KR101452097B1 - 터치스크린 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치스크린 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 제1 축 방향으로 연장되는 복수의 구동 전극과 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향으로 연장되는 복수의 감지 전극을 구비하는 패널부, 상기 복수의 구동 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 구동 채널에 소정의 검사 신호를 인가하는 구동 회로부, 및 상기 복수의 구동 채널의 전압을 논리 연산하여 상기 복수의 구동 전극 중 인접하는 적어도 한 쌍의 구동 전극 간의 단락을 판단하는 검사부를 포함할 수 있다.

Description

터치스크린 장치{TOUCHSCREEN APPARATUS}
본 발명은 터치스크린 장치에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 터치스크린 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 터치 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
정전용량 방식의 터치스크린은 일정한 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함하며, 터치 입력에 의해 정전용량 변화가 생성되는 복수의 노드가 상기 복수의 전극에 의해 정의된다. 2차원 평면에 분포하는 복수의 노드는, 터치 입력에 의해 자체 정전용량(Self-Capacitance) 또는 결합 정전용량(Mutual-Capacitance) 변화를 생성하며, 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화에 가중 평균 계산법 등을 적용하여 터치 입력의 좌표를 계산할 수 있다.
다만, 복수의 전극은 매우 좁은 미소 간격을 가지고 배치되어, 복수의 전극 중 인접하는 전극 간에 단락(short)이 발생할 수 있는데, 인접하는 전극이 단락되는 경우, 터치 입력을 정확하게 판단하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
하기의 선행기술문헌 중 특허문헌 1은 터치패널의 검사장치에 관한 것으로서, 다수의 정전용량형 비접촉 프로브와 인터페이스 단자부를 스캔하는 접촉식 프로브를 이용하여 터치 패널의 단선 및 단락을 검사하는 방법을 개시하고 있다. 다만, 특허문헌 1은 프로브와 같은 외부의 검사 장치를 이용하지 않고 터치 패널의 단락을 검사하는 방법을 개시하고 있지 못하다.
한국 공개특허공보 10-2011-0083196
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부의 검사 장치를 이용하지 않고 터치 패널의 단락 여부를 검사할 수 있는 터치스크린 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 본 발명은 제1 축 방향으로 연장되는 복수의 구동 전극과 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향으로 연장되는 복수의 감지 전극을 구비하는 패널부; 상기 복수의 구동 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 구동 채널에 소정의 검사 신호를 인가하는 구동 회로부; 및 상기 복수의 구동 채널의 전압을 논리 연산하여 상기 복수의 구동 전극 중 인접하는 적어도 한 쌍의 구동 전극 간의 단락을 판단하는 검사부; 를 포함하는 터치스크린 장치를 제안한다.
일 실시예에 따르면, 상기 검사 신호는, 상기 복수의 구동 채널 중 인접하는 구동 채널 마다 서로 다른 전압 레벨을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 검사부는, 상기 복수의 구동 채널 중 인접하는 구동 채널에서 측정되는 전압을 각각 논리 연산하는 논리 연산부; 및 상기 논리 연산부에서 출력되는 신호에 따라 상기 복수의 구동 전극 중 인접하는 적어도 한 쌍의 구동 전극 간의 단락을 판단하는 판단부; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 논리 연산부는, 상기 인접하는 구동 채널에서 측정되는 전압을 배타적 논리합 연산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 판단부는, 상기 논리 연산부에서 출력되는 신호가 로우 레벨인 경우 상기 인접하는 적어도 한 쌍의 구동 전극이 단락 상태라고 판단할 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 제1 축 방향으로 연장되는 복수의 구동 전극과 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향으로 연장되는 복수의 감지 전극을 구비하는 패널부; 상기 복수의 감지 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 감지 채널에 소정의 검사 신호를 인가하는 감지 회로부; 및 상기 복수의 감지 채널의 전압을 논리 연산하여 상기 복수의 감지 전극 중 인접하는 적어도 한 쌍의 감지 전극 간의 단락을 판단하는 검사부; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 검사 신호는, 상기 복수의 감지 채널 중 인접하는 감지 채널 마다 서로 다른 전압 레벨을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 감지 회로부는, 제1 스위치; 상기 감지 채널과 접지단 사이에 배치되는 제2 스위치; 상기 제1 스위치의 일단과 연결되는 반전단 및 공통 전압단과 연결되는 비반전단을 구비하는 연산 증폭기; 및 상기 연산 증폭기의 출력단 및 반전단 사이에 배치되는 피드백 커패시터; 를 포함하는 적분 회로부를 복수 개 구비하고, 상기 복수 개의 적분 회로부 각각에 포함되는 상기 제1 스위치의 타단은 복수 개의 감지 채널에 각각 연결되고, 상기 복수의 감지 채널 중 인접하는 감지 채널에 연결되는 2개의 적분 회로부의 상기 제1 스위치와 제2 스위치는 스위칭 동작을 달리할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 검사부는, 상기 복수의 감지 채널 중 인접하는 감지 채널에서 측정되는 전압을 각각 논리 연산하는 논리 연산부; 및 상기 논리 연산부에서 출력되는 신호에 따라 상기 복수의 감지 전극 중 인접하는 적어도 한 쌍의 감지 전극 간의 단락을 판단하는 판단부; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 논리 연산부는, 상기 인접하는 감지 채널에서 측정되는 전압을 배타적 논리합 연산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 판단부는, 상기 논리 연산부에서 출력되는 신호가 로우 레벨인 경우 상기 인접하는 적어도 한 쌍의 감지 전극이 단락 상태라고 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 의하면, 외부의 검사 장치를 이용함 없이 터치 패널의 단락 여부를 검사함으로써 터치 패널의 검사에 소요되는 비용을 줄일 수 있고, 간단한 방법으로 터치 패널의 단락 여부를 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도이다.
