KR101366941B1

KR101366941B1 - 터치 패널의 파라미터 추출 시스템 및 그의 추출 방법

Info

Publication number: KR101366941B1
Application number: KR1020130008240A
Authority: KR
Inventors: 홍경희; 김현준; 박타준; 정문숙; 조병학
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-02-24
Also published as: US20140204056A1

Abstract

본 발명은 터치 패널의 파라미터 측정 방법에 관한 것으로, 터치 패널의 전극 교차점의 에스 파라미터를 측정하여 와이 파라미터로 변환한 후, 이 와이 파라미터로부터 등가 파라미터를 모두 추출하고, 손실치를 보상함으로써 정확한 터치 패널의 전기적 특성을 제공하는 효과가 있다.

Description

터치 패널의 파라미터 추출 시스템 및 그의 추출 방법{PARAMETER EXTRACTION SYSTEM FOR TOUCH PENEL AND PARAMETER EXTRACTION METHOD THE SAME}

본 발명은 터치 패널의 파라미터 추출 시스템 및 그의 추출 방법에 관한 것이다.

디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.

하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는 바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스만으로는 효율적인 제품의 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라, 누구라도 쉽게 정보입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있다.

또한, 입력장치에 관한 기술은 일반적 기능을 충족시키는 수준을 넘어서 고 신뢰성, 내구성, 혁신성, 설계 및 가공 관련기술 등으로 관심이 바뀌고 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치 패널(Touch Panel)이 개발되었다.

이러한 터치 패널은 전자수첩, 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), El(Electroluminescence) 등의 평판 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 화상표시장치의 표시면에 설치되어, 사용자가 화상표시장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구이다.

한편, 터치 패널의 종류는 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type, Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type)으로 구분된다. 이러한 다양한 방식의 터치 패널은 신호 증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도, 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력 특성, 내구성 및 경제성을 고려하여 전자제품에 채용되는데, 현재 가장 광범위한 분야에서 사용하는 방식은 저항막방식 터치 패널과 정전용량방식 터치 패널이다.

이러한 터치 패널의 전기적 특성은 터치 패널 시스템의 성능에 지대한 영향을 미치게 된다. 특히 정전용량방식의 터치 패널은 입력신호 범위가 터치 패널 시스템의 아날로그 회로의 동작범위, 구성요소, 구현회로의 사이즈, 신호의 타이밍(Timing)의 결정 및 펌웨어(FirmWare)의 켈리브레이션(Calibration) 방법 등을 결정하기 때문에 터치 패널의 전기적 등가 파라미터를 추출하는 것은 매우 중요하다.

이와 같은 이유로, 중국공개특허번호 제102539950호에 개시된 바와 같이, 정전용량방식의 터치 패널의 전기적 특성을 검사하는 장치를 개발하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 공진주파수의 변이를 이용하여 전극 간의 상호커패시턴스와 저항성분만을 추출하기 때문에 터치 패널의 정확한 등가 파라미터를 모두 추출하는 방법은 만족시키지 못하는 실정이다.

중국공개특허번호 제102539950호

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 일측면은, 특히 터치 패널의 전극 교차점의 등가 파라미터를 모두 추출하기 위한 터치 패널의 파라미터 추출 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 측면은, 특히 터치 패널의 전극 교차점의 등가 파라미터를 모두 추출하기 위한 터치 패널의 파라미터 추출 방법을 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템은, 드라이빙 전극들과 센싱 전극들이 격자구조로 배치되는 터치 패널, 드라이빙 전극들 중 어느 하나의 드라이빙 전극을 선택하고, 센싱 전극들 중 어느 하나의 센싱 전극을 선택하는 측정지그, 측정지그에 의해 선택된 드라이빙 전극과 센싱 전극이 교차하는 교차점의 에스 파라미터(S-Parameter)를 측정하기 위한 네트워크 분석기, 에스 파라미터를 와이 파라미터(Y-Parameter)로 변환하고, 와이 파라미터로부터 교차점의 등가 파라미터를 추출하며, 등가 파라미터의 저항성분을 보상하는 컨트롤러를 포함한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 등가 파라미터는 드라이빙 전극과 센싱 전극의 상호정전용량, 드라이빙 전극의 기생정전용량, 센싱 전극의 기생정전용량, 드라이빙 전극과 센싱 전극의 저항성분 및 드라이빙 전극과 센싱 전극의 인덕턴스를 포함한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 측정지그는 드라이빙 전극들 중 어느 하나의 드라이빙 전극을 선택하는 제1 스위칭부, 및 센싱 전극들 중 어느 하나의 센싱 전극을 선택하는 제2 스위칭부를 포함한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 네트워크 분석기는 위상(Phase)의 측정이 가능한 2 포트 벡터 네트워크 분석기(2-port vector network analyzer)이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 컨트롤러는 교차점의 에스 파라미터를 와이 파라미터로 변환하는 변환부, 와이 파라미터로부터 교차점의 등가 파라미터를 추출하는 추출부, 등가 파라미터의 저항성분에 대해 드라이빙 전극과 센싱 전극의 상호정전용량과 센싱 전극의 기생정전용량에 의한 전압분배 현상에 따른 손실보상을 수행하는 보상부, 및 측정지그가 임의의 드라이빙 전극과 임의의 센싱 전극을 선택하도록 제어하는 지그 제어부를 포함한다.

