KR20110030198A - 터치 검출장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

터치 검출장치가 터치 여부에 따라 정전용량이 가변되도록 정전용량 터치센서에 연결되는 감지전극과, 터치에 상관없이 고정 정전용량을 유지하도록 상기 정전용량 터치센서에 독립적으로 설치되는 기준전극과, 제1 및 제2구간제어신호를 발생하는 구간제어기와, 상기 제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 감지주파수 값을 발생하며, 상기 제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따른 기준 주파수 값을 발생하는 신호 발생기와, 상기 신호발생기에서 출력되는 제1구간 및 제2구간의 두 주파수 값의 차이를 비교하여 터치 여부를 판단하는 터치판단기로 구성된다.

터치, 정전용량, 터치센서, 감지전극, 기준전극

Description

터치 검출장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETECTING TOUCH}

본 발명은 터치 검출장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 정전 용량 방식의 터치 센서를 사용하는 장치에서 터치 여부를 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 디지털 주파수 계수 방식의 정전용량 터치 센서는 터치되지 않은 상태에서의 주파수 값과 터치된 상태에서의 주파수 값을 비교하여 터치 여부를 판정한다. 즉, 초기에 전원 인가 시의 감지 전극의 정전용량(Capacitance)에 따라 가변되는 주파수를 계수하여 초기의 기준 주파수 계수값을 가지며, 이 기준 주파수 계수값과 주기적으로 계수되는 감지 전극의 정전용량에 따라 가변되는 주파수의 계수값을 비교하고, 상기 비교 과정에서 기준 주파수 계수 값보다 감지 전극의 정전용량에 증가에 따른 감소된 주파수 계수값이 일정 비율 이하로 작아지는 경우 터치 판단을 하게 된다. 만약 터치로 판단되지 않으면 즉 감지 전극의 정전용량 증가가 터치에 이르지 못하면 주파수 계수기에서 계수된 감지 전극의 주파수 계수값은 기준 주파수 계수값을 보상하는데 사용되어 기준 주파수 계수값은 점차로 감지 전극 의 주파수 계수 값을 쫓아가게 된다.

상기와 같은 디지털 주파수 계수 방식의 터치 센서는 전원 인가 전에 터치가 된 경우 터치에 의해 증가된 감지 전극의 정전용량에 따른 주파수 계수값이 초기의 기준 주파수 계수값이 되므로, 이런 경우 터치를 인지할 수 없게된다. 또한 감지 전극의 정전용량이 천천히 증가 될 경우(예를들면 수위 센서 등의 응용회로에서 물이 천천히 차오르는 것과 같이 터치가 천천히 가해지는 경우), 기준 주파수 계수 값의 보상에 의해 역시 터치가 인식되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 센서는 감지전극과 터치에 무관한 기준전극을 구비하며, 감지 전극의 주파수 계수값과 기준 전극의 주파수 계수값을 비교하여 터치 여부를 결정하는 장치 및 방법을 제안한다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치는, 터치 여부에 따라 정전용량이 가변되도록 정전용량 터치센서에 연결되는 감지전극과, 터치에 상관없이 고정 정전용량을 유지하도록 상기 정전용량 터치센서에 독립적으로 설치되는 기준전극과, 제1 및 제2구간제어신호를 발생하는 구간제어기와, 상기 제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 감지주파수 값을 발생하며, 상기 제2 구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따른 기준 주파수 값을 발생하는 신호 발생기와, 상기 신호발생기에서 출력되는 제1구간 및 제2구간의 두 주파수 값의 차이를 비교하여 터치 여부를 판단하는 터치판단기로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 신호발생기는 상기 제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 감지 주파수를 발생하고, 상기 제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따른 주파수를 발생하는 가변주파수발생기와, 상기 제1구간에서 상기 감지주파수를 계수하여 감지주파수 계수값을 발생하고, 상기 제2구간에서 상기 기준주파수를 계수하여 기준주파수 계수값을 발생하는 주파수계수기로 구성되며, 상기 터치판단기는 상기 감지 주파수 계수값과 기준 주파수의 계수값을 비교하여 상기 감지 주파수 계수값이 상기 기준주파수 계수값 보다 설정된 값 이상으로 작은 경우 터치로 인식할 수 있다.

여기서 상기 터치판단기는 터치 판단이 연속적으로 N 주기 이상 계속되었을 때 터치 출력을 발생시키며, 또한 터치 판단 후 일정 구간 동안 연속적으로 N' 주기 이상 터치 해제 판단이 되었을 때 터치 해제 출력을 발생할 수 있다. 또한 상기 터치판단기는 상기 감지주파수 계수값과 기준주파수 계수값의 감산(-)에 의한 차이 값을 상기 기준주파수 계수값 F_REF으로 나눈 비율 값으로 환산하고 이를 설정 차이 비율 값 R_DIF과 비교하여 터치 판단할 수 있다. 또한 상기 가변주파수발생기는 상기 감지전극 및 기준전극의 정전용량의 영향에 따른 적어도 두 개 이상의 주파수들을 발생하며, 상기 구간제어기는 상기 제1구간 및 제2구간에서 각각 상기 가변주파수 발생기를 시 분할 제어하여 상기 주파수들을 순차적으로 발생하도록 제어할 수 있다. 또한 상기 감지전극은 양면 PCB의 일측면에 장착되어 상기 정전용량 터치센서와 연결되고, 상기 기준전극은 상기 감지전극과 이격되어 상기 양면 PCB의 타측면에 장착되도록 구성할 수 있다.

상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출장치는 터치 여부에 따라 정전용량이 가변되도록 정전용량 터치센서에 연결되는 감지전극과, 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 감지 주파수를 발생하는 제1가변주파수발생기와, 상기 제1가변주파수발생기의 출력 주파수를 계수하여 감지주파수 계수값을 발생하는 제1주파수계수기와, 터치에 상관없이 고정 정전용량을 유지하도록 상기 정전용량 터치센서에 독립적으로 설치되는 기준전극과, 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따른 기준 주파수를 발생하는 제2가변주파수발생기와, 상기 제2가변주파수발생기의 출력 주파수를 계수하여 기준주파수 계수값을 발생하는 제2주파수계수기와, 상기 제1 및 제2주파수계수기에서 출력되는 두 주파수 값의 차이를 비교하여 터치 여부를 판단하는 터치판단기로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 방법은 터치 여부에 따라 정전용량이 가변되도록 정전용량 터치센서에 연결되는 감지전극과, 터치에 상관없이 고정 정전용량을 유지하도록 상기 정전용량 터치센서에 독립적으로 설치되는 기준전극을 구비하며, 제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 발생되는 감지주파수를 계수하여 감지주파수 계수 값을 발생하는 과정과, 제2구간에 서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따라 발생되는 기준 주파수를 계수하여 기준주파수 계수 값을 발생하는 과정과, 제1구간 및 제2구간의 두 주파수 계수 값의 차이를 비교하여 설정 값 이상 차이가 발생되면 터치로 판단하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