도 3은 도 2에 도시한 패널부의 단면을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 제1 전극의 단락 여부를 검사하기 위한 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 제2 전극의 단락 여부를 검사하기 위한 터치스크린 장치를 나타낸 도이다.
후술하는 본 발명의 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 터치스크린 장치를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 터치스크린 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 터치스크린 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 터치스크린 장치는 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide) 등과 같이 투명한 필름 재질의 베이스 기판에 투명하고 전기 전도성을 갖는 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역에는 투명 전도성 물질로 형성된 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역에 의해 시각적으로 차폐되므로 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 금속 물질로도 형성이 가능하다.
본 발명에 따른 터치스크린 장치는 정전용량 방식에 따라 동작하는 것을 가정하므로, 소정의 패턴을 갖는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 또한 복수의 전극에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하기 위한 정전용량 감지 회로와, 정전용량 감지 회로의 출력 신호를 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 변환 회로, 디지털 값으로 변환된 데이터를 이용하여 터치 입력을 판단하는 연산 회로 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치에 포함될 수 있는 패널부를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 패널부(200)는 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 전극(220, 230) 각각은 배선 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 터치 입력을 판단할 수 있다.
터치스크린 장치의 경우, 기판(210)은 복수의 전극(220, 230)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있으며, PI(Polyimide), PMMA(Polymethylmethacrylate), PET(Polyethyleneterephthalate), PC(Polycarbonate)과 같은 플라스틱 재료, 또는 강화 글라스(tempered glass)로 마련될 수 있다. 또한, 복수의 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 복수의 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 터치스크린 장치의 경우 투명하고 전도성을 갖는 ITO(Indium Tin-Oxide), IZO(Indium Zinc-Oxide), ZnO(Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 계열 물질 등으로 형성될 수 있다. 도 2에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 복수의 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 전극(220, 230)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(220)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(230)을 포함한다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
복수의 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 터치 입력을 감지하는 장치는, 터치 입력에 의해 복수의 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하고 그로부터 터치 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 터치스크린 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1 전극(220) 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극(230)에서 동시에 정전용량 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 패널부의 단면을 나타낸 도이다. 도 3은 도 2에 도시한 패널부(200)를 Y-Z 평면으로 잘라서 나타낸 단면도로서, 도 2에서 설명한 기판(310), 복수의 전극(320, 330) 이외에 접촉을 인가받는 커버 렌즈(340, Cover Lens)를 더 포함할 수 있다. 커버 렌즈(340)는 감지 신호 검출에 이용되는 제2 전극(330) 상에 마련되어 손가락 등의 접촉 물체(350)로부터 터치 입력을 인가받는다.