또한, 이를 위해 본 발명에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 방법은, (A) 측정지그의 켈리브레이선을 수행하는 단계, (B) 네트워크 분석기가 측정지그에 의해 선택된 터치 패널의 드라이빙 전극과 센싱 전극이 교차하는 교차점의 에스 파라미터(S-Parameter)를 측정하는 단계, (C) 컨트롤러의 변환부가 에스 파리미터를 와이 파라미터(Y-Parameter)로 변환하는 단계, (D) 컨트롤러의 추출부가 와이 파라미터(Y-Parameter)로부터 등가 파라미터를 추출하는 단계, 및 (E) 컨트롤러의 보상부가 등가 파라미터의 저항성분에 대해 드라이빙 전극과 센싱 전극의 상호정전용량과 센싱 전극의 기생정전용량에 의한 전압분배 현상에 따른 손실보상을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 단계 (A)의 켈리브레이션은 쇼트(Short), 오픈(Open), 로드(Load) 및 쓰루(Thru) 켈리브레이션을 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 단계 (B)의 네트워크 분석기는 위상(Phase)의 측정이 가능한 2 포트 벡터 네트워크 분석기(2-port vector network analyzer)이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 단계 (D)의 등가 파라미터는 드라이빙 전극과 센싱 전극의 상호정전용량, 드라이빙 전극의 기생정전용량, 센싱 전극의 기생정전용량, 드라이빙 전극과 센싱 전극의 저항성분, 및 드라이빙 전극과 센싱 전극의 인덕턴스를 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면 단계 (D)에서 추출된 등가 파라미터와 단계 (E)에서 보상부에 의해 손실보상이 처리된 저항성분이 저장되는 단계, 및 (G) 단계 (F)의 등가 파라미터와 손실보상이 처리된 저항성분을 화면출력하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 윈칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 터치 패널의 등가파라미터를 모두 추출함으로써, 터치 패널의 설계시 응답속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 터치 패널의 정확한 전기적 특성을 측정할 수 있기 때문에 터치 패널의 전력효율을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 터치 패널의 정확한 전기적 특성을 측정할 수 있기 때문에 터치 패널을 효율적으로 설계할 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 효괴들로 인해 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 궁극적으로 터치 패널의 양산 시 공정의 안정성 및 품질 향상에 기여하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템을 보여주는 블록도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따르는 터치 패널 상에 격자구조로 배치된 드라이빙 전극과 센싱 전극을 예를 들어 보여주는 예시도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 터치 패널의 드라이빙 전극과 센싱 전극 중 어느 하나를 각각 선택하는 측정지그를 보여주는 블록도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따르는 컨트롤러를 자세하게 보여주는 블록도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따르는 교차점의 등가 파라미터를 보여주는 회로도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 방법을 보여주는 순서도, 및
도 7(a) 내지 도 7(d)는 본 발명의 제2 실시예에 따르는 켈리브레이션을 수행하는 단계를 예를 들어 보여주는 예시도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규 한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, “제1”, “제2”, “일면”, “타면” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템을 보여주는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템(100)은 드라이빙 전극들과 센싱 전극들이 격자구조로 배치되는 터치 패널, 드라이빙 전극들 중 어느 하나의 드라이빙 전극을 선택하고, 센싱 전극들 중 어느 하나의 센싱 전극을 선택하는 측정지그, 측정지그에 의해 선택된 드라이빙 전극과 센싱 전극이 교차하는 교차점의 에스 파라미터(S-Parameter)를 측정하기 위한 네트워크 분석기, 에스 파라미터를 와이 파라미터(Y-Parameter)로 변환하고, 와이 파라미터로부터 교차점의 등가 파라미터를 추출하며, 등가 파라미터의 저항성분을 보상하는 컨트롤러를 포함한다.

