KR20180098498A - 모바일 장치 내의 커패시티브 근거리 통신을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

모바일 장치 내의 커패시티브 근거리 통신을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

모바일 장치는 전도성 소자와 접지 노드를 포함한다. 전도성 소자는 근접 센서에 의해 검출되도록 구성된다. 스위치는 전도성 소자와 접지 노드 사이에 결합된다. 전도성 소자는 스위치를 닫아서 접지 노드에 결합된다. 제1 메모리 소자는 스위치를 제어하도록 구성된다. 제1 메모리 소자는 스위치의 제어 단자에 결합된 레지스터 비트를 포함한다. 데이터 출력은 스위치를 제어하도록 구성된다. FIFO는 데이터를 데이터 출력부로 제공한다. 제1 메모리 소자는 FIFO를 포함한다. 커패시티브 터치 컨트롤러는 전도성 소자의 커패시턴스를 측정하도록 구성된다. 디지털 프로세싱 유닛은 전도성 소자의 커패시턴스를 데이터의 비트로 전환하도록 구성된다. 제2 메모리 소자는 데이터의 비트를 저장하도록 구성된다.

Description

모바일 장치 내의 커패시티브 근거리 통신을 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CAPACITIVE NEAR-FIELD COMMUNICATION IN MOBILE DEVICE}
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것이고, 좀 더 상세하게는, 모바일 장치 내의 커패시티브 근거리 통신을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
스마트폰과 그 밖의 다른 모바일 장치는 빠르게 전세계에 어디서나 이용할 수 있게 되었다. 레스토랑, 대기실 또는 길거리 코너에서 모바일폰과 태블릿 컴퓨터를 흔히 볼 수 있다. 모바일 장치는 게임, 사진, 음악 듣기, 소셜 네트워킹 또는 마이크로폰과 스피커의 설립을 통해 다른 사람과의 간단한 대화를 하는데 사용된다.
모바일 장치는 가족과 친구와 연락함에 의해 삶을 풍요롭게 하고, 어떤 순간을 사진이나 영상으로 캡쳐할 수 있도록 하며, 긴급한 상황에서 누군가와 연락하는 수단을 제공한다. 동시에, 모바일 장치는 사용자에게 어떤 위험을 제기한다. 도 1a는 모바일 장치(10)를 나타낸다. 모바일 장치(10)는 터치스크린 슬레이트 셀룰러(셀) 폰이다. 다른 실시예에서, 모바일 장치(10)는 태블릿 컴퓨터, 페이저, GPS 수신기, 스마트 와치 또는 그 밖의 웨어러블 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 휴대용 게임 콘솔, 또는 라디오 통신할 수 있는 그 밖의 다른 장치이다.
모바일 장치(10)는 모바일 장치의 전면에 터치스크린(12)을 포함한다. 터치스크린(12)은 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 디스플레이하는데 사용된다. 터치스크린(12)상의 GUI는 모바일 장치(10)의 운영 시스템에 의해 결정된 바와 같은, 피드백, 통지 및 사용자에게 그 밖의 정보를 제시한다. 터치스크린(12)은 모바일 장치(10)의 사용자의 신체 일부로부터의 물리적 터치에 민감하다. 터치스크린(12)은 레지스턴스, 커패시턴스, 음향 파장 적외선 그리드, 광학 이미징 또는 사용자의 터치의 존재와 위치를 결정하기 위한 그 밖의 방법을 사용한다.
모바일 장치(10)의 흔한 사용 시나리오에서, 터치스크린(12)은 GUI의 일부로서 버튼을 디스플레이하고, 사용자는 터치스크린상의 버튼의 위치를 터치하여 버튼과 관련된 액션을 수행한다. 일 실시예에서, 터치스크린(12)은 3x4 전화 키보드를 디스플레이한다. 사용자는 전화를 거는 원하는 숫자가 디스플레이된 위치에 터치스크린(12)을 터치함에 의해 디스플레이된 키보드상의 전화 숫자를 건다. 터치스크린(12)은 터치스크린상에 디스플레이된 문자 입력란에 입력될 문자, 숫자 또는 부호의 위치에 사용자가 터치스크린을 터치하여, 전화 키보드와 함께 또는 대안적으로 알파벳이 있는 키보드를 디스플레이한다. 또한, 영상의 재생을 제어하거나 게임을 하는 사용자의 터치를 하여, 다운로드나 스트림 되는 영상을 보거나 게임을 하는데 터치스크린(12)이 사용된다. 일부 실시예에서, 터치스크린의 디스플레이 구성이 비활성될 때, 터치스크린(12)은 사용자의 터치에 민감하다. 음악을 듣는 동안에, 터치스크린상에 심지어 아무것도 디스플레이되지 않아도, 터치스크린(12)상의 심볼을 드로잉함에 의해 사용자는 음악을 정지시키거나, 음악의 다음 트랙으로 이동한다.
버튼(14)은 대체 사용자 입력 메카니즘을 터치스크린(12)에 제공한다. 버튼(14)은 모바일 장치(10)상에서 운영되는 운영 시스템의 프로그래밍에 의존하여 기능을 수행한다. 일 실시예에서, 버튼(14)은 터치스크린(12)상의 GUI를 홈 스크린으로 되돌리고, 이전 GUI 스크린으로 되돌아가거나, GUI상의 메뉴를 오픈한다. 다른 실시예에서, 터치스크린(12)상에 디스플레이된 맥락에 기초하여 버튼(14)의 기능이 변화된다.
스피커(16)는 모바일 장치(10)의 사용자에게 음성 피드백을 제공한다. 모바일 장치(10)가 수신 메세지를 받을 때, 스피커(16)는 음성 통지 소리를 생성하여 사용자에게 수신된 메세지를 알람한다. 수신 전화 콜은 스피커(16)로부터의 벨소리가 사용자를 알람하게 한다. 다른 실시예에서, 수신 전화 콜이 수신될 때, 터치스크린(12)상의 GUI를 통해 선택가능한 음악 신호음은 스피커(16)를 통해 재생된다. 모바일 장치(10)가 전화 콜에 관여하는데 사용될 때, 모바일 장치의 사용자는 마이크로폰(17)으로 말하는 동안 다른 대화 참가자의 음성은 스피커(16)를 통해 재생된다. 사용자가 영화를 보거나 게임을 할 때, 영화와 게임과 관련된 소리는 사용자가 듣기 위해 스피커(16)에 의해 재생된다.
전방 카메라(18)는 모바일 장치(10)의 운영 시스템으로 가시적 피드백을 제공한다. 카메라(18)는 터치스크린(12)을 향하는 영역의 디지털 이미지를 생성한다. 카메라(18)는 대화 동안에 사용자의 얼굴의 영상을 캡쳐하기 위한 모바일 장치(10)상에서 운영되는 영상 채팅 어플리케이션에서 사용된다. 모바일 장치(10)는 사용자의 영상을 또 다른 위치의 또 다른 모바일 장치로 전송하고, 터치스크린(12)상에 디스플레이되는 다른 모바일 장치를 사용하는 또 다른 사람의 스트리밍 영상을 수신한다. 또한, 카메라(18)는 셀프 카메라나 다른 사진을 찍는데 사용된다. 카메라(18)가 사진을 찍는데 사용될 때, 터치스크린(12)은 카메라에 의해 캡쳐된 이미지를 디스플레이하여, 터치스크린이 전자 뷰파인더이다. 캡쳐된 사진은 이후의 터치스크린(12)상에서 보기 위해 모바일 장치(10) 내의 메모리상에 저장되고, 소셜 네트워크상에서 공유 또는 개인용 컴퓨터로 백업된다.
하우징(20)은 모바일 장치(10)의 내부 구성을 위한 구조적 지지부와 보호재를 제공한다. 하우징(20)은, 직접 노출되면 모바일 장치(10) 내의 회로판과 그 밖의 다른 구성에 손상을 야기하는 외부 위험을 견디기 위하여 강성 플라스틱이나 금속 재료로 제조된다. 일 실시예에서, 터치스크린(12)의 반대편의 하우징(20)의 판넬은 가입자 식별 모듈(SIM) 카드, 플래시 메모리 카드 또는 배터리와 같은 모바일 장치(10)의 교환가능한 부분을 꺼내기 위해 제거가능하다. 하우징(20)은 터치스크린(12) 위에 투명한 유리나 플라스틱 부분을 포함하는데, 이는 사용자의 터치가 하우징을 통해 감지될 수 있으면서, 외부 요소로부터 터치스크린을 보호한다.
도 1b는 전화기로서 모바일 장치(10)를 작동하는 사용자(30)를 나타낸다. 하우징(20)의 일부가 제거되어 모바일 장치(10) 내의 안테나(32)를 나타낸다. 사용자(30)는 사용자의 귀에 스피커(16)를 대고 모바일 장치(10)를 잡는다. 마이크로폰(17)은 사용자(30)의 입을 향한다. 사용자(30)가 말할 때, 마이크로폰(17)은 사용자의 음성을 사용자가 말하는 사람에게 전송하기 위하여 사용자의 음성을 검출하고 디지털화한다. 사용자(30)가 말하는 사람은 디지털화된 음성 신호를 모바일 장치(10)로 정송하는데, 이는 스피커(16)상에서 재생되어 사용자가 듣는다. 이에 따라, 사용자(30)는 모바일 장치(10)를 사용하여 다른 사람과 대화한다.
모바일 장치(10)는 셀룰러 네트워크나 음성 트래픽을 할 수 있는 다른 네트워크를 사용하여, 사용자(30)의 음성 신호를 전송하고, 대화하는 사람의 음성 신호를 수신한다. 다양한 실시예에서, 모바일 장치(10)는 Wi-Fi, 블루투스, GSM, CDMA, LTE, HSPA+, WiMAX 또는 그 밖의 다른 무선 네트워크 타입을 통해 음성 신호 및 그 밖의 다른 데이터를 전송한다. 모바일 장치(10)는 RF 안테나(32)로부터 발산하는 라디오 주파수(RF) 전자기파를 사용하여 음성 신호를 전송한다. 모바일 장치(10) 내의 RF 증폭기는 전기 신호를 안테나(32)로 공급하는데, 이는 음성 정보를 포함하고, 라디오 주파수에서 오실레이트한다. 안테나(32)는 모바일 장치(10)를 감싸는 영역을 통해 전자기파로서의 전류의 에너지를 발산하다. 전자기파는 셀룰러 타워에 도달하고, 이는 궁극적으로 사용자(30)가 대화하는 사람이 수신하는 음성 신호를 포워딩한다.
도 1c는 모바일 장치(10)의 RF 섹션(33)의 블록도이다. RF 섹션(33)은 모바일 장치(10) 내의 회로 보드상에 위치된 회로망의 일부를 나타낸다. RF 섹션(33)은 마이크로컨트롤러 또는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(34), RF 트랜시버(36), RF 증폭기(38) 및 안테나(32)를 포함한다. 음성 신호나 그 밖의 다른 디지털 데이터를 수신하기 위한 모바일 장치(10)를 위하여, 라디오파는 안테나(32)에 의해 우선 수신된다. 수신되는 라디오파의 전기장과 자기장을 오실레이트하는 것은 안테나(32) 내의 전자에 힘을 가하고, 이는 전자가 오실레이트되어 안테나 내에 전류를 생성한다. RF 트랜시버(36)는 수신 신호를 복조하여, RF 주파수를 제거하고, CPU(34)로 기저 데이터(underlying data)를 전송한다.
모바일 장치(10)가 데이터를 전송할 때, CPU(34)는 우선 전송될 데이터를 제공한다. 일 실시예에서, CPU(34)는 마이크로폰(17)으로부터 음성 데이터를 수신하고, 오디오 데이터상의 디지털 신호 처리 기능을 수행한다. CPU(34)는 임의의 디지털 신호 처리 또는 음성 데이터에 요구되는 베이스밴드 처리를 수행하거나, 분리된 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 베이스밴드 집적회로(IC)가 사용된다. 다른 실시예에서, 비음성 데이터, 가령, 발신 문자 메세지나 사용자(30)가 터치스크린(12)상에서 보기 원하는 웹사이트의 주소(URL)이 전송된다. CPU(34)가 전송될 데이터를 수신하거나 생성되면, 데이터는 CPU에서 RF 트랜시버(36)로 전송된다. RF 트랜시버(36)는 모바일 장치(10)가 통신하는 네트워크를 위한 주파수를 사용하여 데이터를 변조함에 의해 전송될 데이터를 포함하는 RF 신호를 생성한다.