그리고 상기와 같은 터치 판단 과정을 반복 수행하며, 상기 터치 판단이 연속적으로 N 주기 이상 계속되었을 때 터치 출력을 발생하는 과정을 더 구비할 수 있다. 또한 상기 터치 판단 과정은

상기 감지주파수 계수값과 기준주파수 계수값의 감산(-)에 의한 차이 값을 기준주파수 계수값 F_REF으로 나눈 비율 값으로 환산하고 이를 설정 차이 비율 값 R_DIF과 비교하여 터치 판단할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 방법은 터치 여부에 따라 정전용량이 가변되도록 정전용량 터치센서에 연결되는 감지전극과, 터치에 상관없이 고정 정전용량을 유지하도록 상기 정전용량 터치센서에 독립적으로 설치되는 기준전극을 구비하며, 터치 출력 과정 및 터치 해제과정으로 이루어질 수 있다.여기서 상기 터치 출력과정은 제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 발생되는 감지주파수를 계수하여 감지주파수 계수 값을 발생하고, 제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따라 발생되는 기준 주파수를 계수하여 기준주파수 계수 값을 발생하는 과정과, 제1구간 및 제2구간의 두 주파수 계수 값의 차이를 비교하여 설정 값 이상 차이가 발생되면 터치로 판단하고 검출 횟수를 증가시키는 과정과, 상기 검출 횟수가 연속으로 설정된 횟수(N) 이상 발생되면 터치 출력을 발생하는 과정으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 터치 해제 과정은 제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 발생되는 감지주파수를 계수하여 감지주파수 계수 값을 발생하고, 제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따라 발생되는 기준 주파수를 계수하여 기준주파수 계수 값을 발생하는 과정과, 제1구간 및 제2구간의 두 주파수 계수 값의 차이를 비교하여 설정 값 보다 작은 차이가 발생되면 터치되지 않은 상태로 판단하고 검출 횟수를 증가시키는 과정과, 상기 검출 횟수가 연속으로 설정된 횟수(N`) 이상 발생되면 터치 해제를 발생하는 과정으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 동작 할 경우 초기의 전원 인가 전에 터치된 상태도 인식 할 수 있을 뿐더러 별도의 온도, 전압, 환경 변화를 대비한 보상 장치를 통한 보상동작도 필요 없게 되어 더욱 간단한 정전용량 방식의 터치 센서를 구현할 수 있으며 앞에서 언급된 수위센서에서의 보상동작에 의한 감지의 어려움도 해결 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

디자인의 우수성 및 동작 특성의 장점 등에 따라 정전용량 터치센서의 활용도가 최근에 계속 확산되고 있다. 이러한 경향 속에 일부 응용분야에서는 일반적인 정전 용량 터치 센서의 기능에 추가로 전원 인가 전의 터치에 대하여 터치인식이 가능함을 요구한다. 또한 터치의 정전용량의 변화가 천천히 일어 날 수 있는 점을 고려 할 때 기존의 정전용량 센서에서의 보상기능으로는 정전용량 변화를 감지해 낼 수 없다. 즉 느린 감지 전극의 정전용량 변화는 기준 주파수 계수값 보상에 의해 감지할 수 없게 된다. 본 발명의 실시예에서는 이러한 두 가지 문제를 원활하게 해결할 수 있는 정전용량 방식의 터치 센서를 제안한다.

본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 검출 방법은 감지 전극과 별도로 기준 전극을 두고, 상기 감지 전극은 터치를 할 수 있게 배치하고 상기 기준전극은 이와는 달리 터치 할 수 없게끔 배치한다. 그리고 상기 감지 전극이 터치되지 않았을 때, 상기 감지 전극의 정전용량 값이 기준 전극의 정전용량 값과 같게 한다. 따라서 터치되지 않은 경우 두 전극에 정전용량에 의한 가변 주파수 계수 값이 일정한 오차 안에서 같게 한 상태에서(또는 기준전극의 정전 용량을 크게 하여 기준 전극의 정전용량에 의한 가변 주파수 계수값(이하 ‘기준주파수 계수값’)이 감지 전극의 정전용량에 의한 가변 주파수 계수 값(이하 ‘감지주파수 계수값’) 보다 작게 한 상태에서) 감지 전극을 터치 하게 되면, 터치로 인한 감지 전극의 정전용량 증가에 따라 감지 주파수 계수 값이 터치 대기 상태와 반대로 상기 기준주파수 계 수 값보다 더 작아지게 된다. 본원 발명은 이를 감지하여 터치 출력을 발생하는 방법에 대한 것이다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 방식의 터치센서는 터치에 관계없이 기준 주파수를 발생하는 기준전극과, 터치에 따라 정전용량이 변화되는 감지주파수를 발생하는 감지전극을 구비하며, 상기 감지 주파수 계수값과 기준 주파수 계수값을 비교하여 감지 주파수 계수값이 기준 주파수 계수값 보다 설정된 값 이상으로 작은 경우 터치로 인식할 수 있다.

