 정전 센서(550)의 터치 판단 시 오프셋(offset) 값으로 저장될 수 있으며, 내부 회로 부품 등의 정전 용량 편차로 인해 발생되는 측정값의 편차를 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 프로세서(560)는 전자 장치가 활성화 상태로 전환될 때 상기 스위칭 회로(520)를 온 상태로 제어할 수 있으며, 상기 스위칭 회로(520)의 제어를 통해 상기 정전 센서(550)에서 센싱되는 정전 용량에 내부 정전 용량(530) 또는 외부 정전 용량(510)이 반영되도록 제어할 수 있다.
상기 정전 센서(550)는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 자가 정전 용량(self-capacitance) 측정 방식의 터치 센서로 구현될 수 있으며, 상기 프로세서(560)에 의한 스위칭 회로(520)의 제어에 따라, 상기 스위칭 회로(520)가 온 상태일 경우 센싱 패드부(511)의 정전 용량 또는 외부 정전 용량(510)을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 스위칭 회로(520)가 오프 상태일 경우에는 상기 정전 센서(550)는 상기 센싱 패드부(511)와의 전기적 연결이 차단되고, 회로 부품과 PCB 내부의 스트립 라인(strip-line) 등에 의해 발생된 내부 정전 용량(530)을 측정할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 상기 도 5에 도시된 회로의 변형된 다양한 실시 예들을 설명하기로 한다. 예컨대, 후술하는 실시 예들에서는 회로 내 구성부의 추가, 삭제, 위치 변화 등을 통해 외부 정전 용량 또는 내부 정전 용량을 다양하게 구성할 수 있다. 후술하는 실시 예들에서도 전술한 도 5의 회로와 마찬가지로 프로세서에 의해 스위칭 회로를 제어함으로써 내부 정전 용량에 대한 오차를 터치 판단에 반영할 수 있다.
예컨대, 연결 회로와 스위칭 회로 사이에 기생 정전 용량을 갖는 소자를 추가로 배치하거나, 스트립 라인(strip line) 설계를 최소화할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에 따라, 스위칭 회로 이후 회로에 기생 정전 용량을 갖는 소자를 배치하거나 스트립 라인 설계를 최대화하여 구성할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 적어도 하나의 센싱 패드를 포함하는 센싱 패드부(611), 연결 회로(612), 보호 회로(613), 스위칭 회로(620), 매칭 회로(631), 보상 회로(632), 무선 통신 회로(640), 정전 센서(650), 프로세서(660) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 센싱 패드부(611)는 연결 회로(612)에 직접 연결되는 주 센싱 패드(611a) 및 상기 주 센싱 패드(611a)와 각각 미리 설정된 만큼의 공간을 두고 이격된 적어도 하나의 부 센싱 패드(611b, 611c)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 센싱 패드부(611), 상기 연결 회로(612), 및 상기 보호 회로(613) 중 적어도 하나는 외부 정전 용량(external capacitance)(610)을 형성할 수 있다. 또한, 매칭 회로(631) 및 보상 회로(632) 중 적어도 하나는 내부 정전 용량(630)을 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 외부 정전 용량(610)을 구성하는 보호 회로(613)와 상기 내부 정전 용량(630)을 구성하는 보상 회로(532)는 스위칭 회로(620)에 의해 연결 또는 차단될 수 있다. 예컨대, 프로세서(660)의 제어 신호에 따라 상기 스위칭 회로(620)는 온(ON) 또는 오프(OFF)될 수 있다.
상기 도 6의 각 구성부들의 기능 중 전술한 도 5의 각 구성부와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 기능들의 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 보호 회로(613)를 스위칭 회로(620)의 전단으로 이동시켜, 외부 정전 용량(610)에 포함되도록 구성함으로써, 주 센싱 패드(611a)가 금속 안테나의 역할을 할 경우, 전기적 쇼크(electrical shock)를 방지할 수 있다. 상기 보호 회로(613)의 기생 정전 용량은 도시된 바와 같이 외부 정전 용량(610)에 반영될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 적어도 하나의 센싱 패드를 포함하는 센싱 패드부(711), 연결 회로(712), 보호 회로(713), 스위칭 회로(720), 매칭 회로(730), 무선 통신 회로(740), 보상 회로(751), 정전 센서(760), 프로세서(770) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 센싱 패드부(711)는 연결 회로(712)에 직접 연결되는 주 센싱 패드(711a) 및 상기 주 센싱 패드(711a)와 각각 미리 설정된 만큼의 공간을 두고 이격된 적어도 하나의 부 센싱 패드(711b, 711c)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 센싱 패드부(711), 상기 연결 회로(712), 및 상기 보호 회로(713) 중 적어도 하나는 외부 정전 용량(external capacitance)(710)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 보상 회로(751)는 내부 정전 용량(750)을 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 외부 정전 용량(710)을 구성하는 보호 회로(713)와 상기 내부 정전 용량(750)을 구성하는 보상 회로(751) 또는 매칭 회로(730)는 스위칭 회로(720)에 의해 연결 또는 차단될 수 있다. 예컨대, 프로세서(770)의 제어 신호에 따라 상기 스위칭 회로(720)는 상기 보호 회로(713)가 상기 보상 회로(751)와 연결되도록 스위칭할 수도 있으며, 상기 보호 회로(713)가 상기 매칭 회로(730)와 연결되도록 스위칭할 수도 있다.
상기 도 7의 각 구성부들의 기능 중 전술한 도 5 또는 도 6의 각 구성부와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 기능들의 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 보호 회로(713)는 도 6에서와 마찬가지로 스위칭 회로(720)의 전단으로 이동시켜, 외부 정전 용량(710)에 포함되도록 구성함으로써, 주 센싱 패드(711a)가 금속 안테나의 역할을 할 경우, 전기적 쇼크(electrical shock)를 방지할 수 있다. 상기 보호 회로(713)의 기생 정전 용량은 도시된 바와 같이 외부 정전 용량(710)에 반영될 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 스위칭 회로(720)는 무선 통신 회로(740)를 통한 경로와 정전 센서(760)로 흐르는 경로를 분리시킬 수 있다. 예컨대, 상기 주 센싱 패드(711a)가 센서로서의 기능을 수행할 경우, 프로세서(770)는 보호 회로(713)가 보상 회로(751)로 연결되도록 상기 스위칭 회로(720)를 제어할 수 있다. 또한, 상기 주 센싱 패드(711a)가 금속 안테나로서의 기능을 수행할 경우, 프로세서(770)는 보호 회로(713)가 매칭 회로(730)로 연결되도록 상기 스위칭 회로(720)를 제어할 수 있다. 상기 도 7과 같이 회로를 구성할 경우, 내부 정전 용량(750)을 구성하는 기생 정전 용량 소자의 개수를 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 적어도 하나의 센싱 패드를 포함하는 센싱 패드부(811), 연결 회로(812), 스위칭 회로(820), 보호 회로(831), 간섭 보호 회로(interference protecting circuit)(832), 매칭 회로(833), 보상 회로(834), 무선 통신 회로(840), 정전 센서(850), 프로세서(860) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 센싱 패드부(811)는 연결 회로(812)에 직접 연결되는 주 센싱 패드(811a) 및 상기 주 센싱 패드(811a)와 각각 미리 설정된 만큼의 공간을 두고 이격된 적어도 하나의 부 센싱 패드(811b, 811c)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 센싱 패드부(811) 및 상기 연결 회로(812) 중 적어도 하나는 외부 정전 용량(external capacitance)(810)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 보호 회로(831), 간섭 보호 회로(832), 매칭 회로(833) 및 보상 회로(834) 중 적어도 하나는 내부 정전 용량(830)을 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 외부 정전 용량(810)을 구성하는 연결 회로(812)와 상기 내부 정전 용량(830)을 구성하는 보호 회로(831)는 스위칭 회로(820)에 의해 연결 또는 차단될 수 있다. 예컨대, 프로세서(860)의 제어 신호에 따라 상기 스위칭 회로(820)는 온(ON) 또는 오프(OFF)될 수 있다.
상기 도 8의 각 구성부들의 기능 중 전술한 도 5 또는 도 6의 각 구성부와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 기능들의 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 보호 회로(831)와 매칭 회로(833) 사이에 간섭 보호 회로(832)를 추가함으로써 RF 회로와 센서 회로 간의 신호 간섭으로 인해 발생되는 노이즈 신호를 방지할 수 있다.