도 1과 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

우선 터치 패널(110)은 상호 정전용량방식(Mutual Capacitive Type)으로서 두 종류의 전극패턴을 형성하되 하나는 X축 방향으로 형성하고, 다른 하나는 Y축 방향으로 형성하여 격자구조를 만든 다음 양 전극패턴에 형성되는 정전용량을 순차적으로 측정하여 접촉점의 좌표를 산출함으로써 위치를 감지한다.

여기서 양전극은 구동을 담당하는 드라이빙 전극(111)과 터치의 감지를 담당하는 센싱 전극(112)이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따르는 터치 패널 상에 격자구조로 배치된 드라이빙 전극과 센싱 전극을 예를 들어 보여주는 예시도이다.

도 2를 참조하면, 드라이빙 전극(111)은 X축으로 배열되고, 센싱 전극(112)은 Y축으로 배열된다.

도 2의 터치 패널(110)은 드라이빙 전극(111)을 X축 방향으로 배열되도록, 센싱 전극(112)을 Y축 방향으로 배열되도록 도시하였지만 드라이빙 전극(111)과 센싱 전극(112)의 축방향은 서로 바꾸어 설정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 터치 패널의 드라이빙 전극과 센싱 전극 중 어느 하나를 각각 선택하는 측정지그를 보여주는 블록도이다.

도 3을 참조하면 측정지그(120)의 제1 스위칭부(121)는 터치 패널(110)의 임의의 드라이빙 전극(Xm)을 선택하고, 제2 스위칭부(122)는 임의의 센싱 전극(Yn)을 선택한다.

그리고 측정지그(120)의 제1 스위칭부(121)는 네트워크 분석기(130)의 제1 포트(131)와 연결되며, 제2 스위칭부(122)는 네트워크 분석기(130)의 제2 포트(132)와 연결된다.

따라서 네트워크 분석기(130)는 임의의 교차점(Xm, Yn)을 측정할 수 있고, 특히, 네트워크 분석기(130)는 임의의 교차점(Xm, Yn)의 에스 파라미터(S-Parameter)를 측정한다.

이와 같이 측정지그(120)에 의해 선택된 임의의 교차점(Xm, Yn)을 측정함으로써 네트워크 분석기(130)는 터치 패널(110) 상의 모든 교차점의 에스 파라미터를 측정할 수 있다.

여기서 네트워크 분석기(130)는 회로망분석기로서 오실로스코프(Oscilloscope)가 시간영역의 과도응답을 표시하고, 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)가 주파수영역의 신호분포를 확인하다면, 네트워크 분석기(130)는 하나의 기계 안에 주파수 소스(source)와 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)가 들어있어서, 입력과 출력의 주파수신호 분포결과를 서로 나눔으로써 에스 파라미터를 측정하는 장비이다.

특히 네트워크 분석기(130)는 에스 파라미터(magnitude, phase), Reflection & Transmission, Input/Output Impedance, Radation Pattern, Timing Delay를 측정할 수 있다.

네트워크 분석기(130)는 두 개의 동축선 커넥터 포트가 달려 있어서 각각 DUT(Device Under Test; 측정대상)의 입력과 출력에 연결하여 사용한다. 여기서 동축 커넥터는 소형의 에스엠에이 타입(SMA type)과 대형의 앤 타입(N type)을 주로 사용한다. 대부분의 계측기와 마찬가지로 네트워크 분석기(130) 역시 피시(PC)와의 인터페이스를 지원하며, 범용인터페이스 버스(General Purpose Interface Bus; GPIB)를 통해 피시의 소프트웨어(S/W)와 연동이 가능하다. 이를 통해 자동 측정 및 데이터 베이스화가 가능하며, 이 기능은 특히 디비이스 모델링(Device modeling)에서 유용하게 활용된다.

