KR20130018233A

KR20130018233A - 접근 및 접촉 검출을 위한 전극 디바이스, 회로 배치 및 방법

Info

Publication number: KR20130018233A
Application number: KR1020127023020A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 칼트너; 홀거 스테펜스; 라인하드 운터레이트마이어
Original assignee: 마이크로칩 테크놀로지 저머니 Ⅱ 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2013-02-20
Also published as: US20130187705A1; US20160041639A1; WO2011117369A1; CN102906678A; US9166581B2; CN102906678B; EP2550586B1; EP2550586A1; KR101899899B1; US10198100B2

Abstract

본 발명에 따른 정전용량성 센서 디바이스를 위한 전극 디바이스, 및 전극 디바이스의 동작을 위한 정전 용량성 센서 디바이스를 위한 회로 배치가 제공되는데, 여기서, 전극 디바이스는, 적어도 하나의 송신 전극 및 적어도 하나의 수신 전극을 갖는 제1 전극 구조와, 적어도 하나의 필드 센싱 전극을 갖는 제2 전극 구조를 포함하고, 전극 디바이스 또는 정전용량성 센서 디바이스는 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작할 수 있다. 더욱, 본 발명에 따른 센서 디바이스로 접근 및/또는 접촉 검출을 위한 방법이 제공된다.

Description

접근 및 접촉 검출을 위한 전극 디바이스, 회로 배치 및 방법{ELECTRODE DEVICE, CIRCUIT ARRANGEMENT AND METHOD FOR THE APPROACH AND TOUCH DETECTION}

본 발명은 접근 및 접촉 검출을 위한 전극 디바이스에 관한 것으로서, 특히, 물체에 의한 전기 디바이스로의 접근 또는 전기 디바이스에의 접촉을 검출하기 위한 전극 디바이스에 관한 것이다. 더욱, 본 발명은, 본 발명에 따른 전극 디바이스의 동작을 위한 회로 배치뿐만 아니라, 본 발명에 따른 전극 디바이스 또는 본 발명에 따른 회로 배치를 이용하여 접근 또는 접촉 검출을 행하는 방법에 관한 것이다.

종래 기술로서, 핸드 장치로의 손의 접근을 검출하기 위해, 예를 들면, 핸드 장치에 배치될 수 있는 정전용량성 센서 디바이스들이 공지되어 있다. 정전용량성 센서 디바이스의 센서 전극들 영역에서의 유전체 특성들의 변화를 통해, 예를 들면, 센서 디바이스로의 손의 접근이 추론될 수 있다.

여기서는, 핸드 장치로의 접근과 핸드 장치에의 접촉을 명확하게 구별할 수 없다는 단점이 있다. 또다른 단점으로는, 한 손에 의해 발생한 접촉의 검출 이후에는, 센서 디바이스로의 추가적인 접근, 예를 들면, 두번째 손이 더이상 확실하게 검출될 수 없다는 것이다.

따라서, 본 발명은, 예를 들면, 한 손에 의한 핸드 장치에의 접촉을 검출하고, 그 손에 의해 핸드 장치가 접촉된 이후에, 핸드 장치에 대한 또다른 접근, 예를 들면, 두번째 손을 확실히 검출할 수 있는 해결책을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적은, 독립 청구항들에 따른 전극 디바이스, 회로 배치 및 방법에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예들 및 개선들이 각각의 종속 청구항들에 개시된다.

전극 디바이스가 정전용량성 센서 디바이스에 제공되는데, 상기 전극 디바이스는,

- 적어도 하나의 송신 전극과 적어도 하나의 수신 전극을 갖는 제1 전극 구조와, 및

- 적어도 하나의 필드 센싱 전극을 갖는 제2 전극 구조를 포함하고, 여기서,

- 제1 동작 모드에서, 적어도 하나의 송신 전극에는 제1 교류 전기 신호가 공급될 수 있고, 제1 전기 신호가 적어도 하나의 수신 전극으로부터 탭(tap)될 수 있고, 및

- 제2 동작 모드에서, 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극에는 교류 전기 신호가 공급될 수 있고, 제2 전기 신호가 적어도 하나의 필드 센싱 전극으로부터 탭된다.

- 제1 동작 모드인 경우, 송신 전극에서 방출된 제1 교류 전기장이 수신 전극 및 필드 센싱 전극에 커플링될 수 있고, 및

- 제2 동작 모드인 경우, 송신 전극에서 방출된 제1 교류 전기장 및 수신 전극에서 방출된 제2 교류 전기장이 필드 센싱 전극에 커플링되는 것이 바람직하다.

그에 의해,

- 제1 동작 모드에서, 수신 전극으로부터 탭된 제1 전기 신호, 및

- 제2 동작 모드에서, 필드 센싱 전극으로부터 탭된 제2 전기 신호가,

센서 디바이스로의 물체의 접근을 표시할 수 있다.

제1 전극 구조 및 제2 전극 구조는 평가 디바이스에 연결될 수 있으며, 제1 임계값이 제1 동작 모드에 할당될 수 있고, 여기서, 평가 디바이스는 제1 전기 신호가 제1 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자 제1 동작 모드로부터 제2 동작모드로 변경된다.

신호가 제1 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지는 것은(예를 들면, 손이 전극 구조에 접근할 때), 실질적으로, 전극 구조가 소위 송신 모드로 동작하고 있는지 또는 소위 흡수(absorption) 모드로 동작하고 있는지에 따른다. 송신 모드에서, 손이 접근하는 경우에는, 손이 전극들 사이의 정전용량성 커플링을 증가시키기 때문에, 임계값이 초과된다. 흡수 모드에서, 손이 접근하는 경우에는, 전극들 사이의 필드 라인들의 일부가 손을 통해 마스(mass, 접지(earth))로부터 벗어나기 때문에, 임계값이 아래로 떨어진다.

제2 임계값은 제2 동작 모드에 할당되는데, 평가 디바이스는 제1 임계값에 따라 제2 임계값을 선택하게 된다. 제2 임계값은 제1 전기 신호에 따라 선택될 수도 있다.

평가 디바이스는,

- 제1 핸드 장치가 제1 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자 제1 검출 신호를 제공하고, 및

- 제2 전기 신호가 제2 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자 제2 검출 신호를 제공하게 될 수 있다.

제1 전극 구조는, 추가적으로, 적어도 하나의 보상 전극을 포함할 수 있다.

- 제1 동작 모드인 경우, 적어도 하나의 보상 전극에 제2 교류 전기 신호가 공급될 수 있고, 및

- 제2 동작 모드인 경우, 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극(EE, SE, KE)에 교류 전기 신호가 공급되는 것이 바람직하다.

- 제1 동작 모드인 경우, 송신 전극에서 방출된 제1 교류 전기 신호가 수신 전극에 연결될 수 있고, 및

- 제2 동작 모드인 경우, 송신 전극에서 방출된 제1 교류 전기장 및/또는 수신 전극에서 방출된 제2 교류 전기장 및/또는 보상 전극에서 방출된 제3 교류 전기장이 적어도 하나의 필드 센싱 전극에 커플링되는 것이 더욱 바람직하다.

제2 교류 전기 신호는, 제1 동작 모드에서, 보상 전극에서 방출된 교류 전기장이 실질적으로 수신 전극에만 커플링될 수 있도록 선택될 수 있다.

보상 전극, 수신 전극 및 필드 센싱 전극은, 보상 전극에서 방출된 교류 전기장이 실질적으로 수신 전극에만 커플링될 수 있도록, 서로들에게 상대적으로 배치될 수 있다.

제2 교류 전기 신호는, 제1 교류 전기 신호에 대하여 위상-시프트될 수 있으며, 및/또는 제1 교류 전기 신호에 비하여 더작은 진폭을 가질 수 있다.

제2 교류 전기 신호는 제1 교류 전기 신호와 동일 위상일 수 있다.

제2 동작 모드에서, 적어도 하나의 보상 전극에는 제4 교류 전기 신호가 공급될 수 있다.

제2 동작 모드에서, 적어도 하나의 수신 전극에는 제3 교류 전기 신호가 공급될 수 있다.

제2 동작 모드에서, 적어도 하나의 송신 전극에는 제1 교류 전기 신호가 공급될 수 있으며, 그에 의해 제2 동작 모드에서 제3 교류 전기 신호가 제1 교류 전기 신호와 실질적으로 동일 위상이다.

적어도 하나의 보상 전극은, 제1 동작 모드 및/또는 제2 동작 모드에서 마스(mass)(디바이스의 접지 또는 마스)에 연결될 수 있다.

또한, 회로 배치가, 전극 디바이스, 특히 본 발명에 따른 전극 디바이스의 동작을 위한 정전용량성 센서 디바이스에 제공될 수 있는데, 그 회로 배치는,

- 제1 전극 구조 및 제2 전극 구조에 연결될 수 있는 평가 디바이스, 및

- 제1 전극 구조에 연결될 수 있는 적어도 하나의 신호 생성 디바이스를 포함하고,

평가 디바이스 및 신호 생성 디바이스는 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작할 수 있고,

- 제1 동작 모드에서, 적어도 하나의 수신 전극으로부터 탭된 제1 전기 신호는 평가 디바이스에 공급되어 평가 디바이스에 의해 평가될 수 있고, 신호 생성 디바이스는 적어도 하나의 송신 전극에 공급될 수 있는 제1 교류 전기 신호를 생성하고,

- 제2 동작 모드에서, 신호 생성 디바이스는 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극에 공급될 교류 전기 신호를 생성하고, 제2 전기 신호는 평가 디바이스의 적어도 하나의 필드 센싱 전극에 공급되어 평가 디바이스에 의해 평가될 수 있다.

제1 동작 모드에서, 신호 생성 디바이스는 적어도 하나의 보상 전극에 공급될 제2 교류 전기 신호를 생성하는데, 그에 의해 제2 동작 모드에서 신호 생성 디바이스가 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극에 공급될 교류 전기 신호를 생성한다.

제1 임계값이 제1 동작 모드에 할당될 수 있는데, 여기서, 평가 디바이스 및 신호 생성 디바이스는, 제1 전기 신호가 제1 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자, 송신 모드가 이용되고 있는지 또는 흡수 모드가 이용되고 있는지에 따라, 차례대로, 제1 동작 모드에서 제2 동작 모드로 변경하게 된다.

제2 임계값이 제2 동작 모드에 할당될 수 있는데, 평가 디바이스는, 제1 동작 모드에서의 송신 전극과 수신 전극 사이의 정전용량성 커플링에 따라, 제2 임계값을 선택하게 된다.

평가 디바이스는, 보상 전극과 수신 전극 사이의 정전용량성 커플링에 따라, 제2 임계값을 선택하게 된다.

평가 디바이스는,

- 제1 전기 신호가 제1 임계값을 초과하자마자 제1 검출 신호를 제공하고, 및

- 제2 전기 신호가 제2 임계값을 초과하자마자 제2 검출 신호를 제공할 수 있다.