예컨대, 주 센싱 패드(811a)가 센서의 역할을 할 때 스위칭 회로(820) 및 보호 회로(831)를 통해 보상 회로(834) 및 정전 센서(850)로 유입되는 센서 신호와 상기 주 센싱 패드(811a)가 안테나의 역할을 할 때 스위칭 회로(820) 및 보호 회로(831)를 통해 매칭 회로(833) 및 무선 통신 회로(840)로 유입되는 RF 신호를 분리시킴으로서 상호 간의 간섭을 제거할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 간섭 보호 회로(832)는 인덕터(inductor) 또는 비드(bead) 등과 같이 특정 주파수 대역을 필터링하거나 차단시키는 특성을 갖는 소자로 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 적어도 하나의 센싱 패드를 포함하는 센싱 패드부(911), 연결 회로(912), 스위칭 회로(920), 보호 회로(931), 보상 회로(932), 정전 센서(940), 프로세서(950) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 센싱 패드부(911)는 연결 회로(912)에 직접 연결되는 주 센싱 패드(911a) 및 상기 주 센싱 패드(911a)와 각각 미리 설정된 만큼의 공간을 두고 이격된 적어도 하나의 부 센싱 패드(911b, 911c)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 센싱 패드부(911) 및 상기 연결 회로(912) 중 적어도 하나는 외부 정전 용량(external capacitance)(910)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 보호 회로(931), 및 보상 회로(932) 중 적어도 하나는 내부 정전 용량(930)을 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 외부 정전 용량(910)을 구성하는 연결 회로(912)와 상기 내부 정전 용량(930)을 구성하는 보호 회로(931)는 스위칭 회로(920)에 의해 연결 또는 차단될 수 있다. 예컨대, 프로세서(960)의 제어 신호에 따라 상기 스위칭 회로(920)는 온(ON) 또는 오프(OFF)될 수 있다.
상기 도 9의 각 구성부들의 기능 중 전술한 도 5 또는 도 6의 각 구성부와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 기능들의 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 전자 장치가 웨어러블 장치의 형태로 구현될 경우, 상기 주 센싱 패드(911a)는 안테나의 기능 없이 센싱 패드로서의 기능만을 수행할 수도 있다. 상기 프로세서(950)는 전술한 바와 같이 정전 센서(940)에 대한 캘리브레이션이 필요할 경우 스위칭 회로(920)를 온/오프 제어함으로써 내부 정전 용량(930) 또는 외부 정전 용량(910)을 판단하고, 상기 판단한 내부 정전 용량(930) 또는 외부 정전 용량(910)을 기반으로 터치 판단을 위한 임계값을 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 제1 면, 상기 제1 면의 반대로 향하는 제2 면, 및 상기 제1 면 및 제2 면 사이의 공간을 적어도 일부 둘러싸는 측면을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치된 무선 통신 회로; 상기 하우징의 제1 면, 제2 면, 및/또는 측면 중 적어도 하나의 적어도 일부를 형성하고, 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 방사체; 상기 안테나 방사체의 적어도 일부를 형성하거나, 상기 안테나 방사체로부터 이격되어 배치된 제 1 도전성 부재; 상기 하우징의 내부에 배치된 스위칭 회로; 상기 제1 도전성 부재와 상기 스위칭 회로를 통하여 전기적으로 연결 가능하고, 상기 제1 도전성 부재에 대한 외부 물체의 접촉 또는 근접을 감지하도록 구성된 센서; 상기 무선 통신 회로, 상기 스위칭 회로, 및 상기 센서와 전기적으로 연결된 프로세서; 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 실행시에, 상기 프로세서가, 상기 전자 장치의 적어도 일부가 활성화 되었는지 여부를 판단하고, 상기 스위칭 회로를 이용하여, 상기 전자 장치의 적어도 일부가 비활성화 된 경우, 상기 센서와 상기 제1 도전성 부재를 전기적으로 분리하는 제1 상태를 제공하고, 상기 전자 장치의 적어도 일부가 활성화된 경우, 상기 센서와 상기 제1 도전성 부재를 전기적으로 연결하는 제2 상태를 제공하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 센서를 이용하여, 상기 제1 상태에서 제1 데이터를 획득하고, 상기 제2 상태에서 제2 데이터를 획득하도록 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터에 적어도 일부 기초하여, 상기 제1 도전성 부재에 대한 사용자의 신체의 접촉 또는 근접 여부를 판단하도록 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터의 차이가 쓰레쉬홀드 값 미만인 경우, 상기 제1 도전성 부재로부터 상기 사용자의 신체가 이격되었다고 판단하고, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터의 차이가 상기 쓰레쉬홀드 값 이상인 경우, 상기 제1 도전성 부재에 상기 사용자의 신체가 접촉 또는 근접하다고 판단하도록 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 제1 데이터에 적어도 일부 기초하여, 상기 제 2 데이터를 보정하고, 상기 보정된 제 2 데이터에 적어도 일부 기초하여, 상기 제 1 도전성 부재에 대한 사용자의 신체의 접촉 또는 근접 여부를 판단하도록 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는, 상기 스위칭 회로 및 상기 센서 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 데이터를 적어도 일부 저장하도록 구성된 보상 회로를 더 포함하고, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 보상 회로를 이용하여, 상기 제2 데이터를 보정하도록 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 회로는 상기 도전성 부재를 통하여 감지된 상기 전자 장치의 주변 온도에 기초하여, 상기 외부 물질의 상기 온도를 보정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는, 상기 제1 도전성 부재로부터 절연된 제2 도전성 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 제1 도전성 부재 및 상기 제 2 도전성 부재 사이에 형성된 캐패시턴스 CC, 상기 제1 도전성 부재 및/또는 상기 제2 도전성 부재와, 사용자의 신체 사이에 형성된 캐패시턴스 Cf, 상기 제1 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP1, 및 상기 제2 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP2 는, CP1> CP2, Cf≥≥CP2, 또는 Cf≤≤Cc 중 적어도 하나의 관계를 만족할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는, 상기 제1 도전성 부재 및 상기 제2 도전성 부재로부터 절연된, 제3 도전성 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 제1 도전성 부재 및 상기 제2 도전성 부재 사이에 형성된 캐패시턴스 CC1, 상기 제1 도전성 부재 및 상기 제3 도전성 부재 사이에 형성된 캐패시턴스 CC2, 상기 제2 도전성 부재 및 상기 제3 도전성 부재 사이에 형성된 캐패시턴스 CC3, 상기 제1 도전성 부재, 상기 제2 도전성 부재, 및/또는 상기 제3 도전성 부재와 사용자의 신체 사이에 형성된 캐패시턴스 Cf, 상기 제1 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP1, 상기 제2 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP2, 및 상기 제3 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP3 는, CP1> CP2 or CP3, Cf≥≥CP2 or CP3, Cf≤≤Cc1 or CC2, CP2≠CP3, 또는 Cc1≠Cc2≠Cc3 중 적어도 하나의 관계를 만족할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는, 상기 하우징 내부에 배치된 인쇄회로기판; 및 상기 제1 도전성 부재와 인쇄회로기판 사이에 전기적으로 연결된 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 무선 통신 회로, 상기 센서, 상기 스위칭 회로, 상기 프로세서, 또는 상기 메모리 중 적어도 하나는 상기 인쇄회로기판에 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는, 상기 인쇄회로기판 및 상기 제1 도전성 부재 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 안테나 방사체에 인가되어 상기 인쇄회로기판으로 유입되는 정전기를 적어도 일부 차단하도록 구성된 보호 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 스위칭 회로는, 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 트랜지스터에 인가된 적어도 하나의 신호에 기초하여 스위칭하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 센서는, 상기 센서로부터 발생되어, 상기 제1 도전성 부재를 통하여 돌아온 신호에 기초하여, 상기 제1 도전성 부재 및 외부 물체 사이에 형성된 정전용량의 변화를 검출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 제1 면, 상기 제1 면의 반대로 향하는 제2 면, 및 상기 제1 면 및 제2 면 사이의 공간을 적어도 일부 둘러싸는 측면을 포함하는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치된 무선 통신 회로; 상기 하우징의 제1 면, 제2 면, 및/또는 측면 중 적어도 하나의 적어도 일부를 형성하고, 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 방사체; 상기 안테나 방사체에 외부 물체의 접촉 또는 근접을 감지하도록 구성된 센서; 상기 안테나 방사체에 전기적으로 연결된 제1 단자, 및 상기 센서에 전기적으로 연결된 제2 단자를 포함하는 스위칭 회로; 상기 센서 및 상기 스위칭 회로와 전기적으로 연결된 프로세서; 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 실행시에, 상기 프로세서가,상기 스위칭 회로에 의하여, 상기 안테나 방사체 및 상기 센서가 전기적으로 연결될 때, 상기 센서로부터의 제1 측정 값(measurement value)을 수신하고, 상기 스위칭 회로에 의하여, 상기 안테나 방사체 및 상기 센서가 전기적으로 분리될 때, 상기 센서로부터의 제2 측정 값을 수신하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 제2 측정 값을 상기 메모리 상에 적어도 임시로 저장할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 제1 측정 값 및 제2 측정 값을 이용하여, 외부 물체가 상기 안테나 방사체에 접촉 또는 근접하였는지를 결정하도록 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 무선 통신 회로는 임피던스 매칭 회로를 포함하고, 상기 임피던스 매칭 회로는 상기 스위칭 회로의 제2 단자에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 도전성 물질로 구성된 적어도 하나의 센싱 패드; 상기 센싱 패드를 통해 판단된 값에 의해 상기 센싱 패드에 대한 물체의 터치 또는 근접을 센싱하는 정전 센서; 상기 센싱 패드와 상기 정전 센서 사이에 연결되는 스위칭 회로; 및 미리 설정된 조건에 따라 상기 스위칭 회로의 온 또는 오프 상태를 제어하는 프로세서;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 프로세서는, 상기 전자 장치가 비활성 상태일 경우, 상기 스위칭 회로를 오프 상태로 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 프로세서는, 상기 전자 장치가 비활성 상태일 경우, 상기 정전 센서로부터 내부 정전 용량을 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 프로세서는, 상기 판단한 내부 정전 용량으로부터 상기 정전 센서의 측정 값 보정을 위한 오프셋 값을 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는, 상기 정전 센서와 상기 스위칭 회로를 통해 연결되는 주 센싱 패드; 및 상기 주 센싱 패드와 미리 설정된 거리만큼 이격하여 배치되는 적어도 하나의 부 센싱 패드;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 부 센싱 패드는 상기 주 센싱 패드와 미리 설정된 커플링 정전 용량이 형성되는 거리만큼 이격하여 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 센싱 패드는 안테나로 사용되며, 상기 전자 장치는, 상기 스위칭 회로와 상기 정전 센서 사이에서 상기 정전 센서와 병렬 연결되고, 상기 센싱 패드를 통해 수신된 무선 신호를 처리하는 무선 통신 회로;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 프로세서는, 상기 스위칭 회로와 상기 무선 통신 회로 사이에 간섭 보호 회로;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 간섭 보호 회로는, 캐패시터, 배리스터, 또는 다이오드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는, 상기 스위칭 회로와 상기 정전 센서 사이에서 정전 용량이 임계값을 벗어나는 것을 방지하기 위한 보상 회로;를 더 포함할 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여, 전술한 각 회로들에서 프로세서(660, 770, 860, 950)가 스위칭 회로(620, 720, 820, 920)를 제어하기 위한 조건 및 상황에 대한 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 스위칭 회로의 동작 스케줄링을 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 상기 스위칭 회로는 센싱 패드에 무선 통신 회로가 연결되는지 여부에 따라 온/오프 시점의 트리거(trigger)가 달라질 수 있다.