특히 본 발명의 제1 실시예에서 사용하는 네트워크 분석기(130)는 위상(phase)까지 완전하게 측정 가능한 벡터 네트워크 분석기(Vector Network Anaylzer)를 사용하는 것이 바람직하다.

그 후, 네트워크 분석기(130)에서 측정된 에스 파라미터는 컨트롤러(140)에서 와이 파라미터(Y-Parameter)로 변환된다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따르는 컨트롤러를 자세하게 보여주는 블록도이다.

도 4를 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따르는 컨트롤러(140)는 변환부(141), 추출부(142), 보상부(143), 지그 제어부(144), 저장부(145) 및 디스플레이부(146)를 포함한다.

우선 변환부(141)는 교차점(Xm, Yn)의 에스 파라미터를 와이 파라미터로 변환한다.

추출부(142)는 변환부(141)에서 변환된 와이 파라미터로부터 교차점(Xm, Yn)의 등가 파라미터를 추출한다.

여기서 등가 파라미터는 도 5를 참조하여 자세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따르는 임의의 교차점의 등가 파라미터를 보여주는 회로도이다.

도 5를 참조하면, 등가 파라미터는 드라이빙 전극과 센싱 전극의 상호정전용량(Cm), 드라이빙 전극의 기생정전용량(Cpx), 센싱 전극의 기생정전용량(Cpy), 드라이빙 전극과 센싱 전극의 저항성분(R') 및 드라이빙 전극과 센싱 전극의 인덕턴스(L)를 포함한다.

저항성분(R')은 드라이빙 전극의 저항(Rx)와 센싱 전극의 저항(Ry)을 합한 값이며, 인덕턴스(L)는 드라이빙 전극의 인덕턴스(Lx)와 센싱 전극의 인덕턴스(Ly)를 합한 값이다.

여기서 저항성분(R')은 드라이빙 전극과 센싱 전극의 상호정전용량(Cm)과 센싱 전극의 기생정전용량(Cpy)에 의한 전압분배 현상이 발생한다. 따라서 정확한 저항성분(R)을 도출하기 위해서는 전압분배 현상에 따른 보상치를 적용하여야 한다.

따라서 도 4에 도시한 보상부(143)에서는 저항성분(R')에 전압분배 현상에 따른 보상치를 적용하여 정확한 저항성분(R)을 연산한다.

이와 같이 추출부(142)에서 추출된 등가 파라미터와 보상부에서 보상된 저항성분(R)은 저장부(145)에 저장된다.

여기서 저장부(145)는 RAM(Random Access Memory), 플레시메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, 메모리 카드, USB 메모리, CD-ROM 등과 같이, 전자판독이 가능한 다양한 유형의 기록 매체에 저장되어 있을 수 있지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.

이와 같이 저장부(145)에 저장된 등가 파라미터와 보상된 저항성분(R)은 디스플레이부(146)에서 화면표시된다.

여기서 디스플레이부(146)에 화면표시되는 방법은 수치표시, 그래프표시 등 특별이 그 방식에 제한을 두지않는다.

한편, 컨트롤러(140)의 지그 제어부(144)는 측정지그(120)가 임의의 교차점(Xm, Yn)을 선택하도록 제1 스위칭부(121)와 제2 스위칭부(122)를 제어한다.

특히 지그 제어부(144)는 설정에 따라 터치 패널(110)의 일부 교차점 또는 모든 교차점을 선택하도록 프로그램될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따르면 임의의 교차점(Xm, Yn)의 등가 파라미터를 정확하게 추출함으로써 터치 패널의 입력신호 범위를 정확하게 측정할 수 있다. 이와 같은 입력신호의 범위를 정확하게 측정함으로써 터치 패널의 아날로그 회로의 동작범위, 구성요소, 구현회로 사이즈, 회로 타이밍(timing)의 결정 및 펌워어의 켈리브레이션(calibration) 방법을 정확히 결정할 수 있으므로 보다 효율적인 터치 패널의 설계할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 방법을 보여주는 순서도이다.

