KR20210011286A - A strain gauge using a touch sensing device - Google Patents

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KR20210011286A KR1020190088540A KR20190088540A KR20210011286A KR 20210011286 A KR20210011286 A KR 20210011286A KR 1020190088540 A KR1020190088540 A KR 1020190088540A KR 20190088540 A KR20190088540 A KR 20190088540A KR 20210011286 A KR20210011286 A KR 20210011286A
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Abstract

Disclosed is a pressure sensing device capable of reducing the number of piezoelectric elements for detecting the pressure. The pressure sensing device comprises: a driving unit configured to apply a first pulse strain to a first terminal of a first piezoelectric element forming a first resistance; a first charge storage circuit unit having an input terminal connected to a second terminal of the first piezoelectric element; and a pressure sensing unit determining whether the pressure is applied to the first piezoelectric element based on a first output voltage of the first charge storage circuit unit. At this time, the first charge storage circuit unit is configured to store electric charges flowing between the second terminal of the first piezoelectric element and the input terminal of the first charge storage circuit unit.

Description

터치감지장치를 이용하는 압력감지장치{A strain gauge using a touch sensing device}Pressure sensing device using a touch sensing device {A strain gauge using a touch sensing device}

본 발명은 전자장치에 관한 것으로서, 특히 사용자기기에 설치된 압력센서에 대한 사용자입력을 검출하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device, and more particularly, to a technology for detecting a user input to a pressure sensor installed in a user device.

스마트폰과 같은 휴대형 사용자기기를 위한 사용자 입력 인터페이스로서 용량방식의 터치감지장치가 채택되어 왔지만, 종래의 기계식 스위치를 사용하던 것과 같이 사용자가 실제로 힘을 가하는 습관에 따른 입력방식이 여전히 요구되고 있기 때문에, 터치감지장치가 도입되었음에도 불구하고 압력을 인식하는 인식모듈은 여전히 요구되고 있다.A capacitive touch sensing device has been adopted as a user input interface for portable user devices such as smartphones, but the input method according to the user's actual force is still required, such as using a conventional mechanical switch. In addition, despite the introduction of a touch sensing device, a recognition module that recognizes pressure is still required.

그러나 스마트폰의 디자인적 측면, 또는 방수 성능의 개선 등 다양한 설계요구사항에 따라 종래의 기계적 스위치의 도입은 배제되고 있는 추세이다. 기계적인 스위치의 기본 작동원리는 사용자가 가하는 압력을 전기적 신호로 변환함으로써 사용자 입력에 관한 감지정보를 제공하는 것이다.However, the introduction of a conventional mechanical switch is being excluded according to various design requirements such as a design aspect of a smartphone or improvement of waterproof performance. The basic operating principle of a mechanical switch is to provide sensing information about the user input by converting the pressure applied by the user into an electrical signal.

종래의 기계적 스위치를 대체할 수 있는 디바이스로서 압전소자가 채택될 수 있다. 압전소자를 이용하여 압력을 검출하는 기술이 공개되었으나, 현재의 기술수준에 따르면 소비전력, 회로의 복잡성, 사용자 압력입력 검출의 신뢰성 등 여러 가지 측면에서 여전히 개선될 여지가 존재한다.A piezoelectric element can be adopted as a device that can replace the conventional mechanical switch. Although a technology for detecting pressure using a piezoelectric element has been disclosed, there is still room for improvement in various aspects such as power consumption, circuit complexity, and reliability of detecting user pressure input according to the current technology level.

본 발명에서는 압력을 검출하기 위한 압전소자의 개수를 줄이고, 압력검출을 위한 회로의 복잡성을 감소시키면서, 사용자 압력입력 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 압력감지장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a pressure sensing device capable of improving the reliability of user pressure input detection while reducing the number of piezoelectric elements for detecting pressure, reducing the complexity of a circuit for detecting pressure.

본 발명의 일 관점에 따라, 제1저항을 형성하는 제1압전소자(10)의 제1단자(11)에 제1펄스트레인(X1)을 인가하도록 되어 있는 구동부(300); 상기 제1압전소자의 제2단자(12)에 입력단자(Y1)가 연결되도록 되어 있는 제1전하축전회로부(100); 및 상기 제1전하축전회로부의 제1출력전압(VP)을 기초로 상기 제1압전소자에 압력이 가해졌는지 여부를 판단하는 압력감지부(400);를 포함하며, 상기 제1전하축전회로부는 상기 제1압전소자의 제2단자와 상기 제1전하축전회로부의 입력단자 사이를 흐르는 전하를 축전하도록 되어 있는 압력감지장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a driving unit 300 configured to apply a first pulse strain X1 to the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10 forming a first resistance; A first charge storage circuit unit 100 to which an input terminal Y1 is connected to the second terminal 12 of the first piezoelectric element; And a pressure sensing unit 400 for determining whether pressure is applied to the first piezoelectric element based on the first output voltage VP of the first charge storage circuit unit, wherein the first charge storage circuit unit A pressure sensing device configured to store electric charges flowing between the second terminal of the first piezoelectric element and the input terminal of the first charge storage circuit unit may be provided.

이때, 상기 구동부는 제2저항을 형성하는 제2압전소자(20)의 제1단자(21)에 상기 제1펄스트레인과는 상보적인 제2펄스트레인(X2)을 인가하도록 되어 있고, 상기 제2압전소자의 제2단자(22)는 상기 제1압전소자의 제2단자에 직접 연결되어 있고, 상기 제1전하축전회로부는 상기 제1압전소자의 제2단자(22)로부터 상기 제1압전소자의 제1단자(11)로 흐르는 전하량(Q1)에서, 상기 제2압전소자의 제2단자(22)로부터 상기 제2압전소자의 제1단자(21)로 흐르는 전하량(Q2)을 뺀 값(Q1-Q2)을 적분하도록 되어 있을 수 있다.At this time, the driving unit is configured to apply a second pulse strain X2 complementary to the first pulse strain to the first terminal 21 of the second piezoelectric element 20 forming a second resistance, and the second 2 The second terminal 22 of the piezoelectric element is directly connected to the second terminal of the first piezoelectric element, and the first charge storage circuit part is connected to the first piezoelectric element from the second terminal 22 of the first piezoelectric element. A value obtained by subtracting the amount of charge Q2 flowing from the second terminal 22 of the second piezoelectric element to the first terminal 21 of the second piezoelectric element from the amount of charge Q1 flowing to the first terminal 11 of the device It may be supposed to integrate (Q1-Q2).

이때, 상기 압력감지장치는, 상기 제1압전소자의 제2단자에 입력단자(Y2)가 연결되도록 되어 있는 제2전하축전회로부(200)를 더 포함하며, 상기 제2전하축전회로부는 상기 제2압전소자의 제1단자(21)로부터 상기 제2압전소자의 제2단자(22)로 흐르는 전하량(Q3)에서, 상기 제1압전소자의 제1단자(11)로부터 상기 제1압전소자의 제2단자(12)로 흐르는 전하량(Q4)을 뺀 값을 적분하도록 되어 있고, 상기 제1전하축전회로부와 상기 제2전하축전회로부는 교대로 전하를 축전하도록 되어 있고, 그리고 상기 압력감지부는, 상기 제1전하축전회로부의 제1출력전압과 상기 제2전하축전회로부의 제2출력전압(VN) 간의 차이값을 기초로 상기 제1압전소자 또는 제2압전소자에 압력이 가해졌는지 여부를 판단하도록 되어 있을 수 있다.In this case, the pressure sensing device further includes a second charge storage circuit unit 200 configured to connect an input terminal Y2 to a second terminal of the first piezoelectric element, and the second charge storage circuit unit 2 In the amount of charge (Q3) flowing from the first terminal 21 of the piezoelectric element to the second terminal 22 of the second piezoelectric element, from the first terminal 11 of the first piezoelectric element, The value obtained by subtracting the amount of charge Q4 flowing to the second terminal 12 is integrated, the first charge storage circuit unit and the second charge storage circuit unit alternately store charge, and the pressure sensing unit, Determine whether pressure is applied to the first piezoelectric element or the second piezoelectric element based on the difference value between the first output voltage of the first charge storage circuit unit and the second output voltage VN of the second charge storage circuit unit It may be supposed to be.