예컨대, 상기 센싱 패드에 RF 회로가 연결되어 있는 경우, 단말과 기지국 간의 아이들(idle) 주기에 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 스위칭 회로의 온/오프 시점은 RF 회로의 온/오프 시점과 연동되어, RF 회로가 오프 되는 시점 또는 슬립 모드에 들어가는 시점 동안 스위치가 온 상태가 될 수 있다. 다시 RF 회로가 온 되는 시점 또는 아이들 모드에 들어가는 시점 동안 스위칭 회로는 오프 상태가 될 수 있다.
이러한 스위칭 회로의 온/오프 시점을 RF 회로의 매 아이들/슬립 주기에 맞춰서 진행할 경우, 소모 전류가 높기 때문에 독립적인 주기에 따라 긴 주기 시간 간격에 따라 온/오프될 수도 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 웨어러블 장치와 같이 RF 회로와 연결되지 않는 경우, RF 회로의 온/오프 시점이 아닌 프로세서의 온/오프 시점과 연동될 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 스위칭 회로는 화면이 꺼져있느냐, 켜져 있느냐에 따라 온/오프 시점의 트리거(trigger)가 결정될 수 있다. 예컨대, 프로세서가 온이 되는 순간 스위칭 회로가 온이 되고, 프로세서가 오프 상태가 되는 순간, 스위칭 회로가 오프되며, 전술한 바와 같이 내부 정전 용량을 측정하여 보상할 수 있다.
*전술한 바를 표로 나타내면 하기 <표 3> 및 <표 4>와 같이 나타낼 수 있다. <표 3>은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 RF 회로가 구비된 실시 예에 대응할 수 있으며, <표 4>는 도 9에 도시된 바와 같이 RF 회로가 구비되지 않은 실시 예에 대응할 수 있다.
| Component |
with RF circuit | |||
| RF Circuit | Processor | Sensor | Switch | |
| Status #1 (내부 Capacitance 측정) |
ON | ON | ON | OFF |
| Status #2 (외부 Capacitance 측정) |
OFF | ON | ON | ON |
| Component |
without RF circuit | |||
| RF Circuit | Processor | Sensor | Switch | |
| Status #1 (내부 Capacitance 측정) |
- | OFF | ON | OFF |
| Status #2 (외부 Capacitance 측정) |
- | ON | ON | ON |
이하, 도 11 내지 도 19를 참조하여, 전술한 전자 회로의 각 구성부들이 전자 장치 또는 웨어러블 장치 등에 구현된 다양한 실시 예들을 설명하기로 한다.
전술한 센싱 패드부 또는 각 센싱 패드들은 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 상기 각 센싱 패드들은 전자 장치의 접지부(ground)에 연결될 수 있다.
후술하는 본 발명의 다양한 실시 예들에서는 전자 장치의 외부 하우징을 이용하여 센싱 패드를 구성하거나, 상기 전자 장치의 외부 하우징과 인접한 상기 전자 장치의 내부에 FPCB 형태로 센싱 패드를 구성할 수도 있다. 상기 센싱 패드가 하우징의 일부를 이용하여 구성할 경우, 복수의 연결 회로가 존재할 수도 있으며, 상기 복수의 연결 회로들 중 적어도 하나의 연결 회로를 통해 접지부와 연결될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 전자 장치의 하우징의 일부가 금속 안테나로 구성될 경우, 상기 하우징의 적어도 일부는 주 센싱 패드(1101a), 제1 부 센싱 패드(1101b), 제2 부 센싱 패드(1101c)를 구성할 수 있다. 상기 각 부 센싱 패드(1101b, 1101c)는 상기 주 센싱 패드(1101a)와 미리 설정된 공간(예컨대, 커플링 영역)을 두고 이격되도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 주 센싱 패드(1101a)와 각 부 센싱 패드(1101b, 1101c) 사이에는 유전체로 구성될 수도 있다. 후술하는 도 11의 회로 구성은 도 5의 블록도에 대응할 수 있다.
상기 하우징의 내부에는 연결 회로(1110), 스위칭 회로(1120), 보호 회로(1130), 매칭 회로(1140), 보상 회로(1150), 무선 통신 회로(1160), 정전 센서(1170)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 주 센싱 패드(1101a)는 연결 회로(1110)를 거쳐 스위칭 회로(1120)에 연결될 수 있다. 스위칭 회로(1120)는 프로세서의 제어 신호에 따라 온 또는 오프 상태로 제어될 수 있다. 상기 하우징 내부에 구성된 각 회로들은 PCB 상에서 구현될 수 있다.
상기 도 11에서 상기 금속 하우징의 일부를 구성하는 주 센싱 패드(1101a)는 연결 회로(1110)를 통해 내부 부품들과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 각 센싱 패드들(1101a, 1101b, 1101c))은 FPCB 형태로 구성되어 솔더(solder) 또는 커넥터(connector) 등과 같은 연결 회로에 의해 PCB와 결합될 수도 있다.
전술한 바와 같이 상기 스위칭 회로(1120)의 일 단은 연결 회로(1110)를 통해 주 센싱 패드(1101a)와 직접적으로 연결될 수 있으며, 상기 스위칭 회로(1120)의 타 단은 다른 회로 부품들과 연결되도록 구현될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다. 도 12를 참조하면, 전자 장치의 하우징의 일부가 금속 안테나로 구성될 경우, 상기 하우징의 적어도 일부는 주 센싱 패드(1201a), 제1 부 센싱 패드(1201b), 제2 부 센싱 패드(1201c)를 구성할 수 있다. 상기 각 부 센싱 패드(1201b, 1201c)는 상기 주 센싱 패드(1201a)와 미리 설정된 공간(예컨대, 커플링 영역)을 두고 이격되도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 주 센싱 패드(1201a)와 각 부 센싱 패드(1201b, 1201c) 사이에는 유전체로 구성될 수도 있다. 후술하는 도 12의 회로 구성은 도 6의 블록도에 대응할 수 있다.
상기 하우징의 내부에는 연결 회로(1210), 보호 회로(1220), 스위칭 회로(1230), 매칭 회로(1240), 보상 회로(1250), 무선 통신 회로(1260), 정전 센서(1270)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 주 센싱 패드(1201a)는 연결 회로(1210) 및 보호 회로(1220)를 거쳐 스위칭 회로(1230)에 연결될 수 있다. 스위칭 회로(1230)는 프로세서의 제어 신호에 따라 온 또는 오프 상태로 제어될 수 있다. 상기 하우징 내부에 구성된 각 회로들은 PCB 상에서 구현될 수 있다.
