开关操作感测设备和检测设备

摘要

本公开提供了一种开关操作感测设备和检测设备，所述开关操作感测设备包括输入操作单元、振荡电路、频率数字转换器和触摸检测电路。所述输入操作单元包括与壳体一体形成的第一开关构件。所述振荡电路被配置为产生振荡信号，所述振荡信号的谐振频率在输入操作期间基于根据与所述第一开关构件接触的触摸输入构件的电容变化或电感变化而改变。所述频率数字转换器被配置为将所述振荡信号转换为计数值。所述触摸检测电路被配置为基于从所述频率数字转换器接收的所述计数值的斜率变化检测电容感测和电感感测，并且基于所述检测输出对应的不同电平的触摸检测信号。

说明书

本申请要求于2019年7月3日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0080120号韩国专利申请和于2019年10月24日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0132912号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。

技术领域

本公开涉及一种具有触摸输入构件识别的开关操作感测设备。

背景技术

通常，期望可穿戴装置薄并且具有简单、干净的设计。为了实现这一点，可穿戴装置中的现有的机械开关已被利用防尘和防水技术实现的非机械开关所替代，从而开发出无缝模型。

已经开发了当前的技术，诸如，触摸金属表面的金属触摸(ToM)技术、使用触摸面板的电容感测方法、微机电系统(MEMS)、微应变仪以及其他技术。另外，甚至可确定按钮被按下的力度的力触摸功能也在开发中。

在现有的机械开关的情况下，例如，需要相对大的尺寸和内部空间来实现开关功能(这可能具有略微不整洁的设计并且可能由于开关的凸出形状而需要大量的空间)，并且开关的结构可能无法集成到外壳中。

此外，由于与电连接的机械开关直接接触而存在电击的危险。另外，机械开关的结构使其难以防尘和防水。

发明内容

提供本发明内容以按照简化的形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述选择的构思。本发明内容并不意在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面，一种开关操作感测设备包括输入操作单元、振荡电路、频率数字转换器和触摸检测电路。所述输入操作单元包括与壳体一体形成的第一开关构件。所述振荡电路被配置为产生振荡信号，所述振荡信号的谐振频率在输入操作期间基于根据与所述第一开关构件接触的触摸输入构件的电容变化或电感变化而改变。所述频率数字转换器被配置为将所述振荡信号转换为计数值。所述触摸检测电路被配置为：基于从所述频率数字转换器接收的所述计数值的斜率变化检测电容感测和电感感测，并且基于所述检测输出对应的不同电平的触摸检测信号。

所述频率数字转换器还可被配置为通过使用所述振荡信号对参考时钟信号进行计数而产生所述计数值。

所述第一开关构件和所述壳体可利用相同的材料形成。

所述输入操作单元还可包括第二开关构件，所述第二开关构件与所述壳体集成在一起并且设置在与所述第一开关构件的位置不同的位置，并且所述第二开关构件和所述壳体可利用相同的材料形成。

所述振荡电路可包括电感电路和电容电路。所述电感电路可包括设置在所述第一开关构件的内侧上的第一线圈元件。所述电容电路可包括连接到所述电感电路的电容元件。当所述第一开关构件被人体部位触摸时，所述振荡信号可具有第一频率特性，并且当所述第一开关构件被非人体输入构件触摸时，所述振荡信号可具有第二频率特性。

所述振荡电路可包括电感电路和电容电路。所述电感电路可包括设置在所述第一开关构件的内侧上的第一线圈元件，并且具有当所述第一开关构件被非人体输入元件触摸时变化的电感。所述电容电路可包括连接到所述电感电路的电容元件，并且具有当所述第一开关构件被人体部位触摸时变化的电容。

所述第一线圈元件可安装在基板上并且附接到所述第一开关构件的内侧表面。

所述频率数字转换器还可被配置为：通过使用参考分频比对参考频率信号进行分频而产生分频参考时钟信号，并且输出通过使用所述振荡信号对所述分频参考时钟信号进行计数而产生的所述计数值。

所述频率数字转换器还可被配置为：通过使用参考分频比对参考频率信号进行分频而产生分频参考时钟信号，使用感测分频比对来自所述振荡电路的所述振荡信号进行分频，并且输出通过使用所述分频振荡信号对所述分频参考时钟信号进行计数而产生的所述计数值。

所述频率数字转换器可包括降频转换器、周期计时器和级联积分梳型(CIC)滤波器电路。所述降频转换器可被配置为：接收参考频率信号作为参考时钟信号，并且通过使用参考分频比对所述参考时钟信号进行分频而产生分频参考时钟信号，以对所述参考频率信号的频率进行降频转换。所述周期计时器可被配置为：接收所述振荡信号作为采样时钟信号，并且输出通过使用所述采样时钟信号对从所述降频转换器接收的一个周期时间的所述分频参考时钟信号进行计数而产生的周期计数值。所述级联积分梳型(CIC)滤波器电路可被配置为输出通过对从所述周期计时器接收的所述周期计数值执行累积放大而产生的所述计数值。

所述CIC滤波器电路可包括抽取器CIC滤波器，所述抽取器CIC滤波器被配置为：使用预定积分级数、预定抽取器因子和预定梳型差分延迟阶数对来自所述周期计时器的所述周期计数值执行累积放大；以及提供累积放大的周期计数值。

所述触摸检测电路可对从所述频率数字转换器接收的所述计数值进行差分以产生差值，并且将所述差值与预定下降阈值和预定上升阈值中的每个进行比较，以基于比较结果输出具有用于识别电容感测和电感感测的不同电平中的一个的所述触摸检测信号。