도 6을 참조하면 본 발명의 제2 실시예에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 방법(600)은 측정지그의 켈리브레이선을 수행하는 단계(S610), 네트워크 분석기가 상기 측정지그에 의해 선택된 터치 패널의 드라이빙 전극과 센싱 전극이 교차하는 교차점의 에스 파라미터(S-Parameter)를 측정하는 단계(S620), 컨트롤러의 변환부가 상기 에스 파리미터를 와이 파라미터(Y-Parameter)로 변환하는 단계(S630), 상기 컨트롤러의 추출부가 상기 와이 파라미터(Y-Parameter)로부터 등가 파라미터를 추출하는 단계(S640), 상기 컨트롤러의 보상부가 상기 등가 파라미터의 저항성분에 대해 상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극의 상호정전용량과 상기 센싱 전극의 기생정전용량에 의한 전압분배 현상에 따른 손실보상을 수행하는 단계(S650), 상기 단계 4)에서 추출된 상기 등가 파라미터와 상기 단계 5)에서 상기 보상부에 의해 손실보상이 처리된 저항성분이 저장되는 단계(S660), 및 상기 단계 6)의 상기 등가 파라미터와 상기 손실보상이 처리된 저항성분을 화면출력하는 단계(S670)를 포함한다.

도 6과 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따르는 터치 패널의 파라미터 추출 방법(600)을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 측정지그의 켈리브레이선을 수행한다(S610).

일반적으로 네트워크 분석기는 두 포트를 SOLT(Short, Open, Load, Thru)하여 켈리브레이션을 수행한다. 그러나 본 발명의 제2 실시예에 따르는 켈리브레이션은 네트워크 분석기(130)의 두 포트와 각각 연결되는 측정지그(120)의 제1 스위칭부(121)와 제2 스위칭부(122)의 종단에서 켈리브레이션이 수행된다(S610)

이는 네트워크 분석기(130)와 터치 패널 스크린(110) 사이의 측정지그(120)에서 발생하는 손실을 보상하기 위함이다.

도 7(a) 내지 도 7(d)는 본 발명의 제2 실시예에 따르는 켈리브레이션을 수행하는 단계를 예를 들어 보여주는 예시도이다.

우선 도 7(a)를 참조하면, 터치 패널(110)의 드라이빙 전극과 연결되는 제1 채널부(121)의 종단(a)과 터치 패널(110)의 센싱 전극과 연결되는 제2 채널부(122)의 종단(b)에 오픈켈킷(A)를 각각 연결하여, 네트워크 분석기(130)로부터 입출력되는 측정신호를 측청함으로써 오픈(Open) 켈리브레이션을 수행한다.

도 6(b)를 참조하면, 터치 패널(110)의 드라이빙 전극과 연결되는 제1 채널부(121)의 종단(a)과 터치 패널(110)의 센싱 전극과 연결되는 제2 채널부(122)의 종단(b)에 쇼트켈킷(B)을 각각 연결시킨 후, 네트워크 분석기(130)로부터 입출력되는 측정신호를 측정함으로써 쇼트(Short) 켈리브레이션을 수행된다.

여기서 쇼트켈킷(B)은 그라운드 비아(GND Via)를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

도 6(c)를 참조하면, 터치 패널(110)의 드라이빙 전극과 연결되는 제1 채널부(121)의 종단(a)과 터치 패널(110)의 센싱 전극과 연결되는 제2 채널부(122)의 종단(b)에 로드켈킷(C)을 각각 연결하고, 그 로드켈킷(C)에 50오옴의 저항을 연결시킨 후, 네트워크 분석기(130)로부터 입출력되는 측정신호를 측청함으로써 로드(Load) 켈리브레이션을 수행한다.

여기서 저항값은 100오옴을 병렬로 연결하는 것이 바람직한데 이는 100오옴을 병렬로 연결함으로써 보다 적은 저항의 오차를 갖도록하기 위함이다.

도 6(d)를 참조하면, 터치 패널(110)의 드라이빙 전극과 연결되는 제1 채널부(121)의 종단(a)과 터치 패널(110)의 센싱 전극과 연결되는 제2 채널부(122)의 종단(b)에 쓰루켈킷(D)으로 서로 연결한 후, 네트워크 분석기(130)로부터 입출력되는 측정신호를 측청함으로써 쓰루(Though) 켈리브레이션을 수행한다.