회로 배치는, 제1 동작 모드에서 제2 교류 전기 신호의 위상을 변화시키기 위한 위상 시프터 또는 인버터를 더 포함할 수 있다.

추가로, 접근 또는 접촉 검출을 위한 방법이 제공되는데, 그 방법은:

- 제1 동작 모드에서는,

- 적어도 하나의 송신 전극에 제1 교류 전기 신호를 공급하고, 및

- 적어도 하나의 수신 전극으로부터 탭된 제1 전기 신호를 평가하고, 및

- 제2 동작 모드에서는,

- 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극(송신 전극 또는 수신 전극)에 교류 전기 신호를 공급하고, 및

- 적어도 필드 센싱 전극으로부터 탭된 제2 전기 신호를 평가하는 단계들 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 그 방법은:

- 제1 동작 모드에서, 적어도 하나의 보상 전극에 제2 교류 전기 신호를 공급하고, 및

- 제2 동작 모드에서, 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극(송신 전극 또는 수신 전극 또는 보상 전극)에 교류 전기 신호를 공급하는 단계를 더 포함한다.

제2 동작 모드에서, 제1 전극 구조의 적어도 2개의 전극들에는 교류 전기 신호가 공급된다.

추가로, 접근 및 접촉 검출을 위한 방법에는 센서 디바이스가 제공되는데, 센서 디바이스는 적어도 하나의 송신 전극, 하나의 수신 전극 및 하나의 필드 센싱 전극을 포함하고, 센서 디바이스는 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작될 수 있고,

- 송신 전극에서 수신 전극 및 필드 센싱 전극에 커플링될 제1 교류 전기장이 방출되도록, 송신 전극에는 제1 교류 전기 신호가 공급되고,

- 제1 동작 모드에서, 수신 전극에서 탭된 제1 전기 신호가 평가되고, 및

- 제2 동작 모드에서,

- 수신 전극에서, 필드 센싱 전극에 커플링될 제2 교류 전기장이 방출되도록, 수신 전극에 제3 교류 전기 신호가 공급되고, 및

- 필드 센싱 전극으로부터 탭된 제2 전기 신호가 평가된다.

물체에 의한 센서 디바이스에의 접촉을 표시하기 위한 제1 임계값이 제1 동작 모드에 할당될 수 있고, 센서 디바이스는 제1 전기 신호가 제1 임계값을 초과하자마자 제1 동작 모드로부터 제2 동작 모드로 변경된다.

물체의 센서 디바이스로의 접근을 표시하기 위한 제2 임계값이 제2 동작 모드에 할당될 수 있으며, 제2 임계값은 제1 임계값에 따라 선택된다.

센서 디바이스는 보상 전극을 더 포함할 수 있고, 제1 동작 모드에서, 보상 전극에는 제2 교류 전기 신호가 공급되는데, 제2 교류 전기 신호의 위상 및/또는 진폭은 제1 교류 전기 신호의 위상 및/또는 진폭과 다르다.

더욱, 적어도 하나의 송신 전극, 하나의 수신 전극 및 하나의 필드 센싱 전극을 포함하는 센서 디바이스를 이용하여 접근 및/또는 접촉 검출하기 위한 방법이 제공되는데, 그 방법은:

- 송신 전극 및/또는 수신 전극에는 교류 전기 신호가 제공되고, 및

- 전기 신호가 적어도 하나의 필드 센싱 전극에서 탭되고 평가되는데, 전기 신호는 접근 및/또는 접촉을 표시한다.

센서 디바이스는, 보상 전극을 더 포함하고, 보상 전극에는 교류 전기 신호가 공급된다.

송신 전극, 수신 전극, 필드 센싱 전극 및 보상 전극은 서로에게 상대적으로 배치될 수 있고, 또는, 교류 전기 신호는, 송신 전극에서 방출된 제1 교류 전기장 및/또는 수신 전극에서 방출된 제2 교류 전기장 및/또는 보상 전극에서 방출된 제3 교류 전기장이 적어도 하나의 필드 센싱 전극에 연결될 수 있도록 설정될 수 있다.

송신 전극에 공급된 교류 전기 신호들은, 매 경우에, 수신 전극에서 및 보상 전극에서, 서로 다를 수 있다.

전극 구조는 전기 핸드 장치에 또는 그 내부에 배치될 수 있다. 전기 핸드 장치는, 컴퓨터 마우스, 모바일폰, 리모콘, 게임 콘솔용 입력/제어 수단, 미니 컴퓨터 등일 수 있다. 본 발명에 의하여, 본 발명에 따른 전극 구조를 포함하는 컴퓨터 마우스, 모바일폰, 리모콘, 게임 콘솔용 입력/제어 수단, 미니 컴퓨터 등과 같은 전기 핸드 장치가 제공될 수 있다. 바람직하게, 전극 구조는, 본 발명에 따른 회로 배치에 연결되고, 본 발명에 따른 방법에 따라 동작한다.

본 발명의 구체적인 실시예들뿐만 아니라 본 발명의 더 상세한 내용 및 특징들이, 도면들을 참조한 이어지는 설명으로부터 도출될 수 있다.
도 1은, 제1 동작 모드(접촉 검출 또는 파지(embracing) 검출)로 동작하는, 본 발명에 따른 전극 배치의 3개의 센서 전극들을 도시한다.
도 2a 내지 2c는, 제2 동작 모드(접근 검출)로 동작하는, 본 발명에 따른 전극 배치의 센서 전극들을 도시한다.
도 3은, 제1 동작 모드(접촉 검출 또는 파지 검출)로 동작하는, 본 발명에 따른 전극 배치의 센서 전극들의 또하나의 실시예를 도시한다.
도 4a는, 본 발명에 따른 센서 디바이스의 실시예에 대한 제1 블록도이다.
도 4b는, 본 발명에 따른 센서 디바이스의 실시예에 대한 제2 블록도이다.
도 5는 전기 핸드 장치에서 본 발명에 따른 센서 디바이스의 센서 전극들의 배치를 도시한다.
도 6a, 6b는, 제2 동작 모드에서 접근을 검출하기 위해 각각 서로 다른 개수의 필드 센싱 전극들을 구비한 각각의 전기 핸드 장치에서, 본 발명에 따른 센서 디바이스의 센서 전극들의 배치에 대한 실시예를 도시한다.

도 1은 제1 동작 모드에서 동작하는 본 발명에 따른 센서 디바이스의 3개의 센서 전극들을 도시한다.

손에 의한 센서 디바이스의 접촉이 검출되는 동작 모드가 제1 동작 모드로 표기된다. 센서 전극들은, 전기 핸드 장치에의 접촉 또는 파지를 검출하기 위해, 전기 핸드 장치에 또는 그 내부에 배치될 수 있다. 핸드 장치에서 센서 전극들의 배치에 대한 예시는, 도 5 및 도 6을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.

센서 디바이스는, 하나의 송신 전극(SE), 하나의 수신 전극(EE) 및 하나의 필드 센싱 전극(FE)을 포함한다. 예를 들면, 손에 의한 센서 디바이스에의 접촉 또는 센서 디바이스가 배치되어 있는 전기 핸드 장치에의 접촉을 검출하는 동작 모드인 제1 동작 모드에서, 송신 전극(SE)에는 소정의 주파수 및 진폭의 제1 전기 교류 신호가 공급된다. 제1 전기 교류 신호는, 도면에 도시되지 않은, 신호 생성기에 의해 제공될 수 있다. 제1 전기 교류 신호는, 이하에서, 제1 교류 신호 또는 제1 교류 전기 신호로 표기된다.

송신 전극(SE)에 구동(drive)된, 즉, 공급된 교류 전기 신호(WS1)는, 약 10kHz 내지 1MHz의 주파수를 갖는다. 송신 전극(SE)에 구동된 교류 전기 신호(WS1)는, 바람직하게, 약 50kHz 내지 300kHz의 주파수를 가질 수 있다. 바람직하게, 송신 전극(SE)에 구동된 제1 교류 전기 신호는, 75kHz 내지 150kHz 사이의 주파수를 갖는다. 이하에서, 신호로 전극을 구동한다는 것은, 전극에 신호를 공급하는 것을 의미한다.

송신 전극(SE) 또는 송신 전극에 구동된 제1 교류 전기 신호(WS1)는, 송신 전극(SE)에 의해 방출된 교류 전기장(WS)이 수신 전극(EE)에 커플링될 수 있도록 설계된다. 특히, 송신 전극(SE) 또는 송신 전극에 구동된 제1 교류 전기 신호(WS1)는, 예를 들면, 손이 센서 전극(SE) 및 수신 전극(EE)에 접근하는 경우에, 송신 전극(SE)에서 방출된 교류 전기장(WS)이 접근하는 손에 의해 수신 전극(EE)에 커플링되도록 설계된다. 수신 전극(EE)에 커플링된 교류 전기장(WS)은 송신 전극(SE)과 수신 전극(EE) 사이를 흐르는 필드 전류를 생기게 하는데, 필드 전류의 세기는, 송신 전극(SE)에 대한 접근 및 수신 전극에 대한 손의 접근을 표시하기 위한 표시자로서, 또는 손에 의한 송신 전극(SE)에의 접촉 및 수신 전극(EE)에의 접촉을 표시하기 위한 표시자로서 이용된다.

송신 전극(SE) 및 수신 전극(EE)은, 손으로 핸드 장치가 파지된 경우에 송신 전극(SE)에서 방출된 교류 전기장(WS)이 단지 수신 전극에만 커플링되도록, 핸드 장치에서 서로에게 상대적으로 배치되는 것이 바람직하다.

송신 전극(SE) 및 수신 전극에 어떤 손도 근접하지 않은 경우 또는 송신 전극(SE) 및 수신 전극(EE)이 손에 의해 접촉되지 않은 경우, 수신 전극(EE)을 흐르는 전류는, 소정 스위칭 레벨 아래에 있는 레벨을 갖는다. 단지 전극들(SE, EE)에 대한 손의 거리가 충분히 가까운 경우에만, 이 전극들 둘 다로의 접근이 검출되도록, 수신 전극들(EE)에서 흐르는 전류가 소정 스위칭 레벨을 초과한다. 바람직하게는, 전극들(SE 및 EE)이 손으로 접촉된 경우에만, 소정 스위칭 레벨이 초과된다.

제1 동작 모드에서, 도 1에 도시된 필드 센싱 전극(FE)은 비활성인데, 즉, 필드 센싱 전극(FE)에는 교류 신호가 충전되지도 않으며 전기 신호(예를 들면, 필드 센싱 전극(FE)으로부터 탭된 전기 신호)가 픽업되지도 않는다. 제1 동작 모드에서 송신 전극(SE)으로의 접근 및 수신 전극(EE)으로의 접근 또는 손에 의한 송신 전극(SE) 및 수신 전극(EE)에의 접촉이 검출된 이후에, 필드 센싱 전극(FE)이 센서 디바이스로의 예를 들면 추가적인 손의 접근을 검출하도록 의도된다.