여기서 상기 터치 여부의 판단은 터치 판단이 연속적으로 N 주기 이상 계속되었을 때 터치 출력을 발생시키며, 또한 터치 판단 후 일정 구간 동안 연속적으로 N' 주기 이상 터치 해제 판단이 되었을 때 터치 해제 출력을 발생 할 수 있도록 한다. 여기서 N과 N'은 같을 수도 있지만 다를 수도 있다. 또한 상기 감지 주파수 계수값과 기준 주파수 계수값의 감산(-)에 의한 차이 값을 기준주파수 계수값 F_REF으로 나눈 비율 값으로 환산하고 이를 설정 차이 비율 값 R_DIF과 비교하여 터치여부를 판단할 수 있다. 또한 가변 주파수 발생기에서 발생하는 전극의 정전용량의 영향에 따른 주파수를 하나 이상의 여러 주파수를 사용하며, 복수개의 가변 발진 주파수는 시 분할 하여 동시에 계수 될 수도 있지만 각 주파수 대역 별로 별도로 계수 될 수 있도록 할 수 있다. 또한 상기 감지 전극과 기준 전극, 이에 해당하는 주파수 발생 구간을 다수로 설정하여 다수의 감지 채널을 갖도록 할 수도 있다. 이런 경우 상기 기준 전극은 1개로 구성되며 모든 감지 채널의 기준 가변 주파수 계수값을 얻는데 공통적으로 이용할 수 있고, 다수의 감지 전극 중 같은 공간에 사용되는 것 끼리 묶고 이 묶음 당 하나씩의 기준 전극을 공통으로 이용하여 기준 주파수 계수값을 얻을 수 있다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 방식 주파수 계수값 비교 방식으로 정전용량 터치 를 판단하는 장치의 구성을 도시하는 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 감지전극(터치전극)110은 터치 전극판 역할을한다. 즉, 상기 감지전극110은 터치에 의해 증가되는 정전용량의 증가를 가변 주파수의 발진기에 전달하여 주파수 계수값이 변동될 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 기준전극120은 터치를 상대적으로 판단하기 위한 기준 주파수 계수값을 제공하기 위한 전극이다. 상기 기준전극120은 터치 시에도 정전용량의 변화가 없도록 설치되며, 온도, 전압 및 노이즈(noise) 등의 터치 외의 모든 환경 변화에 대한 영향은 감지 전극과 동일하게 동작하도록 설치된다.

가변주파수 발생기130은 전극의 정전용량이 증가할수록 주파수가 줄어드는 특성을 갖는 주파수 발생 장치이다. 후술되는 구간제어기160의 제어하에 제1구간(이하 T1 구간이라 칭함)에서는 감지 전극110과 연결되어 감지 전극110의 정전용량의 영향을 받는 가변 주파수를 발생시키고, 상기 제1구간 T1과 겹치지 않는 제2구간(이하 T2 구간이라 칭함)에서는 기준 전극120과 연결되어 기준 전극120의 정전용량의 영향을 받는 가변 주파수를 발생한다. 주파수계수기140은 상기 T1 구간 동안은 감지 주파수를 계수하고, 상기 T2 구간 동안은 기준 주파수를 계수하여 터치 판 단 여부를 결정하기 위한 주파수 계수 값을 발생한다. 여기서 상기 가변주파수 발생기130 및 주파수계수기140은 터치 여부를 판정하기 위한 기준신호 및 감지신호의 신호 발생기가 될 수 있다.

터치판단기150은 상기 주파수 계수기140에서 전달된 기준 주파수 계수값(T2 구간의 계수값=F_REF)과 감지 주파수 계수값(T1 구간의 계수값=F_SEN)을 비교하여 터치 여부를 판단한다. 즉, 상기 터치판단기150은 상기 비교 과정에서 상기 기준 주파수 계수값(F_REF)이 감지 주파수 계수값(F_SEN) 보다 일정 정도(F_DIF) 이상 큰 경우 터치로 판단할 수 있다.

구간제어기160은 상기 T1 및 T2 구간에 맞추어 가변 주파수 발생기130을 각각 감지 전극110 및 기준 전극120에 연결하며, 상기 T2 구간에서 기준 주파수 계수값(T2 구간의 계수값=F_REF)을 생성하기 위한 기준주파수와, 상기 T1 구간에서 감지 주파수 계수값(T1 구간의 계수값=F_SEN)을 생성하기 위한 감지 주파수를 발생하도록 상기 가변주파수발생기130 및 주파수계수기140을 제어한다. 즉, 상기 구간제어기160은 제1구간 T1에서 상기 가변주파수발생기130 및 주파수계수기140이 상기 감지전극110에 연결되도록 제어하며, 따라서 상기 제1구간 T1에서는 감지전극110의 터치 여부에 따라 가변되는 주파수가 감지주파수로 발생되어 계수된다. 그리고 상기 구간제어기160은 제2구간 T2에서 상기 가변주파수발생기130 및 주파수계수기140이 상기 기준전극120에 연결되도록 제어하며, 따라서 상기 제2구간 T2에서는 터치 여부에 상관없이 기준전극120의 기준주파수로 발생되어 계수된다.

본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 센서 장치에서 감지전극110 및 기준전극120은 서로 독립적으로 구성하며, 여기서 상기 감지전극110은 터치에 따라 정전용량이 변화되도록 PCB 상의 적정위치에 설치하며, 기준전극120은 터치에 상관없이 일정 정전 정전 용량을 유지하도록 PCB 상에 설치하는 것이 바람직하다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 감지전극110 및 기준전극120을 설치하는 구조의 일예를 도시하는 도시하는 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 감지 전극110과 기준 전극120의 배치는 상기 도 2와 같이 양면 PCB 115를 이용하여 배치하여 보다 효율적으로 환경의 영향은 동시에 받으며 터치에 의한 정전용량 증가는 감지 전극에 한하여 발생하게 할 수 있다. 즉, 상기 감지 전극110은 양면 PCB의 터치 면 117에 형성하며, 상기 기준 전극120은 이와 반대 면에 상기 감지전극110과 동일한 크기로 형성한다. 그리고 상기 감지전극 110과 상기 기준전극 120은 상기 신호 발생기(가변주파수발생기130, 주파수 계수기140을 포함), 구간 제어기160 및 터치 판단기150이 내장된 터치센서 IC 113에 연결되는 구조를 가지도록 배치한다. 즉, 상기 감지전극110은 터치 여부에 따라 정전용량이 가변되는 전극이고, 상기 기준전극120은 터치 여부에 상관없이 고정된 정전용량을 가지는 전극이 될 수 있다. 따라서 상기 도 2와 같이 구성하는 경우, 상기 감지전극110과 기준전극120의 환경 영향은 동시에 받는데 유리하고 터치에 의한 정전용량의 증가는 감지 전극110에 한하여 발생하게 할 수 있다.

상기 구간 제어기160은 기준 주파수 계수값(F_REF)과 감지 주파수 계수값(F_SEN) 을 계수 할 수 있도록 감지전극110 및 기준전극120의 가변 주파수를 각각 T1 및 T2 구간에서 발생하도록 상기 가변주파수발생기130을 제어한다. 즉, 상기 구간제어기160은 T1 구간에서 상기 감지전극110을 상기 가변주파수발생기130에 선택 연결시켜 감지전극110의 가변주파수가 발생되도록 제어하며, T2 구간에서 상기 기준전극120을 상기 가변주파수발생기130에 선택 연결시켜 기준전극120의 가변주파수가 발생되도록 제어한다. 이런 경우, 상기 가변주파수발생기130은 내부에 상기 감지전극110 및 기준전극120의 출력을 입력하는 선택기를 더 구비할 수 있으며, 상기 선택기는 상기 구간제어기160에 의해 제어되는 구조를 가질 수 있다.