所述触摸检测电路可包括延迟电路、减法电路和斜率检测电路。所述延迟电路可被配置为：将从所述频率数字转换器接收的所述计数值延迟基于延迟控制信号而确定的时间，以输出延迟计数值。所述减法电路可被配置为：从所述延迟计数值减去所述计数值，以产生并输出差值。所述斜率检测电路可被配置为：将从所述减法电路接收的所述差值与预定下降阈值和预定上升阈值中的每个进行比较，以基于比较结果输出具有用于识别电容感测和电感感测的第一电平或第二电平的所述触摸检测信号。

所述斜率检测电路可包括斜率检测器、下降斜率检测器、上升斜率检测器和检测信号产生器。所述斜率检测器可被配置为：确定所述差值是减小还是增大，并且当所述差值减小时，输出处于激活状态的使能信号，当所述差值增大时，输出处于非激活状态的使能信号。所述下降斜率检测器可被配置为：当所述使能信号进入所述激活状态并且所述差值小于或等于下降阈值持续预定时间时，产生下降检测信号。所述上升斜率检测器可被配置为：当所述使能信号进入所述激活状态并且所述差值大于或等于上升阈值持续所述预定时间时，产生上升检测信号。所述检测信号产生器可被配置为：基于所述下降检测信号和所述上升检测信号，产生具有第一电平或第二电平的所述触摸检测信号。

当所述差值在下降之后增大时，所述检测信号产生器可响应于电容感测而基于所述下降检测信号和所述上升检测信号产生具有第一电平的所述触摸检测信号。

当所述差值在上升之后减小时，所述检测信号产生器可响应于电感感测而基于所述下降检测信号和所述上升检测信号产生具有第二电平的所述触摸检测信号。

所述电子装置可以是蓝牙头戴式耳机、蓝牙耳塞式耳机、智能眼镜、VR(虚拟现实)头戴式装置、AR(增强现实)头戴式装置、车辆的智能钥匙按钮、膝上型计算机、头戴式显示器(HMD)和触控笔中的任何一种。

在另一总体方面，一种检测设备包括：壳体、输入操作单元、振荡电路和触摸检测电路。所述输入操作单元包括与所述壳体一体形成的第一开关构件。所述振荡电路被配置为基于对在所述第一开关构件上的触摸输入构件的接触产生振荡信号。所述触摸检测电路被配置为：基于所述振荡信号的计数值的斜率变化确定电容感测和电感感测中的一个，并且基于所确定的感测而输出检测信号。

所述振荡电路还可被配置为：在输入操作期间产生具有与接触所述第一开关构件的所述触摸输入构件对应的谐振频率的所述振荡信号。

所述检测设备还可包括频率数字转换器，所述频率数字转换器连接到所述振荡电路并且被配置为将所述振荡信号转换为所述计数值。

所述输入操作单元还可包括第二开关构件，所述第二开关构件与所述壳体一体形成并且设置在与所述第一开关构件的位置不同的位置。

当所述触摸输入构件的接触是人体触摸时，所述接触可被确定为所述电容感测，并且当所述触摸输入构件的接触是非人体输入构件触摸时，所述接触可被确定为所述电感感测。

通过以下具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。

附图说明

图1A和图1B是根据本申请的移动装置的示例的示图。

图2是示出了图1A中的触摸输入感测设备的结构的示例的沿图1A中的线I-I'截取的截面图。

图3是示出了图1B中的触摸输入感测设备的结构的示例的沿图1B中的线I-I'截取的截面图。

图4是根据本申请的开关操作感测设备的振荡电路和电路构件的示例的框图。

图5是当未被触摸时的振荡电路的电路图的示例。

图6示出了当被人体部位触摸时的电容感测方法的示例。

图7是当被人体部位触摸时的振荡电路的电路图的示例。

图8是图7中的振荡电路的详细电路图。

图9示出了当被非人体输入构件触摸时的电感感测方法的示例。

图10是示出当被非人体输入构件触摸时的振荡电路的示例的电路图的示例。

图11是示出频率数字转换器的示例的框图。

图12示出了周期计时器的示例的操作。

图13是示出触摸检测电路的示例的框图。

图14是示出图13中的斜率检测电路的示例的框图。

图15示出了当被人体部位触摸时的计数值和差值(计数值的斜率值)的示例。

图16示出了当被非人体输入构件触摸时的计数值和差值的示例。

图17示出了当被人体部位触摸时的计数值和差值的漂移的示例。

图18示出了差值变化、下降阈值、上升阈值和触摸检测信号的示例。

图19示出了本申请的开关操作感测设备的各种应用的示例。

在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此描述的方法、设备和/或系统的各种变化、修改和等同物在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的操作的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作以外，可对在此描述的操作的顺序做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。另外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域已知的特征的描述。

在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且不应被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例仅仅是为了说明在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些方式。

在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此所使用的，术语“和/或”包括关联的所列项目中的任何一个和任何两个或更多个的任何组合。

尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不用于限制本公开。除非上下文另外明确表明，否则单数形式也旨在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，可以以各种方式组合在此描述的示例的特征。此外，尽管在此描述的示例具有各种配置，但是在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的其他配置是可行的。

图1A和图1B是根据本申请的移动装置的示例的外观图。

在图1A中，移动装置10包括触摸屏11、壳体500和输入操作单元SWP。输入操作单元SWP可包括替换机械按钮开关的第一开关构件SM1。在图1B中，移动装置10包括触摸屏11、壳体500和输入操作单元SWP。输入操作单元SWP可包括替换机械按钮开关的第一开关构件SM1和第二开关构件SM2。在此，应当注意的是，关于示例或实施例的术语“可以”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)表示存在包括或实现这种特征的至少一个示例或实施例，而所有的示例和实施例不限于此。

在图1B中，输入操作单元SWP被示出为包括第一开关构件(或第一触摸构件)SM1和第二开关构件(或第二触摸构件)SM2。然而，这仅是为了易于描述的示例，并且输入操作单元SWP不限于两个开关构件SM1和SM2，并且将理解的是，可以以与第一触摸构件和第二触摸构件相同的方式来扩展触摸构件的数量。