상기 도 12에서 상기 금속 하우징의 일부를 구성하는 주 센싱 패드(1201a)는 연결 회로(1210)를 통해 내부 부품들과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 각 센싱 패드들(1101a, 1101b, 1101c))은 FPCB 형태로 구성되어 솔더(solder) 또는 커넥터(connector) 등과 같은 연결 회로에 의해 PCB와 결합될 수도 있다.
전술한 바와 같이 상기 스위칭 회로(1230)의 일 단은 보호 회로(1220) 및 연결 회로(1210)를 통해 주 센싱 패드(1201a)와 직접적으로 연결될 수 있으며, 상기 스위칭 회로(1230)의 타 단은 다른 회로 부품들과 연결되도록 구현될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이 스위칭 회로(1230)의 입력단에 보호 회로(1220)를 배치할 수 있다. 상기 도 12와 같이 구현할 경우, 주 센싱 패드(1201a)와 스위칭 회로(1230) 사이에 위치한 회로 부품(예컨대, 보호 회로(1220))의 기생 정전 용량으로 인해, 정전 센서(1270)에서 측정되는 외부 정전 용량의 측정 편차를 최소화할 필요가 있다. 본 발명의 다양한 실시 예들에서는 회로 부품의 정전 용량 편차에 의한 내부 정전 용량을 최대한 오프셋 값에 반영함으로써 정전 센서의 정확도를 높일 수 있다.
후살하는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 회로 구성을 PCB 및 FPCB로 분리하여 구성할 수 있다. 예컨대, 프로세서 및 무선 통신 회로는 PCB에 구성하고, 나머지 회로 구성들은 FPCB에 구성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다. 도 13을 참조하면, 주 센싱 패드(1301a), 제1 부 센싱 패드(1301b), 제2 부 센싱 패드(1301c)는 하우징의 적어도 일부를 구성할 수 있으며, 각 센싱 패드들은 커플링 영역(coupling area)(1302a, 1302b)을 사이에 두고 서로 구분될 수 있다.
상기 주 센싱 패드(1301a)는 하우징 내부의 FPCB에 구성된 연결 회로(1380)를 통해 스위칭 회로(1370)와 연결될 수 있다. 상기 FPCB에는 연결 회로(1380), 스위칭 회로(1370), 보호 회로(1360), 매칭 회로(1350), 보상 회로(1340), 정전 센서(1330)가 배치될 수 있다.
예컨대, 상기 보호 회로(1360)에서는 병렬로 분기하여 보상 회로(1340) 및 매칭 회로(1350)가 연결될 수 있다. 상기 보상 회로(1340)는 정전 센서(1330)와 연결되고, 상기 정전 센서(1330)는 PCB에 배치된 프로세서(1310)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 FPCB는 커넥터를 통해 PCB 회로와 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 매칭 회로(1350)는 무선 동축 케이블(RF coaxial cable)을 통해 PCB에 배치된 무선 통신 회로(1320)에 연결될 수 있다. 상기 도 13에서 자가 정전 용량(self-capacitance)의 생성을 위해 연결 회로(1380) 중 적어도 하나는 FPCB나 PCB 상의 접지부(ground)와 연결될 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 19를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 예들이 웨어러블 장치(예컨대, 시계형 웨어러블 장치)에 구현될 실시 예들을 설명하기로 한다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다. 도 14를 참조하면, 웨어러블 장치의 몸체(1400) 내부 바닥면에는 무선 충전 코일(wireless charging coil)(1410), 접촉 패드(contact pad)(1420), 센싱 패드(sensing pad)(1431), 접촉 단자(contact terminal)(1430)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다. 도 15를 참조하면, 도 14에 도시된 센싱 패드는 주 센싱 패드(1531a) 및 적어도 하나의 부 센싱 패드(1531b, 1531c)로 구분되어 구성될 수 있다.
예컨대, 단일 감지 채널로 연결된 주 센싱 패드와 일정 간격 분리된 부 센싱 패드로 구성된 센싱 패드 구조는 도시된 바와 같이 웨어러블 장치와 같은 초소형 장치 설계에 있어 최적화된 구조일 수 있다. 상기 웨어러블 장치는 인체 착용을 위해 초소형으로 설계되기 때문에, 상기 센싱 패드와 인쇄 회로 기판(PCB)을 전기적으로 연결하기 위한 접촉 터미널 또는 솔더 패드(solder pad)의 실장 공간 확보가 어려울 수 있다. 도 15에서는 이러한 구조를 최적화하여 웨어러블 장치의 몸체(1500) 내에 실장할 수 있다.
도 15를 참조하면, 웨어러블 장치의 몸체(1500) 내부 바닥면에는 무선 충전 코일(1510), 접촉 패드(1520), 복수의 센싱 패드들(1531a, 1531b, 1531c)을 포함하여 구성할 수 있다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다. 도 16을 참조하면, 웨어러블 장치의 몸체(1600) 내에 FPCB(1620)가 실장되며, 상기 FPCB(1620)는 PCB의 접촉 터미널(1630)과 연결될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 복수의 센싱 패드들은 상기 몸체(1600)의 하부 바닥면에 구비될 수 있으며, 상기 FPCB의 적어도 일부인 접촉 패드와 접촉될 수 있다. 상기 몸체(1600)의 바닥면에는 윈도우 데코(window deco)(1640)가 더 구비될 수 있다.
상기 도 16에 도시된 웨어러블 장치에서 원형 FPCB의 센싱 패드를 실장하고, 주 센싱 패드 및 부 센싱 패드의 분리된 구조를 형성함으로써 웨어러블 장치의 다양한 사용자 착용 상태를 인식할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 주 센싱 패드 및 적어도 하나의 부 센싱 패드를 포함하는 센싱 패드부를 구성하고, 각 센싱 패드의 터치, 접촉, 근접 등에 의한 정전 용량 변화를 판단함으로써 신체의 접촉 지점 또는 밀착 정도를 판단하여 보다 다양한 사용자의 착용 상태를 인식할 수 있다.
상기 도 16에서 원형의 FPCB(1620)는 무선 충전 코일, 센싱 패드 등을 포함할 수 있으며, PCB와 연결하기 위한 복수의 접촉 단자들(예컨대, 무선 충전을 위한 2개의 접촉 단자 및 정전 센서를 위한 2개의 접촉 단자)을 필요로 할 수 있다.
만약, 각 센싱 패드를 독립된 감지 채널에 연결할 경우, 접촉 단자는 3개의 센싱 패드와 접지부 연결을 위한 1개의 패드가 필요하여 2개의 접촉 단자를 추가적으로 필요로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 이하 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이 웨어러블 장치 금속 외관을 이용하여 센싱 패드를 구성할 수도 있다. 도 17은 무선 충전 코일이 위치한 윈도우 데코 부분을 고려하여 가장 자리에 분리된 복수의 센싱 패드들을 배치한 실시 예이며, 도 18은 센싱 패드를 이용하여 심전도(ECG) 신호를 측정할 수 있도록 분리된 센싱 패드를 설계한 실시 예이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다. 도 17을 참조하면, 웨어러블 장치(1700)의 몸체 하부에는 무선 충전 코일(1710) 및 복수의 센싱 패드들(1721a, 1721b, 1721c)이 배치될 수 있다. 상기 복수의 센싱 패드들(1721a, 1721b, 1721c)은 유전체 공간(1730)을 두고 서로 이격되어 배치될 수 있다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다. 도 18을 참조하면, 웨어러블 장치(1800)의 몸체 하부에는 복수의 센싱 패드들(1810, 1820)이 배치될 수 있다. 상기 복수의 센싱 패드들(1810, 1820)은 유전체 공간(1830)을 두고 서로 이격되어 배치될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 주 센싱 패드(1810)가 중심부에 위치하고, 부 센싱 패드(1820)는 상기 주 센싱 패드(1810)를 둘러싸도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 센싱 패드(1810, 1820)들 중 적어도 하나의 센싱 패드는 심전도(ECG) 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 부품 실장 구조를 나타내는 도면이다. 도 19를 참조하면, 사용자의 다양한 착용 상태를 인식하기 위해 웨어러블 장치의 몸체(body)와 스트랩(strap)을 이용하여 센싱 패드를 구성할 수 있다.
예컨대, 몸체(1900) 내부에는 무선 충전 코일(1910) 및 주 센싱 패드(1911a)가 배치될 수 있다. 상기 몸체(1900) 내에 무선 충전 코일(1910) 및 주 센싱 패드(1911a)가 배치된 FPCB는 몸체 양쪽으로 연결된 스트랩까지 확장될 수 있다. 예컨대, 상기 FPCB는 몸체와 스트랩이 연결되는 부분에 확장 패드(1920b, 1920c)를 가질 수 있으며, 상기 FPCB의 양쪽 스트랩 확장 영역(1930b, 1930c)에는 각각 부 센싱 패드(1911b, 1911c)가 배치될 수 있다. 이와 같이, 스트랩 부분에 센싱 패드를 구성할 경우, 유연한(flexible) 특성을 고려하여 확장 패드가 삽입된 FPCB 형태로 제품을 구성할 수 있다. 또한, 상기 확장 패드(1920b, 1920c)를 통해 주 센싱 패드(1911a)와 각 부 센싱 패드(1911b, 1911c)는 일정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라 주 센싱 패드와 적어도 하나의 부 센싱 패드를 이용하여 센싱 패드부를 구성할 경우, 전자 장치(예컨대, 웨어러블 장치) 내의 실장 가능 공간에 따라 각 센싱 패드의 면적 및 간격에 대한 효과적인 설계가 필요하다.