상기 가변 주파수 발생기130은 각 전극의 정전용량이 증가할수록 주파수가 줄어드는 특성을 가진다고 가정한다. 상기 가변주파수발생기130은 상기 구간제어기160의 제어에 의해 T1 구간에서는 감지 전극110과 연결되어 감지 전극110의 정전용량의 영향을 받는 가변 주파수를 발생시키고, T1과 겹치지 않는 T2 구간에서는 기준 전극120과 연결되어 기준 전극120의 정전용량의 영향을 받는 가변 주파수를 발생시킨다. 여기서 감지 전극110은 상기 도 2에 도시된 바와 같이 터치 전극판 역할을 수행하며 터치가 될 수 있도록 배치된다. 이에 비해 상기 기준 전극120은 상기 도 2에 도시된 바와 같이 터치 시에 감지 전극110의 상대적 정전용량 증가를 알기 위한 전극으로 터치 될 수 없도록 배치한다. 주파수 계수기140은 각 구간 대의 주파수 값을 계수하여 T1구간의 감지 주파수 계수값과 T2구간의 기준 주파수 계수값을 터치 판단기150으로 보내는 역할을 한다. 터치 판단기150은 기준 주파수 계수 값(T2 구간의 계수값=F_REF)과 감지 주파수 계수값(T1 구간의 계수값=F_SEN)을 비교하여 기준 주파수 계수값(F_REF)이 감지 주파수 계수값(F_SEN) 보다 일정 정도(F_DIF) 이상 큰 경우 터치로 판단하는 역할을 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량 터치 센서 장치의 터치 검출 방법을 살펴본다.

먼저 감지 전극110에 터치 되지 않은 대기 상태의 동작을 살펴보면, 터치가 되지 않은 상태에서 기준 전극120의 정전용량이 감지 전극110의 정전 용량 보다 동일하거나 약간 크게 설정한다. 이때 상기 설정 방법은 각각의 전극에 패턴(pattern)을 이용하거나(C_SP와 C_RP 조절), 추가로 캐패시터(capacitor)를 연결하여(C_S와 C_R) 기준 주파수 계수값(F_REF)이 감지 주파수 계수값(F_SEN) 보다 작거나 같게끔 설정한다. 이 때의 감지 전극110에 존재하는 전체 정전용량 값을 터치되기 전 C_SENO, 터치된 후 C_SENT 이라하고 기준 전극에 존재하는 전체 정전용량 값을 C_REF이라고 할 때, 터치 되기 전의 각각의 값은 하기 <수학식 1> - <수학식 3>과 같다.

상기 <수학식 1> - <수학식 3>에서 C_SP와 C_RP는 각각 감지 전극110과 기준 전극120의 패턴 등에 의해 발생하는 기생 정전용량 값이며 C_S와 C_R은 각각 감지 전극110과 기준 전극120에 회로 소자로 연결해 주는 캐패시터의 정전용량 값이다.

그리고 가변 주파수 발생기130은 정전용량의 값에 반비례하는 주파수를 갖기 때문에 터치 되기 전의 각각 전극의 주파수 계수값은 하기 <수학식 4>와 같다. 즉, 터치 되지 않았을 때는 하기 <수학식 4>와 같이 감지 주파수 계수값이 기준 주파수 계수값 보다 크거나 거의 동일하게 된다.

두 번째로 상기 감지 전극110에 터치 되었을 때의 동작을 살펴보면, 감지 전극에 터치가 발생하여 상기 <수학식 3> 및 <수학식 4>의 터치 대기 상태에서의 정전용량의 균형은 반전될 수 있는 터치에 의한 정전용량(C_T)이 추가 되었다고 가정할 때, 상기 <수학식 3> 및 <수학식 4>는 하기 <수학식 5> 및 <수학식 6>과 같이변화된다.

세 번째로 터치 판단시의 동작을 살펴보면, 터치 판단기150은 상기 <수학식 4>가 <수학식 6> 의 관계로 반전되었을 경우 ,미리 설정된 차이 F_DIF이상이 되면 터치로 판단한다. 즉, 상기 터치판단기150은 하기 <수학식 7>의 조건을 만족할 경우 터치로 판단하게 된다.

즉, 터치가 완료되어 C_T가 제거되면, 상기 <수학식 5>와 <수학식 6>은 다시 <수학식 3>과 <수학식 4>로 환원되고, 이로인해 상기 <수학식 7>의 관계가 형성되지 않으므로, 상기 터치판단기150은 터치 되지 않은 것으로 판단한다.

네 번째로 원활한 터치를 인식하기 위한 C_SP, C_RP, C_S, C_R 선정을 살펴보면, 인식되길 원하는 터치 되었을 때 감지 전극110에 증가되는 정전용량 값 C_T를 알 수 있을 때 C_SP, C_RP, C_S, C_R을 다음과 같은 관계에서 선정하게되면 보다 원활한 터치 판단이 가능하다. 이 조건은 상기 <수학식 3>과 <수학식 5>를 연립하면 하기 <수학식 8> 및 <수학식 9>와 쉽게 얻을 수 있다.

항기 <수학식 9>에서 기준 전극120에 인위적으로 연결해 주는 캐패시터의 정전 용량 값은 감지 전극110과 기준 전극120의 기생 정전용량 값의 차이값과 감지전극110에 연결해 주는 캐패시터의 정전 용량 값의 합보다 크거나 같아야 하며, 이 값에 터치로 인한 추가되는 정전용량 값 C_T의 합보다는 작아야 한다.