作为示例，在图1A和图1B中，移动装置10可以是便携式装置(诸如，智能电话)或可穿戴装置(诸如，智能手表)，但不限于任何特定装置。移动装置10可以是便携式电子装置或可穿戴电子装置，或者是具有用于操作控制的开关的任何电子装置。

壳体500可以是用于电子装置的外壳。例如，当开关操作感测设备应用于移动装置时，壳体500可以是设置在移动装置10的侧部(侧表面)上的盖。作为示例，壳体500可与设置在移动装置10的后表面上的盖集成在一起，或者可与设置在移动装置10的后表面上的盖分开。

如上所述，壳体500可以是电子装置的外壳，但不限于任何特定的位置、形状或结构。

在图1B中，第一开关构件SM1和第二开关构件SM2中的每个可设置在移动装置10的壳体500内部，但是其设置不限于此。

第一开关构件SM1和第二开关构件SM2可设置在移动装置10的盖上。在这种情况下，盖可以是不包括触摸屏的盖，例如，侧盖、后盖或可设置在前表面的一部分上的盖。为了便于描述，将以设置在移动装置的侧盖上的壳体作为示例进行描述，但是壳体不限于此。

图2是示出了图1A中的触摸输入感测设备的结构的示例的沿图1A中的线I-I'截取的截面图。

在图2中，开关操作感测设备包括输入操作单元SWP、振荡电路600、频率数字转换器700和触摸检测电路800。

输入操作单元SWP可包括与电子装置的壳体500集成在一起的至少一个第一开关构件SM1。作为示例，第一开关构件SM1可包括与壳体500的材料相同的材料。

振荡电路600可生成振荡信号LCosc，该振荡信号LCosc的谐振频率在通过第一开关构件SMl的输入操作期间基于根据触摸输入构件的电容变化或电感变化而变化。例如，振荡电路600包括电感电路610和电容电路620。在本申请中描述的示例中，触摸输入构件(或输入操作的对象)可包括人体部位(诸如，人手)和非人体输入构件(诸如，塑料)。在本申请中描述的示例中，输入操作可以是包括触摸输入或力输入的概念。

频率数字转换器700可将来自振荡电路600的振荡信号转换为计数值。例如，频率数字转换器700可以以频率计数方式将振荡信号LCosc转换为计数值L_CNT。

触摸检测电路800可被配置为基于从频率数字转换器700输入的计数值L_CNT识别和检测通过人体部位进行的电容感测和通过非人体输入构件进行的电感感测，并且可基于该检测输出彼此具有不同电平的触摸检测信号(DF)Detect_Flag。

将参照壳体在图2中的方向A上的正视图来描述输入操作单元SWP的第一示例。

作为示例，输入操作单元SWP可包括第一开关构件SM1，并且第一开关构件SM1可与壳体500集成在一起。因此，第一开关构件SM1可利用与壳体500的材料相同的材料形成。

作为示例，当壳体500包括诸如金属的导体时，第一开关构件SM1也可包括导体。另一方面，当壳体500包括诸如塑料的绝缘体时，第一开关构件SM1也可包括绝缘体。

针对图2中的第一线圈元件在方向A上的正视图，电感电路610可设置在第一开关构件SM1的内侧上，并且可具有第一线圈元件611，第一线圈元件611具有电感Lind。

电容电路620可包括连接至电感电路610的具有电容Cext的电容元件621。例如，电容电路620的电容可包括当输入操作单元SWP被触摸时产生的触摸电容Ctouch，如图7和图8所示，可产生触摸电容Ctouch(参见图7)，从而增大振荡电路600的总电容。

作为示例，第一线圈元件611可包括连接在设置在PCB基板611-S上的第一焊盘PA1和第二焊盘PA2之间的具有螺旋形状的第一线圈图案611-P。

在图2中，第一线圈元件611可设置在基板200的一个表面(例如，上表面)上，并且电路构件CS和电容元件621(诸如，多层陶瓷电容器(MLCC)等)可设置在基板200的另一表面(例如，下表面)上。

作为示例，电路构件CS可以是集成电路(IC)，该集成电路(IC)包括振荡电路600的一部分、频率数字转换器700和触摸检测电路800。

基板200可以是印刷电路板(PCB)或柔性印刷电路板(FPCB)，但不限于此。基板200可以是其上形成有电路图案的板(例如，各种电路板中的一种(诸如，PCB))或面板(例如，用于面板级封装(PLP)的面板)。

图2中示出的开关操作感测设备的结构仅是示例，并且不限于此。

已经在图2中描述了第一开关构件SM1的非限制性示例，但是第一开关构件SM1的描述也可适用于第二开关构件SM2(参见图1B)。例如，当包括第一开关构件SM1和第二开关构件SM2时，单个电路构件CS可对不同的谐振信号进行处理，不同的谐振信号分别与第一开关构件SM1和第二开关构件SM2对应。

当描述本申请的附图时，针对具有相同附图标记和相同功能的组件可省略重复的描述，并且将仅描述不同之处。

以下描述的开关操作感测设备的示例可包括多个触摸构件。在示例中，多个触摸构件可布置成行。可选地，多个触摸构件可按照矩阵布置而水平和竖直地布置。

在图1A和图1B中示出的开关操作感测设备50的示例可包括一个或更多个开关构件。然而，为了便于描述，在图1A和图1B中示出的一个或更多个开关构件仅是非限制性示例，并且开关操作感测设备的触摸构件不限于此。