또한, 주 센싱 패드와 달리, 부 센싱 패드는 직접 회로와 연결되지 않고 상기 주 센싱 패드와의 커플링 현상을 이용하기 때문에, 상기 주 센싱 패드와 부 센싱 패드 간에는 일정한 상관 관계가 형성될 수 있다.
상기 주 센싱 패드와 부 센싱 패드는 적어도 하나의 동일 레이어(layer)에서 일정한 평면을 가지고, 최소한의 단면적을 가진 형태로 설계될 수 있으며, 각 센싱 패드 간의 상관관계는 후술하는 설명에서와 같은 계산식을 기반으로 해석될 수 있다.
먼저 도 20을 참조하여 주 센싱 패드와 부 센싱 패드에서의 각각의 터치 이벤트에 대한 기생 정전 용량을 설명하고, 다음으로 도 21 및 도 22를 참조하여 상기 각각의 터치 이벤트에 대한 등가 회로를 설명한다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 센싱 패드에 대한 기생 정전 용량들을 나타내는 도면이다. 도 20을 참조하면, 주 센싱 패드(2011a)는 스위칭 회로(2020)를 통해 정전 센서(2030)와 직접적으로 연결될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 부 센싱 패드(2011b)는 상기 주 센싱 패드(2011a)와 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 주 센싱 패드(2011a)와 상기 부 센싱 패드(2011b) 사이에는 일정한 커플링에 의한 커플링 정전 용량(2012)이 형성될 수 있다.
만약, 사용자가 주 센싱 패드(2011a)를 터치할 경우에는 도 21과 같은 등가 회로가 계산될 수 있으며, 사용자가 부 센싱 패드(2011b)를 터치할 경우에는 도 22와 같은 등가 회로가 계산될 수 있다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 기생 정전 용량의 등가 회로를 나타내는 도면이다. 도 21을 참조하면, 도 20의 회로에서 사용자가 주 센싱 패드(2011a)를 터치할 경우, 정전 센서(2120)에서 측정되는 전체 기생 정전 용량(Ctotal)은 사용자의 손가락에 의한 정전 용량(2111)(Cf), 주 센싱 패드에 의한 정전 용량(2112)(Cp1), 부 센싱 패드에 의한 정전 용량(2113)(Cp2) 및 두 센싱 패드 사이에 형성된 커플링에 의한 커플링 정전 용량(2114)(Cc)의 조합으로서 하기 <수학식 1>과 같이 산출될 수 있다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 기생 정전 용량의 등가 회로를 나타내는 도면이다. 도 22를 참조하면, 도 20의 회로에서 사용자가 부 센싱 패드(2011b)를 터치할 경우, 정전 센서(2220)에서 측정되는 전체 기생 정전 용량(Ctotal)은 사용자의 손가락에 의한 정전 용량(2213)(Cf), 주 센싱 패드에 의한 정전 용량(2111)(Cp1), 부 센싱 패드에 의한 정전 용량(2112)(Cp2) 및 두 센싱 패드 사이에 형성된 커플링에 의한 커플링 정전 용량(2214)(Cc)의 조합으로서 하기 <수학식 2>와 같이 산출될 수 있다.
상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 참조하면, 사용자가 복수의 센싱 패드들이 각각 회로에 연결되어 있지 않더라도 정전 용량의 변화량에 따라 어느 센싱 패드에서 터치가 발생하였는지를 판단할 수 있다. 이하, 보다 구체적인 실시 예를 설명하기로 한다.
예컨대, 상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 이용하여, 각 기생 정전 용량에 대해 특정 값을 삽입함으로써 주 센싱 패드와 부 센싱 패드 간의 상관관계를 분석할 수 있다. 후술하는 실시 예에서 주 센싱 패드와 손가락에 의한 기생 정전 용량은 각각 Cp1=155, Cf=3 의 고정 값을 사용하기로 한다. 나머지 Cp2와 Cc 값을 조절하여 하기 <표 5>와 같이 상관관계를 설명할 수 있다.
| Case | CP1 | Cf | CP2 | Cc | Total Cap.(pF) |
delta | Detectable (limit=0.2) |
|
| If. Cf=CP2=Cc | Default[w/o Grip] | 155 | - | 3 | 3 | 156.5 | 0 | ○ |
| Case [A] | 155 | 3 | 3 | 3 | 159.5 | 2 | ○ | |
| Case [B] | 155 | 3 | 3 | 3 | 157 | 0.5 | ○ |
상기 <표 5>에서 delta=|Default-Total Cap| 값이 정전 센서의 잡음 레벨(noise level) (limit=0.2pF) 보다 높을 경우 터치 또는 그립 여부를 인식할 수 있다. 따라서, 상기 <표 5>의 Cf=CP2=Cc 상태에서는 각 센싱 패드의 터치 또는 그립 여부에 대한 식별이 가능하다.
하기 <표 6>은 다른 조건에서의 터치 또는 그립 감지 결과를 설명한다.
| Case | CP1 | Cf | CP2 | Cc | Total Cap.(pF) |
delta | Detectable (limit=0.2) |
|
| If. Cf≤CP2 |
Default[w/o Grip] | 155 | - | 15 | 3 | 157.5 | 0 | ○ |
| Case [A] | 155 | 3 | 15 | 3 | 160.5 | 3 | ○ | |
| Case [B] | 155 | 3 | 15 | 3 | 157.57 | 0.07 | × | |
| If. Cf≥Cc | Default[w/o Grip] | 155 | - | 3 | 2 | 156.3 | 0 | ○ |
| Case [A] | 155 | 3 | 3 | 2 | 159.3 | 3 | ○ | |
| Case [B] | 155 | 3 | 3 | 2 | 156.5 | 0.2 | × |
상기 <표 6>에서의 계산식을 통한 센싱 패드의 설계 조건 하기 <수학식 3>과 같이 설정될 수 있다.
상기 <수학식 3>을 참조하면, Cf≤Cc 를 위해 주 센싱 패드와 부 센싱 패드의 간격을 커플링 발생 가능 거리 내에서 근접하도록 설계하고, Cf≥CP2 를 위해 부 센싱 패드의 평면적을 주 센싱 패드에 비해 상대적으로 작은 선 형태로 설계할 수 있다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 장치에서의 센싱 패드 설계 구조를 나타내는 도면이다. 도 23을 참조하면, 웨어러블 장치 내에서 주 센싱 패드(2311a) 및 복수의 부 센싱 패드들(2311b, 2311c)을 원형으로 구성할 수 있다.
상기 주 센싱 패드(2311a)는 정전 센서(2320)와 연결될 수 있으며, 다른 부 센싱 패드들(2311b, 2311c)과는 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이 센싱 패드들이 이격되어 배치됨에 따라 상기 각 센싱 패드들 사이에는 커플링 정전 용량(2312a, 2312b, 2312c)이 생성될 수 있다.
상기 주 센싱 패드(2311a)의 정전 용량(Cp1), 부 센싱 패드들(2311b, 2311c)의 정전 용량(Cp2, Cp3), 각 센싱 패드들 사이의 커플링 정전 용량(Cc1, Cc2, Cc3)은 하기 <수학식 4> 및 <수학식 5>와 같은 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
상기 <수학식 4>의 조건을 만족하는 경우, 터치 입력의 위치를 판단하기 위해 각 센싱 패드 간에는 하기 <수학식 5>와 같은 차등 조건이 추가될 수 있다.
도 24는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에서의 터치 판단 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 24를 참조하면, 동작 2402에서 프로세서를 통해 전자 장치의 상태 변화를 감지할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 전자 장치의 상태 변화에 대응하여 프로세서를 통해 스위치를 온 또는 오프 상태로 제어할 수 있다.
예컨대, 동작 2404에서 상기 전자 장치가 비활성 상태이면, 동작 2406에서 상기 프로세서는 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 동작 2408에서 정전 센서를 구동시키면, 동작 2410에서 내부 정전 용량을 감지할 수 있다.