상기 감지 전극110에 캐패시터를 달지 않을 경우 C_S 값이 “0”이므로, 상기 <수학식 9>는 하기 <수학식 10> - <수학식 12>와 같이 간단히 표시 될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 도 1과 같은 장치에서 터치 여부를 판단하는 방법은 제1구간 및 제2구간에서 각각 순차적으로 감지전극110 및 기준전극120의 정전용량에 따른 주파수 계수 값을 구하고, 이들 두 주파수 계수값의 차를 비교하여 터치 여부를 판단할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 방법은 제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 발생되는 감지주파수를 계수하여 감지주파수 계수 값을 발생하는 과정과, 제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따라 발생되는 기준 주파수를 계수하여 기준주파수 계수 값을 발생하는 과정과, 제1구간 및 제2구간의 두 주파수 계수 값의 차이를 비교하여 설정 값 이상 차이가 발생되면 터치로 판단하는 과정으로 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 방식의 주파수 계수값 비교 방식의 터치 검출 장치의 터치 출력 발생 및 출력 해제의 절차를 도시하는 도면이다. 상기 도 3은 N회 이상 터치가 연속적으로 감지되는 경우에 터치 출력을 발생하고, 상기와 같이 터치 출력이 발생된 상태에서 N`회 이상 터치되지 않은 상태로 감지되는 경우에 터치 해제 출력을 발생하는 예를 도시하고 있다. 또한 여기서 상기 터치 검출장치는 상기 도 1의 가변주파수발생기130, 주파수계수기140, 터치판단기150 및 구간제어기160 등을 포함하는 장치가 될 수 있다.

상기 도 3을 참조하면, 먼저 터치 검출장치는 211단계에서 터치 주기 p 및 터치 연속 개수 n을 초기화시킨다. 상기와 같은 상태에서 터치 검출장치는 터치 발생 여부를 검사할 수 있다. 이를 위하여 상기 터치 검출장치는 213단계에서 터치 여부를 판단하기 위한 주기를 증가한다.(p=p+1). 이후 상기 터치 검출장치는 215단계 및 217단계를 수행하면서 제1구간 T1에서 감지전극110의 정전 용량에 따른 가변주파수를 생성 및 이를 계수한다. 즉, 상기 터치검출장치는 T1 구간이 시작되면 가변주파수발생기130을 감지 전극110에 연결하며, 상기 가변주파수발생기130은 상기 감지전극의 정전용량 변화에 따른 가변주파수를 발생하고, 주파수계수기140은 상기 발생되는 가변주파수를 계수한다.(감지주파수 계수 값 F_SEN) 상기 T1 구간이 경과된 후, 상기 터치검출장치는 219단계 및 221단계를 수행하면서 제2구간 T2에서 기준전극120의 정전용량에 따른 가변 주파수를 발생 및 이를 계수한다. 즉, 터치검출장치는 T2구간이 시작되면, 가변주파수발생기130을 기준전극120에 연결하고, 상기 가변주파수발생기130은 상기 기준전극의 정전용량에 따른 가변 주파수를 발생하며, 주파수계수기140은 상기 발생되는 가변주파수를 계수한다(기준주파수 계수 값 F_REF).

이후 상기 터치 검출장치는 223단계에서 상기 발생된 두 주파수의 계수값을 비교한다. 이때 비교 방법은 상기 두 주파수의 차이가 설정된 크기를 초과하면 터치로 판정한다. 즉, 상기 터치 검출장치는 상기 223단계에서 상기 기준주파수의 계수값(F_REF)에서 감지주파수의 계수값(F_SEN)을 감산한 값이 설정된 값(F_DIF) 보다 크거나 같으면, 즉 F_REF - F_SEN ≥ F_DIF의 조건을 만족하면, 터치 상태로 판단한다. 따라서 상기 터치 검출장치는 상기 223단계에서 조건을 만족하지 못하면 터치 상태가 아닌 것으로 판단하고, 225단계에서 상기 n 값을 초기화시킨 후(n=0), 상기 213단계로 되돌아가 다음 상태에 대비한다. 그러나 상기 223단계에서 조건을 만족하면, 상기 터치 검출장치는 227단계에서 상기 n 값을 증가시키고(n=n+1), 229단계에서 상기 터치 상태가 N회 이상 유지되고 있는가 검사한다. 여기서 상기 N은 터치 상태가 일정 시간 이상 유지되어 터치 출력을 발생하기 위한 값이 된다. 따라서 상기 터치 검출장치는 상기 n 값을 증가시킨 후, 상기 n이 N회 이상 발생되지 않은 경우 229단계에서 이를 감지하고 상기 213단계로 되돌아가 상기와 같은 동작을 반복 수행하며, 상기 n이 N인 경우에는 상기 229단계에서 이를 감지하고 231단계에서 터치 판정 출력을 발생한다.

상기 감지전극110은 터치 여부에 따라 정전용량이 가변되며, 따라서 터치시 상대적으로 저 주파수를 발생하게 된다. 그리고 상기 기준전극은 터치 여부에 상관없이 일정한 정전 용량을 가지므로 항상 일정 주파수를 생성한다. 따라서 상기한 바와 같이 터치 출력은 T1 및 T2 구간으로 나누어 각각 감지전극110과 기준전극120의 정전용량에 따른 가변 주파수를 발생시키고 이를 계수한 후, 두 주파수의 계수값 차이가 설정된 값 이상 발생되면 이를 터치로 판단하며, 상기와 같은 터치 판단횟수가 설정 횟수(N 회) 이상 연속 발생되면 터치 출력을 발생한다. 이때 상기 T1 및 T2 구간은 동일한 시간의 구간으로 설정할 수 있다.

상기와 같이 터치 출력이 발생된 상태에서 터치 출력의 해제 과정을 살펴보면, 상기 터치 출력 발생 후, 상기 터치 검출장치는 233단계에서 상기 n값을 초기화시키고(n=0), 241단계에서 주기 값을 하나 증가시킨다(p=p+1). 이후 상기 터치검출장치는 243단계 및 245단계를 수행하면서 T1 구간 시작시 가변주파수발생기130을 감지 전극110에 연결시키고, T1 구간 동안에 상기 감지 전극110의 정전용량에 의한 가변 주파수를 발생 및 이를 계수(F_SEN)한다. 그리고 상기 터치검출장치는 247단계 및 249단계를 수행하면서 T2 구간 시작시 가변주파수발생기130을 기준전극120에 연결하고, T2 구간 동안 기준 전극120의 정전용량에 의한 가변 주파수 발생 및 이를 계수(F_REF)한다.