이때, 상기 압력감지장치는, 상기 제1압전소자와 용량성 결합(C1)을 하도록 상기 제1압전소자에 인접하여 배치된 제1감지전극(30)에 연결되어 있으며, 상기 제1펄스트레인이 상기 제1압전소자의 제1단자에 인가될 때에 상기 제1감지전극 또는 상기 제1압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 데에 사용되는 출력전압을 제공하는, 터치감지장치(600); 및 상기 터치감지장치의 출력전압을 기초로 상기 감지전극 또는 상기 제1압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 터치감지부(700);를 포함하며, 상기 압력감지부의 판단결과는, 상기 터치입력이 제공되었다고 된 때에만 유효하게 처리될 수 있다.At this time, the pressure sensing device is connected to a first sensing electrode 30 disposed adjacent to the first piezoelectric element so as to perform capacitive coupling (C1) with the first piezoelectric element, and the first pulse strain A touch sensing device 600 for providing an output voltage used to determine whether a touch input is provided to the first sensing electrode or the first piezoelectric element when applied to the first terminal of the first piezoelectric element; And a touch sensing unit 700 for determining whether a touch input is provided to the sensing electrode or the first piezoelectric element based on the output voltage of the touch sensing device, wherein the determination result of the pressure sensing unit is the touch It can be processed in effect only when the input is said to have been provided.

이때, 상기 터치감지장치(600)는 상기 제1감지전극(30)을 통해 흐르는 전하를 축전하는 전하축전회로일 수 있다.In this case, the touch sensing device 600 may be a charge storage circuit that stores electric charges flowing through the first sensing electrode 30.

이때, 상기 압력감지장치는, 상기 제1압전소자 및 상기 제2압전소자 중 적어도 어느 하나와 용량성 결합을 하도록 상기 제1압전소자 또는 상기 제2압전소자에 인접하여 배치된 감지전극에 연결되어 있으며, 상기 제1펄스트레인이 상기 제1압전소자의 제1단자에 인가될 때에 상기 감지전극 또는 상기 제1압전소자 또는 상기 제2압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 데에 사용되거나, 또는 상기 제2펄스트레인이 상기 제2압전소자의 제1단자에 인가될 때에 상기 감지전극 또는 상기 제1압전소자 또는 상기 제2압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 데에 사용되는 출력전압을 제공하는, 터치감지장치; 및 상기 터치감지장치의 출력전압을 기초로 상기 감지전극 또는 상기 제1압전소자 또는 상기 제2압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 터치감지부;를 더 포함하며, 상기 압력감지부의 판단결과는, 상기 터치입력이 제공되었다고 된 때에만 유효하게 처리될 수 있다.In this case, the pressure sensing device is connected to a sensing electrode disposed adjacent to the first piezoelectric element or the second piezoelectric element so as to be capacitively coupled with at least one of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. And, when the first pulse strain is applied to the first terminal of the first piezoelectric element, it is used to determine whether a touch input is provided to the sensing electrode or the first piezoelectric element or the second piezoelectric element, or Or an output voltage used to determine whether a touch input is provided to the sensing electrode or the first piezoelectric element or the second piezoelectric element when the second pulse strain is applied to the first terminal of the second piezoelectric element To provide a, touch sensing device; And a touch sensing unit determining whether a touch input is provided to the sensing electrode, the first piezoelectric element, or the second piezoelectric element based on the output voltage of the touch sensing device, wherein the determination result of the pressure sensing unit Can be effectively processed only when it is said that the touch input is provided.

본 발명에 따르면 압력을 검출하기 위한 압전소자의 개수를 줄이고, 압력검출을 위한 회로의 복잡성을 감소시키면서, 사용자 압력입력 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 압력감지장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a pressure sensing device capable of improving the reliability of detection of user pressure input while reducing the number of piezoelectric elements for detecting pressure, reducing the complexity of a circuit for detecting pressure.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 1b는 도 1a에 나타낸 압력감지장치의 동작원리를 나타낸 타이밍도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2b는 도 2a에 나타낸 압력감지장치의 동작원리를 나타낸 타이밍도이다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 3b는 도 3a에 나타낸 압력감지장치의 동작원리를 나타낸 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 터치감지장치를 포함하는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제공되는 터치감지장치를 포함하는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제공되는 터치감지장치를 포함하는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치의 구성을 나타낸 블록 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치를 포함하는 사용자기기의 구성예를 나타낸 블록 다이어그램이다.
도 9a는 도 4 내지 도 6에 제시한 터치감지장치(600)의 일 구성예를 나타낸 것이다.
도 9b는 도 6의 회로에 도 9a에 따른 터치감지장치가 적용되었을 때에 각 제어신호의 타이밍도의 예시를 나타낸 것이다.
도 10a는 도 4 내지 도 6에 제시한 터치감지장치(600)의 다른 구성예를 나타낸 것이다.
도 10b는 도 6의 회로에 도 10a에 따른 터치감지장치가 적용되었을 때에 각 제어신호의 타이밍도의 예시를 나타낸 것이다.1A shows the configuration of a pressure sensing device provided according to an embodiment of the present invention.
Fig. 1B is a timing diagram showing the operating principle of the pressure sensing device shown in Fig. 1A.
2A shows the configuration of a pressure sensing device provided according to another embodiment of the present invention.
2B is a timing diagram showing the operating principle of the pressure sensing device shown in FIG. 2A.
3A shows the configuration of a pressure sensing device provided according to another embodiment of the present invention.
3B is a timing diagram showing the operating principle of the pressure sensing device shown in FIG. 3A.
4 shows the configuration of a pressure sensing device including a touch sensing device provided according to an embodiment of the present invention.
5 shows a configuration of a pressure sensing device including a touch sensing device provided according to another embodiment of the present invention.
6 shows the configuration of a pressure sensing device including a touch sensing device provided according to another embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing the configuration of a pressure sensing device provided according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing a configuration example of a user equipment including a pressure sensing device provided according to an embodiment of the present invention.
9A shows an example of the configuration of the touch sensing device 600 shown in FIGS. 4 to 6.
9B shows an example of a timing diagram of each control signal when the touch sensing device according to FIG. 9A is applied to the circuit of FIG. 6.
10A shows another configuration example of the touch sensing device 600 shown in FIGS. 4 to 6.
FIG. 10B shows an example of a timing diagram of each control signal when the touch sensing device according to FIG. 10A is applied to the circuit of FIG. 6.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described in the present specification, and may be implemented in various different forms. The terms used in the present specification are intended to aid understanding of the embodiments, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition, the singular forms used below also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite meaning.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다. 도 1b는 도 1a에 나타낸 압력감지장치의 동작원리를 나타낸 타이밍도이다. 이하 도 1a 및 도 1b를 함께 참조하여 설명한다.1A shows the configuration of a pressure sensing device provided according to an embodiment of the present invention. Fig. 1B is a timing diagram showing the operating principle of the pressure sensing device shown in Fig. 1A. Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 1A and 1B together.

일 실시예에서 압력감지장치(1)는 칩의 형태로 제공될 수 있다.In an embodiment, the pressure sensing device 1 may be provided in the form of a chip.

도 1a에서 참조번호 10, 11, 12가 나타내는 구성요소는 압력감지장치(1)에 포함되지 않는다. 그러나 실시예에 따라서, 또는 관점에 따라서는 참조번호 10, 11, 12가 나타내는 구성요소들도 압력감지장치(1)에 포함되는 것으로 볼 수도 있다는 점을 이해할 수 있다..Components indicated by reference numerals 10, 11, and 12 in FIG. 1A are not included in the pressure sensing device 1. However, it can be understood that the components indicated by reference numerals 10, 11, and 12 may be considered to be included in the pressure sensing device 1 according to embodiments or viewpoints.

압력감지장치(1)는, 압력감지장치(1)의 외부에 존재하는 제1압전소자(10)에 연결될 수 있다. 제1압전소자(10)는 제1저항을 형성할 수 있다. 상기 제1저항은 제1압전소자(10)에 가해지는 압력에 의해 변화할 수 있다. 즉, 상기 제1저항은 제1압전소자(10)에 가해지는 압력에 의해 변화하는 가변저항일 수 있다.The pressure sensing device 1 may be connected to the first piezoelectric element 10 existing outside the pressure sensing device 1. The first piezoelectric element 10 may form a first resistor. The first resistance may be changed by a pressure applied to the first piezoelectric element 10. That is, the first resistance may be a variable resistance that changes by a pressure applied to the first piezoelectric element 10.