동작 2412에서 상기 감지된 내부 정전 용량에 기반하여 오프셋 값을 저장함으로써 정전 센서에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
상기 동작 2404에서 전자 장치가 비활성 상태가 아니면, 동작 2414에서 스위치를 온 상태로 제어하고, 동작 2416에서는 정전 용량의 차이를 판단함으로써 터치 여부를 판단할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에서는, 스위칭 회로를 제어함으로써 정전 센서를 통해 내부 정전 용량 및 외부 정전 용량을 측정할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 내부 정전 용량 및 외부 정전 용량의 측정 결과에 대응하여 미리 설정된 특정 기능을 실행할 수 있다. 상기 기능은 전술한 바와 같이 터치 판단의 기준이 되는 오프셋 및 임계값을 업데이트하는 기능을 포함할 수 있으며, 내부 정전 용량 및 외부 정전 용량의 차이를 계산하고 사용자의 터치 또는 그립 여부를 판단하는 기능을 포함할 수 있다.
도 25는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에서의 터치 판단 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 25를 참조하면, 동작 2502에서 전자 장치의 상태를 확인한다. 동작 2504에서 전자 장치의 상태가 슬립 이벤트로 판단되는 경우, 동작 2506에서 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 상기 스위치가 오프 상태로 됨에 따라 동작 2508에서 내부 정전 용량을 측정하고, 동작 2510에서 오프셋 및 임계값을 업데이트할 수 있다.
동작 2512에서 전자 장치가 비활성화되고, 동작 2514에서 웨이크업 이벤트가 발생하면, 동작 2516에서 다시 전자 장치를 활성화시킬 수 있다.
상기 동작 2504에서 슬립 이벤트가 아니거나, 상기 동작 2514에서 웨이크업 이벤트가 발생한 경우, 동작 2516에서 전자 장치는 활성화되고, 동작 2518에서 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다. 동작 2520에서 정전 용량의 차이를 계산하고, 상기 계산된 정전 용량의 차이에 기반하여 동작 2522에서 터치 또는 그립 여부를 판단할 수 있다.
이하, 도 26 및 도 27을 참조하여, 전자 장치 또는 웨어러블 장치의 구현 예를 설명한다.
도 26은 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(2601)의 블록도(2600)이다. 상기 전자 장치(2601)는, 예를 들면, 도 5 내지 도 9에 도시된 전자 장치의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치(2601)는 하나 이상의 애플리케이션 프로세서(AP: application processor)(2610), 통신 모듈(2620), SIM(subscriber identification module) 카드(2624), 메모리(2630), 센서 모듈(2640), 입력 장치(2650), 디스플레이(2660), 인터페이스(2670), 오디오 모듈(2680), 카메라 모듈(2691), 전력 관리 모듈(2695), 배터리(2696), 인디케이터(2697), 및 모터(2698)를 포함할 수 있다.
상기 AP(2610)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 상기 AP(2610)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 상기 AP(2610)는, 예를 들면, SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 AP(2610)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서(image signal processor)를 더 포함할 수 있다. 상기 AP(2610)는 도 26에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(2621))를 포함할 수도 있다. 상기 AP(2610)는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.
상기 통신 모듈(2620)은, 통신 인터페이스와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 상기 통신 모듈(2620)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(2621), WIFI 모듈(2623), BT 모듈(2625), GPS 모듈(2627), NFC 모듈(2628) 및 RF(radio frequency) 모듈(2629)을 포함할 수 있다.
상기 셀룰러 모듈(2621)은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(2621)은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드(2624))을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(2601)의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(2621)은 상기 AP(2610)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(2621)은 커뮤니케이션 프로세서(CP: communication processor)를 포함할 수 있다.
상기 WIFI 모듈(2623), 상기 BT 모듈(2625), 상기 GPS 모듈(2627) 또는 상기 NFC 모듈(2628) 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(2621), WIFI 모듈(2623), BT 모듈(2625), GPS 모듈(2627) 또는 NFC 모듈(2628) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 집적 칩(integrated chip)(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다.
상기 RF 모듈(2629)은, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. 상기 RF 모듈(2629)은, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter), LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(2621), WIFI 모듈(2623), BT 모듈(2625), GPS 모듈(2627) 또는 NFC 모듈(2628) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다.
상기 SIM 카드(2624)는, 예를 들면, 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드 및/또는 내장 SIM(embedded SIM)을 포함할 수 있으며, 고유한 식별 정보(예: ICCID (integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI (international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
상기 메모리(2630)는, 예를 들면, 내장 메모리(2632) 또는 외장 메모리(2634)를 포함할 수 있다. 상기 내장 메모리(2632)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), 또는 SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등), 비휘발성 메모리(non-volatile Memory)(예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리(예: NAND flash 또는 NOR flash 등), 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive (SSD)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 외장 메모리(2634)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD(micro secure digital), Mini-SD(mini secure digital), xD(extreme digital), 또는 메모리 스틱(memory stick) 등을 더 포함할 수 있다. 상기 외장 메모리(2634)는 다양한 인터페이스를 통하여 상기 전자 장치(2601)와 기능적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
상기 센서 모듈(2640)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 전자 장치(2601)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 상기 센서 모듈(2640)은, 예를 들면, 제스처 센서(2640A), 자이로 센서(2640B), 기압 센서(2640C), 마그네틱 센서(2640D), 가속도 센서(2640E), 그립 센서(2640F), 근접 센서(2640G), 컬러(color) 센서(예: RGB(red, green, blue) 센서(2640H)), 생체 센서(2640I), 온/습도 센서(2640J), 조도 센서(2640K), 또는 UV(ultra violet) 센서(2640M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 센서 모듈(2640)은, 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor), EMG 센서(electromyography sensor), EEG 센서(electroencephalogram sensor), ECG 센서(electrocardiogram sensor), IR(infrared) 센서, 홍채 센서 및/또는 지문 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서 모듈(2640)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(2601)는 AP(2610)의 일부로서 또는 별도로, 센서 모듈(2640)을 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하여, 상기 AP(2610)가 슬립 (sleep) 상태에 있는 동안, 센서 모듈(2640)을 제어할 수 있다.
상기 입력 장치(2650)는, 예를 들면, 터치 패널 (touch panel)(2652), (디지털) 펜 센서(pen sensor)(2654), 키 (key)(2656), 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치(2658)를 포함할 수 있다. 상기 터치 패널(2652)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널(2652)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 상기 터치 패널(2652)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.
상기 (디지털) 펜 센서(2654)는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 쉬트(sheet)를 포함할 수 있다. 상기 키(2656)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 상기 초음파 입력 장치(2658)는 초음파 신호를 발생하는 입력 도구를 통해, 전자 장치(2601)에서 마이크(예: 마이크(2688))로 음파를 감지하여 데이터를 확인할 수 있다.
상기 디스플레이(2660)(예: 디스플레이(160))는 패널(2662), 홀로그램 장치(2664), 또는 프로젝터(2666)를 포함할 수 있다. 상기 패널(2662)은, 예를 들면, 유연하게 (flexible), 투명하게 (transparent), 또는 착용할 수 있게 (wearable) 구현될 수 있다. 상기 패널(2662)은 상기 터치 패널(2652)과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 상기 홀로그램 장치(2664)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 상기 프로젝터(2666)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 상기 스크린은, 예를 들면, 상기 전자 장치(2601)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이(2660)는 상기 패널(2662), 상기 홀로그램 장치(2664), 또는 프로젝터(2666)를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 인터페이스(2670)는, 예를 들면, HDMI(high-definition multimedia interface)(2672), USB(universal serial bus)(2674), 광 인터페이스(optical interface)(2676), 또는 D-sub(D-subminiature)(2678)를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스(2670)는 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD(secure digital) 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
상기 오디오 모듈(2680)은, 예를 들면, 소리(sound)와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 상기 오디오 모듈(2680)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 스피커(2682), 리시버(2684), 이어폰(2686), 또는 마이크(2688) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
상기 카메라 모듈(2691)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시 예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, ISP(image signal processor), 또는 플래쉬(flash)(예: LED 또는 xenon lamp)를 포함할 수 있다.
상기 전력 관리 모듈(2695)은, 예를 들면, 상기 전자 장치(2601)의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(2695)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit), 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다. 상기 PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 게이지는, 예를 들면, 상기 배터리(2696)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 상기 배터리(2696)는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 및/또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.
상기 인디케이터(2697)는 상기 전자 장치(2601) 혹은 그 일부(예: AP(2610))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 상기 모터(2698)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동(vibration), 또는 햅틱(haptic) 효과 등을 발생시킬 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 전자 장치(2601)는 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 상기 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어 플로우 (media flow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.
상기 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품 (component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
도 27은 다양한 실시 예에 따른 프로그램 모듈(2710)의 블록도(2700)이다. 한 실시 예에 따르면, 상기 프로그램 모듈(2710)은 전자 장치(예: 도 5 내지 도 9의 전자 장치)에 관련된 자원을 제어하는 운영 체제(operation system (OS)) 및/또는 운영 체제상에서 구동되는 다양한 애플리케이션을 포함할 수 있다. 상기 운영 체제는, 예를 들면, 안드로이드(android), iOS, 윈도우즈(windows), 심비안(symbian), 타이젠(tizen), 또는 바다(bada) 등이 될 수 있다.