이후 상기 터치 검출장치는 251단계에서 상기 두 주파수 계수값의 차이를 검사한다. 이때 상기 두 주파수의 계수값의 차이가 설정된 값 보다 크거나 같으면(F_REF - F_SEN ≥ F_DIF), 이는 터치 상태이므로 상기 터치 검출장치는 253단계에서 상기 n을 초기화시키고(n=0) 상기 241단계로 되돌아간다. 그러나 상기 251단계에서 상기 두 주파수 계수값의 차이가 설정된 값 보다 작으면(F_REF - F_SEN < F_DIF), 255단계에서 상기 n 값을 증가시키고(n=n+1), 257단계에서 상기와 같은 조건(F_REF - F_SEN < F_DIF)이 N`회 이상 발생되었는가 검사한다. 이때 상기 N`회 이상 발생되지 않은 경우에는 상기 241단계로 되돌아가 상기 동작을 반복 수행하며, 상기 N`이면 상기 터치 검출장치는 259단계에서 터치 해제 출력을 발생한다. 그리고 상기 터치 검출장치는 261단계에서 상기 n 값을 초기화시킨 후 상기 213 단계로 되돌아가 터치 발생 여부를 검출하는 동작을 수행한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 터치 검출장치는 다음과 같은 특징들을 가질 수 있다.

먼저 감지 전극110으로부터 터치 판단을 위한 기준 주파수 계수값의 초기값 을 가져오는 방식이 아니라, 기준 주파수 계수를 위한 기준 전극120을 별도로 구비하여 기준 가변 주파수를 별도로 발생 시키고 별도로 계수한다. 따라서 전원 인가전 터치되었을 때도 이를 터치로 인식할 수 있다. 즉 언제 감지 전극110에 터치 되어도 감지 전극110과는 독립적인 계수가 이루어지는 기준 전극120이 있으므로 모든 터치 인식이 가능하다. 즉, 전원 인가전의 터치인식을 디지털 방식의 정전용량 터치 센서로 수행할 수 있다. 이러한 기능은 비데의 착좌 센서나 수위 센서 기능으로 터치 센서를 사용하게 될 때 바람직한 기능이다.

두 번째로 일반적인 디지털 주파수 계수 방식의 터치 센서는 온도 변화, 전압 변화 등에 의한 감도 변화를 막기 위해 터치 되지 않았을 경우 감지 주파수 계수값으로 기준 주파수 계수값을 보상하기 위한 보상 장치가 필요하다. 하지만 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치는 터치되어 증가되는 정전용량의 변화 값 이외의 모든 영향은 감지 전극110 및 기준 전극120에서 동일하게 적용받기 때문에 보상 장치를 별도로 구성하지 않아도 된다. 즉 환경의 영향에 의하여 감지 주파수 계수 값이 변하는 경우는 기준 주파수 계수 값이 동일한 정도로 변하게 되므로 별도의 보상 장치를 필요로 하지 않는다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에서 디지털 방식 주파수 계수값 비교 방식의 정전용량 터치센서의 실시간 보상하는 예를 설명하기 위한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 일반적인 터치 검출장치에서 터치를 원활하게 인식하기 위하여 실시간 보상이 불가하다. 즉, 실시간으로 바로 바로 기준 주파수 계수값이 감지 주파수 계수값을 쫓아가면 터치 되었을 때도 기준 주파수 계수값이 터치에 의한 감지 주파수 계수값과 같아지므로 터치를 인식 할 수 없기 때문에 보상 속도는 일정 속도를 넘을 수 없다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치는 상기 도 4에 도시된 바와 같이 환경적 영향에서 오는 변화는 감지 전극110과 동시에 기준 전극120에도 동일하게 전달되므로, 실시간으로 보상된다. 하지만 터치에 의해 발생되는 감지 전극110의 정전용량 변화는 기준 전극120에는 전달되지 않으므로, 기준 주파수 계수값은 영향 받지 않으므로 실시간 보상되더라도 터치 인식이 가능하다.

결국 본원 발명의 디지털 방식 주파수 계수값 비교 방식의 정전용량 터치센서의 경우 보상장치가 없이도 감지 전극의 터치에의한 정전용량의 변화에 기준 전극이 영향을 받지 않는 실시간 보상이 가능하므로 더욱 뛰어난 성능의 외부 환경 보상이 이루어 질 수 있다. 또한 보상장치에 들어가는 복잡한 알고리듬이 필요 없기 때문에 본 발명을 이용하여 검출 장치(터치 센서 IC)를 설계할 경우 설계가 간단하며 이에 따라 보다 저렴하게 설계가 가능하다.

세 번째로 일반적인 터치 센서를 이용하여 수위 센서 등 터치가 이루어지는 시간이 매우 느릴 수 있는 응용에 사용했을 경우 터치에 의한 느린 감지 주파수 계수값의 변화가 기준 주파수 계수값의 보상으로 인하여 변화가 없는 것으로 판달 할 수 있다. 즉 수위 센서 등의 아주 느린 터치가 이루어 질 때에는 터치를 인식하지 못할 수 있다. 하지만 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치는 터치되는 속도에 관계없이 터치에 의한 감지 전극의 정전용량의 변화는 전혀 기준 주파수 계수값에 영향을 주질 않으므로 터치 속도에 관계없이 모든 터치가 인식 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치는 간단한 알고리듬으로 터치 시점에 관계없으며 터치가 이루어지는 시간에도 관계가 없는 자동 감도 보상이 되는 디지털 주파수 계수값 비교 방식의 터치센서 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치는 다음과 같은 응용을 할 수 있다.

먼저 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치는 순간적인 터치 판단의 오류를 막기 위해 일정 구간동안 연속적으로 같은 판단을 할 때만 출력을 인정하는 것이 바람직할 수 있다. 즉 터치 판단이 연속적으로 N 주기 이상 계속되었을 때 터치 출력을 발생시키며, 또한 터치 판단 후 일정 구간 동안 연속적으로 N' 주기 이상 터치 해제 판단이 되었을 때 터치 해제 출력을 발생 할 수 있도록 하는 것이 순간적인 터치 판단 또는 해제 판단을 막기 위하여 필요하다. 여기서 N과 N'은 같을 수도 있지만 다를 수도 있다.

두 번째로 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치에서 터치 판단 여부를 결정하기 위한 F_REF와 F_SEN의 비교는 단순 감산(-)에 의해 차이를 구하고, 이를 일정 차이 F_DIF 보다 큰 경우 터치로 판단할 수 있다. 이때 이는 F_REF와 F_SEN 값이 작을 때는 같은 F_DIF 값을 적용하게 될 경우 터치 되었을 때 보다 많은 정전용량의 변화를 요구하게 된다. 따라서 단순 감산(-)에 의한 차이를 구하고 이를 설정 차이 값 F_DIF 와 비교하는 대신 감산(-)에 의한 차이 값을 F_REF에 의한 비율 값으로 환산하고, 이를 설정 차이 비율 값 R_DIF과 비교하여 터치 판단하는 것이 일정한 감도 유지를 위해 더욱 바람직하다. 또한 F_DIF나 R_DIF를 조절하여 터치 감도를 조정할 수 있다. 상기 R_DIF를 이용하여 터치를 판단하게 될 경우, 터치 판단을 위한 상기 <수학식 7>이 하기 <수학식 13>으로 변경하는 것 외의 모든 동작은 동일하다.