압력감지장치(1)는 제1압전소자(10)의 제2단자(12)에 연결되도록 되어 있는 제1입력단자(Y1)를 포함할 수 있다.The pressure sensing device 1 may include a first input terminal Y1 configured to be connected to the second terminal 12 of the first piezoelectric element 10.

압력감지장치(1)는 제1압전소자(10)의 제1단자(11)에 연결되도록 되어 있는 구동부(300)를 포함할 수 있다. 구동부(300)는 제1압전소자(10)의 제1단자(11)에, 예컨대 도 1b에 나타낸 제1펄스트레인(X1)과 같은 펄스트레인을 인가하도록 되어 있을 수 있다. 제1펄스트레인(X1)은, 도 1b에 나타낸 것과 같이 제1전위(ex: VDD)와 제2전위(ex: GND)를 반복하는 형태를 갖는 구동신호이다.The pressure sensing device 1 may include a driving unit 300 configured to be connected to the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10. The driving unit 300 may be configured to apply a pulse train such as the first pulse strain X1 shown in FIG. 1B to the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10. The first pulse strain X1 is a driving signal having a form of repeating a first potential (ex: VDD) and a second potential (ex: GND) as shown in FIG. 1B.

압력감지장치(1)는 제1입력단자(Y1)를 입력단자로 갖는 제1전하축전회로부(100)를 포함할 수 있다. 제1전하축전회로부(100)는 제1연산증폭기(OA1), 제1연산증폭기(OA1)의 반전 입력단자와 출력단자 사이에 연결된 제1커패시터(Cs1) 및 리셋스위치(RST), 제1입력단자(Y1)와 제1연산증폭기(OA1)의 반전 입력단자 사이에 배치된 제1스위치(S1)를 포함할 수 있다. 제1연산증폭기(OA1)의 비반전 입력단자는 기준전위(GND)에 연결될 수 있다.The pressure sensing device 1 may include a first charge storage circuit unit 100 having a first input terminal Y1 as an input terminal. The first charge storage circuit unit 100 includes a first operation amplifier (OA1), a first capacitor (Cs1) and a reset switch (RST) connected between the inverting input terminal and the output terminal of the first operation amplifier (OA1), and a first input. It may include a first switch (S1) disposed between the terminal (Y1) and the inverting input terminal of the first operational amplifier (OA1). The non-inverting input terminal of the first operational amplifier OA1 may be connected to the reference potential GND.

압력감지장치(1)는 제1전하축전회로부(100)의 출력전압인 제1출력전압(VP)을 기초로 제1압전소자(10)에 압력이 가해졌는지 여부를 판단하는 압력감지부(400)를 포함할 수 있다.The pressure sensing device 1 is a pressure sensing unit 400 that determines whether pressure is applied to the first piezoelectric element 10 based on a first output voltage VP, which is an output voltage of the first charge storage circuit unit 100. ) Can be included.

제1전하축전회로부(100)는 제1압전소자(10)의 제2단자(12)와 제1전하축전회로(100)부의 제1입력단자(Y1) 사이를 흐르는 전하를 축전하도록 되어 있을 수 있다.The first charge storage circuit unit 100 may be configured to store electric charges flowing between the second terminal 12 of the first piezoelectric element 10 and the first input terminal Y1 of the first charge storage circuit 100. have.

압력감지장치(1)의 동작은 다음과 같이 이루어질 수 있다. 즉, 우선 리셋스위치(RST)를 온 상태로 전환함으로써 제1커패시터(Cs1)에 축적된 전하를 방전시킨다. 그 다음, 리셋스위치(RST)를 오프 상태로 전환하고, 제1펄스트레인(X1)을 제1압전소자(10)의 제1단자(11)에 인가한다. 제1펄스트레인(X1)이 상기 제1전위로 전환될 때에 제1스위치(S1)는 오프 상태를 갖도록 함으로써, 제1압전소자(10)의 제1단자(11)를 상기 제1전위로 만든다. 제1압전소자(10)의 제1단자(11)의 전위가 상기 제1전위인 상태에서 제1스위치(S1)를 온 상태로 전환함으로써, 제1압전소자(10)의 제2단자(12)로부터 제1압전소자(10)의 제1단자(11)로 이동하는 전하량 만큼 제1커패시터(Cs1)에 축적한다. 그 결과 제1전하축전회로부(100)의 제1출력전압(VP)은 상승하게 된다. 이러한 과정을 제1펄스트레인(X1)의 각 펄스마다 반복함으로써 제1전하축전회로부(100)의 제1출력전압(VP) 또는 그 절대값을 ADC가 인식할 수 있을 정도까지 상승시킬 수 있다.The operation of the pressure sensing device 1 may be performed as follows. That is, first, by switching the reset switch RST to the ON state, the electric charge accumulated in the first capacitor Cs1 is discharged. Then, the reset switch RST is turned off, and the first pulse strain X1 is applied to the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10. When the first pulse strain X1 is switched to the first potential, the first switch S1 is turned off, thereby making the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10 the first potential. . The second terminal 12 of the first piezoelectric element 10 is switched on by switching the first switch S1 to the ON state while the electric potential of the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10 is the first electric potential. ) To the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10 is accumulated in the first capacitor Cs1. As a result, the first output voltage VP of the first charge storage circuit unit 100 increases. By repeating this process for each pulse of the first pulse strain X1, the first output voltage VP of the first charge storage circuit unit 100 or an absolute value thereof may be increased to a degree that the ADC can recognize.

리셋스위치(RST)를 온 상태로 전환하게 되면 제1커패시터(Cs1)에 축적된 전하가 방전되면서 제1출력전압(VP)이 기준전위(GND)로 다시 변하게 된다.When the reset switch RST is turned on, charges accumulated in the first capacitor Cs1 are discharged, and the first output voltage VP changes back to the reference potential GND.

제1펄스트레인(X1)의 모양과 제1스위치(S1)를 온/오프 전환하는 스위칭신호의 모양은 도 1b에 나타낸 것과 같이 서로 교차하는 모양을 가질 수 있다. The shape of the first pulse strain X1 and the shape of the switching signal for switching the first switch S1 on/off may have a shape that crosses each other as shown in FIG. 1B.

즉, 도 1b에 나타낸 S1의 모양과 X1의 모양은 그 위상이 실질적으로 서로 반대인 경향을 가질 수 있다.That is, the shape of S1 and the shape of X1 shown in FIG. 1B may have a tendency that their phases are substantially opposite to each other.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다. 도 2b는 도 2a에 나타낸 압력감지장치의 동작원리를 나타낸 타이밍도이다.2A shows the configuration of a pressure sensing device provided according to another embodiment of the present invention. 2B is a timing diagram showing the operating principle of the pressure sensing device shown in FIG. 2A.

이하 도 2a 및 도 2b를 함께 참조하여 설명한다.Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 2A and 2B together.

도 2a에 나타낸 실시예는 도 1a에 나타낸 실시예에 제2압전소자(20)를 추가한 것이다.The embodiment shown in Fig. 2A is a second piezoelectric element 20 added to the embodiment shown in Fig. 1A.

압력감지장치(1)는, 압력감지장치(1)의 외부에 존재하는 제2압전소자(20)에 더 연결될 수 있다. 제2압전소자(20)는 제2저항을 형성할 수 있다. 상기 제2저항은 제2압전소자(20)에 가해지는 압력에 의해 변화할 수 있다. 즉, 상기 제2저항은 제2압전소자(20)에 가해지는 압력에 의해 변화하는 가변저항일 수 있다.The pressure sensing device 1 may be further connected to a second piezoelectric element 20 existing outside the pressure sensing device 1. The second piezoelectric element 20 may form a second resistor. The second resistance may be changed by a pressure applied to the second piezoelectric element 20. That is, the second resistance may be a variable resistance that changes by a pressure applied to the second piezoelectric element 20.

제1입력단자(Y1)는 제2압전소자(20)의 제2단자(22)에 연결되도록 되어 있을 수 있다.The first input terminal Y1 may be connected to the second terminal 22 of the second piezoelectric element 20.