RF 신호는 RF 트랜시버(36)로부터 RF 증폭기(38)로 전송된다. RF 증폭기(38)는 RF 트랜시버(36)로부터의 신호를 증폭하여 안테나(32)에 의한 전송을 위한 고전력 RF 신호를 생성한다. RF 증폭기(38)는 안테나(32)로 증폭되는 RF 신호를 전송한다. 증폭된 RF 신호는 안테나(32) 내의 전자의 오실레이팅 전류를 야기한다. 오실레이팅 전기 전류는 안테나(32) 주위의 오실레이팅 자기장을 생성하고, 안테나를 따라 오실레이팅 전기장을 생성한다. 시변 전기장과 자기장은 RF 전자기파와 같이, 안테나(32)로부터 주위 환경으로 방사한다.
RF 증폭기(38)의 출력 전력은 CPU(34)에 의해 제어된다. CPU(34)는 RF 증폭기(38)의 이득 설정을 구성함에 의해 안테나(32)로부터 발산하는 RF 신호의 세기를 제어한다. 모바일 장치(10)로부터 라디오파를 수신하는 장치는 집에서의 Wi-Fi를 위한 몇 피트에서부터 시골 셀룰러 서비스를 위한 몇 마일 또는 모바일 장치로부터 심지어 가능하게 더 떨어져 있을 수 있다. RF 증폭기(38)의 더 높은 이득 설정은 고전력 전자기 라디오파가 모바일 장치(10)로부터 발산하도록 야기한다. 고전력 전자기 라디오파는 모바일 장치(10)로부터 더 멀리 떨어진 위치에서 수신된다.
안테나(32)는 전방향인데, 다시 말해, 안테나는 모바일 장치(10)로부터 모든 방향으로 대략 동일하게 에너지를 발산한다. 전방향 안테나(32)는 모바일 장치의 휴대 각도에 무관하게 모바일 장치(10)가 셀룰러 타워와 우수한 연결성을 부여한다. 그러나, 안테나(32)의 전방향 성질 때문에, 도 1b에 도시된 바와 같이, 사용자가 신체 일부 근처에 모바일 장치를 들고 있을 때, 안테나로부터의 RF 전자기 방사선의 현저한 양이 사용자(30)로 발산된다. 신체에 의해 흡수되는 모바일 장치(10)와 같은 모바일 장치로부터의 RF 방사선과 관련하여 일부 건강 우려가 있다. 어떤 연구는 신체에 의해 흡수되는 RF 에너지는 암 및 그 밖의 다른 질병과 연관될 수 있다고 시사한다.
전자파 인체 흡수율(SAR)은 RF 전자기장에 노출될 때, 인체에 의해 흡수되는 에너지의 비율의 측정이다. SAR은 100 kHz 내지 10 GHz의 전자기장의 노출을 측정한다. SAR 등급은 셀 폰 및 자기 공명 영상(MRI) 스캐너와 관련되어 흔히 사용된다.
모바일 장치(10)로 SAR을 측정할 때, 도 1b에 도시된 바와 같이, 모바일 장치는 말하는 위치의 머리에 위치된다. 그리고 나서, SAR 값은 전체 머리에 가장 높은 흡수율을 가진 위치에서 측정되는데, 이는 일반적으로 안테나(32)에 가장 가까운 머리 부분이다. 미국에서, 미국 연방 통신 위원회(FCC)는 모바일 장치가 대부분의 RF 에너지를 흡수하는 조직의 1 그램의 질량을 포함하는 부피에 걸쳐, 1.6 와트 퍼 킬로그램(W/kg) 이하의 SAR 레벨을 가지도록 요구한다. 유럽에서, 유럽 전기 표준화 위원회(CENELEC)는 대부분의 RF 에너지를 흡수하는 조직의 10 그램에 걸쳐 평균하여 2 W/kg의 SAR 한계를 명시한다.
사실상 모바일 장치(10)로부터의 SAR을 제한하는 규제는 사용자(30)의 신체 근처에서 사용될 때, 모바일 장치의 RF 전력을 제한한다. RF 출력을 제한하는 것은 신호 세기를 제한하여, 셀 폰 타워로의 모바일 장치(10)의 연결성을 퇴화시킬 수 있다. 도 2a-2c는 사용자(30)로부터의 모바일 장치(10)의 거리와 SAR의 그래프를 도시한다. 도 2a 및 2b에서, RF 증폭기(38)는 일정한 전력 출력을 가진다. 도 2a에서, CPU(34)는 높은 RF 전력 및 셀 폰 타워로의 모바일 장치(10)의 우수한 연결성을 위한 RF 증폭기(38)를 구성한다. 라인 40은 일정한 RF 전력 출력에서, 모바일 장치(10)가 사용자(30)로부터 멀어지면서, 즉, 도 2a에서 그래프상에 더 오른쪽으로 가면서, SAR이 감소된다는 것을 나타낸다. 모바일 장치(10)가 사용자(30)에 가까이 가면, SAR이 증가한다.
모바일 장치(10)로부터 발산하는 방사선은, 방사선이 안테나(32)로부터 더 이동하면서 감쇠된다. 모바일 장치(10)가 사용자(30)의 머리 바로 옆에 있을 때, 안테나(32)로부터 발산하는 방사선의 대부분은 머리의 좁은 영역에 집중되어서, 높은 SAR을 초래한다. 모바일 장치(10)가 사용자(30)로부터 더 멀어질 때, 방사선이 퍼지고, 더 낮은 에너지 레벨로 사용자의 신체의 더 넓은 영역을 친다. 모바일 장치(10)가 머리에 있을 때 사용자(30)를 치는 방사선의 대부분은 모바일 장치가 일정 거리만큼 떨어져 있을 때 사용자를 잃는다.
라인 40은 높은 RF 전력과 우수한 연결성을 위해 구성될 때를 도시하고, 모바일 장치가 사용자(30)의 신체 일부의 거리 내에 있을 때, 모바일 장치(10)는 SAR 규제 제한(42)을 초과할 것이다. 일 실시예에서, 고전력 출력을 위해 구성될 때, 모바일 장치(10)가 SAR 규제 제한(42)을 초과하는 거리 d는 10 밀리미터(mm)이다. 도 2a에 구성된 바와 같이, 모바일 장치(10)는 우수한 연결성을 포함하나 SAR 규제를 준수하지 않는다.
모바일 장치(10)의 SAR이 규제 제한(42) 아래에 있도록 보장하는 하나의 해결책은 도 2b에 나타난 바와 같이, 모바일 장치의 RF 출력 전력을 감소시키는 것이다. 라인 44는 모바일 장치(10)가 사용자(30)로부터 더 멀어지면서, 도 2a의 컨피규레이션과 같이 SAR이 감소되는 것을 도시한다. 그러나, 도 2b에서, 모바일 장치(10)는 더 낮은 RF 출력으로 구성되어서, 모바일 장치가 사용자(30)에 있을 때, SAR 규제 제한(42)을 초과하지 않는다. 더 낮은 RF 출력은 모바일 장치(10)가 SAR 규제를 준수하도록 하나, 모바일 장치의 연결성을 감소시킨다.
도 2c는 규제 제한(42) 아래에 모바일 장치(10)의 SAR을 유지하기 위한 또 다른 해결책을 나타낸다. 모바일 장치(10)가 사용자(30)로부터 d 보다 더 먼 거리에 있을 때, 라인 46으로 나타난 바와 같이, 모바일 장치의 RF 전력 출력은 도 2a에 나타난 더 높은 전력 설정과 유사한 레벨에 있다. 모바일 장치(10)가 사용자(30)의 거리 d 이내, 다시 말해, 도 2a의 컨피규레이션에서 SAR이 규제 제한(42)을 초과하는 거리 이내에서 움직일 때, 모바일 장치의 RF 출력은 감소되어 규제 제한 아래에 유지된다. 거리 d 이내에서 감소된 RF 출력은 라인 48로 나타나는데, 이는 도 2b의 라인 44와 유사하다. 도 2c에서 구성되는 바와 같이, 모바일 장치(10)는 사용자(30)로부터 d 보다 더 먼 거리에 있을 때 우수한 연결성을 포함하고, 사용자의 거리 d 이내에 있을 때, SAR 규제 제한(42) 아래에 유지되기 위해 감소된 RF 출력을 포함한다.
도 2c에 나타난 컨피규레이션을 실행하기 위해, 모바일 장치(10)는 사용자(30)로부터의 거리를 검출하는데 사용되는 근접 센서를 포함한다. 근접 센서가 근접 센서의 거리 d 이내에 사용자(30)가 있다는 것을 검출하면, CPU(34)는 RF 증폭기(38)의 RF 전력 출력을 감소시켜서, 모바일 장치(10)의 SAR이 규제 제한(42) 위로 상승하는 것을 막는다. 근접 센서가 모바일 장치(10)의 거리 d 이내에 신체가 없다는 것을 검출하면, CPU(34)는 RF 전력 출력을 증가시켜서 연결성을 개선한다.
도 3a는 근거리 통신(NFC) 루프 안테나(50)와 NFC 칩(52)을 나타내기 위해 제거된 터치스크린(12)의 일부를 포함하는 모바일 장치(10)를 나타낸다. NFC 루프 안테나(50)는 NFC 루프 안테나를 통한 통신에 사용되는 캐리어 신호의 파장보다 현저하게 짧다. 캐리어 신호의 파장에 비해 NFC 루프 안테나(50)의 짧은 길이는 NFC 루프 안테나로부터 발산되는 전자기파의 크기를 감소시키면서, 루프 안테나 근처의 현저한 자기장 또는 전기장을 생성한다. 모바일 장치(10)의 NFC 루프 안테나(50)와 NFC 루프 안테나를 포함하는 또 다른 장치간의 유도성 결합은 두 장치 간에 통신을 가능하게 한다.
도 3b에 나타난 바와 같이, NFC 기술이, 모바일 장치(10)와 모바일 장치(54)와 같은 두 모바일 장치 간의 통신을 위해 사용된다. 사용자(30)는 수 인치 내에 모바일 장치들을 잡고, NFC 통신을 개시함에 의해 모바일 장치(10)와 모바일 장치(54)간에 파일이나 그 밖의 데이터를 전송할 수 있다. 일부 실시예에서, NFC를 사용하여 두 장치가 서로 범위 내에 있을 때, NFC 통신은 자동으로 트리거된다. 모바일 장치(54)가 모바일 장치(10)의 NFC 루프 안테나(50)의 근처에서 검출되면, 터치스크린(12)은 사용자(30)가 선택할 수 있는 다양한 옵션을 디스플레이하여 NFC 연결을 사용한다.
NFC가 모바일 장치(10)의 유용한 기능을 가능하게 하지만, NFC 루프 안테나(50)와 NFC 칩(52)은 제조 단가와 복잡성은 물론, 부품에 대한 영역과 관련하여, 모바일 장치(10)에 현저한 비용을 추가시킨다. NFC 능력은 NFC 루프 안테나(50)와 NFC 칩(52)의 추가뿐만 아니라, 레지스터와 커패시터와 같은 여러 다른 부품이 NFC 작동을 위해 모바일 장치(10) 내에 요구된다. 또한, NFC 루프 안테나(50)를 통한 전송은 현저한 양의 전류를 끌어들이고, 이는 모바일 장치(10)의 배터리 전력을 소모시킨다.
모바일 장치 제조의 한 목표는 모바일 장치내에 사용되는 부품의 수를 줄이는 것이다. 모바일 장치 내의 부품의 수를 줄이는 것은 모바일 장치가 더 얇고 더 가볍게 제조될 수 있게 하고, 이는 요즘 소비자가 원하는 특징이다. 또한, 부품의 수를 줄이는 것은 모바일 장치를 제조하는 단가와 복잡성을 줄이는 것이고, 이는 제조자에 대해 이득을 증가시키고, 소비자에 대해 가격을 낮춘다.
제조자가 모바일 장치를 제조하는데 사용되는 부품의 수를 감소시키는 하나의 방법은 기존의 부품을 사용하여 새로운 기능을 추가시키거나, 하나의 부품을 사용하여 이전에 여러 부품이 요구되었던 여러 기능을 하는 것이다. 적은 부품을 사용하기 위해 기능을 결합시키는데 문제가 있다. 많은 경우, 하나의 부품은 동시에 여러 기능을 위해 사용될 수 없어서, 기능은 시간 멀티플렉싱되어야 한다. 시간 멀티플렉싱은 부품이 여러 기능을 위해 사용되지만, 부품은 임의의 주어진 시간에서는 그 여러 기능 중 하나만을 위해 사용된다는 것을 의미이다. 더 적은 부품을 사용하기 위해 기능을 결합시키기 위한 또 다른 문제는 기존 기술을 새로운 사용으로 조절하는 것이다. 일부 경우에서, 새로운 기능을 위해 기존의 부품을 사용하는데 필요한 수정이 명백하지 않거나 집적된 회로 모듈에 변화를 요구한다.