프로그램 모듈(2710)은 커널(2720), 미들웨어(2730), API(application programming interface)(2760), 및/또는 애플리케이션(2770)을 포함할 수 있다. 상기 프로그램 모듈(2710)의 적어도 일부는 전자 장치상에 프리로드(preload) 되거나, 서버(예: 서버(106))로부터 다운로드(download) 가능하다.
상기 커널(2720)은, 예를 들면, 시스템 리소스 매니저(2721) 또는 디바이스 드라이버(2723)를 포함할 수 있다. 상기 시스템 리소스 매니저(2721)는 시스템 리소스의 제어, 할당, 또는 회수 등을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 시스템 리소스 매니저(2721)는 프로세스 관리부, 메모리 관리부, 또는 파일 시스템 관리부 등을 포함할 수 있다. 상기 디바이스 드라이버(2723)는, 예를 들면, 디스플레이 드라이버, 카메라 드라이버, 블루투스 드라이버, 공유 메모리 드라이버, USB 드라이버, 키패드 드라이버, WIFI 드라이버, 오디오 드라이버, 또는 IPC(inter-process communication) 드라이버를 포함할 수 있다.
상기 미들웨어(2730)는, 예를 들면, 상기 애플리케이션(2770)이 공통적으로 필요로 하는 기능을 제공하거나, 상기 애플리케이션(2770)이 전자 장치 내부의 제한된 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 상기 API(2760)를 통해 다양한 기능들을 상기 애플리케이션(2770)으로 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 미들웨어(2730)(예: 미들웨어 (143))는 런타임 라이브러리(2735), 애플리케이션 매니저(application manager)(2741), 윈도우 매니저(window manager)(2742), 멀티미디어 매니저(multimedia manager)(2743), 리소스 매니저(resource manager)(2744), 파워 매니저(power manager)(2745), 데이터베이스 매니저(database manager)(2746), 패키지 매니저(package manager)(2747), 연결 매니저(connectivity manager)(2748), 통지 매니저(notification manager)(2749), 위치 매니저 (location manager)(2750), 그래픽 매니저(graphic manager)(2751), 또는 보안 매니저(security manager)(2752) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 런타임 라이브러리(2735)는, 예를 들면, 상기 애플리케이션(2770)이 실행되는 동안에 프로그래밍 언어를 통해 새로운 기능을 추가하기 위해 컴파일러가 사용하는 라이브러리 모듈을 포함할 수 있다. 상기 런타임 라이브러리(2735)는 입출력 관리, 메모리 관리, 또는 산술 함수에 대한 기능 등을 수행할 수 있다.
상기 애플리케이션 매니저(2741)는, 예를 들면, 상기 애플리케이션(2770) 중 적어도 하나의 애플리케이션의 라이프 사이클(life cycle)을 관리할 수 있다. 상기 윈도우 매니저(2742)는 화면에서 사용하는 GUI 자원을 관리할 수 있다. 상기 멀티미디어 매니저(2743)는 다양한 미디어 파일들의 재생에 필요한 포맷을 파악하고, 해당 포맷에 맞는 코덱(codec)을 이용하여 미디어 파일의 인코딩(encoding) 또는 디코딩(decoding)을 수행할 수 있다. 상기 리소스 매니저(2744)는 상기 애플리케이션(2770) 중 적어도 어느 하나의 애플리케이션의 소스 코드, 메모리 또는 저장 공간 등의 자원을 관리할 수 있다.
상기 파워 매니저(2745)는, 예를 들면, 바이오스(BIOS: basic input/output system) 등과 함께 동작하여 배터리(battery) 또는 전원을 관리하고, 전자 장치의 동작에 필요한 전력 정보 등을 제공할 수 있다. 상기 데이터베이스 매니저(2746)는 상기 애플리케이션(2770) 중 적어도 하나의 애플리케이션에서 사용할 데이터베이스를 생성, 검색, 또는 변경할 수 있다. 상기 패키지 매니저(2747)는 패키지 파일의 형태로 배포되는 애플리케이션의 설치 또는 업데이트를 관리할 수 있다.
상기 연결 매니저(2748)는, 예를 들면, WIFI 또는 블루투스 등의 무선 연결을 관리할 수 있다. 상기 통지 매니저(2749)는 도착 메시지, 약속, 근접성 알림 등의 사건 (event)을 사용자에게 방해되지 않는 방식으로 표시 또는 통지할 수 있다. 상기 위치 매니저(2750)는 전자 장치의 위치 정보를 관리할 수 있다. 상기 그래픽 매니저(2751)는 사용자에게 제공될 그래픽 효과 또는 이와 관련된 사용자 인터페이스를 관리할 수 있다. 상기 보안 매니저(2752)는 시스템 보안 또는 사용자 인증 등에 필요한 제반 보안 기능을 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 전자 장치가 전화 기능을 포함한 경우, 상기 미들웨어(2730)는 상기 전자 장치의 음성 또는 영상 통화 기능을 관리하기 위한 통화 매니저(telephony manager)를 더 포함할 수 있다.
상기 미들웨어(2730)는 전술한 구성요소들의 다양한 기능의 조합을 형성하는 미들웨어 모듈을 포함할 수 있다. 상기 미들웨어(2730)는 차별화된 기능을 제공하기 위해 운영 체제의 종류별로 특화된 모듈을 제공할 수 있다. 또한, 상기 미들웨어(2730)는 동적으로 기존의 구성요소를 일부 삭제하거나 새로운 구성요소들을 추가할 수 있다.
상기 API(2760)는, 예를 들면, API 프로그래밍 함수들의 집합으로, 운영 체제에 따라 다른 구성으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 안드로이드 또는 iOS의 경우, 플랫폼별로 하나의 API 셋을 제공할 수 있으며, 타이젠(tizen)의 경우, 플랫폼별로 두 개 이상의 API 셋을 제공할 수 있다.
상기 애플리케이션(2770)은, 예를 들면, 홈(2771), 다이얼러(2772), SMS/MMS(2773), IM(instant message)(2774), 브라우저(2775), 카메라(2776), 알람(2777), 컨택트(2778), 음성 다이얼(2779), 이메일(2780), 달력(2781), 미디어 플레이어(2782), 앨범(2783), 또는 시계(2784), 건강 관리(health care)(예: 운동량 또는 혈당 등을 측정), 또는 환경 정보 제공(예: 기압, 습도, 또는 온도 정보 등을 제공) 등의 기능을 제공할 수 있는 하나 이상의 애플리케이션을 포함할 수 있다.
한 실시 예에 따르면, 상기 애플리케이션(2770)은 상기 전자 장치와 외부 전자 장치 사이의 정보 교환을 지원하는 애플리케이션(이하, 설명의 편의 상, "정보 교환 애플리케이션")을 포함할 수 있다. 상기 정보 교환 애플리케이션은, 예를 들면, 상기 외부 전자 장치에 특정 정보를 전달하기 위한 알림 전달(notification relay) 애플리케이션, 또는 상기 외부 전자 장치를 관리하기 위한 장치 관리(device management) 애플리케이션을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 알림 전달 애플리케이션은 상기 전자 장치의 다른 애플리케이션(예: SMS/MMS 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 건강 관리 애플리케이션, 또는 환경 정보 애플리케이션 등)에서 발생된 알림 정보를 외부 전자 장치로 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 알림 전달 애플리케이션은, 예를 들면, 외부 전자 장치로부터 알림 정보를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다. 상기 장치 관리 애플리케이션은, 예를 들면, 상기 전자 장치와 통신하는 외부 전자 장치의 적어도 하나의 기능(예: 외부 전자 장치 자체(또는, 일부 구성 부품)의 턴-온/턴-오프 또는 디스플레이의 밝기(또는, 해상도) 조절), 상기 외부 전자 장치에서 동작하는 애플리케이션 또는 상기 외부 전자 장치에서 제공되는 서비스(예: 통화 서비스 또는 메시지 서비스)를 관리(예: 설치, 삭제, 또는 업데이트)할 수 있다.