송신 전극(SE)과 수신 전극(EE) 사이를 흐르는 필드 전류가 소정의 임계값 또는 소정의 스위칭 레벨을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자, 센서 디바이스는 제1 동작 모드로부터 제2 동작 모드로 변경된다. 제2 동작 모드에서, 예를 들면, 센서 디바이스로의 또다른 접근, 예를 들면, 두번째 손의 접근이 검출된다. 센서 디바이스로의 추가적인 접근의 검출은, 도 2a, 2b 및 2c를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.

도 2a는, 제2 동작 모드에서 동작하는, 도 1에 도시된 센서 전극들(SE, EE, FE)을 도시한다. 이 제2 동작 모드에서, 교류 전기장(WS)이 송신 전극(SE)에서 방출되도록, 송신 전극(SE)이 제1 교류 전기 신호(WS1)로 구동된다. 제2 동작 모드에서, 수신 전극(EE)은 또한 송신 전극으로서 이용되는데, 예를 들면, 교류 전기장(WE)이 수신 전극(EE)에서 방출되도록, 제3 교류 전기 신호(WS3)가 수신 전극(EE)에 구동된다.

송신 전극(SE) 및 수신 전극(EE)에 구동된 교류 전기 신호들(WS1, WS3)은, 송신 전극(SE)에서 또는 수신 전극(EE)에서 방사된 교류 전기장들(WS 또는 WE)이 필드 센싱 전극(FE)에 커플링되도록 설계된다. 특히, 교류 전기 신호들(WS1, WS3)은, 물체, 예를 들면, 손이 센서 디바이스에 접근할 때, 송신 전극(SE)에서 또는 수신 전극(EE)에서 방사된 교류 전기장들(WS 또는 WE)이 필드 센싱 전극(FE)에 커플링되도록 설계되는데, 그리하여, 교류 전기장들(WS)이 접근하는 손에 의해 필드 센싱 전극(FE)에 커플링된다.

교류 전기 신호들(WS1 및 WS3)은 동일할 수 있는데, 예를 들면, 항상 같은 진폭, 같은 주파수 및 같은 위상을 가질 수 있다. 하지만, 교류 전기 신호들(WS1 및 WS3)이 서로 다를 수도 있는데, 신호 파라미터들, 진폭, 주파수 및/또는 위상이 다를 수 있다.

전극들(SE, EE)과 필드 센싱 전극(FE) 사이의 필드 커플링이 도 2b에 도시되어 있다. 본 예시에서, 예를 들면 전기 핸드 장치에 배치될 수 있는 센서 디바이스가 사용자에 의해 귀로 운반되면, 교류 전기장들(WS 및 WE)이 사용자의 머리에 의해 필드 센싱 전극에 커플링된다. 교류 전기장들(WS 및 WE)은, 예를 들면, 교류 전기장들(WS 및 WE)로부터 기인한 교류 필드가 전극들(SE 및 EE)과 필드 센싱 전극(FE) 사이를 흐르는 필드 전류(제1 동작 모드에서 센서 디바이스로에의 접근 또는 접촉이 발생한 후, 센서 디바이스로의 물체, 예를 들면 머리의 접근에 대한 표시자로서 이용될 수 있음)를 생기게 하도록 필드 센싱 전극(FE)에 커플링된다.

제1 동작 모드에서 제2 동작 모드로 변경될 때, 수신 전극(EE)은 수신 모드로부터 송신 모드로 스위칭된다. 이 방식에서, 송신 전극(SE)과 사용자 머리 사이에 및 수신 전극(EE)과 사용자 머리 사이에 2개의 커플링 커패시턴스들이 추가될 수 있다. 수신 전극(EE)을 제2 동작 모드에서 추가적인 송신 전극으로서 동작시킴으로써, 수신 전극(EE)이 제2 동작 모드에서 수신 전극으로 동작하는 경우에 초래될 수 있는, 수신 전극(EE)이 제2 동작 모드에서의 근접(approximation) 검출에 미치는 영향은 감소한다. 그 이유는 수신 전극(EE)이 필드 센싱 전극(FE) 내에 흐르는 필드 전류에 영향을 미치는 전압 분배기를 형성하지 않기 때문이다.

제2 동작 모드로 변경되면, 제1 교류 전기 신호(WS1)도 변경될 수 있는데, 즉, 주파수 및/또는 진폭이, 예를 들면 조정될 수 있다.

제2 동작 모드에서 센서 디바이스로의 접근의 검출은, 핸드 장치가 손에 잡히는 방식으로부터 거의 완전히 독립적이며, 또는 제1 동작 모드에서 수행된 앞서 발생한 손에 의한 파지의 검출로부터 거의 완전히 독립적이다. 따라서, 제2 동작 모드에서 센서 디바이스로의 접근의 검출은 확실하게 더욱 강력하고, 필드 센싱 전극(FE)에서 측정된 필드 전류는 센서 디바이스로의 사용자의 접근에 대한 신뢰할만한 측정으로써 이용될 수 있다.

필드 센싱 전극(FE)에 흐르는 필드 전류가 소정의 임계값을 초과하자마자, 이 필드 전류는 센서 디바이스로의 사용자의 소정의 접근을 위한 표시자로서 이용될 수 있다.

제2 동작 모드에서, 접근에 대한 검출의 정밀도 및 검출의 강력함을 더욱 개선하기 위하여, 제1 동작 모드에서의 임계값에 따라 제2 모드에서의 임계값을 선택하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 제2 동작 모드에서, 임계값은, 제1 동작 모드에서의 제1 신호의 신호 레벨에 따라 선택된다. 이는, 제2 동작 모드에서 임계값이 초과되는, 사용자로부터 센서 디바이스까지의 거리가, 실질적으로 일정하게 유지되는 것을 보증한다. 이것은, 제2 동작 모드에서 임계값이 초과된 거리가, 예를 들면, 본 발명에 따른 센서 디바이스를 갖는 핸드 장치가 잡혀진 방식 또는 핸드 장치가 손으로 얼마나 단단히 파지되었는지와는 독립적이라는 것을 의미한다.

사용자에 의한 센서 디바이스와의 정전용량성 커플링에 실질적으로 종속하여, 제2 동작 모드에서의 임계값은 접지로 설정된다. 접지로의 사용자에 의한 센서 디바이스의 약한 정전용량성 커플링으로, 제1 모드에서는 송신 전극(SE)과 수신 전극(EE) 사이에 큰 필드 전류가 흐르게 되고, 그에 따라 제2 동작 모드에서 임계값이 상승할 수 있다. 접지로의 사용자에 의한 센서 디바이스의 정전용량성 커플링이 특히 양호하다면, 제1 동작 모드에서 실질적으로 더작은 전류가 송신 전극(SE)과 수신 전극(EE) 사이를 흐르게 될 것이고, 그에 따라, 제2 동작 모드에서 임계값이 작은 값으로 설정된다.

제2 동작 모드에서, 예를 들면, 제2 임계값을 초과하자마자 트리거되는 디바이스 기능이 임계값에 할당될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 센서 디바이스가 모바일폰에 배치될 수 있다면, 이 임계값을 초과할 때 모바일폰의 디스플레이를 스위치 오프하는 모바일폰의 디바이스 기능이 제2 동작 모드에서의 임계값에 할당될 수 있다. 제1 동작 모드에서의 임계값에 종속하여 제2 동작 모드에서의 임계값을 선택함으로써, 예를 들면, 모바일폰의 디스플레이를 턴오프하기 위해 사용자가 서로다른 트리거 임계값들을 관찰하거나 인지하는 것을 회피할 수 있다.

제2 동작 모드에서 접근에 대한 검출의 정밀도 및 강력함을 더욱 개선하기 위하여, 제1 동작 모드에서 제공된 보상 전극을, 도 2c에서와 같이, 제2 동작 모드에서 송신 전극으로 이용하는 것이 바람직하다. 제1 동작 모드에서의 보상 전극의 기능은, 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2c는 제2 동작 모드에서 동작하는, 도 2a를 참조하여 설명된 전극들(SE, EE 및 FE)을 도시한다. 전극들(SE, EE 및 FE)에 추가적으로, 보상 전극(KE)도 제2 동작 모드에서 동작한다. 제3 교류 전기장(WK)이 보상 전극(KE)에서 방출되도록, 보상 전극(KE)은 제4 교류 전기 신호(WS4)로 충전된다. 제1 동작 모드와는 달리 제4 교류 전기 신호(WS4)는 제1 교류 전기 신호(WS1)에 대한 위상과 다르지는 않지만, 검출 정밀도의 개선을 보장하기 위하여, 제1 교류 전기 신호(WS1)와 실질적으로 동일 위상이다.

제2 동작 모드에서 센서 디바이스로 손이 접근하는 경우에, 제3 교류 전기장(WK)이 손에 의해(또는, 보상 전극(KE)은 도시되지 않았지만, 도 2b에 도시된 바와 같이, 머리에 의해) 필드 센싱 전극들(FE)에 커플링된다. 따라서, 제2 동작 모드에서 접근의 검출을 위한 충분한 커플링이 더좋은 방식으로 보장될 수 있다.

본 발명에 따르면, 3개의 전극들(SE, KE 및 EE) 중 단지 하나 또는 2개만이 제2 동작 모드에서 송신 전극들로서 이용될 수 있는데, 이는, 본질적으로, 환경적 정전용량성 특성들 및 적용시의 특수한 경우에 따른다. 예를 들면, 단지 수신 전극(EE) 및 보상 전극(KE)만이 제2 동작 모드에서 송신 전극들로서 제공될 수 있다(예를 들면, 보상 전극(KE)이 수신 전극(EE)의 근방에 배치된 경우). 추가적인 적용에서, 보상 전극(KE)만이 제2 동작 모드에서 송신 전극으로서 제공될 수도 있다. 제2 동작 모드에서 송신 전극들로서 이용되지 않는 전극들은, 접근 검출에 부정적인 영향을 미치는 전압 분배기를 형성하지 않도록 하기 위해, 평가 디바이스와 격리된다.

도 3은, 제1 동작 모드에서 동작하는, 본 발명에 따른 센서 디바이스의 센서 전극들(SE, KE, EE)을 도시한다. 도 1에 도시된 센서 전극들에 추가적으로, 센서 디바이스는 보상 전극(KE)을 갖는다.

보상 전극(KE)은, 제1 동작 모드에서는 바람직하게는 송신 전극(SE)에 구동되는 교류 전기 신호(WS1)의 파형과 주파수를 포함하는 제2 교류 전기 신호(WS2)로 구동된다. 보상 전극(KE)을 구동시키는 교류 전기 신호(WS2)는, 송신 전극(SE)에서 교류 전기 신호(WS1)에 대한 위상과 다르다. 위상 시프팅은, 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 예를 들면, 위상 시프터에 의해 수행된다. 위상 시프터 대신에, 인버터들이 제공될 수도 있다. 보상 전극에 구동되는 교류 전기 신호(WS2)의 진폭을 감쇠시키기 위하여, 위상 시프터 또는 인버터뿐만 아니라, 감쇠기가 제공될 수도 있다.