因此，将理解的是，开关操作感测设备可包括一个或更多个触摸构件。

在本申请中描述的示例中，开关构件可集成到壳体500中或者一体地形成在壳体500中。术语“集成”是指如下事实：不管触摸构件的材料和壳体500的材料是彼此相同还是彼此不同，触摸构件和壳体500都被制造为一体，使得它们在其制造之后不能容易地彼此分离并且具有一体的结构(而不是机械分离的结构或物理分离的结构)，其中触摸构件与壳体500之间无可辨别的间隙。

作为示例，第一线圈元件611可以是形成为印刷电路板(PCB)图案的PCB线圈元件，但不限于此。

作为示例，第一线圈元件611可以是在双面PCB或多层PCB上实现的PCB线圈元件，但不限于此。

作为示例，第一线圈元件611可形成为各种形状(诸如，圆形、三角形、矩形等)，并且第一线圈元件611的形状不限于此。

就各个附图的实施例中的具有相同附图标记和相同功能的组件而言，可省略对它们的不必要的重复描述，而可描述各个附图的实施例之间的不同之处。

图3是示出了图1B中的开关操作感测设备的结构的另一示例的沿图1B中的线I-I'截取的截面图。

在图3中，开关操作感测设备包括输入操作单元SWP，输入操作单元SWP包括第一开关构件SM1和第二开关构件SM2。

第一开关构件SM1和第二开关构件SM2中的每个可与相同材料的壳体500集成在一起或者与相同材料的壳体500一体形成。

振荡电路600(参见图2)的电感电路610(参见图2)可包括第一线圈元件611和第二线圈元件612。振荡电路600(参见图2)可包括电容元件621。第一线圈元件611、第二线圈元件612、电容元件621和电路构件CS可安装在基板200上。

第一线圈元件611可设置在第一开关构件SM1的内侧上。第二线圈元件612可设置在第二开关构件SM2的内侧上。

本申请的开关操作感测设备可包括多个开关构件。在这个示例中，为了基于对多个开关构件中的每个的触摸而产生不同的振荡信号，开关操作感测设备可包括分别与多个开关构件对应的多个线圈元件。

作为示例，第一开关构件SMl和第二开关构件SM2可利用与壳体500的材料相同的材料形成。当壳体500包括诸如金属的导体时，第一开关构件SMl和第二开关构件SM2也可包括导体。当壳体500包括诸如塑料的绝缘体时，第一开关构件SM1和第二开关构件SM2也可包括绝缘体。

此外，第一线圈元件611和第二线圈元件612可设置在基板200的一个侧表面(例如，上表面)上。在非限制性示例中，电路构件CS和电容元件621(诸如，MLCC或其他类型的电容器)可设置在基板200的另一侧表面(例如，下表面)上。这样的设置结构仅是示例，并且不限于此。

第一线圈元件611和第二线圈元件612在基板200的一个表面上彼此间隔开，并且连接到形成在基板200上的电路图案。例如，第一线圈元件611和第二线圈元件612中的每个可以是单独的线圈元件(诸如，螺线管线圈、绕线型电感器、片式电感器或其他类型的单独的线圈元件)。然而，第一线圈元件611和第二线圈元件612中的每个不限于此，并且可以是具有电感的任何元件。

作为示例，当第一开关构件SM1和第二开关构件SM2利用具有高电阻(例如，100KΩ或更高)的导电金属形成时，可减少第一开关构件SM1与第二开关构件SM2之间的干扰，因此可将第一开关构件SM1和第二开关构件SM2实际应用于电子装置。

在本申请中描述的示例中，术语“操作”是指通过输入操作单元输入的触摸、力或者触摸和力两者。

图4是根据本申请的开关操作感测设备的振荡电路和电路构件的示例的框图。

在图4中，根据本申请的开关操作感测设备可包括振荡电路600、频率数字转换器700和触摸检测电路800。如上所述，振荡电路600可包括电感电路610和电容电路620。

在本申请的示例中，振荡电路600可以是例如LC振荡电路，但不限于此。振荡电路可被配置为使用根据人体部位的触摸的电容变量或根据非人体输入构件的触摸的电感变量而产生振荡信号。

电路构件CS可包括振荡电路600的一部分、频率数字转换器700和触摸检测电路800。在该示例中，振荡电路600的一部分可以是放大器电路630。作为示例，放大器电路630可包括反相器或放大器元件，并且不限于此，只要放大器电路630能够将谐振信号保持为振荡信号即可。

电路构件CS可包括电容元件。当电容元件未包括在电路构件CS中时，开关操作感测设备可包括电容元件621(诸如，独立于电路构件CS设置的MLCC)。在本申请的每个示例中，电路构件CS可以是或可以不是集成电路(IC)。

频率数字转换器700可将参考频率信号fref(参见图11)除以参考分频比N以产生分频参考时钟信号DOSC_ref(参见图11)，并且可使用振荡信号对分频参考时钟信号DOSC_ref(参见图11)进行计数以输出计数值L_CNT。

触摸检测电路800可对从频率数字转换器700接收的计数值L_CNT进行差分，以产生差值Diff(参见图13)。触摸检测电路800可将差值Diff(参见图13)与预定阈值F_TH和R_TH(参见图13)进行比较，以基于比较结果而输出具有用于识别人触摸或非人触摸的电平的触摸检测信号DF(Detect_Flag)。

在本申请中描述的示例中，差值Diff可与谐振频率的斜率变化值、计数值的斜率变化值或差分值对应。

在本申请中描述的示例中，计数值L_CNT是通过使用数字信号处理(而不是模拟信号处理)的计数处理操作而产生的数字值。因此，计数值L_CNT可不通过由简单的模拟放大器执行的信号放大而产生，但是可根据通过本申请的频率数字转换器700执行的计数处理操作而产生。这样的计数处理操作需要参考时钟信号(例如，参考频率信号)和采样时钟信号(例如，振荡信号)，这将在后面描述。