여기서 쓰루켈킷(D)은 두 종단(a, b)의 연결 시, 측정신호의 손실을 최소화하는 터미널을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 측정지그의 켈리브레이션을 수행하고 나면(S610), 네트워크 분석기(130)로 측정지그(120)에 의해 선택된 터치 패널(110)의 드라이빙 전극과 센싱 전극이 교차하는 임의의 교차점(Xm, Yn)의 에스 파라미터(S-Parameter)를 측정한다(S620).

여기서 컨트롤러(140)의 지그 제어부(144)는 측정지그(120)가 임의의 교차점(Xm, Yn)을 선택하도록 제1 스위칭부(121)와 제2 스위칭부(122)를 제어한다.

측정된 에스 파라미터는 변환부(130)에 의해 와이 파라미터로 변환된다(S630).

여기서 변환부(130)에는 다음의 [수학식 1] 내지 [수학식 5]가 저장되어 있는데, 변환부(130)는 [수학식 1] 내지 [수학식 5]를 이용하여 에스 파라미터가 와이 파라미터로 변환되도록 연산을 수행한다.

[수학식 1] 내지 [수학식 5]를 적용하여 임의의 교차점(Xm, Yn)의 와이 파라미터가 연산되면, 컨트롤러(140)의 추출부(142)는 와이 파라미터로부터 등가 파라미터를 추출한다(S640).

여기서 등가 파라미터는 상술한 도 5를 참조하면, 드라이빙 전극과 센싱 전극의 상호정전용량(Cm), 드라이빙 전극의 기생정전용량(Cpx), 센싱 전극의 기생정전용량(Cpy), 드라이빙 전극과 센싱 전극의 저항성분(R') 및 드라이빙 전극과 센싱 전극의 인덕턴스(L)를 포함한다.

보다 구체적으로, 다음의 [수학식 6] 내지 [수학식 10]이 저장된 추출부(142)에 의해 등가 파라미터의 각 성분들이 추출된다(S640)

여기서 저항성분(R')은 드라이빙 전극의 저항(Rx)와 센싱 전극의 저항(Ry)을 합한 값이며, 인덕턴스(L)는 드라이빙 전극의 인덕턴스(Lx)와 센싱 전극의 인덕턴스(Ly)를 합한 값이다.

한편 저항성분(R')은 드라이빙 전극과 센싱 전극의 상호정전용량(Cm)과 센싱 전극의 기생정전용량(Cpy)에 의한 전압분배 현상이 발생한다. 따라서 정확한 저항성분(R)을 도출하기 위해서는 전압분배 현상에 따른 보상치를 적용하여야 한다.

이와 같은 이유로 컨트롤러(140)의 보상부(143)가 등가 파라미터의 저항성분(R')에 대해 드라이빙 전극과 센싱 전극의 상호정전용량(Cm)과 센싱 전극의 기생정전용량(Cpy)에 의한 전압분배 현상에 따른 손실보상을 수행한다(S650).

이를 위해 보상부(143)에는 다음의 [수학식 11]이 저장되고, 이 [수학식 11]을 이용하여 보상부(143)는 정확한 저항성분(R)의 값을 얻을 수 있다.

이와 같이 추출된 등가 파라미터와 정확한 저항성분(R)의 값은 저장부(145)에 저장된다(S650).

마지막으로 저장부(145)에 저장된 등가 파라미터와 정확한 저항성분(R)의 값은 디스플레이부(146)에 의해 화면 출력된다.

여기서 등가 파라미터와 정확한 저항성분(R)의 값이 디스플레이부(146)에 화면 출력되는 방법은 수치표시, 그래프표시 등 특별히 그 방식에 제한을 두지 않는다.

이와 같이 터치 패널(110)의 전극들의 임의의 교차점(Xm, Yn)의 등가 파라미터를 정확하게 추출함으로써 터치 패널의 입력신호 범위를 정확하게 측정할 수 있다. 이와 같은 입력신호의 범위는 터치 패널의 아날로그 회로의 동작범위, 구성요소, 구현회로 사이즈, 회로 타이밍(timing)의 결정 및 펌워어의 켈리브레이션(calibration) 방법을 정확히 결정할 수 있으므로 보다 효율적인 터치 패널의 설계할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

100: 추출 시스템 110: 터치 패널
120: 측정지그 121: 제1 스위칭부
122: 제2 스위칭부 130: 네트워크 분석기
140: 컨트롤러 141: 변환부
142: 추출부 143: 보상부
144: 지그 제어부 145: 저장부
146: 디스플레이부 Cm: 상호정전용량
Cpx: 드라이빙 전극의 기생정전용량 Cpy: 센싱 전극의 기생정전용량
R': 저항성분 R: 손실이 보상된 저항성분
Lx: 드라이빙 전극 Ly: 센싱 전극의 인덕턴스