보상 전극(KE) 또는 보상 전극에서 구동되는 교류 전기 신호(WS2)는, 보상 전극(KE)에서 방출된 교류 전기장(WK)이 수신 전극(EE)에 커플링될 수 있도록 설계된다.

보상 전극(KE)에서 방출된 교류 전기장(WK)에 의하여, 교류 전기장들(WS 및 WK)로부터 기인하여 수신 전극(EE)에 작용하는 교류 전기장의 레벨은, 역 위상(즉, 180° 위상 시프트)으로 중첩하여 감소되거나 (거의) 제거된다.

전극들(SE, KE 및 EE)로 손이 접근하는 경우에, 송신 전극(SE)에서 방출된 교류 전기장(WS)이 접근하는 손에 의해 부분적으로 수신 전극(EE)에 커플링되고 그에 의해 보상 전극(KE)에서 방출된 교류 전기장(WK)의 활성 영역을 벗어나기 때문에, 송신 전극(SE)과 수신 전극(EE) 사이의 커플링은 증가적으로 향상된다. 접근하는 손은 거의 보상 전극(KE)의 브리지로서 작용한다.

전기 핸드 장치에서의 송신 전극(SE), 보상 전극(KE) 및 수신 전극(EE)의 배치는, 송신 전극(SE)과 수신 전극 사이의 브리지 효과가 하나의 손가락으로는 만들어지지 않도록 선택되는 것이 바람직하며, 그에 의해, 수신 전극(EE)과 관련된 송신 전극(SE)의 대응하는 배치에서 손으로 핸드 장치를 파지하는 것이 확실하게 검출될 수 있게 된다. 이는, 센서 디바이스가 제2 동작 모드로 스위칭되기 전에, 핸드 장치의 파지가 확실하게 검출될 수 있게 한다.

이어서, 본 발명에 따른 센서 디바이스의 2가지 실시예들이, 도 4a 및 도 4b에 블록도로 도시된다. 도 1에서 센서 디바이스에 구동되는 교류 전기 신호들(WS1, WS2, WS3 및 WS4)에 대하여 이용된 정의와는 달리, 도 4a 및 4b에서는 다음의 정의가 이용된다.

WS1 : 송신 전극(SE)에 구동되는 교류 전기 신호;

WS2 : 수신 전극(EE)에 공급되는 교류 전기 신호(동작 모드에 따름); 및

WS3 : 보상 전극(KE)에 구동되는 교류 전기 신호.

도 4a는, 본 발명에 따른 센서 디바이스의 블록도이다. 전극들(FE, EE, KE 및 SE)은 평가 디바이스(A)에 연결된다. 보상 전극(KE) 및 송신 전극(SE)은, 그들의 각각이 평가 디바이스에 의해 교류 전기 신호(WS3 또는 WS1)로 구동될 수 있도록, 평가 디바이스(A)에 연결된다. 필드 센싱 전극들(FE)은, 필드 센싱 전극들(FE)에 인가된 전기 신호(S2)가 평가 디바이스(A)에 공급될 수 있도록 평가 디바이스(A)에 연결된다.

수신 전극(EE)은, 센서 디바이스의 각각의 동작 모드에 따라, 수신 전극(EE)이 교류 전기 신호(WS2)에 의해 구동될 수 있거나 또는 수신 전극(EE)에서 픽업된 전기 신호(S1)가 평가 디바이스(A)에 공급될 수 있도록, 평가 디바이스(A)에 연결된다.

도 4a에 도시된 스위치들(T1 및 T2)의 스위치 세팅은, 제2 동작 모드의 스위치 세팅에 대응한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 제2 동작 모드에서, 송신 전극(SE)은 신호 생성기(G)에 의한 제1 교류 전기 신호(WS1)로 구동되고, 및 수신 전극(EE)은 제2 교류 전기 신호(WS2)로 구동된다. 일 실시예에서, 교류 전기 신호들(WS1 및 WS2)은 동일할 수 있다.

대안적으로, 제2 교류 전기 신호(WS2)는 또한 제1 교류 전기 신호(WS1)와 다를 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 신호 생성기(G)로부터 제공된 신호는 먼저 변조 요소(M)에 공급될 수 있다. 변조 요소(M)에 의해 제공된 변조된(예를 들면, 변경된) 생성기 신호는, 이후 수신 전극(EE)에 구동된다. 변조 요소(M)는, 예를 들면, 생성기 신호의 진폭을 변경할 수 있다. 변조 요소(M)를 대신하여, 제1 교류 전기 신호(WS1)와는 다른 제2 교류 전기 신호를 제공하는 또다른 신호 생성기가 제공될 수도 있다.

스위치(T1)가 개방 위치에 있기 때문에, 보상 전극(KE)은 신호 생성기(G)에 의한 교류 신호로 구동되지 않는다. 본 문서에 도시된 본 동작 모드에서, 송신 전극(SE)의 각각 및 수신 전극(EE)은, 필드 센싱 전극들(FE)에 커플링될 교류 전기장을 방출한다. 필드 센싱 전극(FE)에서 픽업된 신호(S2)는 평가 디바이스(A)에 공급된다.

제1 동작 모드에서, 즉, 송신 전극(SE) 및 수신 전극(EE)으로의 접근이 검출되는 동작 모드 또는 송신 전극(SE) 및 수신 전극(EE)에의 접촉이 검출되는 동작 모드에서, 스위치(T1)는 폐쇄 위치이고 스위치(T2)는 신호 생성기(G)에 의해 제공된 교류 신호(WS2)가 수신 전극(EE)에 구동되지 않는 위치에 있다. 제1 동작 모드에서, 수신 전극(EE)에서 픽업된 신호(S1)는 평가 디바이스(A)에 공급된다. 보상 전극(KE)은, 송신 전극(SE)에 구동되는 전기 스위칭 신호(WS1)에 대하여 디페이즈(dephase)된 교류 전기 신호(WS3)로 구동된다. 이러한 목적을 위하여, 예를 들면, 위상 시프터(Δφ)가 제공될 수 있다. 위상 시프팅은 0° 내지 180° 사이로 설정될 수 있다. 하지만, 실제로는, 90° 내지 180° 사이의 위상 시프트, 더욱 바람직하게는 140° 내지 180°의 위상 시프트가 특히 바람직하다는 것이 관찰되었다. 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 위상 시프트는 0°일 수도 있다.

본 문서에 도시되지 않았지만 추가적인 실시예에서, 신호 생성기(G)에 대신하여 생성기(G)에 의해 제공된 교류 신호를 반전시키는 인버터가 제공될 수도 있으며, 교류 전기 신호(WS3)를 감쇠시키는 것이 바람직한데, 실질적으로 보상 전극(KE)에는 송신 전극(SE)에서의 교류 신호(WS1)에 대하여 180° 디페이즈되고 동시에 교류 신호(WS1)보다 더작은 진폭으로 구성된 교류 신호(WS3)가 구동된다. 교류 신호들(WS1 및 WS3)이 동일 위상인 경우가 바람직할 수 있다. 교류 신호들(WS1 및 WS3)의 진폭은 서로 다를 수 있으며, 또는 동일할 수 있다.

본 문서에 도시된 실시예에서, 평가 디바이스(A)는 2개의 검출 신호들(DS1 및 DS2)을 제공하는데, 검출 신호(DS1)는 제1 동작 모드에서 제1 임계값의 초과에 대한 표시자로서 이용될 수 있고, 검출 신호(DS2)는 제2 동작 모드에서 제2 임계값의 초과에 대한 표시자로서 이용될 수 있다.

도 4b는 본 발명에 따른 센서 디바이스에 대한 두번째 블록도이다. 전극들(FE, EE, KE 및 SE)의 각각은 평가 디바이스(A)에 연결된다. 보상 전극(KE) 및 송신 전극(SE)은, 이 전극들의 각각이 평가 디바이스에 의해 교류 전기 신호(WS2 또는 WS1)로 충전될 수 있도록, 평가 디바이스(A)에 연결된다. 필드 센싱 전극들(FE)은, 필드 센싱 전극들(FE)에 인가된 전기 신호(S2)가 평가 디바이스(A)에 공급될 수 있도록 평가 디바이스(A)에 연결된다.

수신 전극(EE)은, 센서 디바이스의 각각의 동작 모드에 따라, 수신 전극(EE)이 교류 전기 신호(WS2)로 구동될 수 있도록 또는 수신 전극(EE)에서 픽업된 전기 신호(S1)가 평가 디바이스(A)에 공급될 수 있도록, 평가 디바이스(A)에 연결된다.

도 4b에 도시된 스위치들(T1, T2, T3 및 T4)의 스위치 세팅은, 제2 동작 모드의 스위치 세팅에 부합한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2 동작 모드에서, 송신 전극(SE)은 신호 생성기(G)에 의해 제1 교류 전기 신호(WS1)로 구동된다. 수신 전극(EE)은 교류 전기 신호(WS2)로 구동된다. 일 실시예에서, 교류 전기 신호들(WS1 및 WS2)은 동일할 수 있다.

대안적으로, 교류 전기 신호(WS2)는 교류 전기 신호(WS1)와 서로 다를 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 신호 생성기(G)에 의해 제공된 신호는, 우선 제1 변조 요소(M1)에 공급될 수 있다. 변조 요소(M1)에 의해 제공된 변조된(예를 들면, 변경된) 생성기 신호는, 그 다음에, 수신 전극(EE)에 인가된다. 변조 요소(M1)는, 예를 들면, 생성기 신호의 진폭을 변경한다. 변조 요소(M1) 대신에, 교류 전기 신호들(WS2)과는 다른 교류 전기 신호(WS1)를 제공하는 또다른 신호 생성기가 제공될 수도 있다.

스위치(T1)가 개방된 위치에 있기 때문에, 보상 전극(KE)은 신호 생성기(G)로부터의 교류 전기 신호에 대하여 디페이즈된 교류 신호로 구동되지 않는다. 도 4b에 도시된 실시예에서, 신호 생성기(G)에 의해 제공된 교류 전기 신호는, 스위치(T3)가 폐쇄되었기 때문에, 보상 전극(KE)에 직접 인가된다. 추가적으로, 신호 생성기(G)에 의해 제공된 교류 전기 신호를 보상 전극(KE)에 인가하기 전에 변조하기 위하여, 또다른 변조 요소(M2)가 제공될 수 있다. 변조 요소(M2)는 예를 들면, 생성기 신호의 진폭을 변경할 수 있다.

신호 생성기(G)와 송신 전극(SE)의 사이에는, 폐쇄 위치로 있는 스위치(T4)가 제공된다. 추가적으로, 송신 전극(SE)에 구동되는 생성기 신호는, 송신 전극(SE)에 인가되기 전에, 본 문서에 도시되지 않은 변조 요소에 공급될 수 있다.