이때, 구동부(300)는 제2압전소자(20)의 제1단자(21)에, 예컨대 도 2b에 나타낸 제2펄스트레인(X2)과 같은 펄스트레인을 인가하도록 되어 있을 수 있다. In this case, the driving unit 300 may be configured to apply a pulse train such as the second pulse strain X2 shown in FIG. 2B to the first terminal 21 of the second piezoelectric element 20.

제2펄스트레인(X2)은, 도 2b에 나타낸 것과 같이 제1전위(ex: VDD)와 제2전위(ex: GND)를 반복하는 형태를 갖는 구동신호이다. The second pulse strain X2 is a driving signal having a form in which a first potential (ex: VDD) and a second potential (ex: GND) are repeated as shown in FIG. 2B.

제1펄스트레인(X1)과 제2펄스트레인(X2)은 서로 상보적인 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1펄스트레인(X1)이 제1전위(ex: VDD)를 가질 때에는 제2펄스트레인(X2)은 상기 제1전위를 갖지 않고, 제2펄스트레인(X2)이 상기 제1전위를 가질 때에는 제1펄스트레인(X1)은 상기 제1전위를 갖지 않도록 되어 있을 수 있다. The first pulse strain X1 and the second pulse strain X2 may have a shape complementary to each other. That is, when the first pulse strain X1 has a first potential (ex: VDD), the second pulse strain X2 does not have the first potential, and the second pulse strain X2 has the first potential. When it has, the first pulse strain X1 may not have the first potential.

제2압전소자(20)의 제2단자(22)는 제1압전소자(10)의 제2단자(12)에 직접 연결되어 있을 수 있다.The second terminal 22 of the second piezoelectric element 20 may be directly connected to the second terminal 12 of the first piezoelectric element 10.

도 2a에 나타낸 제1전하축전회로부(100)의 동작원리는 도 1a에 나타낸 제1전하축전회로부(100)의 동작원리와 동일하다.The operating principle of the first charge storage circuit unit 100 shown in Fig. 2A is the same as that of the first charge storage circuit unit 100 shown in Fig. 1A.

제1압전소자(10)에 대한 압력이 가해지지 않았을 때에 제1압전소자(10)의 제1저항은 R1일 수 있다. 그러나 제1압전소자(10)에 대한 압력이 가해진 상태에서 제1압전소자(10)의 제1저항은 R1-ΔR1일 수 있다. 마찬가지로 제2압전소자(20)에 대한 압력이 가해지지 않았을 때에 제2압전소자(20)의 제2저항은 R2일 수 있다. 그러나 제2압전소자(20)에 대한 압력이 가해진 상태에서 제2압전소자(20)의 제2저항은 R2+ΔR2일 수 있다. 일 구현예에서 상기 R1과 상기 R2는 서로 동일할 수 있다.When no pressure is applied to the first piezoelectric element 10, the first resistance of the first piezoelectric element 10 may be R1. However, when pressure is applied to the first piezoelectric element 10, the first resistance of the first piezoelectric element 10 may be R1-ΔR1. Likewise, when pressure is not applied to the second piezoelectric element 20, the second resistance of the second piezoelectric element 20 may be R2. However, in a state in which pressure is applied to the second piezoelectric element 20, the second resistance of the second piezoelectric element 20 may be R2+ΔR2. In one embodiment, R1 and R2 may be the same as each other.

도 2a에 나타낸 회로에서, 제1전하축전회로부(100)는 제1압전소자(10)의 제2단자(12)로부터 제1압전소자(10)의 제1단자(11)로 흐르는 전하량(Q1)에서, 제2압전소자(20)의 제2단자(22)로부터 제2압전소자(20)의 제1단자(21)로 흐르는 전하량(Q2)을 뺀 값(Q1-Q2)을 제1커패시터(Cs1)에 축적하도록 되어 있을 수 있다.In the circuit shown in FIG. 2A, the first charge storage circuit unit 100 has an amount of charge Q1 flowing from the second terminal 12 of the first piezoelectric element 10 to the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10. ) From the second terminal 22 of the second piezoelectric element 20 minus the amount of charge Q2 flowing to the first terminal 21 of the second piezoelectric element 20 (Q1-Q2) is the first capacitor It may be supposed to accumulate in (Cs1).

도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다. 도 3b는 도 3a에 나타낸 압력감지장치의 동작원리를 나타낸 타이밍도이다.3A shows the configuration of a pressure sensing device provided according to another embodiment of the present invention. 3B is a timing diagram showing the operating principle of the pressure sensing device shown in FIG. 3A.

이하 도 3a 및 도 3b를 함께 참조하여 설명한다.Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 3A and 3B together.

도 3a에 나타낸 실시예는 도 2a에 나타낸 실시예에 제2전하축전회로부(200)를 추가한 것이다.The embodiment shown in FIG. 3A is the addition of the second charge storage circuit unit 200 to the embodiment shown in FIG. 2A.

제2전하축전회로부(200)는 제2입력단자(Y2)를 포함할 수 있다. 제2입력단자(Y2)는 제2전하축전회로부(200)는 제2입력단자(Y2)에 직접 연결된 것일 수 있다. 따라서 제2전하축전회로부(200)의 제2입력단자(Y2)는 제1압전소자(10)의 제2단자(12) 및 제2압전소자(20)의 제2단자(22)에 직접 연결될 수 있다.The second charge storage circuit unit 200 may include a second input terminal Y2. The second input terminal Y2 may be the second charge storage circuit unit 200 directly connected to the second input terminal Y2. Therefore, the second input terminal Y2 of the second charge storage circuit unit 200 is directly connected to the second terminal 12 of the first piezoelectric element 10 and the second terminal 22 of the second piezoelectric element 20. I can.

제2전하축전회로부(200)는 제2연산증폭기(OA2), 제2연산증폭기(OA2)의 반전 입력단자와 출력단자 사이에 연결된 제2커패시터(Cs2) 및 리셋스위치(RST), 제2입력단자(Y2)와 제2연산증폭기(OA2)의 반전 입력단자 사이에 배치된 제2스위치(S2)를 포함할 수 있다. 제2연산증폭기(OA2)의 비반전 입력단자는 기준전위(GND)에 연결될 수 있다.The second charge storage circuit unit 200 includes a second operation amplifier OA2, a second capacitor Cs2 and a reset switch RST connected between the inverting input terminal and the output terminal of the second operation amplifier OA2, and a second input. A second switch S2 disposed between the terminal Y2 and the inverting input terminal of the second operational amplifier OA2 may be included. The non-inverting input terminal of the second operational amplifier OA2 may be connected to the reference potential GND.

도 3a에 나타낸 제2전하축전회로부(200)의 동작원리는 도 1a에 나타낸 제1전하축전회로부(100)의 동작원리와 동일하다. 다만, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 제2전하축전회로부(200)의 제2스위치(S2)의 온/오프 동작 타이밍은 제1전하축전회로부(100)의 제1스위치(S1)의 동작타이밍과는 상보적일 수 있다. 즉, 제1스위치(S1)가 온 상태일 때에 제2스위치(S2)는 온 상태를 갖지 않으며, 제2스위치(S2)가 온 상태일 때에 제1스위치(S1)는 온 상태를 갖지 않도록 제어될 수 있다. The operation principle of the second charge storage circuit unit 200 shown in FIG. 3A is the same as that of the first charge storage circuit unit 100 shown in FIG. 1A. However, as shown in FIG. 3B, the on/off operation timing of the second switch S2 of the second charge storage circuit unit 200 is the same as the operation timing of the first switch S1 of the first charge storage circuit unit 100. Can be complementary. That is, when the first switch (S1) is on, the second switch (S2) does not have an on state, and when the second switch (S2) is on, the first switch (S1) is controlled so that it does not have an on state. Can be.

제2전하축전회로부(200)는 제2압전소자(20)의 제1단자(21)로부터 제2압전소자(20)의 제2단자(22)로 흐르는 전하량(Q3)에서, 제1압전소자(10)의 제1단자(11)로부터 제1압전소자(10)의 제2단자(12)로 흐르는 전하량(Q4)을 뺀 값을 적분하도록 되어 있을 수 있다. The second charge storage circuit part 200 is the first piezoelectric element from the amount of charge Q3 flowing from the first terminal 21 of the second piezoelectric element 20 to the second terminal 22 of the second piezoelectric element 20 A value obtained by subtracting the amount of electric charge Q4 flowing from the first terminal 11 of (10) to the second terminal 12 of the first piezoelectric element 10 may be integrated.