이런 경우, 상기 도 3의 흐름도에서 터치 출력 발생 판단을 위한 223단계에서의 수학식은 으로 변경하고, 터치 해제 판단을 위한 251단계에서의 수학식은 으로 변경하면 동일하게 적용할 수 있다.

세 번째로 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치에서 상기 가변주파수발생기130 및 주파수 계수기140은 감지 전극110과 기준 전극120을 각각 하나씩 독립적으로 사용할 수 있다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 감지전극110 및 기준전극120이 각각 독립적인 가변주파수발생기 및 주파수계수기를 사용하는 예의 구성을 도시하는 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 가변주파수발생기130은 상기 감지전극110에 연결되고, 주파수계수기140은 상기 가변주파수발생기130의 출력을 계수한다. 또한 가변주파수발생기135는 상기 기준전극120에 연결되고, 주파수계수기145는 상기 가변주파 수발생기135의 출력을 계수한다. 따라서 상기 가변주파수발생기130은 상기 감지전극110의 정전용량 변화에 따른 가변주파수를 발생하고, 주파수계수기140은 상기 가변주파수발생기130에서 출력되는 주파수를 계수하여 출력한다. 그리고 상기 가변주파수발생기135는 상기 기준전극120의 정전용량에 따른 가변주파수를 발생하고, 주파수계수기145는 상기 가변주파수발생기135에서 출력되는 주파수를 계수하여 출력한다. 그리고 터치판단기150은 상기 주파수계수기140 및 145에서 발생되는 감지전극110 및 기준전극120의 주파수 계수값의 차이에 따라 터치 여부를 발생한다. 이런 경우 상기 구간제어기160은 생략할 수 있다. 또한 상기 구간제어기160을 구비한 후, 상기 터치판단기150을 제어하여 상기와 같이 구간별로 주파수 차이 값을 분석할 수도 있다.

네 번째로 상기 가변 주파수 발생기130에서 발생하는 전극의 정전용량의 영향에 따른 주파수는 기본적으로 하나 이상의 여러 주파수를 사용하는 것이 노이즈에 대처하기 유리하다. 복수개의 가변 발진 주파수는 시 분할 하여 동시에 계수 될 수도 있지만, 각 주파수 대역 별로 별도로 계수 될 수 있도록 하여 더욱 효과적으로 잡음(noise)에 대처 할 수 있도록 할 수 있다. 이런 경우, 상기 가변주파수발생기130은 적어도 2개 이상의 가변주파수를 발생하는 구성을 가지며, 상기 구간제어기160은 상기 T1 및 T2 구간에서 상기 가변주파수발생기130의 주파수 발생 구간을 제어하기 위한 별도의 구간 시분할 제어신호를 발생할 수 있어야 한다.

예를들어 상기 가변주파수발생기130이 f1-f5의 서로 다른 5개의 주파수를 발생할 수 있다고 가정하면, 상기 구간제어기160은 상기 T1 및 T2 구간에서 각각 가 변주파수발생기130을 순차적으로 제어하여 주파수 f1-f5를 발생할 수 있다. 이런 경우 상기 구간제어기160은 제1제어신호(T1 및 T2)와, 상기 제1제어신호 구간 내에서 복수의 주파수들을 발생하기 위한 제2제어신호를 시분할하여 발생할 수 있어야 한다. 이런 경우 상기 시분할 형태로 발생되는 제2제어신호는 하기 <표 1>과 같은 형태가 될 수 있다.

제1제어신호	제2제어신호 (시분할 제어신호)	가변주파수발생기	주파수계수기
T1	10000	감지전극의 sf1	sf1 계수
	01000	감지전극의 sf2	sf2 계수
	00100	감지전극의 sf3	sf3 계수
	00010	감지전극의 sf4	sf4 계수
	00001	감지전극의 sf5	sf5 계수
T2	10000	기준전극의 rf1	rf1 계수
	01000	기준전극의 rf2	rf2 계수
	00100	기준전극의 rf3	rf3 계수
	00010	기준전극의 rf4	rf4 계수
	00001	기준전극의 rf5	rf5 계수

상기 <표 1>과 같이 복수의 주파수를 발생하는 경우, 상기 터치판단기150은 상기 감지전극110의 정전용량 변화에 따른 다수의 주파수(sf1-sf5)의 계수값 및 기준전극120의 정전용량에 따른 다수의 주파수(rf1-rf5)의 계수값을 일단 버퍼링한 후, 각 주파수 대역별로 두 주파수 계수 값의 차이를 분석하여 터치 여부를 판단할 수 있다. 이런 경우 특정 주파수 대역에서 잡음이 유입되는 경우에도 해당 주파수 대역의 판단 결과를 무시하고, 잡음이 유입되지 않은 다른 주파수 대역들의 판단 결과를 이용하여 정확하게 터치 여부를 판단할 수 있다.

다섯 번째로 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출장치에서 감지 전극110과 이에 해당하는 주파수 발생 구간을 다수로 설정하여 다수의 감지 채널을 갖는 정전용량 터치 센서로 응용할 수 있다. 이때 기준 전극은 1개로 할 수도 있지만 각각의 다수의 감지 전극별 또는 다수의 감지 전극 중 같은 공간에 사용되는 것 끼리 묶고 이 묶음 당 하나씩의 기준 전극을 사용할 수도 있다.