모바일 장치에 부품이나 복잡한 회로를 추가하지 않으면서, 모바일 장치와 근처의 다른 장치 간에 통신할 수 있도록 하는 요구가 존재한다. 따라서, 일 실시예에서, 본 발명은 모바일 장치를 제조하는 방법인데, 이는 전도성 소자를 제공하는 단계, 접지 노드를 제공하는 단계, 전도성 소자와 접지 노드 사이에 결합되는 스위치를 제공하는 단계, 스위치를 제어하도록 구성된 제1 메모리 소자를 제공하는 단계 및 전도성 소자의 커패시턴스를 측정하도록 구성된 커패시티브 터치 컨트롤러를 제공하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 모바일 장치를 제조하는 방법인데, 이는 전도성 소자를 제공하는 단계, 접지 노드를 제공하는 단계, 전도성 소자와 접지 노드 사이에 결합되는 스위치를 제공하는 단계 및 스위치를 제어하도록 구성되는 제1 메모리 소자를 제공하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 모바일 장치를 제조하는 방법인데, 이는 전도성 소자를 제공하는 단계, 접지 노드를 제공하는 단계 및 전도성 소자와 접지 노드 사이에 결합되는 스위치를 제공하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 모바일 장치인데, 이는 전도성 소자 및 접지 노드를 포함한다. 스위치는 전도성 소자와 접지 노드 사이에 결합된다.
도 1a-1c는 RF 전송 능력을 가진 모바일 장치를 나타낸다.
도 2a-2c는 근접 센서의 사용 및 사용하지 않는 모바일 장치에 대한 신체로부터의 거리와 SAR을 나타낸다.
도 3a-3b는 유도성 근거리 통신 능력을 포함하는 모바일 장치를 나타낸다.
도 4a-4b는 근접 센서를 포함하는 모바일 장치를 나타낸다.
도 5a-5c는 쉴딩 영역을 감싸는 근접 센싱 소자와 사람 손가락 간의 전기장을 나타낸다.
도 6a-6c는 제1 모바일 장치의 근접 센싱 소자와 제2 모바일 장치의 근접 센싱 소자 간의 전기장을 나타낸다.
도 7a-7b는 센싱 소자를 사용하여 데이터를 전송하기 위한 능력을 포함하는 커패시티브 터치 컨트롤러를 나타낸다.
도 8a-8b는 커패시티브 NFC를 사용하여 두 모바일 장치 간에 데이터를 전송하는 것을 나타낸다.
도 9a-9b는 커패시티브 NFC를 통해 데이터를 송수신하는데 사용되는 FIFO를 나타낸다.
본 발명은 도면을 참조하여 이하 상세한 설명의 하나 이상의 실시예로 기술되는데, 여기서, 유사한 숫자는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 본 발명이 본 발명의 목적을 달성하기 위한 최적의 모드와 관련하여 기술되는 반면, 기술 분야의 당업자는 첨부된 청구항에 의해 정의되고, 이하의 개시물 및 도면에 의해 지지되는 이들의 등가예와 같이 대안예, 수정예 및 등가예를 커버하도록 의도하여 본 발명의 사상과 범위 내에 포함된다는 것을 인식할 것이다.
도 4a는 PCB상에 형성되거나 배치된 CPU(34), 커패시티브 터치 컨트롤러(56), 센싱 소자(58) 및 쉴딩 영역(60)을 포함하는 인쇄 회로 기판(PCB, 55)을 드러내기 위해 제거된 하우징(20) 및 터치스크린(12)의 일부를 포함하는 모바일 장치(10)를 나타낸다. 다른 실시예에서, 플렉서블 인쇄 회로(FPC)가 PCB(55) 대신에 사용된다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)와 센싱 소자(58)는 모바일 장치(10)를 위한 근접 센서를 형성한다. 일부 실시예에서, 근접 센서는 별도의 센싱 소자를 요하지 않으면서 사용된다. 전도성 트레이스(62)는 센싱 소자(58)를 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 연결하면서, 전도성 트레이스(64)는 쉴딩 영역(60)을 커패시티브 터치 컨트롤러에 연결한다. 전도성 트레이스(66)는 CPU(34)와 커패시티브 터치 컨트롤러(56)간의 통신을 제공한다.
PCB(55)는 전자 부품을 탑재하고, 모바일 장치(10)의 기능을 제공하는데 필요한 전도성 트레이스를 형성하기 위한 베이스를 제공한다. PCB(55)는 모바일 장치(10)의 기능을 실행하는데 요구되지만 도시되지 않은 다른 회로 요소와 반도체 패키지를 포함한다. PCB(55)는 모바일 장치(10)를 위해 필요한 모든 전자 부품을 포함한다. 다른 실시예에서, 모바일 장치(10)를 위한 전자 부품은 복수의 PCB에 걸쳐 분리된다. PCB(55)는 유니버셜 시리얼 버스(USB) 포트, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리, 그래픽 프로세싱 유닛(GPU), 또는 시스템 온 칩(SoC)과 같은 추가 부품도 포함한다.
커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스 또는 고유 커패시턴스를 측정하기 위한 IC 설계이다. 셀프-커패시턴스는 전도성 요소, 가령, 센싱 소자(58)와 접지 전위간에 측정되는 커패시턴스이다. 가령, 무릎, 손가락, 손바닥 또는 사용자(30)의 얼굴과 같은 검출될 전도성 물체가 센싱 소자(58) 근처에 있지 않을 때, 센싱 소자의 셀프-커패시턴스(Csensor)는 환경 커패시턴스(Cenv)이다. Cenv는 센싱 소자 근처의 환경과 상호작용하는 센싱 소자(58)로부터의 전기장에 의해 결정된다. 특히, 센싱 소자(58)로부터의 전기장은 쉴딩 영역(60), 트레이스(62-66), 전력 및 접지판, 전도성 비아 및 IC와 같은 근처 전도성 재료와 상호작용한다. 사용자(30)의 신체 일부가 센싱 소자(58) 근처에 있을 때, 센싱 소자의 셀프-커패시턴스(Csensor)는 Cenv 더하기 신체 일부에 기여하는 커패시턴스(Cuser)이다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 Cenv의 값으로 보정되고, 센싱 소자(58)의 전체 셀프-커패시턴스에서 Cenv를 뺀다. 잔여 커패시턴스는 센싱 소자(58)의 근접하는 사용자(30)의 신체 일부에 기여하는 셀프-커패시턴스, 즉 Cuser이다. 실제로, Csensor로부터 Cuser를 고립시키는 다른 방법이 다른 실시예에서 사용되지만, 커패시티브 터치 컨트롤러(56) 내에 구성가능한 커패시터 뱅크는 셀프-커패시턴스로의 Cenv 기여분을 상쇄하거나 대응하여, 측정될 Cuser만 남긴다.
Cuser, 다시 말해, 사용자(30)에 기여하는 센싱 소자(58)의 측정된 셀프-커패시턴스는 대략 제로인데, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 인터럽트는 물론 메모리 맵핑된 플래그를 통해 근접성의 부족 또는 부재를 CPU(34)로 보고한다. Cuser가 신체 일부와 관련된 스레숄드를 넘으면, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 유사한 방식으로 근접성을 보고한다. 근접성 또는 근접성의 부족을 나타내는 플래그뿐만 아니라, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는, 근접성이 검출되는지 아닌지, 각각의 Cuser 측정치에 대해 Cuser와 비례하는 디지털 값을 CPU(34)로 보고한다. CPU(34)는 어디에 근접성 또는 근접성의 부족이 필요한지 간단한 어플리케이션을 위한 근접성 플래그를 사용하고, 디지털 Cuser 값을 사용하여 좀 더 진보된 기능을 실행한다.
커패시티브 터치 컨트롤러(56)는, 우선 커패시터의 뱅크를 사용함에 의해 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스를 센싱하여 Cenv를 상쇄하고, 그리고 나서, 잔여 커패시턴스, Cuser를 비례 전압 전위로 전환한다. 일부 실시예에서, 센싱 소자(58)의 전체 셀프-커패시턴스(Csensor)는 비례 전압으로 전환되고, 그리고 나서, Cenv에 비례하는 전압에 의해 감소된다. Cuser에 비례하는 결과 전압은 아날로그 투 디지털 컨버터를 사용하여 디지털 값으로 전환된다. 디지털 Cuser 값은 Cuser가 근접성을 인식하기 위한 스레숄드를 초과하는지를 결정하기 위해 처리된다.
센싱 소자(58)는 PCB(55)의 표면상에 형성된 정사각형 구리이지만, 다른 실시예에서, 다른 모양과 다른 전도성 재료가 센싱 소자로 사용된다. 일 실시예에서, 동일한 물리적 요소가 안테나(32)와 센싱 소자(58)로 사용된다. 안테나(32)와 센싱 소자(58)로 사용되는 단일 물리적 요소를 가진 실시예에서, 커패시터와 인덕터는 RF 신호를 필터링하여 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 도달하지 못하게 하고, 낮은 주파수 신호를 필터링하여 RF 증폭기(38) 및 RF 트랜시버(36)에 도달하지 못하게 한다. 다른 실시예에서, 임의의 전도성 요소는 센싱 소자(58)로 사용된다.
센싱 소자(58)는 전도성 트레이스, 비아 및 접지판은 물론, 무릎, 손가락, 손바닥 또는 사용자(30)의 얼굴과 같은 근처 전도성 재료와 전기장을 통해 상호작용을 한다. 전하가 센싱 소자(58)에 가해질 때, 반대 전하는 근저 전도성 재료 내의 센싱 소자를 향해 이끌려진다. 센싱 소자(58) 근처의 전도성 재료의 양이 증가할 때, 더 많은 양의 전기 전하가 주어진 센싱 소자의 전압 전위에서 센싱 소자로 이끌려진다. 따라서, 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스는 센싱 소자 근처의 전도성 재료의 양의 함수이다. 접지 전위에서 회로 노드로의 전도 경로를 가진 전도성 재료는 셀프-커패시턴스에 더 많은 영향을 미치는데, 왜냐하면 접지 노드는 전도성 재료로 추가적인 전하의 소스를 제공하기 때문이다. 센싱 소자(58)는 접지 노드를 통해 근처 전도성 재료내로 반대 전하를 이끈다.
쉴딩 영역(60)은 실질적으로 센싱 소자(58)를 둘러싸는 전자기 쉴드를 제공한다. 센싱 소자(58)와 쉴딩 영역(60) 반대편의 PCB(55) 표면상에 형성된 쉴딩 영역은 센싱 소자가 모바일 장치(10)의 후면상의 전도성 재료를 검출하는 능력을 감소시킨다.
쉴딩 영역(60)은 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 전기적으로 연결된다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는, 센싱 소자의 셀프-커패시턴스를 측정할 때, 센싱 소자(58)와 유사한 전압 전위로 쉴딩 영역(60)을 구동한다. 다른 실시예에서, 쉴딩 영역(60)은 접지 전위에 전기적으로 연결된다. 쉴딩 영역(60)을 접지 전위에 연결하는 것은 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스의 Cenv 성분에 증가를 제공한다. 더 높은 Cenv는 더 높은 Cenv에 대응하기 위한 커패시티브 터치 컨트롤러(56) 내의 더 큰 커패시터 뱅크를 필요로 한다. 센싱 소자(58)와 유사한 전압 전위로 쉴딩 영역(60)을 구동하는 것은 더 낮은 Cenv를 제공하고, 커패시티브 터치 컨트롤러(56) 내의 필요한 커패시터 뱅크의 크기를 감소시킨다.
전도성 트레이스(62)는 센싱 소자(58)를 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 연결한다. 일부 실시예에서, 복수의 센싱 소자가 사용되는데, 각각의 센싱 소자는 서로 다른 전도성 트레이스로 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 별도로 연결된다. 일 실시예에서, 센싱 소자는 버튼(14)을 실행하는데 사용되는데, 사용자(30)의 근접성이 버튼상에 감지될 때, 버튼이 활성화된다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자(58)의 전압을 조작하고, 전도성 트레이스(62)를 통해 센싱 소자의 셀프-커패시턴스를 검출한다. 전도성 트레이스(64)는 쉴딩 영역(60)을 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 연결한다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 전도성 트레이스(64)를 통해 쉴딩 영역(60)의 전압을 대략 센싱 소자(58)의 전압과 동일하게 제어한다.