在图2和图4中，例如，如上所述，振荡电路600可包括电感电路610和电容电路620。

电感电路610可包括设置在第一开关构件SMl内侧的第一线圈元件611，并且电容电路620可包括连接到电感电路610的电容元件621。

作为示例，当第一开关构件SM1被人体部位触摸时，振荡电路600可产生具有第一频率特性的振荡信号LCosc。当第一开关构件SM1被非人体输入构件触摸时，振荡电路600可产生具有第二频率特性的振荡信号LCosc。

作为示例，电感电路610可具有当第一开关构件SM1被非人体输入构件触摸时变化的电感，并且电容电路620可具有当被人体部位触摸时变化的电容。

作为示例，第一线圈元件611可安装在基板200上并且可附接到第一开关构件SMl的内侧表面。

图5是当未被触摸时的振荡电路的电路图的示例。

在图5中，如上所述，振荡电路600可包括电感电路610、电容电路620和放大器电路630。放大器电路630可包括至少一个反相器INT或至少一个放大器元件。由于放大器电路630，振荡电路600可保持振荡信号。

当未被非人体输入构件触摸时，电感电路610可具有第一线圈元件611的电感Lind。当未被人体部位触摸时，电容电路620可具有电容元件621(诸如，MLCC)的电容Cext(2Cext和2Cext)。

在图5中，振荡电路600可以是并联振荡电路，该并联振荡电路包括具有第一线圈元件611的电感Lind的电感电路610和具有电容Cext(2Cext和2Cext)的电容电路620。

作为示例，当未被人体部位或非人体输入构件触摸时，振荡电路600的第一谐振频率fres1可由下面的式1表示。

fres1≒1/2πsqrt(Lind×Cext)(1)

在式1中，≒表示相同或相似，并且术语“相似”是指还可包括其他值。

在示例中，电阻器可连接在第一线圈元件611与电容元件621之间。电阻器可执行静电放电(ESD)功能。

如在此公开的，当触摸输入构件与第一开关构件SM1(与移动装置的壳体500集成在一起或者与移动装置的壳体500一体形成)的表面接触时，在被人体部位触摸的情况下可应用电容感测方法，在被非人体输入构件触摸的情况下可应用电感感测方法。因此，可确立关于输入构件是人体部位还是非人体输入构件的区别。

图6示出了当被人体部位触摸时的电容感测方法的示例。图7是当被人体部位触摸时的振荡电路的示例的电路图。

在图6和图7中，当被人体部位触摸时，振荡电路600的电容电路620还可具有因人体部位的触摸而形成的触摸电容Ctouch。因此，总电容可改变。

例如，当人体部位(手)触摸第一开关构件SM1的接触表面时，应用电容感测原理来增大总电容值。作为结果，减小了振荡电路600的谐振频率(式1)。

另一方面，在图9和图10中，当诸如导体(金属)的非人体输入构件触摸第一开关构件SM1的接触表面时，应用电感感测原理来减小由涡流引起的电感。作为结果，增大了谐振频率。

如上所述，在其中混合了两种感测方法的触摸感测开关结构的情况下，可根据振荡信号的谐振频率的上升或下降而将人体部位的触摸和非人体输入构件的触摸彼此区分开。

图8示出了图7中的振荡电路的详细示例。

在图7和图8中，振荡电路600可具有来自电容电路620中包括的电容元件621的电容Cext(2Cext和2Cext)以及当被人体部位触摸时形成的电容Ctouch(Ccase、Cfinger和Cgnd)。

在图8中，触摸电容Ctouch(Ccase、Cfinger和Cgnd)可以是彼此串联连接的壳体电容Ccase和手指电容Cfinger以及电路地与大地之间的接地电容Cgnd。

因此，将理解的是，与图5中的振荡电路600相比，图8中的振荡电路600的总电容是可变的。

例如，当电容2Cext和2Cext表示为基于电路接地而分为一个电容2Cext和另一电容2Cext的等效电路时，壳体电容Ccase、手指电容Cfinger和接地电容Cgnd可并联连接到一个电容2Cext和另一电容2Cext。

作为示例，当被人体部位触摸时，振荡电路600的第二谐振频率fres2可由下面的式2表示。

fres2≒1/{2πsqrt(Lind×[2Cext‖(2Cext+CT)])}

CT≒Ccase‖Cfinger‖Cgnd(2)

在式2中，≒表示相同或相似，并且术语“相似”是指还可包括其他值。在式2中，Ccase表示存在于壳体(盖)与第一线圈元件611之间的寄生电容，Cfinger表示人体部位的电容，Cgnd表示电路地与大地之间的接地返回电容。

在式2中，“‖”定义如下：“a‖b”定义为电路中的“a”与“b”之间的串联连接，并且其总和值计算为“(a×b)/(a+b)”。

当比较式1(当未被触摸时)和式2(当被人体部位触摸时)时，式1的电容2Cext增大到式2的电容(2Cext+CT)。因此，将理解的是，当未被触摸时的第一谐振频率fres1减小到当被触摸时的第二谐振频率fres2。

在图7和图8中，振荡电路600可产生振荡信号(具有在未被人体部位触摸时的第一谐振频率fres1或者在被人体部位触摸时的第二谐振频率fres2)，并且可将振荡信号输出到频率数字转换器700。

图9示出了当被非人体输入构件触摸时的电感感测方法的示例，图10是示出当被非人体输入构件触摸时的振荡电路的示例的电路图。

在图9和图10中，当诸如导体(金属)的非人体输入构件触摸第一开关构件SM1的接触表面时，应用电感感测原理，因此，可减小由涡流引起的电感，以增大谐振频率。如上所述，可基于谐振频率的增大来检测非人体输入构件的触摸。