한 실시 예에 따르면, 상기 애플리케이션(2770)은 상기 외부 전자 장치의 속성(예: 전자 장치의 속성으로서, 전자 장치의 종류가 모바일 의료 기기)에 따라 지정된 애플리케이션(예: 건강 관리 애플리케이션)을 포함할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 애플리케이션(2770)은 외부 전자 장치로부터 수신된 애플리케이션을 포함할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 상기 애플리케이션(2770)은 프리로드 애플리케이션(preloaded application) 또는 서버로부터 다운로드 가능한 제3자 애플리케이션(third party application)을 포함할 수 있다. 도시된 실시 예에 따른 프로그램 모듈(2710)의 구성요소들의 명칭은 운영 체제의 종류에 따라서 달라질 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로그램 모듈(2710)의 적어도 일부는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 상기 프로그램 모듈(2710)의 적어도 일부는, 예를 들면, 프로세서(예: AP(2610))에 의해 구현(implement)(예: 실행)될 수 있다. 상기 프로그램 모듈(2710)의 적어도 일부는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한, 예를 들면, 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트(sets of instructions) 또는 프로세스 등을 포함할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈" 또는 "기능부"는, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈" 또는 "기능부"는, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈" 또는 "기능부"는, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈" 또는 "기능부"는 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, "모듈" 또는 "기능부"는, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 프로세서 (예: 프로세서(560, 660, 770, 860, 950)에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 메모리가 될 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시 예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 발명된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 실시 예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시 예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시 예의 범위는 여기에 발명된 실시 예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시 예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101 : 기생 정전 용량 102 : 비교기
103 : 클록 카운터 200, 300 : 웨어러블 장치
210, 311, 312 : IR 센서 220, 321, 322: LED
410 : 터치 회로 420 , 430 : 센싱 패드
421, 431 : 센싱 채널 510 : 외부 정전 용량
511 : 센싱 패드부 511a : 주 센싱 패드
511b, 511c : 부 센싱 패드 512 : 연결 회로
520 : 스위칭 회로 530 : 내부 정전 용량
531 : 보호 회로 532 : 매칭 회로
533 : 보상 회로 540 : 무선 통신 회로
550 : 정전 센서 560 : 프로세서
103 : 클록 카운터 200, 300 : 웨어러블 장치
210, 311, 312 : IR 센서 220, 321, 322: LED
410 : 터치 회로 420 , 430 : 센싱 패드
421, 431 : 센싱 채널 510 : 외부 정전 용량
511 : 센싱 패드부 511a : 주 센싱 패드
511b, 511c : 부 센싱 패드 512 : 연결 회로
520 : 스위칭 회로 530 : 내부 정전 용량
531 : 보호 회로 532 : 매칭 회로
533 : 보상 회로 540 : 무선 통신 회로
550 : 정전 센서 560 : 프로세서
Claims (20)
- 전자 장치에 있어서,
제1 면, 상기 제1 면의 반대로 향하는 제2 면, 및 상기 제1 면 및 제2 면 사이의 공간을 적어도 일부 둘러싸는 측면을 포함하는 하우징;
상기 하우징의 내부에 배치된 무선 통신 회로;
상기 하우징의 제1 면, 제2 면, 및/또는 측면 중 적어도 하나의 적어도 일부를 형성하고, 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 방사체;
상기 안테나 방사체의 적어도 일부를 형성하거나, 상기 안테나 방사체로부터 이격되어 배치된 제 1 도전성 부재;
상기 하우징의 내부에 배치된 스위칭 회로;
상기 제1 도전성 부재와 상기 스위칭 회로를 통하여 전기적으로 연결 가능하고, 상기 제1 도전성 부재에 대한 외부 물체의 접촉 또는 근접을 감지하도록 구성된 센서;
상기 무선 통신 회로, 상기 스위칭 회로, 및 상기 센서와 전기적으로 연결된 프로세서; 및
상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고,
상기 메모리는, 실행시에, 상기 프로세서가,
상기 전자 장치의 적어도 일부가 활성화 되었는지 여부를 판단하고,
상기 스위칭 회로를 이용하여,
상기 전자 장치의 적어도 일부가 비활성화 된 경우, 상기 센서와 상기 제1 도전성 부재를 전기적으로 분리하는 제1 상태를 제공하고,
상기 전자 장치의 적어도 일부가 활성화된 경우, 상기 센서와 상기 제1 도전성 부재를 전기적으로 연결하는 제2 상태를 제공하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제1항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 센서를 이용하여,
상기 제1 상태에서 제1 데이터를 획득하고,
상기 제2 상태에서 제2 데이터를 획득하며,
상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터에 적어도 일부 기초하여, 상기 제1 도전성 부재에 대한 사용자의 신체의 접촉 또는 근접 여부를 판단하도록 하는 것을 특징으로 하는 장치. - 삭제
- 제2항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가,
상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터의 차이가 쓰레쉬홀드 값 미만인 경우, 상기 제1 도전성 부재로부터 상기 사용자의 신체가 이격되었다고 판단하고,
상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터의 차이가 상기 쓰레쉬홀드 값 이상인 경우, 상기 제1 도전성 부재에 상기 사용자의 신체가 접촉 또는 근접하다고 판단하도록 하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제2항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가,
상기 제1 데이터에 적어도 일부 기초하여, 상기 제2 데이터를 보정하고,
상기 보정된 제2 데이터에 적어도 일부 기초하여, 상기 제1 도전성 부재에 대한 사용자의 신체의 접촉 또는 근접 여부를 판단하며,
상기 전자 장치는,
상기 스위칭 회로 및 상기 센서 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 데이터를 적어도 일부 저장하도록 구성된 보상 회로를 더 포함하고,
상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 보상 회로를 이용하여, 상기 제2 데이터를 보정하도록 하는 것을 특징으로 하는 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 전자 장치는,
상기 제1 도전성 부재로부터 절연된 제2 도전성 부재를 더 포함하며,
상기 제1 도전성 부재 및 상기 제 2 도전성 부재 사이에 형성된 캐패시턴스 CC,
상기 제1 도전성 부재 및/또는 상기 제2 도전성 부재와, 사용자의 신체 사이에 형성된 캐패시턴스 Cf,
상기 제1 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP1, 및
상기 제2 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP2 는,
CP1> CP2, Cf≥CP2, 또는 Cf≤Cc 중 적어도 하나의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 전자 장치는,
상기 제1 도전성 부재로부터 절연된 제2 도전성 부재 및 상기 제2 도전성 부재로부터 절연된, 제3 도전성 부재를 더 포함하며,
상기 제1 도전성 부재 및 상기 제2 도전성 부재 사이에 형성된 캐패시턴스 CC1,
상기 제1 도전성 부재 및 상기 제3 도전성 부재 사이에 형성된 캐패시턴스 CC2,
상기 제2 도전성 부재 및 상기 제3 도전성 부재 사이에 형성된 캐패시턴스 CC3,
상기 제1 도전성 부재, 상기 제2 도전성 부재, 및/또는 상기 제3 도전성 부재와 사용자의 신체 사이에 형성된 캐패시턴스 Cf,
상기 제1 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP1,
상기 제2 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP2, 및
상기 제3 도전성 부재에서 형성된 기생 캐패시턴스 CP3 는,
CP1> CP2 or CP3, Cf≥CP2 or CP3, Cf≤Cc1 or CC2, CP2≠CP3, 또는 Cc1≠Cc2≠Cc3 중 적어도 하나의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 전자 장치는,
인쇄회로기판 및 상기 제1 도전성 부재 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 안테나 방사체에 인가되어 상기 인쇄회로기판으로 유입되는 정전기를 적어도 일부 차단하도록 구성된 보호 회로를 더 포함하며,
상기 스위칭 회로는, 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고,
상기 적어도 하나의 트랜지스터에 인가된 적어도 하나의 신호에 기초하여 스위칭하도록 구성되며,
상기 센서는, 상기 센서로부터 발생되어, 상기 제1 도전성 부재를 통하여 돌아온 신호에 기초하여, 상기 제1 도전성 부재 및 외부 물체 사이에 형성된 정전용량의 변화를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치. - 삭제
- 삭제
- 전자 장치에 있어서,
제1 면, 상기 제1 면의 반대로 향하는 제2 면, 및 상기 제1 면 및 제2 면 사이의 공간을 적어도 일부 둘러싸는 측면을 포함하는 하우징;
상기 하우징의 내부에 배치된 무선 통신 회로;
상기 하우징의 제1 면, 제2 면, 및/또는 측면 중 적어도 하나의 적어도 일부를 형성하고, 상기 무선 통신 회로와 전기적으로 연결된 안테나 방사체;
상기 안테나 방사체에 외부 물체의 접촉 또는 근접을 감지하도록 구성된 센서;
상기 안테나 방사체에 전기적으로 연결된 제1 단자, 및 상기 센서에 전기적으로 연결된 제2 단자를 포함하는 스위칭 회로;
상기 센서 및 상기 스위칭 회로와 전기적으로 연결된 프로세서; 및
상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고,
상기 메모리는, 실행시에, 상기 프로세서가,
상기 스위칭 회로에 의하여, 상기 안테나 방사체 및 상기 센서가 전기적으로 연결될 때, 상기 센서로부터의 제1 측정 값(measurement value)을 수신하고,
상기 스위칭 회로에 의하여, 상기 안테나 방사체 및 상기 센서가 전기적으로 분리될 때, 상기 센서로부터의 제2 측정 값을 수신하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제17항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 제2 측정 값을 상기 메모리 상에 적어도 임시로 저장하도록 하며,
상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 제1 측정 값 및 제2 측정 값을 이용하여, 외부 물체가 상기 안테나 방사체에 접촉 또는 근접하였는지를 결정하도록 하는 것을 특징으로 하는 장치. - 삭제
- 제17항에 있어서, 상기 무선 통신 회로는 임피던스 매칭 회로를 포함하고, 상기 임피던스 매칭 회로는 상기 스위칭 회로의 제2 단자에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
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