제1전하축전회로부(100)와 제2전하축전회로부(200)는 시간에 따라 교대로 전하를 축전하도록 되어 있을 수 있다.The first charge storage circuit unit 100 and the second charge storage circuit unit 200 may be configured to store electric charges alternately over time.

압력감지장치(1)의 동작은 다음과 같이 이루어질 수 있다. 즉, 우선 리셋스위치(RST)를 온 상태로 전환함으로써 제1커패시터(Cs1) 및 제2커패시터(Cs2)에 축적된 전하를 방전시킨다. 그 다음, 리셋스위치(RST)를 오프 상태로 전환하고, 제1펄스트레인(X1)을 제1압전소자(10)의 제1단자(11)에 인가하고 제2펄스트레인(X2)을 제2압전소자(20)의 제1단자(21)에 인가한다. 제1스위치(S1)가 온 상태인 시구간 동안 제1출력전압(VP)는 상승하고, 제2스위치(S2)가 온 상태인 시구간 동안 제2출력전압(VN)은 하강한다. The operation of the pressure sensing device 1 may be performed as follows. That is, first, the reset switch RST is turned on, thereby discharging the charges accumulated in the first capacitor Cs1 and the second capacitor Cs2. Then, the reset switch RST is turned off, the first pulse strain X1 is applied to the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10, and the second pulse strain X2 is applied to the second. It is applied to the first terminal 21 of the piezoelectric element 20. During the time period when the first switch S1 is on, the first output voltage VP rises, and during the time period when the second switch S2 is on, the second output voltage VN decreases.

제1펄스트레인(X1)이 제1전위(ex: VDD)를 갖고 제2펄스트레인(X2)이 제2전위(ex: GND)를 갖는 동안 제2스위치(S2)는 온 상태를 갖고, 제1출력전압(VP)는 그 값을 유지하고, 제2출력전압(VN)은 하강한다. While the first pulse strain X1 has a first potential (ex: VDD) and the second pulse strain X2 has a second potential (ex: GND), the second switch S2 is in an on state, The first output voltage VP maintains its value, and the second output voltage VN falls.

제2펄스트레인(X2)이 제1전위(ex: VDD)를 갖고 제1펄스트레인(X1)이 제2전위(ex: GND)를 갖는 동안 제1스위치(S1)는 온 상태를 갖고, 제2출력전압(VN)는 그 값을 유지하고, 제1출력전압(VP)은 상승한다.While the second pulse strain X2 has a first potential (ex: VDD) and the first pulse strain X1 has a second potential (ex: GND), the first switch S1 is in an on state, 2 The output voltage VN maintains its value, and the first output voltage VP increases.

압력감지부(400)는, 제1전하축전회로부(100)의 제1출력전압(VP)과 제2전하축전회로부(200)의 제2출력전압(VN) 간의 차이값(VP-VN)을 기초로 상기 제1압전소자(10) 또는 제2압전소자(20)에 압력이 가해졌는지 여부를 판단하도록 되어 있을 수 있다.The pressure sensing unit 400 determines a difference value (VP-VN) between the first output voltage VP of the first charge storage circuit unit 100 and the second output voltage VN of the second charge storage circuit unit 200. As a basis, it may be determined whether a pressure is applied to the first piezoelectric element 10 or the second piezoelectric element 20.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 터치감지장치를 포함하는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다.4 shows the configuration of a pressure sensing device including a touch sensing device provided according to an embodiment of the present invention.

도 4에 나타낸 압력감지장치(1)는 도 1에 나타낸 압력감지장치에 터치감지장치(600) 및 터치감지부(700)를 더 포함한 것이다.The pressure sensing device 1 illustrated in FIG. 4 further includes a touch sensing device 600 and a touch sensing unit 700 in the pressure sensing device illustrated in FIG. 1.

터치감지장치(600)의 입력단자는 압력감지장치(1)의 외부에 제공된 제1감지전극(30)에 연결되도록 되어 있을 수 있다. The input terminal of the touch sensing device 600 may be connected to the first sensing electrode 30 provided outside the pressure sensing device 1.

제1감지전극(30)은 제1압전소자(10)와 용량성 결합을 하도록 제1압전소자(10)에 인접하여 배치된 것일 수 있다. 제1감지전극(30)과 제1압전소자(10) 간에 형성된 용량성분은 C1으로 표기될 수 있다. 제1감지전극(30)과 제1압전소자(10)는 용량성 결합으로 하도록 하는 재질로 이루어지거나 또는 이러한 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.The first sensing electrode 30 may be disposed adjacent to the first piezoelectric element 10 so as to be capacitively coupled with the first piezoelectric element 10. The capacitance component formed between the first sensing electrode 30 and the first piezoelectric element 10 may be denoted as C1. The first sensing electrode 30 and the first piezoelectric element 10 may be made of a material that is capacitively coupled or may be made of such a material.

터치감지장치(600)는 제1펄스트레인(X1)이 제1압전소자(10)의 제1단자(11)에 인가될 때에 제1감지전극(30) 또는 제1압전소자(10)에 또는 이들의 근방에 터치입력이 제공되었는지 여부를 판단하는 데에 사용되는 출력전압(VP1)을 제공하도록 되어 있을 수 있다. When the first pulse strain X1 is applied to the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10, the touch sensing device 600 is applied to the first sensing electrode 30 or the first piezoelectric element 10, or It may be configured to provide an output voltage VP1 used to determine whether or not a touch input is provided in the vicinity thereof.

일 실시예에서, 터치감지장치(600)는 예컨대 제1전하축전회로부(100)와 동일한 회로로 구성되어 있을 수 있다.In one embodiment, the touch sensing device 600 may be configured with the same circuit as the first charge storage circuit unit 100, for example.

터치감지부(700)는 터치감지장치(600)의 출력전압(VP1)을 기초로 감지전극(30) 또는 제1압전소자(10)에 또는 그 근방에 터치입력이 제공되었는지 여부를 판단할 수 있다.The touch sensing unit 700 may determine whether a touch input is provided to or near the sensing electrode 30 or the first piezoelectric element 10 based on the output voltage VP1 of the touch sensing device 600. have.

본 발명의 일 실시예에서는, 압력감지부(400)의 판단결과는, 터치감지부(700)가 터치입력이 제공되었다고 판단한 때에만 유효하게 처리될 수 있다. 이렇게 하면 제1압전소자(10)가 손가락이 아닌 다른 물체에 의해 우연히 가압된 경우에 이벤트 처리 방법을 제공할 수 있다. 여기서 상기 다른 물체는 접촉 시 상기 용량성분(C1)을 변화시키지 못하는 재료로 이루어진 것일 수 있고, 손가락은 접촉 시 상기 용량성분(C1)을 변화시키는 물성을 가진 것일 수 있다. 즉, 제1압전소자(10)에 압력이 가해진 경우, 상기 압력이 사용자가 의도한 것인지 여부를 터치감지부(700)의 출력에 의해 결정할 수 있다. 터치입력이 이루어지지 않은 상태에서 압력감지부(400)가 판단한 결과는 사용자의 의도에 의해 발생한 것이 아니라고 판단할 수 있으며, 이와 달리 터치입력이 이루어진 상태에서 압력감지부(400)가 판단한 결과는 사용자의 의도에 따라 발생한 것이라고 판단할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the determination result of the pressure sensing unit 400 may be effectively processed only when the touch sensing unit 700 determines that a touch input is provided. In this way, when the first piezoelectric element 10 is accidentally pressed by an object other than a finger, an event processing method can be provided. Here, the other object may be made of a material that does not change the capacitive component C1 upon contact, and the finger may have physical properties that change the capacitive component C1 upon contact. That is, when pressure is applied to the first piezoelectric element 10, whether or not the pressure is intended by the user may be determined by the output of the touch sensing unit 700. In the state in which the touch input is not made, the result of the determination by the pressure sensing unit 400 may be determined that it is not caused by the user's intention. It can be judged that it occurred according to the intention of

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제공되는 터치감지장치를 포함하는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다.5 shows a configuration of a pressure sensing device including a touch sensing device provided according to another embodiment of the present invention.

도 5에 나타낸 압력감지장치(1)는 도 2에 나타낸 압력감지장치에 터치감지장치(600) 및 터치감지부(700)를 더 포함한 것이다.The pressure sensing device 1 illustrated in FIG. 5 further includes a touch sensing device 600 and a touch sensing unit 700 in the pressure sensing device illustrated in FIG. 2.