在图10中，当诸如金属的非人体输入构件的触摸被输入到第一开关构件SM1时，电感由于第一开关构件SM1与第一线圈元件611之间的磁力的变化而减小(即，Lind-ΔL)，因此，谐振频率可增大以检测非人体输入构件的触摸。

下面将描述电感感测原理。

当振荡电路工作时，在电感器中产生AC电流，并且由于AC电流而产生磁场H-Field。在这种情况下，当金属被触摸时，电感器的磁场H-Field影响金属以产生循环电流，例如，涡流。涡流产生反向磁场H-Field。当振荡电路沿电感器的磁场H-Field减小的方向工作时，现有电感器的电感减小。作为结果，谐振频率(感测频率)增大。

此外，根据壳体的开关构件是否被人体部位(手)或导体(金属)触摸来确定C(电容)或L(电感)的变化，这允许确定频率的减小或增大。

如上所述，可使用单个触摸感测装置的结构执行两种类型的感测，并且可检测人体部位的触摸和非人体输入构件的触摸，并且可将人体部位的触摸和非人体输入构件的触摸彼此区分开并对其进行识别，这将在下面描述。

图11是示出频率数字转换器的示例的框图。

在图11中，频率数字转换器700将振荡信号LCosc转换为计数值L_CNT。作为示例，频率数字转换器700可使用振荡信号LCosc对参考频率信号(参考时钟信号)进行计数持续参考时间(例如，一个周期)。可选地，频率数字转换器700可使用参考频率信号(参考时钟信号)对振荡信号LCosc进行计数持续参考时间(例如，一个周期)。频率数字转换器700可被配置为通过启用或停用频率数字转换器700的操作来执行CAL_hold功能。例如，当CAL_hold＝0时，频率数字转换器700操作并且对计数值L_CNT进行更新，并且当CAL_hold＝1时，频率数字转换器700停止操作并且停止更新计数值L_CNT。

例如，如下面的式3所示，频率数字转换器700可使用参考分频比N对参考频率信号fref进行分频以产生分频参考时钟信号DOSC_ref＝fref/N，并且可使用感测分频比M对来自振荡电路600的振荡信号LCosc进行分频。频率数字转换器700可使用分频振荡信号LCosc/M对分频参考时钟信号DOSC_ref进行计数以输出产生的计数值L_CNT。

相比之下，频率数字转换器700可使用分频感测信号对分频参考信号进行计数。

L_CNT＝(N×LCosc)/(M×fref) (3)

在式3中，LCosc表示振荡信号的频率(谐振频率)，fref表示参考频率，N表示参考频率(例如，32KHz)的分频比，M表示谐振频率的分频比。

如式2所示，“将谐振频率LCosc除以参考频率fref”是指使用谐振频率LCosc对参考频率fref的周期进行计数。当以上述方式获得计数值L_CNT时，可使用低参考频率fref，并且可提高计数精度。

在图11中，频率数字转换器(FDC)700可包括降频转换器710、周期计时器720和级联积分梳型(CIC)滤波器电路730。

降频转换器710接收参考时钟信号CLK_ref(待计数的计时器的时间周期的参考)，以对参考时钟信号CLK_ref的频率进行降频转换。

作为示例，输入到降频转换器710的参考时钟信号CLK_ref可以是振荡信号LCosc和参考频率信号fref中的任何一个。作为示例，当参考时钟信号CLK_ref是从振荡电路输入的振荡信号LCosc时，感测频率信号LCosc的频率被降频转换为“DOSC_ref＝LCosc/M”，其中M可预先由外部实体设定。作为另一示例，当参考时钟信号CLK_ref是参考频率信号fref时，参考时钟信号CLK_ref被降频转换为“DOSC_ref＝fref/N”，其中N可由外部实体预先设定。

周期计时器720可使用采样时钟信号CLK_Spl对从降频转换器710接收的分频参考时钟信号DOSC_ref的一个周期时间进行计数，以产生并输出周期计数值PCV。

作为示例，CIC滤波器电路730可包括抽取器CIC滤波器。抽取器CIC滤波器可对接收的周期计数值PCV执行累积放大，以产生并输出计数值L_CNT。

作为另一示例，CIC滤波器电路730还可包括一阶CIC滤波器。一阶CIC滤波器可计算移动平均值，以从抽取器CIC滤波器的输出值中去除噪声。

作为示例，抽取器CIC滤波器可使用累积增益对来自周期计时器的周期计数值执行累积放大，并且可提供累积放大的周期计数值，所述累积增益是利用预定积分级数、预定抽取器因子和预定梳型差分延迟阶数基于来自周期计时器的周期计数值而确定的。

例如，当抽取器CIC滤波器包括积分电路、抽取器和差分电路时，可基于积分电路的级数S、抽取器因子R和差分电路的延迟阶数M而获取累积增益为[(R×M)^S]。例如，当积分电路的级数S为4，抽取器因子R为1并且差分电路的延迟阶数M为4时，累积增益可以是256，即，[(1×4)^4]。

图12示出了周期计时器的操作。

在图12中，如上所述，在周期计时器720中，参考时钟信号CLK_ref可以是谐振频率信号LCosc和参考频率信号fref中的任何一个。参考频率信号fref可以是由外部晶体产生的信号，并且可以是集成电路(IC)中的诸如PLL、RC等的振荡信号。

作为示例，当参考时钟信号CLK_ref是从振荡电路接收的谐振频率信号LCosc时，采样时钟信号CLK_spl可以是参考频率信号fref。在这种情况下，分频振荡信号可以是“LCosc/M”。

可选地，当参考时钟信号CLK_ref是参考频率信号fref时，采样时钟信号CLK_spl可以是谐振频率信号LCosc。在这种情况下，分频振荡信号可以是“fref/N”。