제1 동작 모드, 즉, 송신 전극(SE)으로의 접근 및 수신 전극(EE)으로의 접근이 검출되거나 또는 송신 전극(SE) 및 수신 전극(EE)에의 접촉이 검출되는 동작 모드에서, 스위치(T1)는 폐쇄 위치이고, 스위치(T2)는 신호 생성기(G)에 의해 제공된 교류 신호(WS2)가 수신 전극(EE)에 인가되지 않는 위치에 있다. 스위치(T3)는 개방 위치에 있고, 스위치(T4)는 폐쇄 위치에 있다.

제1 동작 모드에서, 수신 전극(EE)에서 픽업된 신호(S1)는 평가 디바이스(A)에 공급된다. 보상 전극(KE)은 제1 동작 모드에서 송신 전극(SE)에 인가된 교류 전기 신호(WS1)에 대하여 디페이즈된 교류 전기 신호(WS3)로 구동된다. 이 목적을 위하여, 예를 들면, 위상 시프터(Δφ)가 제공될 수 있다. 위상 시프터는 0° 내지 180° 사이로 설정될 수 있다. 하지만, 실제로는, 90° 내지 180° 사이의 위상 시프트, 가장 바람직하게는 140° 내지 180°의 위상 시프트가 특히 바람직하다는 것이 관찰되었다. 위상 시프터(Δφ) 대신에 인버터가 제공될 수도 있다.

또한, 교류 신호들(WS1 및 WS3)이 동일 위상인 경우가 바람직할 수 있다. 교류 신호들(WS1 및 WS3)의 진폭은 서로 다를 수 있으며, 또는 동일할 수 있다.

스위치들(T1, T2, T3 및 T4)의 도움으로, 제1 전극 구조의 모든 전극들, 예를 들면, 전극들(EE, KE 및 SE)은, 제2 동작 모드에서 교류 전기 신호로 각각 구동될 수 있다. 스위치들(T1 내지 T4)의 대응하는 스위치 세팅에 있어서, 전극들(EE, KE 및 SE) 중 단지 몇 개만이 교류 전기 신호로 구동될 수 있다. 예를 들면, 제2 동작 모드에서, 단지 수신 전극(EE)과 보상 전극(KE)만을 교류 전기 신호로 구동하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 송신 전극(SE)이 교류 신호로 구동되는 것을 방지하기 위해, 스위치(T4)는 개방된 위치일 것이다.

또한, 제2 동작 모드에서, 단지 수신 전극(EE)과 송신 전극(SE)만을 교류 전기 신호로 구동하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 스위치(T3)는 개방된 위치일 것이다. 더욱, 단지 수신 전극(EE)만을 교류 신호로 구동하는 것이 바람직할 수 있는데, 스위치들(T3 및 T4)을 개방시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 제2 동작 모드에서, 모든 전극들(SE, EE 및 KE)을 교류 전기 신호로 구동하는 것이 바람직할 수도 있다.

전극들(EE, KE 및 SE) 상에 전기 교류 신호가 적용되는 것은, 본 발명에 따른 센서 디바이스의 적용예 중 특수한 경우에 해당한다.

전극들(KE, SE 및 EE)이 각각 교류 전기 신호들에 노출되도록 하기 위해, 도 4b에 도시된 바와 같은 스위치들 대신에, 신호 생성기가 제공될 수 있다.

전극들(EE, KE 및 SE) 모두가 교류 전기 신호로 구동될 수 있거나 또는 전극들(EE, KE 및 SE) 중 단지 일부만이 하나의 교류 전기 신호로 구동될 수 있음으로써, 제2 동작 모드에서, 전극들(EE, KE, SE)과 필드 센싱 전극(FE) 사이의 접근하는 손에 의한 정전용량성 커플링이, 전기 핸드 장치, 예를 들면 모바일폰의 변화하는 정전용량성 환경에 맞춰질 수 있다. 전기 핸드 장치의 접지와의 강력한 정전용량성 커플링의 경우에, 손에 의한 필드 센싱 전극(FE)으로의 또는 필드 센싱 전극들(FE)로의 충분한 정전용량성 커플링을 보장하기 위하여, 또한, 그에 의해 손이 센서 디바이스로 접근하는 경우에 신호(S2)의 레벨의 충분히 큰(ample) 상승을 달성하기 위하여, 교류 전기 신호를 3개의 모든 전극들(EE, KE 및 SE)에 구동시키는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 센서 디바이스의 접지로의 약한 정전용량성 커플링에 있어서, 전극들(EE, KE 및 SE) 중 단지 1개 또는 단지 2개를 교류 전기 신호로 구동시켜도 충분할 수 있다. 얼마나 많은 전극들(EE, KE 및 SE) 또는 전극들(EE, KE 및 SE) 중 어느 것이 전기 교류 신호로 충전될 필요가 있는지는, 예를 들면, 제1 동작 모드에서 결정될 수 있다. 바람직하게, 이것은, 제1 동작 모드에서 센서 디바이스가 손으로 파지되지 않았을 때, 및 제1 동작 모드에서 송신 전극(SE)으로 방출된 교류 전기장이 수신 전극(EE)에 커플링되지 않았을 때에, 결정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 도 4a 및 4b에 도시된 센서 디바이스는 단지 하나의 송신 전극(SE) 및 하나의 수신 전극(EE)을 포함하는 제1 전극 구조를 갖고 동작될 수 있는데, 제1 전극 구조는 제1 동작 모드와 제2 동작 모드로 동작할 수 있다. 여기서, 제2 전극 구조는 적어도 하나의 필드 센싱 전극(FE)을 보여준다. 제1 동작 모드에서, 적어도 하나의 수신 전극(EE)에서 제1 전기 신호(S1)가 픽업될 수 있으며, 적어도 하나의 송신 전극이 제1 교류 전기 신호(WS1)로 구동될 수 있다. 제2 동작 모드에서, 제1 전극 구조 중 적어도 하나의 전극들(EE, SE)은 교류 전기 신호로 구동될 수 있고, 적어도 하나의 필드 센싱 전극(FE)에서 제2 전기 신호(S2)가 픽업될 수 있다. 그와 함께, 제2 동작 모드에서, 단지 송신 전극(SE) 또는 단지 수신 전극(EE) 또는 전극들(SE, EE) 모두가 교류 신호로 구동될 수 있다. 전극들(SE, EE) 중 어느 것이 교류 전기 신호로 충전될 것인지는, 결국, 정전용량성 센서 디바이스의 적용예의 특정한 경우에 따른다.

본 발명에 따르면, 도 4a 및 4b에 도시된 정전용량성 센서 디바이스는, 적어도 하나의 송신 전극(SE), 적어도 하나의 수신 전극(EE) 및 적어도 하나의 보상 전극을 구비한 제1 전극 구조를 가질 수 있는데, 제1 전극 구조는 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작될 수 있다. 더욱, 전극 디바이스는 적어도 하나의 필드 센싱 전극(KE)을 갖는 제2 전극 구조를 보여준다. 제1 동작 모드에서, 적어도 하나의 수신 전극(EE)에서 제1 전기 신호가 픽업될 수 있고, 적어도 하나의 송신 전극(SE)이 제1 교류 전기 신호로 구동될 수 있다. 더욱, 제1 동작 모드에서, 보상 전극(KE)이 제2 교류 전기 신호(WS2)로 구동될 수 있다. 제2 동작 모드에서, 제1 전극 구조의 전극들(EE, SE, KE) 중 적어도 하나가 교류 전기 신호로 구동될 수 있다.

본 발명에 따르면, 단지 송신 전극(SE) 또는 단지 수신 전극(EE) 또는 단지 보상 전극(KE)이 제2 동작 모드에서 교류 전기 신호로 구동될 수 있다. 대안적으로, 송신 전극(SE) 및 수신 전극(EE)이 제2 동작 모드에서 교류 전기 신호로 구동될 수 있다.

본 발명의 추가적인 실시예에서, 보상 전극(KE)과 수신 전극(EE)이 제2 동작 모드에서 교류 전기 신호로 구동될 수 있다. 더욱, 본 발명의 일 실시예에서, 단지 송신 전극(SE)과 보상 전극(KE)만이 제2 동작 모드에서 교류 전기 신호로 구동될 수 있다. 마지막으로, 모든 3개의 전극들(SE, KE, EE)을 제2 동작 모드에서 교류 전기 신호로 구동시킬 수 있다.

이러한 방식으로, 유연성이 최대로 달성되는데, 정전용량성 센서 디바이스의 설계요구사항에 따라, 제2 동작 모드에서 제1 전극 구조의 전극들(EE, SE, KE) 중 서로다른 개수가 교류 전기 신호로 구동될 수 있다. 이는, 정전용량성 센서 디바이스의 정전용량성 환경에 따라, 전기 핸드 장치를 파지하는 손에 의한 제1 전극 구조와 제2 전극 구조 사이의 충분한 정전용량성 커플링을 보장하기 위하여, 제1 전극 디바이스에서 단지 필요한 만큼의 전극들이 교류 전기 신호로 구동되어야 한다는 추가적인 장점을 갖는다, 이러한 방식으로, 정전용량성 센서 디바이스는 그것의 에너지 소모에 대하여 최적화될 수 있다.

도 4a 및 4b에 도시된 센서 디바이스들에서, 각 보상 전극은 교류 전기 신호로 구동된다. 하지만, 제1 동작 모드 및/또는 제2 동작 모드에서, 보상 전극(KE)을 마스(mass, 접지 또는 디바이스의 마스)와 연결시키는 것이 바람직하다.

도 5는, 전기 핸드 장치, 예를 들면, 모바일폰에서 본 발명에 따른 센서 디바이스의 전극들의 배치를 도시한다. 핸드 장치의 아래쪽 영역에서, 왼쪽 테두리 영역에는 송신 전극(SE)이 배치되고, 오른쪽 테두리 영역에는 수신 전극(EE)이 배치되고 필요하다면 보상 전극(KE)이 배치된다. 이제, 아래쪽 영역에서 전기 핸드 장치가 손으로 파지되면, 송신 전극(SE)과 수신 전극(EE)이 적어도 부분적으로 손으로 덮인다. 손으로 핸드 장치를 파지함으로써, 송신 전극(SE)과 수신 전극(EE) 사이의 정전용량성 커플링의 상당한 확대가 달성되고, 이는 수신 전극(EE)에 흐르는 필드 전류에 영향을 미친다. 동작 모드는 도 1 및 3을 참조하여 앞서 설명되었다.

전기 핸드 장치의 위쪽 영역에는, 필드 센싱 전극(FE)이 배치된다. 필드 센싱 전극(FE)은, 손으로 핸드 장치를 파지하는 경우에, 송신 전극(SE)과 필드 센싱 전극(FE) 사이의 정전용량성 커플링에 실질적으로 영향을 미치지 않거나 또는 실질적으로 향상시키지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 제2 동작 모드에서, 두번째 손이 필드 센싱 전극(FE)에 접근하면, 전극들(SE, EE)과 필드 센싱 전극(FE) 사이의 정전용량성 커플링이 상당히 향상되고, 이는 차례로 필드 센싱 전극(FE) 내에 흐르는 필드 전류에 영향을 미친다.