터치감지장치(600)의 입력단자는 압력감지장치(1)의 외부에 제공된 제1감지전극(30)에 연결되도록 되어 있을 수 있다. The input terminal of the touch sensing device 600 may be connected to the first sensing electrode 30 provided outside the pressure sensing device 1.

제1감지전극(30)은 제1압전소자(10) 및/또는 제2압전소자(20)와 용량성 결합을 하도록 제1압전소자(10) 및/또는 제2압전소자(20)에 인접하여 배치된 것일 수 있다. 제1감지전극(30)과 제1압전소자(10) 및/또는 제2압전소자(20) 간에 형성된 용량성분은 C1으로 표기될 수 있다. 제1감지전극(30)과 제1압전소자(10) 및/또는 제2압전소자(20)는 용량성 결합으로 하도록 하는 재질로 이루어지거나 또는 이러한 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.The first sensing electrode 30 is adjacent to the first piezoelectric element 10 and/or the second piezoelectric element 20 so as to be capacitively coupled with the first piezoelectric element 10 and/or the second piezoelectric element 20. It may be arranged. The capacitance component formed between the first sensing electrode 30 and the first piezoelectric element 10 and/or the second piezoelectric element 20 may be expressed as C1. The first sensing electrode 30 and the first piezoelectric element 10 and/or the second piezoelectric element 20 may be made of a material for capacitive coupling or may be made of such a material.

터치감지장치(600)는 제1펄스트레인(X1)이 제1압전소자(10)의 제1단자(11)에 인가될 때에 및/또는 제2펄스트레인(X2)이 제2압전소자(20)의 제1단자(21)에 인가될 때에, 제1감지전극(30), 제1압전소자(10), 또는 제2압전소자(20) 또는 이들의 근방에 터치입력이 제공되었는지 여부를 판단하는 데에 사용되는 출력전압(VP1)을 제공하도록 되어 있을 수 있다. When the first pulse strain X1 is applied to the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10 and/or the second pulse strain X2 is applied to the second piezoelectric element 20, the touch sensing device 600 When applied to the first terminal 21 of ), it is determined whether a touch input is provided in the first sensing electrode 30, the first piezoelectric element 10, or the second piezoelectric element 20, or in the vicinity thereof. It may be configured to provide an output voltage (VP1) used to do so.

도 5에 나타낸 압력감지장치(1), 터치감지장치(600), 및 터치감지부(700)의 동작원리 및 효과는 도 4에 나타낸 압력감지장치(1), 터치감지장치(600), 및 터치감지부(700)의 동작원리 및 효과와 동일하다는 점을 쉽게 이해할 수 있다.The operating principles and effects of the pressure sensing device 1, the touch sensing device 600, and the touch sensing unit 700 shown in FIG. 5 are described in the pressure sensing device 1, the touch sensing device 600, and It can be easily understood that the operation principle and effect of the touch sensing unit 700 are the same.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제공되는 터치감지장치를 포함하는 압력감지장치의 구성을 나타낸 것이다.6 shows the configuration of a pressure sensing device including a touch sensing device provided according to another embodiment of the present invention.

도 6에 나타낸 압력감지장치(1)는 도 3에 나타낸 압력감지장치에 터치감지장치(600) 및 터치감지부(700)를 더 포함한 것이다.The pressure sensing device 1 illustrated in FIG. 6 further includes a touch sensing device 600 and a touch sensing unit 700 in the pressure sensing device illustrated in FIG. 3.

도 6에 나타낸 압력감지장치(1), 터치감지장치(600), 및 터치감지부(700)의 동작원리 및 효과는 도 4 또는 도 5에 나타낸 압력감지장치(1), 터치감지장치(600), 및 터치감지부(700)의 동작원리 및 효과와 동일하다는 점을 쉽게 이해할 수 있다.The operation principle and effect of the pressure sensing device 1, the touch sensing device 600, and the touch sensing unit 700 shown in FIG. 6 are described in the pressure sensing device 1 and the touch sensing device 600 shown in FIG. 4 or 5. ), and it can be easily understood that the operation principle and effect of the touch sensing unit 700 are the same.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치의 구성을 나타낸 블록 다이어그램이다.7 is a block diagram showing the configuration of a pressure sensing device provided according to an embodiment of the present invention.

압력감지장치(1)는 칩 형태로 제공될 수 있다.The pressure sensing device 1 may be provided in the form of a chip.

압력감지장치(1)는 상술한 제1전하축전회로부(100), 제2전하축전회로부(200), 구동부(300), 압력감지부(400), 터치감지장치(600), 터치감지부(700), 제1입력단자(Y1), 및 제2입력단자(Y2)를 포함할 수 있다.The pressure sensing device 1 includes the first charge storage circuit unit 100, the second charge storage circuit unit 200, the driving unit 300, the pressure sensing unit 400, a touch sensing device 600, and a touch sensing unit ( 700), a first input terminal (Y1), and a second input terminal (Y2) may be included.

제2입력단자(Y2)는 제1입력단자(Y1)와 일체형으로 제공될 수도 있다.The second input terminal Y2 may be provided integrally with the first input terminal Y1.

또한, 압력감지장치(1)는 제어부(900)를 더 포함할 수 있다. 제어부(900)는 구동부(300)가 출력하는 제1펄스트레인(X1) 및 제2펄스트레인(X2)의 라이징/폴링 에지의 타이밍을 제어할 수 있고; 제1전하축전회로부(100)와 제2전하축전회로부(200)에 포함되어 있는 리셋스위치(RST), 제1스위치(S1), 및 제2스위치(S2)의 온/오프 타이임을 제어할 수 있고; 터치감지장치(600)의 구동을 위한 제어신호들을 제어할 수 있고; 터치감지부(700)의 판단결과에 기초하여 압력감지부(400)의 판단결과를 유효하게 처리할지 여부를 결정할 수 있다.In addition, the pressure sensing device 1 may further include a control unit 900. The controller 900 may control timing of rising/falling edges of the first and second pulse strains X1 and X2 output from the driving unit 300; It is possible to control the on/off timing of the reset switch (RST), the first switch (S1), and the second switch (S2) included in the first charge storage circuit unit 100 and the second charge storage circuit unit 200. There is; Control signals for driving the touch sensing device 600; It may be determined whether to effectively process the determination result of the pressure sensing unit 400 based on the determination result of the touch sensing unit 700.

또한, 압력감지부(400)는 ADC(450)를 포함할 수 있다. ADC(450)는 제1전하축전회로부(100)가 출력한 제1출력신호(VP)를 디지털값으로 변환하거나, 또는 제1전하축전회로부(100)가 출력한 제1출력신호(VP)의 값으로부터 제2전하축전회로부(200)가 출력한 제2출력신호(VN)의 값을 뺀 값을 디지털값으로 변환하도록 되어 있을 수 있다.In addition, the pressure sensing unit 400 may include an ADC 450. The ADC 450 converts the first output signal VP output from the first charge storage circuit unit 100 into a digital value, or converts the first output signal VP output from the first charge storage circuit unit 100 into a digital value. A value obtained by subtracting a value of the second output signal VN output from the second charge storage circuit unit 200 from the value may be converted into a digital value.

또한, 압력감지장치(1)는, 압력감지장치(1)에서 생성한 신호를 압력감지장치(1)의 외부에 제공된 장치에게 제공하기 위한 통신기능을 제공하는 통신인터페이스(800)를 더 포함할 수 있다. In addition, the pressure sensing device 1 further includes a communication interface 800 that provides a communication function for providing a signal generated by the pressure sensing device 1 to a device provided outside the pressure sensing device 1. I can.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 압력감지장치를 포함하는 사용자기기의 구성예를 나타낸 블록 다이어그램이다.8 is a block diagram showing a configuration example of a user equipment including a pressure sensing device provided according to an embodiment of the present invention.

사용자기기(1000)는 상술한 실시예들에 따른 압력감지장치(1)를 포함할 수 있다. The user device 1000 may include the pressure sensing device 1 according to the above-described embodiments.

또한, 사용자기기(1000)는 상술한 실시예들에 제시된 제1압전소자(10), 제2압전소자(20), 및 제1감지전극(30)을 포함할 수 있다.In addition, the user device 1000 may include the first piezoelectric element 10, the second piezoelectric element 20, and the first sensing electrode 30 as presented in the above-described embodiments.