전도성 트레이스(66)는 CPU(34)를 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 연결한다. 트레이스(66)는 리셋, 인터럽트, 데이터, 어드레스, 클럭, 인에이블 및 CPU(34)와 커패시티브 터치 컨트롤러(56)간의 통신을 위해 필요한 그 밖의 신호를 라인을 포함한다. 일 실시예에서, CPU(34)는 인터-집적 회로(I2C) 프로토콜을 사용하여 커패시티브 터치 컨트롤러(56)와 통신한다. 다른 통신 프로토콜은 다른 실시예에서 사용된다.
커패시티브 터치 컨트롤러(56)의 일부 기능은 커패시티브 터치 컨트롤러상의 핀에 연결된 하나의 전도성 트레이스(66)를 사용하여, CPU(34)에 의해, 센싱을 인에이블 또는 디스에이블과 같이 제어된다. 다른 기능은 CPU(34)에 의해 커패시티브 터치 컨트롤러(56) 내의 하드웨어 레지스터에 리드 또는 라이트된다. 원시 Cuser 값은 메모리로부터 리드되어서, 커패시티브 터치 컨트롤러(56) 내부의 하드웨어 레지스터에 맵핑된다. 또한, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)가 근접성을 보고할 때, 레지스터는 CPU(34)에 의해 Cuser의 스레숄드 값을 설정하는데 사용된다. 일부 기능은 커패시티브 터치 컨트롤러 내의 하드웨어 레지스터는 물론, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)상의 개별 입력핀 또는 출력핀으로 실행된다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 CPU(34)에 의해 리셋되어 커패시티브 터치 컨트롤러의 리셋 입력핀을 토글링하거나, CPU(34)에 의해 커패시티브 터치 컨트롤러 내의 소프트 리셋 레지스터에 라이팅한다.
도 4b에서, 사용자(30)는 모바일 장치(10)를 잡아서, 그 또는 그녀의 머리까지 올린다. 센싱 소자와 사용자(30)간의 전기장의 상호작용 때문에, 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스가 증가한다. 모바일 장치(10)가 사용자(30)에 근접하여 배치되기 이전에, 모바일 장치의 전면의 영역은 공기에 의해 차지되고, 이는 사용자의 머리보다 셀프-커패시턴스에 더 적은 영향을 미친다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스에서의 상승을 검출하고, 사용자(30)의 근접성을 CPU(34)에 통지한다. CPU(34)는 이에 따라 RF 증폭기(38)의 전력 출력을 감소시켜서, 모바일 장치(10)는 SAR 규제에 준수하도록 한다.
도 5a는 PCB의 상면에 형성된 센싱 소자(58)와 선택적인 쉴딩 영역(60)을 나타내는 PCB(55)의 부분 단면도이다. 선택적인 쉴딩 영역(70)은 센싱 소자(58)와 쉴딩 영역(60) 반대편에 PCB(55)의 하면에 형성된다. 선택적인 오버레이(72)는 센싱 소자와 쉴딩 영역의 물리적 고립과 보호를 위해 센싱 소자(58)와 쉴딩 영역(60) 위에 형성된다.
PCB(55)는 함침된(prepreg) 폴리테트라플루오로에틸렌, FR-4, FR-1, CEM-1 또는 페놀 코튼 페이퍼와 결합된 CEM-3, 에폭시, 레진, 우븐 글래스(woven glass), 매트 글래스(matte glass), 폴리에스테르 및 그 밖의 다른 강화 섬유 또는 직물의 하나 이상의 레이어로 형성된다. 전도성 트레이스와 IC와 같은 모바일 장치(10)의 기능에 필요한 전자 부품은 PCB(55)의 표면상에 형성 또는 배치된다. 일 실시예에서, 멀티레이어 PCB(55)가 사용되는데, 이는 PCB의 상면과 하면 사이의 레이어 상에 전자 부품을 포함한다. PCB(55)의 서로 다른 레이어에서의 부품은 PCB 내에 형성된 전도성 비아를 통해 연결된다.
트레이스(62-66)는 물론 센싱 소자(58)와 쉴딩 영역(60)은 PCB(55) 상에 금속의 레이어로 형성된다. 일 실시예에서, 센싱 소자(58), 쉴딩 영역(60) 및 트레이스(62-66)는 실크 스크린 프린팅, 포토인그레이빙(photoengraving) 또는 PCB 밀링과 같은 서브트랙티브 방법(subtractive method)을 사용하여 금속의 하나의 균일한 레이어로부터 형성된다. 다른 실시예에서, 물리적 증기 증착법(PVD), 화학적 증기 증착법(CVD), 전해 도금, 무전해 도금 또는 또 다른 적합한 금속 증착 공정과 같은 애디티브 방법(additive method) 또는 준애디티브 방법이 사용된다. 쉴딩 영역(70)은 센싱 소자(58)와 쉴딩 영역(60)과 유사한 공정으로부터 형성된다.
센싱 소자(58), 쉴딩 영역(60), 쉴딩 영역(70) 및 전도성 트레이스(62-66)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 주석(Sn), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 인디움 주석 산화물(ITO), 프린팅된 전도성 잉크 또는 그 밖의 다른 전기적으로 전도성 재료의 하나 이상의 레이어를 포함한다. 트레이스(62-66)는 센싱 소자(58)와 동일한 PCB(55)의 표면상에 형성된다. 다른 실시예에서, 트레이스(62-66)는 센싱 소자(58)의 반대편의 PCB(55)의 표면상에 형성되거나, 멀티레이어 PCB가 사용될 때, 중간 레이어 상에 형성된다. 트레이스가 센싱 소자(58)와 동일한 표면에 형성되지 않을 때, 전도성 비아는 트레이스(62-66)를 CPU(34), 커패시티브 터치 컨트롤러(56), 센싱 소자(58) 및 쉴딩 영역(60)에 연결하는데 사용된다. 전도성 비아는 쉴딩 영역(60)을 쉴딩 영역(70)에 연결하여서, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)가 두 쉴딩 영역들을 유사한 전압 전위로 구동한다.
쉴딩 영역들(60 및 70)은 센싱 소자(58)를 위한 방향성은 물론 노이즈 방지 기능을 제공한다. 쉴딩 영역들(60 및 70)은 센싱을 바라는 방향 이외의 각 방향에 센싱 소자(58)를 실질적으로 둘러싸는 전자기 쉴드를 제공한다. 센싱 소자(58)로부터의 전기장은 쉴딩 영역들(60 및 70)과 상호작용을 하는데, 이는, 센싱 소자에 대한 동적인 커패시턴스를 가지는 쉴딩 영역 반대편의 다른 물체 대신에 셀프-커패시턴스에 대한 안정적인 영향을 가진다. 또한, 쉴딩 영역들(60 및 70)은 검출된 커패시턴스의 정확성에 영향을 주는 전자기적 노이즈를 감소시킨다.
도 5a-5c에 도시된 바와 같이, 하면과 측면상에 센싱 소자(58)를 둘러싸는 쉴딩 영역들(60 및 70)로, 바디 부분이 쉴딩 영역(70) 반대편의 센싱 소자(58) 위에 배치될 때, 바디 부분이 검출된다. 사용자(30)의 손가락이나 다른 신체 일부가 PCB(55)의 후면상에 배치될 때, 즉, 센싱 소자(58)로부터 PCB의 반대면상에 배치될 때, 쉴딩 영역(70)은 커패시티브 터치 컨트롤러(56)의 검출 능력을 제한한다. 전방향 안테나(32)를 포함하는 일부 실시예에서, 쉴딩 영역(70)은 사용되지 않아서, 사용자(30)의 신체 일부는 신체 일부가 모바일 장치(10)의 전면이나 후면에 있는지 검출된다. 쉴딩 영역(70)이 없다면, 사용자(30)의 신체 일부가 모바일 장치(10)의 후면에 근접성 이내일 때, 즉, 사용자가 그 또는 그녀의 무릎에 모바일 장치를 설정할 때, 근접성이 검출되고, CPU(34)가 모바일 장치(10)의 RF 전력 출력을 감소시킨다.
쉴딩 영역들(60 및 70)은 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 전기적으로 연결된다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자의 셀프-커패시턴스를 센싱할 때, 센싱 소자(58)와 유사한 전압 전위로 쉴딩 영역들(60 및 70)을 구동한다. 다른 실시예에서, 쉴딩 영역들(60 및 70)은 접지 전위에 전기적으로 연결된다. 쉴딩 영역들(60 및 70)을 접지 전위에 연결하는 것은, 센싱 소자로 이끌리는 전하의 소스를 제공하는 접지때문에, 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스의 Cenv 성분까지 증가를 제공한다. 더 높은 Cenv는 더 높은 Cenv에 대응하기 위한 커패시티브 터치 컨트롤러(56) 내의 더 큰 커패시터 뱅크를 필요로 한다. 센싱 소자(58)와 유사한 전압 전위로 쉴딩 영역(60 및 70)을 구동하는 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는, 쉴딩 영역에서 센싱 소자가 끌어당기는 전하의 양을 감소시킴에 의해 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스를 감소시킨다.
오버레이(72)는 센싱 소자(58)를 위한 물리적 고립과 보호를 제공한다. 오버레이(72)는 먼지, 오물, 비 및 바람과 같은 환경 위험으로부터 센싱 소자(58)를 보호함에 의해 모바일 장치(10)의 강건성을 증가시킨다. 일 실시예에서, 오버레이(72)는 하우징(20)에 통합된 한 장의 플라스틱 또는 유리이다. 오버레이(72)는 반투명, 투명 또는 불투명하다. 오버레이(72)는, 센싱 소자에 근접하여 배치된 사용자의 신체 일부와 센싱 소자(58) 사이에 전기장이 전파할 수 있도록 전기장 투과성이 충분한 재료로 형성된다.
도 5b는 사람 신체 일부가 센싱 소자의 근접하지 않을 때, 센싱 소자(58)와 쉴딩 영역들(60 및 70) 간의 전기장을 나타낸다. 전기장(80)은 센싱 소자(58)와 쉴딩 영역(60) 사이에 확장한다. 전기장(82)은 센싱 소자(58)와 쉴딩 영역(70) 사이에 확장한다. 전기장(80 및 82)은 센싱 소자(58)와 상호작용하는 전기장의 간략화된 그림이다. 실제로, 전기장은 복잡하고, 쉴딩 영역들(60 및 70)으로만 확장하는 것이 아니라, 전도성 비아 또는 전도성 트레이스, 근처의 센싱 소자(58)와 같은 임의의 전도성 재료로도 확장한다. 센싱 소자(58)의 환경 셀프-커패시턴스(Cenv)는 사용자(30)가 근접하지 않을 때 센싱 소자에 근접하는 다른 전도성 재료 및 쉴딩 영역들(60 및 70)와 상호작용하는 센싱 소자로부터 전기장(80 및 82)의 측정치이다.
전하가 센싱 소자(58)에 존재할 때, 전기장(80 및 82)은 센싱 소자를 향하여, 쉴딩 영역들(60 및 70) 내의 반대 전하를 끌어들인다. 양성자의 수에 비해 물체의 원자 내에 전자가 초과될 때, 음전하가 존재한다. 양성자의 수에 비해 물체의 원자 내에 전자가 부족할 때, 양전하가 존재한다. 음으로 전하된 재료는 양전하를 끌어들이고, 양으로 전하된 재료는 음전하를 끌어들인다. 제1 물체가 양전하를 가질 때, 전도성 물체 근처의 전자는 제1 물체로 이끌어져서, 물체 근처에 음전하의 영역을 생성한다. 제1 물체가 음전하를 가질 때, 전도성 물체 근처의 전자는 밀어내져서, 물체 근처에 양전하의 영역을 생성한다. 음전하와 양전하는 반대이다.
도 5c에서, 사용자(30)의 손가락(84)이 센싱 소자(58)의 근접해 있다. 손가락이 도시되지만, 무릎, 손바닥, 얼굴 또는 그 밖의 다른 전도성 물체도 검출될 수 있다. 전기장(86)은 손가락(84)의 끝으로 센싱 소자(58)상의 전하와 반대인 전하를 이끈다. 손가락(84)에 이끌린 전하는 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 의해 센싱 소자(58)로 공급되어야 하는 전하의 전체 양을 증가시켜서, 센싱 소자의 주어진 전압 전위에 도달한다. 전하 나누기 전압이 커패시턴스를 정의하는 공식이므로, 센싱 소자(58)로 이끌린 추가의 전하를 가진 추가적인 전도성 재료는 센싱 소자의 셀프-커패시턴스를 증가시킨다. 도 5c에서, Cenv는 전기장(80 및 82)에 의해 표현되고, Cuser는 전기장(86)에 의해 표현되며, Csensor는 Cenv와 Cuser의 합이다.