핸드 장치의 아래쪽 영역은 "그립 영역(grip-area)"으로 지정되고, 핸드 장치의 위쪽 영역은 "프록스 영역(prox-area)"으로 지정된다. 도 5에 도시된 전극 배치의 가능한 적용 시나리오는, 실제로, 모바일폰의 경우에, 손에 의한 모바일폰의 파지가 검출되고, 또한, 사용자 귀에 대한 모바일폰의 접근이 검출되는 경우를 포함하는데, 이때, 사용자 귀에 대한 모바일폰의 접근에 대해서, 손으로의 모바일폰의 파지가 검출된 후 사용자 귀로의 모바일폰의 접근에 의해 센서 디바이스가 제2 동작 모드로 변경된다.

평가 디바이스에 의해 제공된 검출 신호들(DS1 및 DS2)은, 예를 들면, 전화가 걸려오는 경우에 손으로 모바일폰이 파지되자마자 모바일폰의 벨소리가 종료되도록, 또한, 모바일폰을 귀에 갖다대자마자 모바일폰의 디스플레이 조명 및/또는 접촉 기능이 자동으로 스위치 오프되도록, 이용될 수 있다. 동일한 방식으로, 모바일폰을 파지할 때 또는 귀에 모바일폰을 갖다대자마자, 걸려오는 전화를 자동으로 수신할 수도 있다. 이렇게 하여, 걸려오는 전화를 수신하기 위해 더이상 키들을 조작할 필요가 없다. 인체공학성 및 모바일폰의 사용 편의성이 명백히 개선될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 센서 디바이스에 의해, 제2 동작 모드에서, 센서 디바이스에서 접지로의 정전용량성 커플링에 무관하게 항상 동일한 작용을 갖는 접근 검출 결과를 달성한다. 즉, 제2 임계값에 할당된 작동이 활성화되는 거리는 항상 같다.

도 6a 및 6b는 전기 핸드 장치에서 본 발명에 따른 센서 디바이스의 전극들의 배치에 대한 2가지 추가적인 예시를 도시한다.

도 6a에서, 핸드 장치의 아래쪽 영역에서, 송신 전극(SE)과 수신 전극(EE), 또한, 필요하다면 보상 전극(KE)이 배치된다. 핸드 장치의 위쪽 영역에서, 양측에 필드 센싱 전극들(FE)이 배치된다.

본 예시에서, 필드 센싱 전극들(FE)은 기존의 기계적인 키들 또는 스위치들을 대체하도록 이용될 수 있다. 예를 들면, 필드 센싱 전극들(FE) 또는 필드 센싱 전극들(FE)에 할당된 검출 신호는, 모바일폰의 전화번호부 기능에 링크될 수 있다. 만일 사용자가 손으로 모바일폰을 파지하고, 엄지로 파지한 후 엄지를 예를 들면 왼쪽 또는 오른쪽 필드 센싱 전극(FE)에 접근시키면, 모바일폰은 자동으로 전화번호부 모드로 전환될 수 있다.

도 6b에 도시된 필드 센싱 전극들(FE)의 배치에 의하면, 사용자가 오른쪽으로부터 또는 왼쪽으로부터 모바일폰으로 접근할 때, 제2 동작 모드에서 또한 독립적으로 모바일폰으로의 접근이 검출될 수 있기 때문에, 제2 동작 모드에서 센서 디바이스로의 접근에 대한 검출의 정밀도가 더욱 향상될 수 있다.

핸드 장치, 예를 들면, 모바일폰이 파지된 경우에, 모바일폰을 슬리핑 모드로부터 액티브 모드로 천이시키기 위해, 본 문서에 도시되고 설명된 센서 디바이스가 이용될 수 있다. 이러한 방식에서, 실제로 손으로 모바일폰을 파지하였거나 사용중인 경우에만 모바일폰이 액티브 모드로 될 수 있으므로, 모바일폰의 에너지 소모가 확실히 감소될 수 있다.

센서 디바이스는 모바일폰의 예시와 관련하여 위에서 상세하게 설명되었다. 본 발명에 따른 센서 디바이스는, 컴퓨터 마우스, 리모콘, 게임 콘솔용 입력 수단, 휴대형 미니 컴퓨터, 또는 유사 디바이스에도 배치될 수 있다. 본 발명에 따른 센서 디바이스는, 예를 들면, 디바이스에의 접촉을 검출하기 위해 또한 접촉에 이어지는 디바이스로의 또다른 접근을 검출하기 위해, 더 큰 전자 기기에 제공될 수도 있다.

따라서, 본 발명에 의한, 정전용량성 센서 디바이스를 위한 전극 디바이스는,

- 적어도 하나의 송신 전극과 적어도 하나의 수신 전극을 가지며, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작될 수 있는 제1 전극 구조, 및

- 적어도 하나의 필드 센싱 전극을 갖는 제2 전극 구조를 포함하고,

여기서,

- 제1 동작 모드에서, 적어도 하나의 수신 전극에서 제1 전기 신호가 픽업되고, 적어도 하나의 송신 전극이 제1 교류 전기 신호로 구동될 수 있으며, 및/또는

- 제2 동작 모드에서, 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극이 교류 전기 신호로 구동될 수 있고, 및 적어도 하나의 필드 센싱 전극에서 제2 전기 신호가 픽업된다.

이러한 방식으로, 사용자의 정전용량성 센서 디바이스에 대한 접근 및 접촉 검출이 바람직하게 실현될 수 있는데, 즉, 센서 디바이스에의 접촉이 검출된 이후에 센서 디바이스로의 또하나의 접근이 특별히 검출될 수 있다. 제1 전극 구조가 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작될 수 있기 때문에, 제2 동작 모드에서 수신 전극이 교류 신호로 구동될 수 있어, 제2 동작 모드에서 접근에 대한 검출 정밀도가 실질적으로 더욱 개선될 수 있다. 센서 디바이스를 접촉하는 손의 영향은, 접근의 검출을 위해 대부분 제거될 수 있다. 추가로, 검출의 정밀도는 교류 신호로 구동되는 전극들의 선택에 의해 제1 전극에 바람직하도록 맞춰질 수 있다.

제1 전극 구조는 추가적으로 적어도 하나의 보상 전극을 포함할 수 있는데,

- 제1 동작 모드에서 적어도 하나의 보상 전극은 제2 전기 신호로 구동될 수 있고, 및/또는

- 제2 동작 모드에서 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극은 교류 전기 신호로 구동될 수 있다.

보상 전극을 제공함으로써, 제1 동작 모드에서의 손에 의한 파지의 검출이 개선되고, 한편, 송신 전극 또는 수신 전극 뿐만아니라 보상 전극이 교류 전기 신호로 구동되는 경우에, 제2 동작 모드에서의 접근 검출이 개선될 수 있다. 대안적으로, 제1 전극 구조의 모든 전극들 또는 제1 전극 구조의 단지 몇 개의 전극들이 교류 전기 신호로 구동될 수도 있다.

- 제1 동작 모드에서, 송신 전극에서 방출된 제1 교류 전기 신호가 수신 전극에 커플링될 수 있고, 및

- 제2 동작 모드에서 송신 전극에서 방출된 제1 교류 전기장 및/또는 수신 전극에서 방출된 제2 전기장 및/또는 보상 전극에서 방출된 제3 교류 전기장은 적어도 하나의 필드 센싱 전극에 커플링될 수 있는 것이 바람직하다.

제1 전극 구조의 어떤 전극이 교류 전기장을 방출했는가에 따라, 제2 동작 모드에서의 검출 정확성 및 민감도가 설정될 수 있다.

제2 교류 전기 신호는, 바람직하게, 제1 동작 모드에서, 보상 전극에서 방출된 교류 전기장이 실질적으로 수신 전극에만 커플링될 수 있도록, 선택될 수 있다.

바람직하게, 제1 동작 모드에서, 제2 교류 전기 신호는 제1 교류 전기 신호에 대하여 디페이즈되고, 바람직하게 제1 교류 전기 신호에 비하여 낮은 진폭을 나타낸다. 이 방식으로, 제1 동작 모드에서 송신 전극에서 방출된 교류 전기장이 보상 전극으로 방출되는 교류 전기장에 의해 완전히 제거되지 않음을 보장할 수 있게 된다.

제2 동작 모드에서, 적어도 하나의 보상 전극은 제4 교류 전기 신호로 구동될 수 있다. 제2 동작 모드에서, 적어도 하나의 수신 전극은 제3 교류 전기 신호로 구동될 수 있다.

제2 동작 모드에서 적어도 하나의 송신 전극은 제1 교류 전기 신호로 구동될 수 있지만, 제2 동작 모드에서 제2 교류 신호가 제1 교류 전기에 대하여 실질적으로 동일 위상이다.

바람직하게, 제1 동작 모드에서 적어도 하나의 수신 전극에서 픽업된 제1 전기 신호 및/또는 제2 동작 모드에서 적어도 하나의 필드 센싱 전극에서 픽업된 제2 전기 신호는, 전극 디바이스에 대한 물체의 접근을 표시한다.

본 발명에 의하면, 회로 배치가, 전극 디바이스, 특히 본 발명에 따른 전극 디바이스의 동작을 위해 정전용량성 센서 디바이스에 더욱 제공된다. 이 회로 배치는,

여기서, 평가 디바이스 및 신호 생성 디바이스는 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작할 수 있고,

- 제1 동작 모드에서, 적어도 하나의 수신 전극에서 픽업된 제1 전기 신호는 평가 디바이스에 공급되어 평가 디바이스에 의해 평가될 수 있고, 신호 생성 디바이스는 적어도 하나의 송신 전극에서 구동될 수 있는 제1 전기 신호를 생성하고,

- 제2 동작 모드에서, 신호 생성 디바이스는 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극에서 구동되는 교류 전기 신호를 생성하고, 적어도 하나의 필드 센싱 전극에서 픽업된 제2 전기 신호는 평가 디바이스에 공급되어 평가 디바이스에서 평가될 수 있다.

제1 동작 모드에서, 신호 생성 디바이스는 적어도 하나의 보상 전극으로 구동될 수 있는 제2 교류 신호를 생성할 수 있고, 제2 동작 모드에서, 신호 생성 디바이스는 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극으로 구동될 수 있는 교류 전기 신호를 생성할 수 있다.

제1 임계값은 제1 동작 모드에 할당될 수 있는데, 평가 디바이스와 신호 생성 디바이스는 제1 전기 신호가 제1 임계값을 초과하자마자 제1 동작모드에서 제2 동작 모드로 전환되도록 구성된다. 제2 임계값이 제2 동작 모드에 할당될 수 있는데, 평가 디바이스는 제1 동작 모드에서의 송신 전극과 수신 전극 사이의 정전용량성 커플링에 따라 제2 임계값을 선택하도록 구성된다.

바람직하게, 평가 디바이스는, 제1 전기 신호가 제1 임계값을 초과하자마자 제1 검출 신호를 제공하도록 및/또는 제2 전기 신호가 제2 임계값을 초과하자마자 제2 검출 신호를 제공하도록 의도될 수 있다.