图13是示出触摸检测电路的示例的框图。

在图13中，触摸检测电路800可对从频率数字转换器700接收的计数值L_CNT进行差分以产生差值Diff，并且可将差值Diff与预定的下降阈值F_TH和预定的上升阈值R_TH中的每个进行比较，以基于比较结果输出具有用于识别电容感测(对应于人体部位的触摸)和电感感测(对应于非人体输入构件的触摸)的电平的触摸检测信号DF。

作为示例，触摸检测电路800可将通过将计数值L_CNT延迟预定时间而产生的延迟计数值L_CNT_Delay和计数值L_CNT相减以产生差值Diff，并且可将差值Diff与下降阈值F_TH和上升阈值R_TH进行比较。当差值Diff小于下降阈值F_TH时，触摸检测电路800可输出具有第一电平的触摸检测信号Detect_Flag，并且当差值Diff大于上升阈值R_TH时，触摸检测电路800可输出具有第二电平的触摸检测信号Detect_Flag。

在图13中，触摸检测电路800可包括延迟电路810、减法电路820和斜率检测电路830。

延迟电路810可将从频率数字转换器700接收的计数值L_CNT延迟基于延迟控制信号Delay_Ctrl而确定的时间，以输出延迟计数值L_CNT_Delay。延迟时间可根据延迟控制信号Delay_Ctrl来确定。

减法电路820可将延迟计数值L_CNT_Delay和计数值L_CNT相减以输出差值。计数值L_CNT与当前计数值对应，并且延迟计数值L_CNT_Delay与从当前到预定延迟时间计数的值对应。

斜率检测电路830可将从减法电路820接收的差值Diff与预定的下降阈值F_TH和预定的上升阈值R_TH进行比较，并且可基于比较结果输出具有被确定为识别电容感测(对应于人体部位的触摸)和电感感测(对应于非人体输入构件的触摸)的第一电平或第二电平的触摸检测信号DF。

作为示例，斜率检测电路830可将差值Diff与下降阈值F_TH和上升阈值R_TH进行比较，当差值Diff小于下降阈值F_TH时，斜率检测电路830可输出具有低电平的触摸检测信号Detect_Flag，并且当差值Diff大于上升阈值R_TH时，斜率检测电路830可输出具有高电平的触摸检测信号Detect_Flag。

作为示例，可基于下降阈值F_TH设定和使用下降滞后的上限值FU_Hys和下限值FL_Hys。可基于上升阈值R_TH设定和使用上升滞后的上限值RU_Hys和下限值RL_Hys。

如上所述，可使用斜率的差值Diff防止由温度漂移引起的误差，并且可使用下降滞后的上限值FU_Hys和下限值FL_Hys以及上升滞后的上限值RU_Hys和下限值RL_Hys提高触摸检测精度。在图13中，RH_Time表示用于确定下降保持和上升保持的预定时间。

图14是示出图13中的斜率检测电路的示例的框图。

在图14中，基于下降检测信号F_Det和上升检测信号R_Det，当差值Diff在下降之后增大时，检测信号产生器834可在人体部位的触摸中产生具有第一电平的触摸检测信号Detect_Flag，并且当差值Diff在上升之后减小时，检测信号产生器834可在非人体输入构件的触摸中产生具有第二电平的触摸检测信号Detect_Flag。

例如，在图14中，斜率检测电路830可包括斜率检测器831、下降斜率检测器832、上升斜率检测器833和检测信号产生器834。

斜率检测器831确定接收的斜率的差值Diff是增大还是减小。例如，斜率检测器831可确定差值Diff是减小还是增大，并且当差值Diff增大时，斜率检测器831可输出处于激活状态的使能信号Enb＝1，当差值Diff减小时，斜率检测器831可输出处于非激活状态的使能信号Enb＝0。

作为示例，当接收的差值减小时，斜率检测器831可向下降斜率检测器832和上升斜率检测器833输出处于激活状态的使能信号Enb＝1以开始操作。同时，当接收的差值增大时，斜率检测器831可向下降斜率检测器832和上升斜率检测器833输出使能信号Enb＝0以不执行操作。

当使能信号进入激活状态Enb＝1并且接收的差值Diff小于或等于下降阈值F_TH持续预定时间FH_Time时，下降斜率检测器832产生下降检测信号F_Det。

当使能信号进入激活状态Enb＝1并且接收的差值Diff大于或等于上升阈值R_TH持续预定时间RH_Time时，上升斜率检测器833产生上升检测信号R_Det。作为示例，当使能信号进入激活状态Enb＝1并且差值Diff大于或等于上升时段的值R_TH、RU_Hys和RL_Hys持续预定时间RH_Time时，上升斜率检测器833可产生上升检测信号R_Det。

检测信号产生器834可基于接收的下降检测信号F_Det和接收的上升检测信号R_Det产生具有第一电平或第二电平的触摸检测信号Detect_Flag。

此外，产生触摸检测信号Detect_Flag的过程基于下降检测信号F_Det和上升检测信号R_Det是否被同时激活以及信号F_Det和R_Det的激活时间间隔PH_Time。

当完成最终触摸检测信号Detect_Flag的产生时，检测信号产生器834可产生初始化信号clr并将初始化信号clr传送到斜率检测器831、下降斜率检测器832和上升斜率检测器833。

图15示出了当被人体部位触摸时的计数值和差值(计数值的斜率值)的示例，图16示出了当被非人体输入构件触摸时的计数值和差值的示例。

在图15中，波形是当手触摸安装在第一开关构件下方的第一线圈元件时测量的计数值的波形和差值(斜率变化)的波形的示例。在图16中，波形是当诸如金属的导体触摸安装在第一开关构件下方的第一线圈元件时测量的计数值的波形和差值(斜率变化)的波形的示例。