또한, 사용자기기(1000)는 사용자 인터페이스(3), 주 처리장치(2), 전원부(4), 저장부(5), 및 통신부(6)를 더 포함할 수 있다. In addition, the user device 1000 may further include a user interface 3, a main processing unit 2, a power supply unit 4, a storage unit 5, and a communication unit 6.

사용자 인터페이스(3)는 제1압전소자(10), 제2압전소자(20), 제1감지전극(30), 및 표시장치(40)를 포함할 수 있다.The user interface 3 may include a first piezoelectric element 10, a second piezoelectric element 20, a first sensing electrode 30, and a display device 40.

압력감지장치(1)의 상기 통신인터페이스(800)를 통해 출력된 신호는 주 처리장치(2)에게 제공될 수 있다. 주 처리장치(2)가 출력한 신호는 상기 통신인터페이스(800)를 통해 압력감지장치(1)에게 제공될 수 있다.The signal output through the communication interface 800 of the pressure sensing device 1 may be provided to the main processing device 2. The signal output from the main processing device 2 may be provided to the pressure sensing device 1 through the communication interface 800.

도 9a는 도 4 내지 도 6에 제시한 터치감지장치(600)의 일 구성예를 나타낸 것이다.9A shows an example of the configuration of the touch sensing device 600 shown in FIGS. 4 to 6.

터치감지장치(600)를 구현하기 위하여 예컨대 대한민국 등록특허 KR10-1544115에 제시된 회로를 이용할 수 있다.In order to implement the touch sensing device 600, for example, a circuit disclosed in Korean Patent Registration No. KR10-1544115 may be used.

터치감지장치(600)는 제3연산증폭기(OA3), 제3연산증폭기(OA3)의 반전 입력단자와 출력단자 사이를 연결하는 제3커패시터(Cs3), 제3연산증폭기(OA3)의 반전 입력단자와 출력단자 사이를 연결하는 리셋스위치(RST), 제3연산증폭기(OA3)의 반전 입력단자와 제1감지전극(30) 사이를 연결하는 제3스위치(S3), 제4연산증폭기(OA4), 제4연산증폭기(OA4)의 반전 입력단자와 출력단자 사이를 연결하는 제4커패시터(Cs4), 제4연산증폭기(OA4)의 반전입력단자와 출력단자 사이를 연결하는 리셋스위치(RST), 및 제4연산증폭기(OA4)의 반전입력단자와 제1감지전극(30) 사이를 연결하는 제4스위치(S4)를 포함할 수 있다.The touch sensing device 600 is a third capacitor (Cs3) connecting the inverted input terminal and the output terminal of the third operational amplifier (OA3), the third operational amplifier (OA3), and an inverted input of the third operational amplifier (OA3). A reset switch (RST) connecting the terminal and the output terminal, a third switch (S3) connecting the inverting input terminal of the third operational amplifier (OA3) and the first sensing electrode 30, and a fourth operational amplifier (OA4). ), a fourth capacitor (Cs4) connecting the inverting input terminal and the output terminal of the fourth operational amplifier (OA4), and a reset switch (RST) connecting the inverting input terminal and the output terminal of the fourth operational amplifier (OA4) , And a fourth switch S4 connecting between the inverting input terminal of the fourth operational amplifier OA4 and the first sensing electrode 30.

제3연산증폭기(OA3)의 비반전 입력단자와 제4연산증폭기(OA4)의 비반전 입력단자는 각각 기준전위(GND)에 연결될 수 있다.The non-inverting input terminal of the third operational amplifier OA3 and the non-inverting input terminal of the fourth operational amplifier OA4 may be connected to the reference potential GND, respectively.

터치감지장치(600)의 출력신호(VP1)는 제3연산증폭기(OA3)의 출력단자의 출력신호로부터 제4연산증폭기(OA4)의 출력단자의 신호를 뺀 신호일 수 있다.The output signal VP1 of the touch sensing device 600 may be a signal obtained by subtracting a signal of the output terminal of the fourth operational amplifier OA4 from the output signal of the output terminal of the third operational amplifier OA3.

도 9b는 도 6의 회로에 도 9a에 따른 터치감지장치가 적용되었을 때에 각 제어신호의 타이밍도의 예시를 나타낸 것이다. 도 9b에 같은 타이밍도에 따르면 압전소자(10, 20) 및/또는 제1감지전극(30) 상에 또는 그 근처에 터치입력이 존재하는 경우, 터치감지장치(600)의 출력신호(VP1)가 리셋스위치(RST)가 리셋된 이후에 시간에 따라 증가하거나 감소하는 패턴을 나타낼 수 있다.9B shows an example of a timing diagram of each control signal when the touch sensing device according to FIG. 9A is applied to the circuit of FIG. 6. According to the same timing diagram in FIG. 9B, when a touch input is present on or near the piezoelectric elements 10 and 20 and/or the first sensing electrode 30, the output signal VP1 of the touch sensing device 600 May represent a pattern that increases or decreases with time after the reset switch RST is reset.

도 10a는 도 4 내지 도 6에 제시한 터치감지장치(600)의 다른 구성예를 나타낸 것이다.10A shows another configuration example of the touch sensing device 600 shown in FIGS. 4 to 6.

터치감지장치(600)는 제3연산증폭기(OA3), 제3연산증폭기(OA3)의 반전 입력단자와 출력단자 사이를 연결하는 제3커패시터(Cs3), 제3연산증폭기(OA3)의 반전 입력단자와 출력단자 사이를 연결하는 리셋스위치(RST), 및 제3연산증폭기(OA3)의 반전 입력단자와 제1감지전극(30) 사이를 연결하는 제3스위치(S3)를 포함할 수 있다.The touch sensing device 600 is a third capacitor (Cs3) connecting the inverted input terminal and the output terminal of the third operational amplifier (OA3), the third operational amplifier (OA3), and an inverted input of the third operational amplifier (OA3). A reset switch RST connecting the terminal and the output terminal, and a third switch S3 connecting the inverting input terminal of the third operational amplifier OA3 and the first sensing electrode 30 may be included.

제3연산증폭기(OA3)의 비반전 입력단자는 기준전위(GND)에 연결될 수 있다.The non-inverting input terminal of the third operational amplifier OA3 may be connected to the reference potential GND.

터치감지장치(600)의 출력신호(VP1)는 제3연산증폭기(OA3)의 출력단자의 신호일 수 있다.The output signal VP1 of the touch sensing device 600 may be a signal of the output terminal of the third operational amplifier OA3.

도 10b는 도 6의 회로에 도 10a에 따른 터치감지장치가 적용되었을 때에 각 제어신호의 타이밍도의 예시를 나타낸 것이다. 도 10b에 같은 타이밍도에 따르면 압전소자(10, 20) 및/또는 제1감지전극(30) 상에 또는 그 근처에 터치입력이 존재하는 경우, 터치감지장치(600)의 출력신호(VP1)가 리셋스위치(RST)가 리셋된 이후에 시간에 따라 증가하거나 감소하는 패턴을 나타낼 수 있다.FIG. 10B shows an example of a timing diagram of each control signal when the touch sensing device according to FIG. 10A is applied to the circuit of FIG. 6. According to the same timing diagram in FIG. 10B, when a touch input is present on or near the piezoelectric elements 10 and 20 and/or the first sensing electrode 30, the output signal VP1 of the touch sensing device 600 May represent a pattern that increases or decreases with time after the reset switch RST is reset.

상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.By using the above-described embodiments of the present invention, those belonging to the technical field of the present invention will be able to easily implement various changes and modifications within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. The content of each claim in the claims may be combined with other claims having no citation relationship within the range that can be understood through the present specification.