커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스, 따라서 Cuser가 상승했다는 것을 측정한다. 플래그는 커패시티브 터치 컨트롤러(56)의 하드웨어 레지스터 내에 설정되고, 커패시티브 터치 컨트롤러는 CPU(34)로 인터럽트 신호를 어써트(assert)한다. CPU(34)는 인터럽트를 수신하고, 새로운 근접성 리딩과 관련된 프로그램 코드를 실행한다. 모바일 장치(10)의 경우에, CPU(34)는 SAR 규제 제한(42)을 초과하는 것을 방지하기 위해, RF 증폭기(38)의 RF 전력 출력을 감소시키는 코드를 실행한다. 다른 실시예에서, 커패시티브 센싱이 버튼(14)을 실행하는데 사용되면, CPU(34)는 근접성이 감지될 때, 버튼의 누름과 관련된 프로그램 코드를 실행한다.
커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱소자(58)를 사용하여 사용자(30)의 신체 일부 이외의 다른 전도성 물체의 근접성을 검출한다. 도 6a는 모바일 장치(10)의 센싱 소자(58)에 근접하게 위치된 모바일 장치(54)의 센싱 소자(88)를 나타낸다. 전기장(86)은 센싱 소자(88)와 상호 작용하고, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스가 변화되었다는 것을 검출한다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)가 센싱 소자(58)의 전압 전위를 변화시켜서, 반대 전하가 센싱 소자(88) 내에서 이끌려진다.
센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스에 대한 센싱 소자(88)의 영향은 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 의해 Cuser로서 검출된다. 모바일 장치(54)는 센싱 소자(88)의 전기적 연결성을 제어할 수 있어서, 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스에 대한 센싱 소자(88)의 영향을 변화시킨다. 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스에 대한 센싱 소자(88)의 영향을 반복적으로 변화시킴에 의하여, 모바일 장치(54)는 디지털 신호를 모바일 장치(10)로 전송한다. 모바일 장치(10)는 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스를 반복적으로 센싱하여 모바일 장치(54)로부터 디지털 신호를 수신한다.
도 6b 및 6c는 모바일 장치(54)로부터 모바일 장치(10)로 이진 데이터 신호를 전송하기 위해, 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스에 대한 센싱 소자(88)의 영향을 수정하는 모바일 장치(54)를 나타낸다. 도 6b에서, 모바일 장치(54)는 센싱 소자(88)를 접지 노드(90)에 결합하였다. 모바일 장치(54)는 센싱 소자(88)와 접지 노드(90) 사이에 연결부를 제공하는 커패시티브 터치 컨트롤러를 포함한다. 접지 노드(9)는 센싱 소자(88)를 위한 전하의 소스이다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)가 센싱 소자(58)의 전압 전위를 수정하기 때문에, 반대 전하는 접지 노드(90)를 통해 센싱 소자(88)로 이끌려진다. 접지 노드(90)를 통해 센싱 소자(88)로 이끌려진 반대 전하는, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 의해 더 많은 전하가 센싱 소자(58)로 공급되어서, 주어진 전압 전위에 도달한다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자(58)로 공급되는 추가 전하를 인식하여, 셀프-커패시턴스의 Cuser 성분에서의 증가와 같이, 주어진 전압 전위에 도달한다. 접지 노드(90)로 연결된 센싱 소자(88)는 손가락(84)이나 사용자(30)의 또 다른 신체 일부와 같이, 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스에 대한 유사한 효과를 가진다.
도 6c에서, 모바일 장치(54)는 스위치(92)를 사용하여 접지 노드(90)로부터 분리된 센싱 소자(88)를 가진다. 모바일 장치(54)는 센싱 소자(88)를 접지 노드(9) 및 그 밖의 다른 전하의 소스로부터 분리시켜서, 센싱 소자(88)를 하이 임피던스 또는 하이-Z 상태가 되게 한다. 하이 임피던스 상태에 있다는 것은 센싱 소자(58)에의 전류의 양이 현저하게 감소된다는 것을 의미한다. 스위치(92)는 스위치로 작동하는, 모바일 장치(54)의 커패시티브 터치 컨트롤러 내의 하나 이상의 트랜지스터로 형성된다. 다른 실시예에서, 접지와 하이 임피던스 사이의 센싱 소자의 연결을 스위칭하는 임의의 방법이 사용된다.
스위치(92)는 센싱 소자(58)에의 전하의 흐름을 감소시킨다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자(58)의 전압 전위를 변화시키기 때문에, 상당한 반대 전하가 센싱 소자(88) 내로 이끌려지지 않는다. 스위치(92)가 센싱 소자(88)를 접지 노드(90)로부터 분리시키기 때문에, 모바일 장치(54)는 센싱 소자(88) 내로 상당한 전하의 소스를 제공하지 않는다. 센싱 소자(58)상의 전하가 변하기 때문에, 센싱 소자(88)상에 어떠한 전하는 이미 센싱 소자(88) 내에서 움직인다. 그러나, 스위치(92)가 전하의 공급원, 즉 접지 노드(90)를 차단하기 때문에, 상당한 추가 전하는 센싱 소자(88) 상으로 이끌려지지 않는다. 센싱 소자(88)로 이끌려진 추가 반대 전하 없으면, 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스에 대한 센싱 소자(88)의 영향은 감소된다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자(88)의 근접성으로부터 Cuser에서의 상당한 증가를 검출하지 않는다. 센싱 소자(88)를 하이 임피던스 상태로 되기 위하여 스위치(92)를 개방하는 것은, 센싱 소자(58)의 근접성으로부터 손가락(84)이나 사용자(30)의 또 다른 신체 일부를 제거하는 것과 같은, 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스에 대한 유사한 효과를 가진다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 센싱 소자(88)를 접지 노드(90)에 다시 결합하기 위해 스위치(92)를 폐쇄하는 것은 사용자(30)의 신체 일부를 움직여서 다시 센싱 소자(58)의 근접성 있게 하는 유사한 효과를 가진다.
접지 노드(90)로의 연결과 하이-임피던스로 센싱 소자(88)를 연속적으로 스위칭함에 의해, 모바일 장치(54)는 디지털 데이터 신호를 모바일 장치(10)로 전송한다. 모바일 장치(10)는 적어도 모바일 장치(54)가 디지털 데이터 신호를 수신하기 위해 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스를 변화시키는 만큼 빠르게 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스를 검출한다.
센싱 소자들(58 및 88)을 사용하여 모바일 장치(10)와 모바일 장치(54) 간의 연결은 시리얼 통신 링크이다. 기술 분야에 알려진 프로토콜과 유사한 다양한 프로토콜이 시리얼 데이터 연결을 통해 데이터를 전송하는데 사용된다. 동기식 또는 비동기식 데이터 전송 모드가 사용된다. 일 실시예에서, 접지 노드(90)로의 센싱 소자(88)의 연결은 로직 '1' 값에 해당하는 반면, 하이 임피던스 상태로 센싱 소자(88)를 두는 것은 로직 '0' 값에 해당한다. 인코딩 디지털 데이터의 다른 형태는 다른 실시예에서 사용된다. 다양한 실시예는 임의의 수와 조합의 개시 비트(start bit), 정지 비트(stop bit), 패리티 비트(parity bit) 및 데이터 비트(data bit)를 사용하여 시리얼 데이터 패킷을 전송한다.
커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 센싱 소자(58)를 접지 노드나 하이 임피던스로 연결하는 능력을 포함한다. 모바일 장치(54)는 센싱 소자(88)의 셀프-커패시턴스를 측정할 수 있는 커패시티브 터치 컨트롤러(56)를 포함한다. 디지털 데이터를 모바일 장치(10)로부터 모바일 장치(54)로 전송하기 위하여, 센싱 소자(58)가 접지 노드와 하이 임피던스 사이에 연속적으로 연결되는 동안, 모바일 장치(54)는 센싱 소자(88)의 셀프-커패시턴스를 측정한다. 모바일 장치(10)는, 모바일 장치(10)로 전송하기 위해 모바일 장치(54)에 의해 사용되는 것과 유사한 프로토콜을 사용하여 모바일 장치(54)로 데이터를 전송한다.
모바일 장치(54)와 모바일 장치(10)간의 전송의 방향을 시간 멀티플렉싱함에 의해 양방향 통신이 가능하다. 다른 하프-듀플렉스 통신 방법과 유사한 프로토콜이 사용되어서, 통신의 방향을 제어한다. 일부 실시예에서, 각각의 모바일 장치는 커패시티브 NFC에 사용되는 두 개의 센싱 소자를 포함하는데, 이는 하나의 모바일 장치의 전송 패드가 제2 모바일 장치상의 수신 패드의 대응되는 위치 내에 있도록 위치된다. 모바일 장치(10)와 모바일 장치(54)는 전면 대 전면 또는 후면 대 후면으로 위치될 때, 모바일 장치(10)는 모바일 장치(54)의 수신 센싱 소자에 근접하는 전송 센싱 소자를 포함하고, 모바일 장치(10)는 모바일 장치(10)의 전송 센싱 소자에 근접하는 수신 센싱 소자를 포함한다.
도 7a는 커패시티브 터치 컨트롤러(56)의 내부 구성의 블록도이다. 아날로그 프론트-엔드(AFE)(102)는 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스를 검출하고, 셀프-커패시턴스의 디지털 값을 디지털 프로세싱 유닛(104)으로 출력한다. 데이터가 커패시티브 NFC를 통해 수신될 때, 근접성 리딩은 데이터를 수신하는데 사용된다. 레지스터(106)는 CPU(34)로 정보를 보고하기 위한 커패시티브 터치 컨트롤러(56) 또는 커패시티브 터치 컨트롤러를 구성하기 위한 CPU에 의해 사용되는 다양한 하드웨어 레지스터를 포함한다. 커패시티브 NFC를 통해 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 의해 데이터의 전송하는 동안 디지털 출력부(108)가 사용된다. 데이터 출력부(108)는 전송될 데이터에 기초하여 센싱 소자(58)를 접지 전위 또는 하이 임피던스에 연결한다. 커패시티브 터치 컨트롤러(56)가 커패시티브 NFC를 통해 또 다른 모바일 장치로 데이터를 전송할 때, 멀티플렉서(MUX) 또는 스위치(110)는 센싱 소자(58)를 데이터 출력부(108)에 연결하고, 아니면, 사용자(30)의 근접성을 센싱하거나 커패시티브 NFC를 통해 데이터를 수신하기 위해 센싱 소자를 AFE(102)에 연결한다.
AFE(102)는 구성가능한 커패시터의 뱅크를 포함하는데, 이는 Cenv의 영향을 대략적으로 상쇄시키기 위해 조절되어서, 외부 전도성 물질의 근접성에 의한 커패시턴스, Cuser가 고립되어 정확하게 측정된다. Cuser는, 센싱 소자(58)가 사용자의 근접성을 검출하는데 사용될 때, 사용자(30)의 신체 일부에 기여가능한 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스의 부분이다. Cuser는, 모바일 장치(10)가 커패시티브 NFC를 통해 데이터를 수신할 때, 또 다른 모바일 장치의 센싱 소자에 기여가능한 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스의 부분이다.
레지스터(106)로부터의 디지털 값은 Cenv의 이전 리딩값에 기초하여, AFE(102) 내의 커패시터의 뱅크를 구성한다. AFE(102) 내의 구성가능한 커패시터 뱅크는 이전에 검출된 Cenv에 대략 비례하는 전압을 생성하는데 사용된다. 또한, AFE(102)는 Csensor, 즉, 센싱 소자(58)의 전체 셀프-커패시턴스에 대략 비례하는 전압을 생성한다. AFE(102)는 Csensor에 비례하는 전압에서 Cenv에 비례하는 전압을 차감하여, Cuser에 대략 비례하는 전압을 생성한다. Cuser에 비례하는 전압은 AFE(102) 내의 아날로그-투-디지털 컨버터에 의해 디지털 값으로 전환되고, 디지털 프로세싱 유닛(104)으로 출력된다. Cuser, Csensor 및 Cenv는 커패시티브 터치 컨트롤러(56)와 센싱 소자(58)로부터 형성된 근접 센서의 커패시턴스의 각각 서로 다른 값이다.