在图15中，可以看出，第一线圈元件上的第一开关构件以电容方式操作以在人体部位(手)触摸第一开关构件时减小计数值L_CNT并且在人体部位(手)未触摸第一开关构件时将计数值L_CNT增大到其初始状态。如果基于上述现象检查斜率值，则可以看出，斜率值在被人体部位(手)触摸时减小，而在未被人体部位(手)触摸时增大。

如上所述，当被人体部位(手)触摸时，斜率变化(差值)呈现为下降斜率之后的一对上升斜率。

另外，在图16中，可以看出，第一线圈元件上的第一开关构件以电感方式操作以在导体(金属)触摸第一开关构件时增大计数值L_CNT并且在导体(金属)未触摸第一开关构件时将计数值L_CNT减小至其初始状态。

如上所述，当被导体(金属)触摸时，斜率变化(差值)呈现为上升斜率之后的一对下降斜率。

例如，可以看出，当人体部位(手)或导体(金属)触摸第一线圈元件上的第一开关构件时，斜率变化(一对上升斜率(对应于人体部位)和一对下降斜率(对应于导体))以及下降斜率和上升斜率出现的顺序根据触摸输入构件而变化。

图17示出了当被人体部位触摸时的计数值和差值的漂移的示例。

在图17中，此外，当第一线圈元件被人体部位(手)连续触摸时，由于第一线圈元件的温度变化而出现计数值的下降漂移。出于这种原因，可使用斜率变化(而不是绝对计数器水平)排除由温度漂移导致的影响，以确定第一线圈元件是否被触摸。

因此，人体部位(手)的触摸可确认初始状态下的斜率在下降到下降阈值以下之后增大到上升阈值以上。

此外，当人体部位的触摸和导体的触摸混合时，两种触摸都将下降斜率和上升斜率作为一对处理，人体部位的触摸将下降斜率之后的上升斜率作为一对处理，而导体的触摸将上升斜率之后的下降斜率作为一对处理。因此，可检测并消除针对导体的触摸的操作(上升斜率之后的下降斜率)。

此外，当在初始状态下下降到下降阈值以下之后再次检测到下降到下降阈值以下而没有上升时，可通过初始化处理防止故障。

图18示出了差值变化、下降阈值、上升阈值和触摸检测信号的示例。

详细地，图18示出了下降阈值F_TH和上升阈值R_TH、针对各个阈值的下降滞后间隔FU_Hys和FL_Hys以及针对各个阈值的上升滞后间隔RU_Hys和RL_Hys的示例，并且示出了针对各个阈值的最终触摸检测信号Detect_Flag的示例。

上述的各个阈值和各个滞后间隔可由用户存储在存储器或寄存器中，以根据装置或模块的状态而被改变和重置。

图19示出了本申请的开关操作感测设备的各种应用的示例。

在图19中示出了根据本申请的开关操作感测设备的第一应用示例至第七应用示例。

在图19中，第一应用示例可以是可应用于替代蓝牙头戴式耳机的操作控制按钮的示例，第二应用示例可以是可应用于替代蓝牙耳塞式耳机的操作控制按钮的示例。作为示例，可将第二应用示例应用于替代蓝牙头戴式耳机和蓝牙耳机的电源开/关开关。

在图19中，第三应用示例可以是可应用于替代智能眼镜的操作控制按钮的示例。作为示例，可将第三应用示例应用于替代诸如谷歌眼镜、VR(虚拟现实)头戴式装置、AR(增强现实)头戴式装置等的装置的用于执行电话按钮、邮件按钮、主页按钮等的功能的按钮。

在图19中，第四应用示例可以是可应用于替代车辆的门锁按钮的示例。第五应用示例可以是可应用于替代车辆的智能钥匙按钮的示例。第六应用示例可以是可应用于替代计算机的操作控制按钮的示例。第七应用示例可以是可应用于替代冰箱的操作控制按钮的示例。

此外，本申请的开关操作感测设备可用于替代膝上型计算机的音量和电源开关以及VR装置、头戴式显示器(HMD)、蓝牙耳塞式耳机、触控笔等的开关。另外，开关操作感测设备可用于替代家用电器、冰箱、膝上型计算机等的监视器的按钮。

例如，操作控制按钮可与应用了操作控制按钮的设备的盖、框架或壳体集成在一起，并且可用于打开/关闭电源、调节音量以及执行其他特定功能(例如，返回、移至主页、锁定等)。

此外，本申请的开关操作感测设备可包括多个触摸开关，以在执行相应功能(例如，返回、移至主页、锁定等)时执行多种功能。

本申请的触摸开关不限于装置的上述按钮，并且可应用于均具有开关的诸如移动装置和可穿戴装置的装置。此外，可应用本申请的触摸开关来实现集成设计。

当本申请的上述实施例应用于移动装置时，可实现更薄、更简单、更整齐的设计，并且与电容感测方法不同，无需转换器(ADC)，并且通过将触摸开关直接附接到开关构件的目标表面，可容易地实现应用结构。此外，与电容感测不同，可实现防尘和防水开关，并且即使在潮湿的环境中也可执行感测。

如上所述，在使用壳体作为电子装置的外壳的触摸开关结构中，可基于包括根据输入操作的输入构件(诸如，人体部位或非人体输入构件)的电容变化和电感变化的斜率变化来识别用于输入操作的触摸输入构件。因此，可提高触摸输入的感测精度，并且可防止可能因由非人体输入构件(而不是人体部位)引起的触摸错误所导致的故障。

虽然本公开包括特定的示例，但是将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在理解本申请的公开内容之后在这些示例中做出形式上和细节上的各种改变。在此所描述的示例将仅被视为描述性意义，而非出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为适用于其它示例中的类似特征或方面。如果描述的技术按照不同的顺序执行，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或通过其他组件或其等同物替换或者补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包含于本公开中。