Claims (7)

제1저항을 형성하는 제1압전소자(10)의 제1단자(11)에 제1펄스트레인(X1)을 인가하도록 되어 있는 구동부(300);
상기 제1압전소자의 제2단자(12)에 입력단자(Y1)가 연결되도록 되어 있는 제1전하축전회로부(100); 및
상기 제1전하축전회로부의 제1출력전압(VP)을 기초로 상기 제1압전소자에 압력이 가해졌는지 여부를 판단하는 압력감지부(400);
를 포함하며,
상기 제1전하축전회로부는 상기 제1압전소자의 제2단자와 상기 제1전하축전회로부의 입력단자 사이를 흐르는 전하를 축전하도록 되어 있는,
압력감지장치.A driving unit 300 configured to apply a first pulse strain X1 to the first terminal 11 of the first piezoelectric element 10 forming a first resistance;
A first charge storage circuit unit 100 to which an input terminal Y1 is connected to the second terminal 12 of the first piezoelectric element; And
A pressure sensing unit 400 that determines whether pressure is applied to the first piezoelectric element based on a first output voltage VP of the first charge storage circuit unit;
Including,
The first charge storage circuit unit is configured to store electric charge flowing between the second terminal of the first piezoelectric element and the input terminal of the first charge storage circuit unit,
Pressure sensing device. 제1항에 있어서,
상기 구동부는 제2저항을 형성하는 제2압전소자(20)의 제1단자(21)에 상기 제1펄스트레인과는 상보적인 제2펄스트레인(X2)을 인가하도록 되어 있고,
상기 제2압전소자의 제2단자(22)는 상기 제1압전소자의 제2단자에 직접 연결되어 있고,
상기 제1전하축전회로부는 상기 제1압전소자의 제2단자(12)로부터 상기 제1압전소자의 제1단자(11)로 흐르는 전하량(Q1)에서, 상기 제2압전소자의 제2단자(22)로부터 상기 제2압전소자의 제1단자(21)로 흐르는 전하량(Q2)을 뺀 값(Q1-Q2)을 적분하도록 되어 있는,
압력감지장치.The method of claim 1,
The driving unit is configured to apply a second pulse strain X2 complementary to the first pulse strain to the first terminal 21 of the second piezoelectric element 20 forming a second resistance,
The second terminal 22 of the second piezoelectric element is directly connected to the second terminal of the first piezoelectric element,
The first charge storage circuit part is based on the amount of charge Q1 flowing from the second terminal 12 of the first piezoelectric element to the first terminal 11 of the first piezoelectric element, the second terminal of the second piezoelectric element ( 22) minus the amount of charge (Q2) flowing to the first terminal 21 of the second piezoelectric element (Q1-Q2) is integrated,
Pressure sensing device. 제2항에 있어서,
상기 제1압전소자의 제2단자에 입력단자(Y2)가 연결되도록 되어 있는 제2전하축전회로부(200)를 더 포함하며,
상기 제2전하축전회로부는 상기 제2압전소자의 제1단자(21)로부터 상기 제2압전소자의 제2단자(22)로 흐르는 전하량(Q3)에서, 상기 제1압전소자의 제1단자(11)로부터 상기 제1압전소자의 제2단자(12)로 흐르는 전하량(Q4)을 뺀 값을 적분하도록 되어 있고,
상기 제1전하축전회로부와 상기 제2전하축전회로부는 교대로 전하를 축전하도록 되어 있고, 그리고
상기 압력감지부는, 상기 제1전하축전회로부의 제1출력전압과 상기 제2전하축전회로부의 제2출력전압(VN) 간의 차이값을 기초로 상기 제1압전소자 또는 제2압전소자에 압력이 가해졌는지 여부를 판단하도록 되어 있는,
압력감지장치.The method of claim 2,
Further comprising a second charge storage circuit unit 200 configured to be connected to the input terminal (Y2) to the second terminal of the first piezoelectric element,
The second charge storage circuit part is based on the amount of charge Q3 flowing from the first terminal 21 of the second piezoelectric element to the second terminal 22 of the second piezoelectric element, and the first terminal of the first piezoelectric element ( Integrating the value obtained by subtracting the amount of charge Q4 flowing to the second terminal 12 of the first piezoelectric element from 11),
The first charge storage circuit unit and the second charge storage circuit unit are configured to alternately store electric charges, and
The pressure sensing unit may apply pressure to the first piezoelectric element or the second piezoelectric element based on a difference value between the first output voltage of the first charge storage circuit unit and the second output voltage VN of the second charge storage circuit unit. Is supposed to judge whether or not it has been applied,
Pressure sensing device. 제1항에 있어서,
상기 제1압전소자와 용량성 결합(C1)을 하도록 상기 제1압전소자에 인접하여 배치된 제1감지전극(30)에 연결되어 있으며, 상기 제1펄스트레인이 상기 제1압전소자의 제1단자에 인가될 때에 상기 제1감지전극 또는 상기 제1압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 데에 사용되는 출력전압을 제공하는, 터치감지장치(600); 및
상기 터치감지장치의 출력전압을 기초로 상기 감지전극 또는 상기 제1압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 터치감지부(700);
를 포함하며,
상기 압력감지부의 판단결과는, 상기 터치입력이 제공되었다고 된 때에만 유효하게 처리되는 것을 특징으로 하는,
압력감지장치.The method of claim 1,
It is connected to a first sensing electrode 30 disposed adjacent to the first piezoelectric element so as to perform capacitive coupling (C1) with the first piezoelectric element, and the first pulse strain is a first of the first piezoelectric element. A touch sensing device 600 for providing an output voltage used to determine whether a touch input is provided to the first sensing electrode or the first piezoelectric element when applied to a terminal; And
A touch sensing unit 700 for determining whether a touch input is provided to the sensing electrode or the first piezoelectric element based on the output voltage of the touch sensing device;
Including,
The determination result of the pressure sensing unit is effectively processed only when it is determined that the touch input is provided,
Pressure sensing device. 제4항에 있어서, 상기 터치감지장치(600)는 상기 제1감지전극(30)을 통해 흐르는 전하를 축전하는 전하축전회로인, 압력감지장치.5. The pressure sensing device according to claim 4, wherein the touch sensing device (600) is a charge storage circuit that stores electric charges flowing through the first sensing electrode (30). 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1압전소자 및 상기 제2압전소자 중 적어도 어느 하나와 용량성 결합을 하도록 상기 제1압전소자 또는 상기 제2압전소자에 인접하여 배치된 감지전극에 연결되어 있으며, 상기 제1펄스트레인이 상기 제1압전소자의 제1단자에 인가될 때에 상기 감지전극 또는 상기 제1압전소자 또는 상기 제2압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 데에 사용되거나, 또는 상기 제2펄스트레인이 상기 제2압전소자의 제1단자에 인가될 때에 상기 감지전극 또는 상기 제1압전소자 또는 상기 제2압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 데에 사용되는 출력전압을 제공하는, 터치감지장치; 및
상기 터치감지장치의 출력전압을 기초로 상기 감지전극 또는 상기 제1압전소자 또는 상기 제2압전소자에 터치입력이 제공되었는지를 판단하는 터치감지부;
를 더 포함하며,
상기 압력감지부의 판단결과는, 상기 터치입력이 제공되었다고 된 때에만 유효하게 처리되는 것을 특징으로 하는,
압력감지장치.The method according to claim 2 or 3,
It is connected to the sensing electrode disposed adjacent to the first piezoelectric element or the second piezoelectric element so as to capacitively couple at least one of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, and the first pulse strain When applied to the first terminal of the first piezoelectric element, it is used to determine whether a touch input is provided to the sensing electrode, the first piezoelectric element, or the second piezoelectric element, or the second pulse strain is applied to the A touch sensing device for providing an output voltage used to determine whether a touch input is provided to the sensing electrode or the first piezoelectric element or the second piezoelectric element when applied to the first terminal of the second piezoelectric element; And
A touch sensing unit that determines whether a touch input is provided to the sensing electrode, the first piezoelectric element, or the second piezoelectric element based on the output voltage of the touch sensing device;
It further includes,
The determination result of the pressure sensing unit is effectively processed only when it is determined that the touch input is provided,
Pressure sensing device. 제1항의 압력감지장치(1);
제1압전소자(10)를 포함하는 사용자 인터페이스(3);
상기 압력감지장치와 데이터 또는 명령을 교환하는 주 처리장치(2); 및
상기 압력감지장치, 상기 사용자 인터페이스, 및 상기 주 차리장치에 전원을 공급하는 전원부(4);
를 포함하는,
사용자기기.
The pressure sensing device of claim 1 (1);
A user interface 3 including a first piezoelectric element 10;
A main processing unit (2) for exchanging data or commands with the pressure sensing device; And
A power supply unit 4 supplying power to the pressure sensing device, the user interface, and the main vehicle;
Containing,
User device.
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