디지털 프로세싱 유닛(104)은 AFE(102)로부터 Cuser에 대략 비례한는 디지털 값을 수신하고, 그 값을 레지스터(106) 내의 하드웨어 레지스터에 라이트한다. 레지스터(106) 내의 레지스터에 라이트된 디지털 Cuser 값은 레지스터를 리딩함에 의해 CPU(34)에 사용가능하다. 레지스터(106)의 하드웨어 레지스터에 저장되고, CPU(34)에 의해 구성되는 서로 다른 디지털 값은, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)가 근접성을 CPU(34)로 보고하기 위해 Cuser가 도달해야만 하는 스레숄드를 나타낸다. AFE(102)로부터의 디지털 Cuser 값이 레지스터(106)로부터의 스레숄드 값을 초과할 때, 디지털 프로세싱 유닛(104)은 레지스터(106) 내의 근접성 상태 플래그가 로직 '1'이 되도록 하고, CPU(34)는 근접성 이벤트를 다루기 위해 인터럽트된다.
센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스가 새로운 Cusr 값으로 전환될 때마다, 디지털 프로세이 유닛(104)은 레지스터(106) 내에 Cuser의 디지털 값을 저장한다. 일 실시예에서, 디지털 프로세싱 유닛(104)은 AFE(102)로부터 원시 Cuser 값을 레지스터(106)에 저장한다. 다른 실시예에서, 디지털 프로세싱 유닛(104)은 레지스터(106) 내에 저장하기 이전에, 가령, Cenv의 표류를 위하여 Cuser를 조절하거나 고주파수 노이즈를 필터링함에 의해 Cuser 값을 조절한다.
레지스터(106)는, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)를 구성하기 위한 CPU(34) 또는 CPU로 근접성 및 그 밖의 다른 정보를 보고하기 위한 커패시티브 터치 컨트롤러에 의해 사용되는 다양한 메모리 맵핑된 하드웨어 레지스터를 포함한다. 레지스터(106)의 일부 하드웨어 레지스터는, 제조자가 모바일 장치(10)의 수명 동안 영구적으로 또는 제조자의 업데이트에 의해 수정되기까지 설정하도록 원하는 컴피규레이션 태양을 위해 제조자에 의해 설정된다. 레지스터(106)는, 사용자(30)의 근접성 상태가 변화될 때, 즉, 사용자가 센싱 소자(58)의 근접성에 들어가거나 나올 때, CPU(34)로 통지하는데 사용되는 인터럽트 요청(IRQ) 비트를 포함한다. 또한, 레지스터(106)는 Cuser의 새로운 리딩값 또는 Cenv의 새로운 보정값의 완성을 위한 IRQ 비트를 포함한다. 레지스터(106)는 CPU(34)에 의해 사용되어서, 근접성이 검출된다고 간주될 때, Cuser의 스레숄드 값을 설정하고, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)를 리셋하며, 주기적 커패시턴스 리딩값이 다른 사용 중에 발생하는 주파수를 설정한다.
레지스터(106)는 모바일 장치(10)의 제조자에 의해 설정된 리드-온리 레지스터를 포함한다. 하나의 리드-온리 레지스터는 기준 Cenv 리딩값을 저장하는데 사용되는데, 제조자가 알려진 상태에서 모바일 장치(10)로 이를 계산한다. 기준 Cenv 리딩값은 이후의 Cenv 리딩값이 근접성의 사용자(30) 없이도 유효하다는 것을 확인하는데 사용되고, 또한, Cenv의 다른 값이 사용가능하지 않을 때, 근접성을 검출하는데 사용된다. 레지스터(106) 내의 또 다른 리드-온리 레지스터는 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스의 온도 계수를 저장하는데 사용된다. 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스는 모바일 장치(10)의 온도와 대략 선형 관계를 가진다. 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스와 모바일 장치(10)의 온도와의 관계를 정의하는 계수는 디지털 프로세싱 유닛(104)에 의해 사용을 위하여 레지스터(106) 내에 저장되어서 온도 변화에 해당하는 Cuser 리딩값을 정확하게 조절한다.
레지스터(106)는 Cuser의 가장 최근의 측정치가 사용자(30)의 근접성에 있었다는 것을 나타내는지를 표시하는 상태 비트를 포함한다. CPU(34)는 임의의 포인트에서 상태 비트를 리드하여 사용자(30)의 근접 상태를 결정한다. 로직 '0'은 사용자(30)가 모바일 장치(10)의 근접성에 없다는 것을 나타내고, 로직 '1'은 사용자가 근접성에 있다는 것을 나타낸다. 일부 실시예에서, 커패시티브 NFC 모드에서, CPU(34)는 레지스터(106) 내의 상태 비트를 리드하여, 또 다른 장치로부터 데이터의 마지막 비트를 결정한다. 다른 실시예에서, 레지스터(106)는 데이터 레지스터 또는 수신된 데이터를 위한 FIFO를 포함하고, CPU(34)는 동시에 레지스터(106)의 하나 이상의 바이트의 데이터 출력을 리드한다.
선입선처리에 대한 두문자어인 FIFO는 복수의 바이트나 워드의 데이터를 가지고 있는 메모리 장치이다. 데이터가 근접성을 센싱함에 의해 한번에 비트를 수신하기 때문에, 데이터 프로세싱 유닛(104)은 비트를 바이트나 워드로 수집하고, FIFO 내에 데이터를 저장한다. 데이터가 FIFO에서 사용가능하다고 CPU(34)가 통지 받으면, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 커패시티브 NFC를 통해 계속 데이터를 수신하고, 데이터를 FIFO에 저장한다. FIFO에 데이터가 바닥날 때까지, 데이터 프로세싱 유닛(104)이 데이터를 FIFO 내로 라이트하기 위해, CPU(34)는 FIFO로부터 수신된 데이터를 리드한다.
데이터 출력부(108)는 센싱 소자(58)를 접지 노드에 연결하거나, 센싱 소자를 하이 임피던스 상태에 있도록 하는 스위치를 포함한다. 데이터 출력부(108) 내의 스위치는 센싱 소자(58)가 근처의 또 다른 센싱 소자에 의해 검출될 것인지를 제어한다. 데이터 출력부(108)가 센싱 소자(58)를 접지 노드에 연결할 때, 센싱 소자는 또 다른 장치에 의해 검출된다. 데이터 출력부(108)가 센싱 소자(58)를 하이 임피던스 상태에 있도록 할 때, 센싱 소자는 다른 장치에 의해 검출되지 않는다.
데이터 출력부(108)는 커패시티브 NFC를 통해 전송될 데이터를 레지스터(106)로부터 리드 또는 수신한다. 일 실시예에서, 데이터 출력부(108)는 한번에 단일 비트를 수신하고, 센싱 소자(58)와 접지 노드 사이의 연결을 이에 따라 토글한다. 다른 실시예에서, 데이터 출력부(108)는 전체 바이트나 워드를 한번에 다룬다. 멀티-비트 버스는 데이터 출력부(108)로 전송될 데이터를 전송하고, 데이터 출력부(108)는 각각의 한 비트를 센싱 소자(58)와 접지 사이의 연결부를 스위칭함에 따라 한번에 전송한다.
MUX(110)는 AFE(102)에 결합되는 것과 데이터 출력부(108)에 결합되는 것 사이에서 센싱 소자(58)를 스위칭한다. 모바일 장치(10)가 데이터를 커패시티브 NFC를 통해 또 다른 장치로 데이터를 전송한다면, MUX(110)는 센싱 소자(58)를 데이터 출력부(108)에 연결한다. AFE(102)는 센싱 소자(58)로부터 분리된다. 모바일 장치(10)가 커패시티브 NFC를 통해 또 다른 장치로부터 데이터를 수신하거나 사용자(30)의 근접성을 검출한다면, MUX(110)는 AFE(102)를 셀프-커패시턴스의 측정을 위해 센싱 소자(58)에 연결한다. 데이터 출력부(108)는 센싱 소자(58)로부터 분리된다. MUX(110)는 데이터를 송신 및 수신하기 위한 별도의 센싱 소자를 가진 실시예에서 사용되지 않는다. AFE(102)는 하나의 센싱 소자에 연결되는 반면, 데이터 출력부(108)는 또 다른 센싱 소자에 연결된다.
도 7b는 데이터 출력부(108)를 더 자세히 나타낸다. 데이터 제어부(120)는 커패시티브 NFC를 통해 전송될 데이터를 레지스터(106)로부터 수신한다. 스위치(122)는 센싱 소자(58)를 접지 노드(124)에 연결하거나, 센싱 소자가 하이 임피던스 상태에 있도록 하기 위해, 센싱 소자를 접지 노드에 분리시킨다.
일 실시예에서, 데이터 제어부(120)는 레지스터(106)로부터 한 번에 하나의 비트를 얻는다. 레지스터(106)로부터의 비트가 로직 '1'이라면, 데이터 제어부(120)는 스위치(122)를 닫아서, 센싱 소자(58)가 또 다른 모바일 장치의 근접 센서에 의해 검출되도록 하고, 따라서, 로직 '1'을 다른 모바일 장치에 통신한다. 레지스터(106)로부터의 비트가 로직 '0'이라면, 데이터 제어부(120)는 스위치(122)를 열어서, 센싱 소자(58)가 접지 노드(124)에 연결되지 않도록 한다. 센싱 소자(58)가 하이 임피던스에 있고, 또 다른 모바일 장치의 근접 센서에 의해 검출되지 않는다. 다른 모바일 장치는 로직 '0'이 전송된다는 것을 이해한다.
또 다른 실시예에서, 데이터 제어부(120)는 레지스터(106)로부터 바이트 또는 워드의 데이터를 가질 수 있는 메모리 장치를 포함한다. 데이터 제어부(120)는 레지스터(106)로부터 바이트 또는 워드의 데이터를 리드 또는 수신하고, 스위치(122)에 따라서 토글하여 데이터를 한번에 한 비트를 송신한다. 바이트 또는 워드가 전송되면, 데이터 제어부(120)는, 더 많은 데이터가 전송될 필요가 있다면, 레지스터(106)로부터 또 다른 바이트나 워드를 리드 또는 수신한다.
스위치(122)는 드레인 단자는 센싱 소자(58)에 결합되고, 소스 단자는 접지 노드(124)에 결합되며, 게이트 단자는 데이터 제어부(120)에 결합된 N-채널 MOSFET이다. 스위치(122)의 게이트 단자는 스위치(122)의 제어 단자이고, 소스 단자와 드레인 단자 사이의 전류를 제어한다. 스위치(122)의 소스 단자와 드레인 단자는 전도성 단자이다. 다른 실시예에서, 그 밖의 다른 타입의 전기 스위치가 사용된다. 데이터 제어부(120)가 로직 '1', 즉, 양 전압을 스위치(122)의 게이트 단자에 출력할 때, 반전 레이어가 N-채널 MOSFET 내에 생성되는데, 이는 센싱 소자(58)와 접지 노드(124) 사이에 전류를 위한 도통 채널을 생성한다. 센싱 소자(58)는 또 다른 모바일 장치에 의해 검출되고, 로직 '1'은 커패시티브 NFC를 통해 전송된다. 데이터 제어부(120)가 로직 '0', 즉, 접지 전위와 대략 동일한 전압을 출력할 때, 스위치(122)의 N-채널 MOSFET 내의 채널이 닫혀서, 접지 노드(124)와 센싱 소자(58) 사이에 흐르는 전기 전류의 능력을 감소시킨다. 센싱 소자(58)는 또 다른 모바일 장치의 센싱 소자상의 전하와 반대인 전하의 상당한 양을 수신하지 않는다. 센싱 소자(58)는 또 다른 모바일 장치의 센싱 소자의 셀프-커패시턴스에 상당한 영향을 미치지 않는다. 센싱 소자(58)를 검출하지 않기 때문에, 다른 모바일 장치는 로직 '0'을 수신한다.
도 8a는 모바일 장치(10)가 커패시티브 NFC를 통해 모바일 장치(54)로 데이터를 전송할 때 사용되는 커패시티브 터치 컨트롤러의 일부를 나타낸다. 다른 실시예에서, 모바일 장치(10)는 소매 판매 시점 관리 (POS) 시스템, 광고 키오스, 보안 시스템, 자동차, 운동 장비, 홈 오토메이션 장비 및 커패시티브 터치 컨트롤러(56 및 130)와 유사한 커패시티브 터치 컨트롤러가 장착된 그 밖의 다른 장치와 같은 커패시티브 NFC를 통해 다른 장치와 통신한다.