회로 배치는, 제1 동작 모드에서 제2 교류 전기 신호의 페이징(phasing)을 변경하기 위해, 위상 시프터 또는 인버터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 추가적인 형태에서, 접근 및 접촉 검출을 위한 방법은, 적어도,

- 제1 동작 모드에서,

- 적어도 하나의 수신 전극에서 픽업된 제1 전기 신호를 평가하고,

- 적어도 하나의 송신 전극을 제1 교류 전기 신호로 구동시키고, 및/또는,

- 제2 동작 모드에서,

- 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극을 교류 전기 신호로 구동시키고, 및/또는

- 적어도 하나의 필드 센싱 전극에서 픽업된 제2 전기 신호를 평가하는 단계를 포함한다.

위의 방법은,

- 제1 동작 모드에서, 적어도 하나의 보상 전극을 제2 교류 전기 신호로 구동시키고, 및/또는

- 제2 동작 모드에서, 제1 전극 구조의 적어도 하나의 전극을 교류 전기 신호로 구동시키는 단계를 더 포함한다.

제1 전극 구조의 적어도 2개의 전극들을 제2 동작 모드에서 교류 전기 신호로 구동시키는 것이 바람직하다. 또한, 제1 전극 구조의 모든 전극들이 제2 동작 모드에서 교류 전기 신호로 구동되는 것이 더욱 바람직할 수 있다.

적어도 하나의 송신 전극, 적어도 하나의 수신 전극 및 적어도 하나의 필드 센싱 전극을 포함하는 센서 디바이스가 제공되는데, 여기서, 수신 전극은 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드에서 동작할 수 있다. 센서 디바이스는 또한, 송신 전극, 수신 전극 및 필드 센싱 전극에 연결된 평가 디바이스를 포함한다. 평가 디바이스는, 제1 교류 전기 신호로 송신 전극을 구동하도록, 제1 동작 모드에서 수신 전극에서 픽업된 제1 전기 신호를 평가하도록, 제2 동작 모드에서 수신 전극을 제2 교류 전기 신호로 구동하도록, 및 수신 전극에서 픽업된 제2 전기 신호를 평가하도록 의도된다. 제1 동작 모드에서, 송신 전극에서 방출된 제1 교류 전기장은 수신 전극 및 필드 센싱 전극에 커플링된다. 제2 동작 모드에서, 송신 전극에서 방출된 제1 전기장 및 수신 전극에서 방출된 제2 전기장은 필드 센싱 전극에 커플링될 수 있다.

이 방식으로, 접근 검출 및 접촉 검출 모두를 위한 정전용량성 센서 디바이스를 이용하는 것이 바람직한데, 특히, 센서 디바이스의 접촉이 검출된 후에 센서 디바이스로의 또다른 접근이 검출될 수 있다. 수신 전극이 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드에서 동작할 수 있기 때문에, 제2 동작 모드에서 수신 전극이 교류 신호로 구동되어, 제2 동작 모드에서의 접근 검출의 정밀도가 실질적으로 향상될 수 있다.

제1 동작 모드에서, 수신 전극에서 픽업된 제1 전기 신호는, 센서 디바이스로의 물체의 접근을 표시할 수 있다. 제2 동작 모드에서, 필드 센싱 전극에서 픽업된 제2 전기 신호는 물체의 센서 디바이스로의 접근을 표시할 수 있다.

특히, 제1 임계값이 제1 동작 모드에 할당되고, 평가 디바이스가, 제1 전기 신호가 제1 임계값을 초과하자마자 제1 동작 모드에서 제2 동작 모드로 변경될 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.

제2 임계값이 제2 동작 모드에 할당될 수 있고, 평가 디바이스는 제1 임계값에 따라 제2 임계값을 선택하도록 구성될 수 있다. 그래서, 초과될 때에 예를 들어 전기 핸드 장치에서의 작동을 일으킬 수 있는 제2 임계값이 센서 디바이스가 물체로부터 실질적으로 항상 동일한 거리에 있는 상태에 해당한다는 사실에 관련된 결과를 유리하게 달성한다. 이는, 제2 임계값이, 임계값에 할당된 작동이 센서 디바이스로 접근하는 물체의 동일한 거리에서 항상 트리거되도록 항상 선택된다는 것을 의미한다.

평가 디바이스는, 제1 전기 신호가 제1 임계값을 초과하자마자 제1 검출 신호를 제공하도록, 및 제2 전기 신호가 제2 임계값을 초과하자마자 제2 검출 신호를 제공하도록 구성되는 것이 바람직하다.

더욱, 센서 디바이스는 평가 디바이스에 연결될 수 있는 보상 전극을 포함한다. 평가 디바이스는, 제1 동작 모드에서 보상 전극을 제3 교류 전기 신호로 구동하도록 구성되는데, 제3 교류 전기 신호의 위상 및/또는 진폭은 제1 교류 전기 신호의 위상 및/또는 진폭과는 다르다.

바람직하게, 보상 전극, 수신 전극 및 필드 센싱 전극은, 서로 상대적으로 배치되어, 보상 전극에서 방출된 교류 전기장이 실질적으로 수신 전극에만 커플링될 수 있다. 보상 전극에서 방출된 교류 전기장의 도움으로, 제1 동작 모드에서의 센서 디바이스의 민감도가 설정될 수 있다.

본 발명에 의하여, 접근 및 접촉 검출 방법이 본 발명에 따른 센서 디바이스에 제공될 수 있는데, 수신 전극 및 필드 센싱 전극에 커플링될 수 있는 제1 교류 전기장이 송신 전극에서 방출되고, 수신 전극에서 픽업된 제1 전기 신호가 제1 동작 모드에서 평가되고, 제2 동작 모드에서, 수신 전극은 제2 교류 전기 신호로 구동되어, 필드 센싱 전극에 커플링될 수 있는 제2 교류 전기장이 수신 전극에서 방출되고, 필드 센싱 전극에서 픽업된 제2 전기 신호가 평가된다.

물체에 의한 센서 디바이스에의 접촉을 표시하는 제1 임계값이 제1 모드에 할당될 수 있는데, 센서 디바이스는 제1 전기 신호가 제1 임계값을 초과하자마자 제1 동작 모드에서 제2 동작 모드로 변경된다. 센서 디바이스로의 물체의 접근을 표시하는 제2 임계값이 제2 동작 모드에 할당될 수 있는데, 제2 임계값은 제1 임계값에 따라 선택된다.

제1 동작 모드에서, 보상 전극이 제3 교류 전기 신호로 구동될 수 있는데, 제3 교류 전기 신호의 위상 및/또는 진폭은 제1 전기 스위칭 신호의 위상 및/또는 진폭과는 다르다.