Claims

드라이빙 전극들과 센싱 전극들이 격자구조로 배치되는 터치 패널;
상기 드라이빙 전극들 중 어느 하나의 드라이빙 전극을 선택하고, 상기 센싱 전극들 중 어느 하나의 센싱 전극을 선택하는 측정지그;
상기 측정지그에 의해 선택된 상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극이 교차하는 교차점의 에스 파라미터(S-Parameter)를 측정하기 위한 네트워크 분석기; 및
상기 에스 파라미터를 와이 파라미터(Y-Parameter)로 변환하고, 상기 와이 파라미터로부터 상기 교차점의 등가 파라미터를 추출하며, 상기 등가 파라미터의 저항성분을 보상하는 컨트롤러
를 포함하는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 등가 파라미터는
상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극의 상호정전용량;
상기 드라이빙 전극의 기생정전용량;
상기 센싱 전극의 기생정전용량;
상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극의 저항성분; 및
상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극의 인덕턴스
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 측정지그는
상기 드라이빙 전극들 중 어느 하나의 드라이빙 전극을 선택하는 제1 스위칭부; 및
상기 센싱 전극들 중 어느 하나의 센싱 전극을 선택하는 제2 스위칭부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 네트워크 분석기는
위상(Phase)의 측정이 가능한 2 포트 벡터 네트워크 분석기(2-port vector network analyzer)인 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 교차점의 에스 파라미터를 와이 파라미터로 변환하는 변환부;
상기 와이 파라미터로부터 상기 교차점의 등가 파라미터를 추출하는 추출부;
상기 등가 파라미터의 저항성분에 대해 상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극의 상호정전용량과 상기 센싱 전극의 기생정전용량에 의한 전압분배 현상에 따른 손실보상을 수행하는 보상부; 및
상기 측정지그가 임의의 드라이빙 전극과 임의의 센싱 전극을 선택하도록 제어하는 지그 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템.
청구항 5에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 등가 파라미터와 상기 보상부의 보상이 적용된 저항성분이 저장되는 저장부; 및
상기 등가 파라미터와 상기 손실보상이 적용된 저항성분이 화면 출력되는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 시스템.
(A) 측정지그의 켈리브레이선을 수행하는 단계;
(B) 네트워크 분석기가 상기 측정지그에 의해 선택된 터치 패널의 드라이빙 전극과 센싱 전극이 교차하는 교차점의 에스 파라미터(S-Parameter)를 측정하는 단계;
(C) 컨트롤러의 변환부가 상기 에스 파리미터를 와이 파라미터(Y-Parameter)로 변환하는 단계;
(D) 상기 컨트롤러의 추출부가 상기 와이 파라미터(Y-Parameter)로부터 등가 파라미터를 추출하는 단계; 및
(E) 상기 컨트롤러의 보상부가 상기 등가 파라미터의 저항성분에 대해 상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극의 상호정전용량과 상기 센싱 전극의 기생정전용량에 의한 전압분배 현상에 따른 손실보상을 수행하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 단계 A)의 켈리브레이션은
쇼트(Short), 오픈(Open), 로드(Load) 및 쓰루(Thru) 켈리브레이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 단계 B)의 네트워크 분석기는
위상(Phase)의 측정이 가능한 2 포트 벡터 네트워크 분석기(2-port vector network analyzer)인 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 단계 D)의 등가 파라미터는
상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극의 상호정전용량;
상기 드라이빙 전극의 기생정전용량;
상기 센싱 전극의 기생정전용량;
상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극의 저항성분; 및
상기 드라이빙 전극과 상기 센싱 전극의 인덕턴스
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 방법.
청구항 7에 있어서,
(F) 상기 단계 D)에서 추출된 상기 등가 파라미터와 상기 단계 E)에서 상기 보상부에 의해 손실보상이 처리된 저항성분이 저장되는 단계; 및
(G) 상기 단계 F)의 상기 등가 파라미터와 상기 손실보상이 처리된 저항성분을 화면출력하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널의 파라미터 추출 방법.