CPU(34)는 데이터 전송을 개시한다. 일 실시예에서, CPU(34)는 모바일 장치(54)와의 핸드셰이킹은 물론, 커패시티브 NFC 전송의 타이밍과 데이터 속도를 제어한다. CPU(34)가 타이밍을 제어할 때, CPU(34)는 우선 레지스터(106)에 비트를 라이트하여 MUX(110)를 스위칭하고, 데이터 출력부(108)를 센싱 소자(58)에 연결한다. 데이터 출력부(108)가 센싱 소자(58)에 연결되면, CPU(34)는 레지스터(106) 내에 또 다른 비트를 라이트함에 의해 스위치(122)를 제어한다. CPU(34)는 로직 '1'을 비트에 라이트 함에 의해, 센싱 소자(58)를 접지 노드(124)에 연결하고, 로직 '1'을 비트에 라이트 함에 의해, 센싱 소자(58)를 하이 임피던스에 있도록 한다. 다른 실시예에서, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 타이밍, 데이터 속도 및 모바일 장치(54)의 커패시티브 터치 컨트롤러(130)와의 핸드셰이킹을 다룬다. CPU(34)는 바이트 또는 워드의 데이터를 레지스터(106)에 라이트하고, 커패시티브 터치 컨트롤러(56)는 데이터를 전송한다.
레지스터(106)는 커패시티브 NFC를 통한 전송을 위해 데이터를 저장하는데 사용되는 메모리 소자를 포함한다. CPU(34)는 비트, 바이트, 워드 또는 복수의 바이트 또는 워드를 전송을 위해 레지스터(106) 내의 메모리 소자에 라이트한다. 일 실시예에서, CPU(34)는 바이트를 레지스터(106)에 라이트한다. 데이터 출력부(108)는 센싱 소자(58)를 사용하여 바이트를 전송하고, 그리고 나서, CPU(34)는 전송을 위한 또 다른 바이트를 전송하기 위해 인터럽트된다. 또 다른 실시예에서, 레지스터(106)는 FIFO가 가득할 때까지, CPU(34)가 라이트하는 FIFO를 포함한다. 데이터 출력부(108)는, CPU(34)가 데이터를 라이트했던 동일한 오더(order)로 FIFO내에 위치된 데이터를 전송한다. FIFO가 가득차면, FIFO가 데이터를 라이트하기 위해 더 이상 가득차지 않을 때, CPU(34)는 인터럽트된다.
데이터 출력부(108)는 스위치(122)가 어떻게 작동되는지 데이터 제어부(120)를 명령하는 한 조각의 데이터를 레지스터(106)로부터 리드한다. CPU(34)가 데이터 속도 및 핸드셰이킹을 다루는 실시예에서, CPU(34)가 센싱 소자(58)를 제어하는데 사용하는 레지스터(106) 내의 레지스터 비트는 스위치(122)의 게이트에 결합된다. 레지스터(106) 내의 FIFO를 사용하는 실시예에서, 데이터 출력부(108)는 데이터가 CPU(34)로부터 수신되었다는 것을 나타내는 신호를 FIFO로부터 수신한다. 데이터 출력부(108)는 전송될 다음 조각의 데이터를 FIFO로부터 팝(pop)하여, 데이터 제어부(120)에 데이터를 저장한다.
데이터 제어부(120)는 필요에 따라 스위치(122)를 작동하여 센싱 소자(58)를 사용하여 커패시티브 NFC를 통해 데이터를 전송한다. 일부 실시예에서, 데이터 제어부(120)는 스위치(122)의 게이트를 CPU(34)에 의해 제어되는 레지스터(106) 내의 비트에 연결하는 패스-스루(pass-through)이다. 다른 실시예에서, 데이터 제어부(120)는 전송될 다음 데이터의 조각을 임시적으로 저장하는데 사용되는 멀티-비트 메모리 소자를 포함한다. 데이터 제어부(120)는, 모바일 장치(54)가 데이터를 적절하게 수신하도록 예상하는 타이밍을 사용하여 각각의 비트에 대해 스위치(122)의 상태를 업데이트 한다. 스위치(122)는 로직 '1'을 전송하기 위해 접지에 결합되는 것과 로직 '0'을 전송하기 위해 하이 임피던스인 것 사이에서 센싱 소자(58)를 스위칭한다.
센싱 소자(58)가 센싱 소자(88)와 근접하면서, 모바일 장치(10) 및 모바일 장치(54)가 서로 가까이 위치된다. 센싱 소자(58)가 접지 노드(124)에 결합될 때, 센싱 소자(58)는 센싱 소자(88)의 셀프-커패시턴스에 상당한 영향을 미치고, 근접성은 커패시티브 터치 컨트롤러(130)에 의해 검출된다. 센싱 소자(58)가 하이 임피던스 일 때, 센싱 소자(58)는 센싱 소자(88)의 셀프-커패시턴스에 상당한 영향을 미치지 않고, 근접성도 검출되지 않는다.
AFE(132)는 센싱 소자(88)의 셀프-커패시턴스를 측정하고, 디지털 프로세싱 유닛(134)에 대해 센싱 소자(58)가 기여하는 커패시턴스에 대략 비례하는 디지털 값을 출력한다. 디지털 프로세싱 유닛(134)은 AFE(132)로부터의 디지털 값과 레지스터(136) 내의 스레숄드 값을 비교하여, 근접성이 검출되는지 아닌지, 즉, 로직 '1'이 모바일 장치(10)에 의해 전송되는지, 로직 '0'인지를 결정한다. 일 실시예에서, 디지털 프로세싱 유닛(134)은 레지스터(136) 내의 근접성 상태 비트를 설정한다. CPU(140)는 근접성 상태를 리드하기 위해 인터럽트되고, 이는 모바일 장치(10)에 의해 전송될 비트를 포함한다. CPU(34)는 레지스터(136) 내의 근접성 상태 비트로부터 개별 비트를 수집하고, 비트를 바이트, 워드 또는 CPU에 의해 추가로 처리되기 위한 데이터 구조로 결부시킨다. 또 다른 실시예에서, 디지털 프로세싱 유닛(134)은 비트를 바이트 또는 워드로 레지스터(136) 내에 저장하고, CPU(34)는 전체 데이터 구조가 수신될 때 인터럽트된다.
도 8b는 모바일 장치(10)에서 모바일 장치(54)로 커패시티브 NFC를 사용하여 한 번에 한 비트의 데이터를 전송하는 방법을 나타낸다. 단계 150에서, 모바일 장치(10)는 레지스터(106) 내의 하드웨어 레지스터로 전송될 비트를 라이팅하는 CPU(34)에 의해 한 비트의 데이터의 전송을 개시한다. 일 실시예에서, 레지스터(106)에 비트를 라이팅하기 전에, CPU(34)는 기설정된 시간의 주기를 대기하여, 이전에 전송된 비트가 모바일 장치(54)에 의해 수신되는 것을 보장한다. 두 개의 비트를 전송하는 사이에 대기하기 위한 시간의 주기는 커패시티브 NFC 표준 또는 데이터 전송을 시작하기 전에 모바일 장치(10)와 모바일 장치(54)에 의해 협의된 것에 의해 설정된다. 일부 실시예에서, CPU(34)는 한번에 레지스터(106)에 단일 비트 이상을 라이트 한다.
단계 152에서, 데이터 제어부(120)는 레지스터(106)로부터의 데이터의 비트를 리드 또는 수신하고, 스위치(122)를 제어하여 센싱 소자(58)를 접지 노드(124) 또는 하이 임피던스에 연결한다. CPU(34)가 로직 '0'을 레지스터(106)에 라이트하면, 데이터 제어부(120)는 스위치(122)를 열어서, 센싱 소자(58)를 하이 임피던스 상태에 있도록 한다. 센싱 소자(58)가 하이 임피던스로 설정되면, 센싱 소자(58)는 센싱 소자(88)의 셀프-커패시턴스에 상당한 영향을 미치지 않고, 모바일 장치(54)는 근접성을 검출하지 않는다. CPU(34)가 로직 '1'을 레지스터(106)에 라이트하면, 스위치(122)는 닫히고, 센싱 소자(58)는 접지 노드(124)에 결합된다. 센싱 소자(58)가 접지 전위에 결합되면, 센싱 소자(58)는 센싱 소자(88)의 셀프-커패시턴스에 상당한 영향을 미친다. 모바일 장치(54)는 근접성을 검출한다.
일 실시예에서, 한 비트의 데이터를 전송하기 위한 CPU(34)에 의해 사용되는 레지스터(106) 내의 물리적 메모리 장치의 출력은 스위치(122)의 게이트에 결합된다. CPU(34)는 레지스터(106)에 라이트함에 의해 스위치(122)의 상태를 제어한다. CPU(34)가 복수의 전송 비트를 한 번에 레지스터(106)에 라이트하는 실시예에서, 데이터 제어부(120)는 레지스터(106)로부터 복수의 비트를 수신하고, 각각의 비트를 모바일 장치(10)와 모바일 장치(54)간에 사용되는 프로토콜에 따라 한 번에 전송하는 책임이 있다.
단계 154에서, 커패시티브 터치 컨트롤러(130)는 근접성 검출을 수행한다. AFE(132)는 AFE(102)와 유사하게 작동하여, 센싱 소자(88)의 환경적인 셀프-커패시턴스를 상쇄하고, 센싱 소자(58), Cuser에 기여하는 셀프-커패시턴스의 부분을 남긴다. AFE(132)는 Cuser에 비례하는 디지털 값을 디지털 프로세싱 유닛(134)으로 출력하는 아날로그 투 디지털 컨버터를 포함한다. 디지털 프로세싱 유닛(134)은 디지털 프로세싱 유닛(104)과 유사하게 작동하여, Cuser를 근접성이 센싱되는지 아닌지를 결정하는 CPU(140)에 의해 레지스터(136) 내에 구성된 스레숄드와 비교한다. Cuser가 스레숄드 이상이면, 커패시티브 터치 컨트롤러(130)는 근접성을 검출하고, 로직 '1'이 근접성 상태 비트에 라이트된다. Cuser가 스레숄드 미만이면, 근접성은 검출되지 않고, 로직 '0'이 근접성 상태 비트에 라이트된다. CPU(140)는 새로운 근접성 상태가 저장될 때, 인터럽트된다.
일 실시예에서, CPU(140)는 더 높은 데이터 전송 속도에 대해 증가된 근접성 검출 주파수를 위한 커패시티브 터치 컨트롤러(130)를 구성한다. 일부 실시예에서, CPU(140)는 커패시티브 터치 컨트롤러(130)를 데이터 수신 모드로 구성한다. 커패시티브 터치 컨트롤러(130)는, 근접성이 리드될때 마다 CPU(140)를 인터럽트하지 않고, 대신에, 근접성 리딩으로부터의 비트를 바이트, 워드 또는 CPU(140)에 의해 구성되는 그 밖의 양의 데이터로 수집한다. 전체 바이트나 워드가 커패시티브 터치 컨트롤러(130)에 의해 수집될 때, CPU(140)는 단일 비트 대신에 바이트나 워드를 리드하기 위해 인터럽트된다.
단계 158에서, CPU(140)는 레지스터(106) 내의 메모리 맵핑된 근접성 플래그를 리드한다. CPU(140)는 데이터를 수신하는 것을 예상하는 상태이고, 근접성 상태 플래그를 모바일 장치(10)로부터 다음 비트의 데이터로 정확하게 처리한다. CPU(140)는 모바일 장치(10)로부터 수신된 데이터 비트를 바이트, 워드 또는 CPU(140)에 의해 사용가능한 그 밖의 다른 데이터 구조로 수집한다.
도 9a는 커패시티브 NFC를 통해 또 다른 장치로 데이터를 전송하기 위하여, 모바일 장치(10)에 의해 사용되는 전송(TX) FIFO(162)를 나타낸다. TX FIFO(162)는 6 조각의 데이터를 가지는 것으로 나타나는데, 각각의 데이터의 조각은 하나의 바이트이다. 다른 실시예에서, TX FIFO(162)는 더 작거나 더 크다. 일 실시예에서, TX FIFO(162)는 1024 조각의 데이터를 가지고, 각각의 데이터의 조각은 32-비트 워드이다. CPU(34)는 바이트를 TX FIFO(162)에 라이트함에 의해 또 다른 모바일 장치로의 전송을 개시한다. 데이터 출력부(108)는 TX FIFO(162)가 데이터를 포함한다는 것을, TX FIFO(162)가 로직 '0'이라는 TX FIFO로부터 FIFO 엠프티 플래그(empty flag)에 의해 통지받는다. 데이터 출력부(108)는 TX FIFO(162)로부터 한 바이트의 데이터를 리드하고, 접지와 하이 임피던스 사이에서 센싱 소자(58)를 토글링함에 의해 한 번에 한 비트의 데이터를 전송한다.