본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 방식 주파수 계수값 비교 방식으로 정전용량 터치 를 판단하는 장치의 구성을 도시하는 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 감지전극 및 기준전극을 설치하는 구조의 일예를 도시하는 도시하는 도면

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 방식의 주파수 계수값 비교 방식의 터치 검출 장치의 터치 출력 발생 및 출력 해제의 절차를 도시하는 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에서 디지털 방식 주파수 계수값 비교 방식의 정전용량 터치센서의 실시간 보상하는 예를 설명하기 위한 도면

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 감지전극 및 기준전극이 각각 독립적인 가변주파수발생기 및 주파수계수기를 사용하는 예의 구성을 도시하는 도면

Claims (11)

1. 터치 검출장치에 있어서,

   터치 여부에 따라 정전용량이 가변되도록 정전용량 터치센서에 연결되는 감지전극과,

   터치에 상관없이 고정 정전용량을 유지하도록 상기 정전용량 터치센서에 독립적으로 설치되는 기준전극과,

   제1 및 제2구간제어신호를 발생하는 구간제어기와,

   상기 제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 감지주파수 값을 발생하며, 상기 제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따른 기준 주파수 값을 발생하는 신호 발생기와,

   상기 신호발생기에서 출력되는 제1구간 및 제2구간의 두 주파수 값의 차이를 비교하여 터치 여부를 판단하는 터치판단기로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호발생기가,

   상기 제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 감지 주파수를 발생하고, 상기 제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따른 주파수를 발생하는 가변주파수발생기와,

   상기 제1구간에서 상기 감지주파수를 계수하여 감지주파수 계수값을 발생하고, 상기 제2구간에서 상기 기준주파수를 계수하여 기준주파수 계수값을 발생하는 주파수계수기로 구성되며,

   상기 터치판단기가 상기 감지 주파수 계수값과 기준 주파수의 계수값을 비교하여 상기 감지 주파수 계수값이 상기 기준주파수 계수값 보다 설정된 값 이상으로 작은 경우 터치로 인식하는 것을 특징으로 하는 터치 검출 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 터치판단기가 터치 판단이 연속적으로 N 주기 이상 계속되었을 때 터치 출력을 발생시키며, 또한 터치 판단 후 일정 구간 동안 연속적으로 N' 주기 이상 터치 해제 판단이 되었을 때 터치 해제 출력을 발생하는 것을 특징으로 하는 상기 터치 검출장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 터치판단기가 상기 감지주파수 계수값과 기준주파수 계수값의 감산(-)에 의한 차이 값을 기준주파수 계수값 F_REF으로 나눈 비율 값으로 환산하고 이를 설정 차이 비율 값 R_DIF과 비교하여 터치 판단하는 것을 특징으로 하는 상기 터치 검출장치.
5. 제2항에 있어서, 가변주파수발생기가 상기 감지전극 및 기준전극의 정전용량의 영향에 따른 두 개 이상의 주파수들을 발생하며, 상기 구간제어기는 상기 제1구간 및 제2구간에서 각각 상기 가변주파수 발생기를 시 분할 제어하여 상기 주파수들을 순차적으로 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 상기 터치 검출장치.
6. 제3항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 감지전극은 양면 PCB의 일측면에 장착되어 상기 정전용량 터치센서와 연결되고, 상기 기준전극은 상기 감전전극과 이격되어 상기 양면 PCB의 타측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 상기 터치 검출장치.
7. 터치 검출장치에 있어서,

   터치 여부에 따라 정전용량이 가변되도록 정전용량 터치센서에 연결되는 감지전극과,

   상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 감지 주파수를 발생하는 제1가변주파수발생기와,

   상기 제1가변주파수발생기의 출력 주파수를 계수하여 감지주파수 계수값을 발생하는 제1주파수계수기와,

   터치에 상관없이 고정 정전용량을 유지하도록 상기 정전용량 터치센서에 독립적으로 설치되는 기준전극과,

   상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따른 기준 주파수를 발생하는 제2가변주파수발생기와,

   상기 제2가변주파수발생기의 출력 주파수를 계수하여 기준주파수 계수값을 발생하는 제2주파수계수기와,

   상기 제1 및 제2주파수계수기에서 출력되는 두 주파수 값의 차이를 비교하여 터치 여부를 판단하는 터치판단기로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 검출장치.
8. 터치 여부에 따라 정전용량이 가변되도록 정전용량 터치센서에 연결되는 감지전극과, 터치에 상관없이 고정 정전용량을 유지하도록 상기 정전용량 터치센서에 독립적으로 설치되는 기준전극을 구비하는 정전용량 터치센서의 터치 검출 방법에 있어서,

   제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 발생되는 감지주파수를 계수하여 감지주파수 계수 값을 발생하는 과정과,

   제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따라 발생되는 기준 주파수를 계수하여 기준주파수 계수 값을 발생하는 과정과,

   제1구간 및 제2구간의 두 주파수 계수 값의 차이를 비교하여 설정 값 이상 차이가 발생되면 터치로 판단하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 터치 검출방 법.
9. 제8항에 있어서, 상기와 같은 터치 판단 과정을 반복 수행하며, 상기 터치 판단이 연속적으로 N 주기 이상 계속되었을 때 터치 출력을 발생하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 상기 터치 검출방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 터치 판단 과정이,

    상기 감지주파수 계수값과 기준주파수 계수값의 감산(-)에 의한 차이 값을 기준주파수 계수값 F_REF으로 나눈 비율 값으로 환산하고 이를 설정 차이 비율 값 R_DIF과 비교하여 터치 판단함을 특징으로 하는 상기 터치 검출 방법.
11. 터치 여부에 따라 정전용량이 가변되도록 정전용량 터치센서에 연결되는 감지전극과, 터치에 상관없이 고정 정전용량을 유지하도록 상기 정전용량 터치센서에 독립적으로 설치되는 기준전극을 구비하는 정전용량 터치센서의 터치 검출 방법에 있어서,

    터치 출력 과정 및 터치 해제과정을 구비하며,

    상기 터치 출력과정은

    제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 발생되는 감지주파수를 계수하여 감지주파수 계수 값을 발생하고, 제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따라 발생되는 기준 주파수를 계수하여 기준주파수 계수 값을 발생하는 과정과,

    제1구간 및 제2구간의 두 주파수 계수 값의 차이를 비교하여 설정 값 이상 차이가 발생되면 터치로 판단하고 검출 횟수를 증가시키는 과정과,

    상기 검출 횟수가 연속으로 설정된 횟수(N) 이상 발생되면 터치 출력을 발생하는 과정으로 이루어지며,

    상기 터치 해제 과정이,

    제1구간에서 상기 감지전극에 연결되어 상기 감지전극의 정전용량에 따른 발생되는 감지주파수를 계수하여 감지주파수 계수 값을 발생하고, 제2구간에서 상기 기준전극에 연결되어 상기 기준전극의 정전용량에 따라 발생되는 기준 주파수를 계수하여 기준주파수 계수 값을 발생하는 과정과,

    제1구간 및 제2구간의 두 주파수 계수 값의 차이를 비교하여 설정 값 보다 작은 차이가 발생되면 터치되지 않은 상태로 판단하고 검출 횟수를 증가시키는 과정과,

    상기 검출 횟수가 연속으로 설정된 횟수(N`) 이상 발생되면 터치 해제를 발생하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 터치 검출방법.

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