Claims

정전용량성 센서 디바이스용 전극 디바이스로서,
- 적어도 하나의 송신 전극(SE)과 적어도 하나의 수신 전극(EE)을 갖는 제1 전극 구조(ES1), 및
- 적어도 하나의 필드 센싱 전극(FE)을 갖는 제2 전극 구조를 포함하고,
- 제1 동작 모드(BM1)에서는, 적어도 하나의 상기 송신 전극(SE)에 제1 교류 전기 신호(WS1)가 공급되고, 및 제1 전기 신호(S1)가 적어도 하나의 상기 수신 전극(EE)으로부터 탭되고,
- 제2 동작 모드(BM2)에서는, 상기 제1 전극 구조(ES1)의 적어도 하나의 전극(EE, SE)에 소정의 교류 전기 신호가 공급되고, 및 적어도 하나의 상기 필드 센싱 전극(FE)으로부터 제2 전기 신호(S2)가 탭되는 전극 디바이스.
제1항에 있어서,
- 상기 제1 동작 모드에 있어서, 상기 송신 전극(SE)에서 방출된 제1 교류 전기장(WS)이, 상기 수신 전극(EE) 및 상기 필드 센싱 전극(FE)에 커플링될 수 있고, 및
- 상기 제2 동작 모드에 있어서, 상기 송신 전극(SE)에서 방출된 제1 교류 전기장(WS)과 상기 수신 전극(EE)에서 방출된 제2 교류 전기장(WE)이, 상기 필드 센싱 전극(FE)에 커플링될 수 있는 전극 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
- 상기 제1 동작 모드에서 상기 수신 전극(EE)으로부터 탭된 상기 제1 전기 신호(S1) 및
- 상기 제2 동작 모드에서 상기 필드 센싱 전극(FE)으로부터 탭된 상기 제2 전기 신호(S2)는,
상기 센서 디바이스에 대한 물체의 접근을 표시하는 전극 디바이스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극 구조 및 상기 제2 전극 구조는 평가 디바이스(A)에 커플링될 수 있고,
그에 의해 제1 임계값이 상기 제1 동작 모드에 할당될 수 있고, 그에 의해 상기 평가 디바이스(A)가 상기 제1 동작 모드로부터 상기 제2 동작 모드로 변경되도록 구성되는 전극 디바이스.
제4항에 있어서,
상기 평가 디바이스(A)는,
상기 제1 전기 신호(S1)가 상기 제1 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자, 상기 제1 동작 모드로부터 상기 제2 동작 모드로 변경되도록 구성되는 전극 디바이스.
제4항 또는 제5항에 있어서,
제2 임계값이 상기 제2 동작 모드에 할당될 수 있고,
상기 평가 디바이스(A)는 상기 제1 임계값에 따라 상기 제2 임계값을 선택하도록 구성된 전극 디바이스.
제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 임계값은 상기 제2 동작 모드에 할당될 수 있고,
상기 평가 디바이스(A)는 상기 제1 전기 신호(S1)에 따라 상기 제2 임계값을 선택하도록 구성된 전극 디바이스.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 평가 디바이스(A)는,
- 상기 제1 전기 신호(S1)가 상기 제1 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자, 제1 검출 신호(DS1)를 제공하고, 및
- 상기 제2 전기 신호(S2)가 상기 제2 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자, 제2 검출 신호(DS2)를 제공하도록 구성되는 전극 디바이스.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극 구조는, 적어도 하나의 보상 전극(KE)을 더 포함하는 전극 디바이스.
제9항에 있어서,
- 상기 제1 동작 모드(BM1)에서, 적어도 하나의 상기 보상 전극(KE)에는 제2 교류 전기 신호(WS2)가 공급될 수 있고, 및
- 상기 제2 동작 모드(BM2)에서, 상기 제1 전극 구조(ES1)의 적어도 하나의 전극(EE, SE, KE)에는 상기 교류 전기 신호가 공급될 수 있는 전극 디바이스.
제9항 또는 제10항에 있어서,
- 제1 동작 모드에서, 상기 송신 전극(SE)에서 방출된 제1 교류 전기장(WS)은 상기 수신 전극(EE)에 커플링될 수 있고, 및
- 상기 제2 동작 모드에서, 상기 송신 전극(SE)에서 방출된 제1 교류 전기장(WS) 및/또는 상기 수신 전극(EE)에서 방출된 제2 교류 전기장(WE) 및/또는 상기 보상 전극(KE)에서 방출된 제3 교류 전기장(WK)이 적어도 하나의 필드 센싱 전극(FE)에 커플링될 수 있는 전극 디바이스.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 교류 전기 신호(WS2)는, 상기 제1 동작 모드(BM1)에서, 상기 보상 전극(KE)에서 방출된 상기 교류 전기장(WK)이 상기 수신 전극(EE)에만 커플링될 수 있도록 선택되는 전극 디바이스.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보상 전극(KE), 상기 수신 전극(EE) 및 상기 필드 센싱 전극(FE)은,
상기 보상 전극(KE)에서 방출된 상기 교류 전기장(WK)이 상기 수신 전극(EE)에만 상기 수신 전극(EE)에만 커플링되도록, 서로에 대해 상대적으로 배치되는 전극 디바이스.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 교류 전기 신호(WS2)는, 상기 제1 교류 전기 신호(WS1)에 대하여 디페이징(dephase)되고, 및/또는 상기 제1 교류 전기 신호(WS1)에 대하여 낮은 진폭을 갖는 전극 디바이스.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 교류 전기 신호(WS2)는 상기 제1 전기 신호(WS1)와 동일 위상(in phase)인 전극 디바이스.
제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 동작 모드에서, 적어도 하나의 상기 보상 전극(KE)에 제4 교류 전기 신호(WS4)가 공급될 수 있는 전극 디바이스.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 동작 모드에서, 적어도 하나의 상기 수신 전극(EE)에 제3 전기 신호(WS3)가 공급될 수 있는 전극 디바이스.
제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 동작 모드에서, 적어도 하나의 상기 송신 전극(SE)에 상기 제1 교류 전기 신호(WS1)가 공급될 수 있고,
상기 제2 동작 모드에서, 상기 제3 전기 교류 신호(WS3)는 상기 제1 교류 전기 신호(WS1)와 동일 위상인 전극 디바이스.
제9항에 있어서,
상기 제1 동작 모드 및/또는 상기 제2 동작 모드에서, 적어도 하나의 상기 보상 전극(KE)은 마스(mass)(접지)에 커플링되는 전극 디바이스.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 전극 디바이스의 상기 동작을 위한 정전용량성 센서 디바이스용 회로 배치로서,
- 상기 제1 전극 구조(ES1) 및 상기 제2 전극 구조(ES2)에 커플링될 수 있는 평가 디바이스(A), 및
- 상기 제1 전극 구조(ES1)와 커플링될 수 있는 적어도 하나의 신호 생성 디바이스(G)를 포함하고,
상기 평가 디바이스(A) 및 상기 신호 생성 디바이스(G)는, 제1 동작 모드(BM1) 및 제2 동작 모드(BM2)로 동작 가능하고,
- 상기 제1 동작 모드(BM1)에서, 적어도 하나의 상기 수신 전극(EE)으로부터 탭된 제1 전기 신호(S1)는 상기 평가 디바이스(A)에 공급되어 상기 평가 디바이스(A)에 의해 평가될 수 있고, 상기 신호 생성 디바이스(G)는 적어도 하나의 상기 송신 전극(SE)에 공급될 수 있는 제1 교류 전기 신호(WS1)를 생성하고,
- 상기 제2 동작 모드(BM2)에서, 상기 신호 생성 디바이스(G)는, 상기 제1 전극 구조(ES1)의 적어도 하나의 전극(EE, SE)에 공급될 수 있는 교류 전기 신호를 생성하고, 적어도 하나의 상기 필드 센싱 전극(FE)으로부터 탭된 제2 전기 신호(S2)는 상기 평가 디바이스(A)에 공급되어 상기 평가 디바이스(A)에 의해 평가될 수 있는 회로 배치.
제20항에 있어서,
상기 제1 동작 모드(BM1)에서, 상기 신호 생성 디바이스(G)는 적어도 하나의 상기 보상 전극(KE)에 공급될 수 있는 제2 교류 전기 신호(WS2)를 생성하고,
제2 동작 모드(BM2)에서, 상기 신호 생성 디바이스(G)는 상기 제1 전극 구조(ES1)의 적어도 하나의 전극(EE, SE, KE)에 공급될 수 있는 교류 전기 신호를 생성하는 회로 배치.
제20항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 임계값이 상기 제1 동작 모드(BM1)에 할당될 수 있고,
상기 평가 디바이스(A) 및 상기 신호 생성 디바이스(G)는, 상기 제1 전기 신호(S1)가 상기 제1 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자, 상기 제1 동작 모드(BM1)로부터 상기 제2 동작 모드(BM2)로 변경되도록 구성되는 회로 배치
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
제2 임계값이 상기 제2 동작 모드(BM2)에 할당될 수 있고,
상기 평가 디바이스(A)는, 상기 제1 동작 모드에서 상기 송신 전극(SE)과 상기 수신 전극(EE) 사이의 정전용량성 커플링에 따라 상기 제2 임계값을 선택하도록 구성되는 회로 배치.
제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평가 디바이스(A)는 상기 보상 전극(KE)과 상기 수신 전극(EE) 사이의 정전용량성 커플링에 따라 상기 제2 임계값을 선택하도록 구성되는 회로 배치.
제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평가 디바이스(A)는,
- 상기 제1 전기 신호(S1)가 상기 제1 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자, 제1 검출 신호(DS1)를 제공하고, 및
- 상기 제2 전기 신호(S2)가 상기 제2 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자, 제2 검출 신호(DS2)를 제공하도록 구성되는 회로 배치.
제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 동작 모드(BM1)에서 상기 제2 교류 전기 신호(WS2)의 상기 위상을 변경하기 위한 위상 시프터 또는 인버터를 더 포함하는 회로 배치.
접근 또는 접촉의 검출을 위한 방법으로서,
- 제1 동작 모드에서,
- 적어도 하나의 수신 전극(EE)으로부터 탭된 제1 전기 신호(S1)를 평가하는 단계;
- 적어도 하나의 송신 전극(SE)에 제1 교류 전기 신호(WS1)를 공급하는 단계; 및,
- 제2 동작 모드에서,
- 제1 전극 구조(ES1)의 적어도 하나의 전극(EE, SE)에 교류 전기 신호를 공급하는 단계;
- 적어도 하나의 필드 센싱 전극(FE)으로부터 탭된 제2 전기 신호(S2)를 평가하는 단계를 포함하는 접근 및 접촉 검출 방법.
제27항에 있어서,
- 상기 제1 동작 모드에서, 적어도 하나의 보상 전극(KE)에 제2 교류 전기 신호(WS2)를 공급하는 단계, 및
- 상기 제2 동작 모드에서, 상기 제1 전극 구조(ES1)의 적어도 하나의 전극(EE, SE, KE)에 교류 전기 신호를 공급하는 단계를 포함하는 접근 및 접촉 검출 방법.
제27항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 동작 모드에서, 상기 제1 전극 구조(ES1)의 적어도 하나의 전극(EE, KE, SE)에 교류 전기 신호가 공급되는 접근 및 접촉 검출 방법.
적어도 하나의 송신 전극(SE), 하나의 수신 전극(EE) 및 하나의 필드 센싱 전극(FE)을 포함하는 센서 디바이스를 이용한 접근 및 접촉 검출 방법으로서,
상기 센서 디바이스는 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드로 동작가능하고,
- 상기 수신 전극(EE) 및 상기 필드 센싱 전극(FE)에 커플링될 수 있는 제1 교류 전기장(WS)이 상기 송신 전극(SE)에서 방출되도록, 상기 송신 전극(SE)에는 제1 교류 전기 신호(WS1)가 공급되고,
- 상기 제1 동작 모드에서, 상기 수신 전극(EE)으로부터 탭된 제1 전기 신호(S1)가 평가되고, 및
- 상기 제2 동작 모드에서,
- 상기 필드 센싱 전극(FE)에 커플링될 수 있는 제2 교류 전기장(WE)이 상기 수신 전극(EE)에서 방출되도록, 상기 수신 전극(EE)에는 제3 교류 전기 신호(WS3)가 공급되고, 및
- 상기 필드 센싱 전극(FE)으로부터 탭된 제2 전기 신호(S2)가 평가되는 접근 및 접촉 검출 방법.
제30항에 있어서,
물체에 의한 상기 센서 디바이스의 접촉을 표시하는 제1 임계값이 상기 제1 동작 모드에 할당되고,
상기 센서 디바이스는, 상기 제1 전기 신호(S1)가 상기 제1 임계값을 초과하거나 그 아래로 떨어지자마자 상기 제1 동작 모드로부터 상기 제2 동작 모드로 변경하는 접근 및 접촉 검출 방법.
제30항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 디바이스로의 상기 물체의 접근을 표시하는 제2 임계값이 상기 제2 동작 모드에 할당되고, 상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값에 따라 또는 상기 제1 전기 신호(S1)에 따라 선택되는 접근 및 접촉 검출 방법.
제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 디바이스는 보상 전극(KE)을 더 포함하고,
상기 보상 전극에는 상기 제1 동작 모드에서 제2 교류 전기 신호(WS2)가 공급되고,
상기 제2 교류 전기 신호(WS2)의 위상 및/또는 진폭은 상기 제1 교류 전기 신호(WS1)의 위상 및/또는 진폭과는 다른 접근 및 접촉 검출 방법.
적어도 하나의 송신 전극(SE), 하나의 수신 전극(EE) 및 하나의 필드 센싱 전극(FE)을 포함하는 센서 디바이스를 이용한 접근 및/또는 접촉 검출 방법으로서,
- 상기 송신 전극(SE) 및/또는 상기 수신 전극(EE)에는 교류 전기 신호가 공급되고, 및,
- 적어도 하나의 상기 필드 센싱 전극(FE)으로부터 전기 신호(S2)가 탭되어 평가되고, 이에 의해 상기 전기 신호(S2)가 접근 및/또는 접촉을 표시하는 접근 및/또는 접촉 검출 방법.
제34항에 있어서,
상기 센서 디바이스는 보상 전극(KE)을 더 포함하고,
상기 보상 전극(KE)에는 상기 교류 전기 신호가 공급되는 접근 및/또는 접촉 검출 방법.
제35항에 있어서,
상기 송신 전극(SE)에서 방출된 제1 교류 전기장(WS) 및/또는 상기 수신 전극(EE)에서 방출된 제2 교류 전기장(WE) 및/또는 상기 보상 전극(KE)에서 방출된 제3 교류 전기장(WK)이 적어도 하나의 상기 필드 센싱 전극(FE)에 커플링될 수 있도록,
상기 송신 전극(SE), 상기 수신 전극(EE), 상기 필드 센싱 전극(FE) 및 상기 보상 전극(KE)이 서로에 상대적으로 배치되거나 상기 교류 전기 신호가 설정되는 접근 및/또는 접촉 검출 방법.
제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송신 전극(SE), 상기 수신 전극(EE) 및 상기 보상 전극(KE)의 각각에 공급된 상기 교류 전기 신호들이 서로 다른 접근 및/또는 접촉 검출 방법.