데이터 출력부(108)가 CPU(34)에 의해 라이트된 처음의 바이트를 전송하기에 바쁜 반면, CPU는 데이터를 TX FIFO(162)에 라이트를 계속한다. TX FIFO가 전송될 다음 6 바이트를 포함할 때까지, CPU(34)는 전송될 데이터를 TX FIFO(162)에 계속 라이트한다. TX FIFO(162)가 전송될 6 바이트를 포함할 때, TX FIFO는 가득찬다. CPU(34)는 TX FIFO(162)가 로직 '1'이 되는 FIFO 풀 플래그(full flag)에 의해 가득찬 것을 통지받는다. CPU(34)는, FIFO 풀 플래그가 로직 '0'으로 되돌아올 때, 전송될 데이터를 계속 라이트한다. 일부 실시예에서, 하나의 바이트가 TX FIFO(162)에서 사용가능할 때, FIFO 풀 플래그는 로직 '0'으로 되돌아 온다. 다른 실시예에서, CPU(34)는 CPU가 인터럽트될 때, TX FIFO(162)에서 사용가능한 특정 수의 바이트로 커패시티브 터치 컨트롤러(56)를 구성한다.
TX FIFO(162)는 두 개의 어드레스 포인터를 포함하는데, CPU(34)에 의해 라이트하기 위한 하나의 어드레스 포인터 및 데이터 출력부(108)에 의해 리드하기 위한 하나의 어드레스 포인터이다. 모바일 장치(10)가 리셋될 때, 리드 포인터와 라이트 포인터는 어드레스 0으로 설정되고, FIFO 엠프티 프래그는 로직 '1'이다. CPU(34)는 단일 어드레스를 커패시티브 터치 컨틀롤러(56) 내에 라이트하고, 라이트된 데이터는 라이트 포인터에 의해 표시된 TX FIFO(162) 내의 어드레스로 간다. CPU(34)가 바이트를 TX FIFO(162)에 라이트할 때, 라이트 포인터는 어드레스 1로 증가되는 반면, 리드 포인터는 어드레스 0으로 유지된다. FIFO 엠프티 플래그는 로직 '0'으로 설정된다. 데이터 출력부(108)가 TX FIFO(162)로부터 바이트를 리드할 때, 리드 포인터는 어드레스 1로 증가하고, 라이트 포인터는 어드레스 1로 유지된다. FIFO 엠프티 플래그는 로직 '1'로 설정된다.
CPU(34)는 데이터를 TX FIFO(162)로 계속 라이트하므로, 라이트 포인터는 각각의 라이트된 비트 때문에 증가한다. CPU(34)가 어드레스 5로 라이트한 후에, 라이트 포인터는 어드레스 0으로 되돌아가고, CPU는 다음 바이트를 어드레스 0으로 라이트한다. CPU(34)가 어드레스 0으로 라이트할 때, CPU(34)에 대한 FIFO 풀 플래그가 어써트된다(assert). 리드 포인터는 어드레스 1로 유지되는데, 어드레스 1은 여전히 전송될 데이터를 포함한다는 것을 나타낸다. FIFO 풀 플래그가 설정되어서, CPU(34)가 전송되지 않은 어드레스 1에서 데이터를 오버라이트하지 않도록 한다. 데이터 출력(108)이 TX FIFO(162)로부터 데이터를 계속 리드하고, 센싱 소자(58)를 통해 데이터를 전송하므로, 리드 포인터는 TX FIFO로부터의 각각의 바이트에 대해 증가한다. 결국에는, 리드 포인터는 라이트 포인터를 다라잡고, 모든 계류중인 데이터는 전송된다. FIFO 엠프티 플래그는 어써트되어서, 더이상 전송될 데이터가 없다고 데이터 출력부(108)를 경고한다.
도 9b는 커패시티브 NFC를 통해 수신되는 데이터를 수집하기 위해, 커패시티브 터치 컨틀롤러(56)에 의해 사용되는 수신(RX) FIFO(164)를 나타낸다. 데이터가 한 번에 한 방향으로 전송되는 일부 실시예에서, 동일한 FIFO는 RX FIFO(164) 및 TX FIFO(162)를 위해 사용된다. FIFO는, 모듈이 FIFO에 라이트하는 변화에 의해 RX 모드와 TX 모드 사이에서 재구성되고, 이러한 모듈은 FIFO로부터 리드한다. RX FIFO(164)는 6 조각의 데이터를 가지는 것으로 나타나고, 각각의 조각의 데이터는 한 바이트이다. 다른 실시예에서, RX FIFO(164)는 더 작거나 더 크다. 일 실시예에서, RX FIFO(164)는 1024 조각의 데이터를 가지고, 각각의 데이터의 조각은 32-비트 워드이다. 데이터 전송은 커패시티브 터치 컨트롤러(56)를 데이터 수신 모드로 설정하는 CPU(34)에 의해 개시된다. 각각의 이후의 비트가, 커패시티브 근접성 리딩을 수행하는 커패시티브 터치 컨트롤러(56)에 의해 한 번에 하나씩 리드된다. 일 실시예에서, CPU(34)는 또 다른 장치가 데이터를 전송하도록 구성되는 동일한 속도로 자동적인 주기 근접성 검출을 구성한다.
근접성을 검출하기 위해, AFE(102)는 Cuser에 대략 비례하는 디지털 값, 즉, 또 다른 장치에 기여하는 센싱 소자(58)의 셀프-커패시턴스의 부분을 생성한다. 디지털 프로세싱 유닛(104)은 AFE(102)로부터 디지털 Cuser 값을 수신하고, Cuser 값을 스레숄드 값과 비교하여 전송 장치가 로직 '1' 또는 로직 '0'을 전송했는지를 결정한다. Cuser 값이 근접성을 검출하기 위한 스레숄드 이상이면, 근접성이 검출되고, 로직 '1'이 수신된다. Cuser 값이 근접성을 검출하기 위한 스레숄드 미만이면, 근접성은 검출되지 않고 로직 '0'이 수신된다.
디지털 프로세싱 유닛(104)은, 풀 바이트가 수신될 때까지, 임시 레지스터 내에 수신된 비트를 수집한다. 임시 레지스터가 수신된 데이터의 8비트로 가득 차면, 수신된 바이트는 RX FIFO(164)fh 라이트된다. RX FIFO가 FIFO 풀 플래그를 디지털 프로세싱 유닛(104)으로 어써트할 때까지, 디지털 프로세싱 유닛(104)이 데이터를 계속 수신하고, 데이터를 RX FIFO(164) 내에 저장한다. RX FIFO(164)가 가득차면, 추가 데이터를 RX FIFO에 저장하는 것은 기존 데이터를 오버라이트한다. CPU(34)가 추가 데이터를 전송하는 것을 중단하도록 다른 장치로 메세지를 전송하고, 가득 찬 RX FIFO(164)와 다른 장치에 의해 수신된 정징 메세지간에 전송되었던 임의의 데이터를 재전송한다.
수신된 데이터가 RX FIFO(164)내에서 사용가능할 때, FIFO IRQ는 CPU(34)에 어써트되어서, 데이터가 RX FIFO로부터 리드될 수 있다는 것을 CPU에 경고한다. CPU(34)는 RX FIFO가 엠프티될 대까지, RX FIFO(164)로부터 바이트를 리드하고, 수신된 데이터에 대해 필요한 임의의 작업을 수행한다. RX FIFO(164)는 TX FIFO(162)와 유사하게 작동하는데, 라이트 포인터는 디지털 프로세싱 유닛(104)이 RX FIFO 내에 수신된 바이트를 저장할 때마다 증가되고, 리드 포인터는 CPU(34)가 바이트를 리드할 때마다 증가된다.
근접 센서를 사용하는 커패시티브 NFC는 흔히 모바일 장치 내에서 발견되어서, 가까운 물리적 근접성에서 복수의 장치간에 데이터의 안전한 전송을 가능하게 한다. 모바일 장치 내에 이미 흔하게 사용되는 근접 센서를 사용하는 것은 모바일 장치의 경비와 복잡성을 감소시키고, 또한, 기존 유도성 NFC와 비교할 때, 배터리 사용을 줄인다. 두 개의 모바일 장치 또는 하나의 모바일 장치와 다른 타입의 모바일 장치는 서로 센싱 소자를 마주하여 가까이 위치시킨다. 수신 측은 연속적인 커패시티브 센싱 측정을 수행하는 반면, 송신 측은 센싱 소자를 접지 전위와 하이 임피던스를 토글하는데, 이는 전송될 비트스트림을 생성한다. 더 높은 비트 속도를 얻기 위해, 수신 측은 더 빠른 커패시턴스 측정을 수행하는 반면, 송신 측은 접지 전위와 하이 임피던스간의 센싱 소자의 토글을 더 빠르게 한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예가 자세히 나타났지만, 당업자는 이들 실시예에 대한 수정예와 적응예가 이하 청구항에서 제시된 바와 같은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다.

Claims (15)

  1. 제1 커패시티브 센서를 포함하는 제1 모바일 장치를 제공하는 단계;
    제2 커패시티브 센서를 포함하는 제2 모바일 장치를 제공하는 단계;
    제2 모바일 장치에 근접하여 제1 모바일 장치를 배치시키는 단계;
    하이 임피던스 상태와 제1 그라운드 전압 노드에 연결된 상태 사이에 제1 커패시티브 센서의 제1 센싱 소자를 주기적으로 스위칭하여 제1 데이터를 전송하도록 하는 단계; 그리고
    제2 커패시티브 센서를 사용하여 근접 값을 주기적으로 판독하여 제1 데이터를 수신하도록 하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 센싱 소자가 하이 임피던스 상태인 때 상기 근접 값이 근접성을 검출하기 위한 스레숄드(threshold)하에 있으며, 제1 센싱 소자가 제1 그라운드 전압 노드에 연결된 때 상기 근접 값이 근접성을 검출하기 위한 스레숄드(threshold)를 오버하는 데이터 전송 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 근접성 판독을 제1 데이터의 이진 값으로 변환함을 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 하이 임피던스 상태와 제2 그라운드 전압 노드에 연결된 상태 사이에 제2 커패시티브 센서의 제2 센싱 소자를 주기적으로 스위칭하고; 그리고 제1 커패시티브 센서를 사용하여 근접 값을 주기적으로 판독하여, 제2 모바일 장치로부터 제1 모바일 장치로 제2 데이터를 전송하는 단계를 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 제1 데이터를 제1 모바일 장치의 제1 FIFO로 기록하여 제1 데이터 전송을 시작하도록 함을 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  6. 제5항에 있어서, 제1 데이터를 수신한 후 제2 모바일 장치의 제2 FIFO 내에 제1 데이터를 저장함을 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  7. 제1 커패시티브 센서를 포함하는 제1 모바일 장치를 제공하는 단계;
    제2 커패시티브 센서를 포함하는 제2 모바일 장치를 제공하는 단계;
    제2 모바일 장치에 근접하여 제1 모바일 장치를 배치시키는 단계; 그리고
    제2 커패시티브 센서의 셀프-커패시턴스에 대한 제1 커패시티브 센서의 영향을 주기적으로 결정하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
  8. 제7항에 있어서, 한 센싱 소자 그리고 센싱 소자와 그라운드 전압 노드 사이에 연결된 스위치를 포함하기 위해 제1 커패시티브 센서를 제공하는 단계를 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  9. 제8항에 있어서, 제2 커패시티브 센서의 셀프-커패시턴스에 대한 제1 커패시티브 센서의 영향을 수정하기 위해 상기 스위치를 주기적으로 플립핑(flipping) 하는 단계 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  10. 제7항에 있어서, 제2 커패시티브 센서의 셀프-커패시턴스와 스레숄드를 비교하여 상기 셀프-커패시턴스를 수신된 데이터로 변환하도록 하는 단계를 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  11. 제2 모바일 장치에 근접하여 제1 모바일 장치를 배치하는 단계; 그리고
    제2 모바일 장치의 셀프-커패시턴스에 대한 제1 모바일 장치의 영향을 측정하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
  12. 제11항에 있어서, 제2 모바일 장치의 커패시티브 센서를 사용하여 제1 모바일 장치의 영향을 측정하는 단계를 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 커패시티브 센서를 사용하여 근접 값을 측정하는 단계; 그리고
    상기 근접 값을 스레숄드(threshold)와 비교하여 상기 근접 값을 이진 데이터로 변환하는 단계를 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  14. 제11항에 있어서, 하이 임피던스와 기준 전압 사이에서 제1 모바일 장치의 전도성 소자를 스위칭 함에 의해 제1 모바일 장치의 영향을 수정하는 단계를 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
  15. 제11항에 있어서, 하이 임피던스와 기준 전압 사이에서 제1 모바일 장치의 전도성 소자를 스위칭 함에 의해 제1 모바일 장치의 영향을 수정하는 단계를 더욱 포함하는 데이터 전송 방법.
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