채널 D1~D8을 통해 순차적으로 제1 전극(320)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(320)과, 제2 전극(330) 사이에서 결합 정전용량이 생성된다. 제1 전극(320)에 순차적으로 구동 신호가 인가되면, 접촉 물체(350)가 접촉된 영역과 인접한 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성되는 결합 정전용량에서 정전용량 변화가 발생한다. 상기 정전용량 변화는 접촉 물체(350)와 구동 신호가 인가된 제1 전극(320) 및 제2 전극(330) 사이의 중첩된 영역의 면적에 비례할 수 있으며, 도 3에서는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성된 결합 정전용량이 접촉 물체(350)에 의해 영향을 받는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 장치를 나타낸 도이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치스크린 장치는 패널부(410), 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 연산부(450), 및 검사부(460)를 포함한다.
패널부(410)는 제1축 - 도 4의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극(X1-Xm)과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 4의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극(Y1-Yn)을 포함하며, 제1 전극(X1-Xm)과 제2 전극(Y1-Yn)의 교차점에서 정전용량 변화 C11~Cmn가 발생한다. 제1 전극(X1-Xm)과 제2 전극(Y1-Yn)의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화 C11~Cmn은 구동 회로부(420)에 의해 제1 전극(X1-Xm)에 인가되는 구동 신호에 의해 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화일 수 있다. 한편, 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 연산부(450), 및 검사부(460)는 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
구동 회로부(420)는 패널부(410)의 제1 전극(X1-Xm)에 구동 채널(D1-Dm)을 통하여 소정의 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있으며, 복수의 제1 전극(X1-Xm) 각각에 순차적으로 인가될 수 있다. 도 4에는 구동 신호를 생성 및 인가하기 위한 회로가 복수의 제1 전극(X1-Xm) 각각에 개별적으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 하나의 구동 신호 생성 회로를 구비하고 스위칭 회로를 이용하여 복수의 제1 전극(X1-Xm) 각각에 구동 신호를 인가하는 구성 또한 가능함은 물론이다. 복수의 제1 전극(X1-Xm)은 복수의 구동 전극으로 지칭될 수 있다.
감지 회로부(430)는 복수의 노드에서 생성되는 정전용량 변화 C11~Cmn을 감지하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있으며, 적분 회로는 복수의 제2 전극(Y1-Yn)과 감지 채널(S1-Sn)을 통하여 연결될 수 있다. 적분 회로는 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터 C1을 포함할 수 있으며, 연산 증폭기의 반전 입력단이 제2 전극(Y1-Yn)과 연결되어 정전용량 변화 C11~Cmn을 전압 신호 등와 같은 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 감지 회로부(430)에 구비되는 적분 회로의 구체적인 구성에 대해서는 후술하도록 한다. 복수의 제1 전극(X1-Xm) 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제2 전극(Y1-Yn)으로부터 정전용량 변화를 동시에 검출할 수 있으므로, 적분 회로는 제2 전극(Y1-Yn)의 갯수 n개 만큼 구비될 수 있다. 복수의 제2 전극(Y1-Yn)은 복수의 감지 전극으로 지칭될 수 있다.
신호 변환부(440)는 적분 회로가 생성하는 아날로그 신호로부터 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(440)는 전압 형태로 감지 회로부(430)가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 제1 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지 회로부(430)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다.
연산부(450)는 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(410)에 인가된 터치 입력을 판단한다. 일 실시예로, 연산부(450)는 패널부(410)에 인가된 터치 입력의 갯수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다. 연산부(450)가 터치 입력을 판단하는 데에 기초가 되는 디지털 신호 SD는 정전용량 변화 C11~Cmn을 수치화한 데이터일 수 있으며, 특히 터치 입력이 발생하지 않은 경우와 터치 입력이 발생한 경우의 정전용량 차이를 나타내는 데이터일 수 있다. 통상적으로 정전용량 방식의 터치 감지 장치에서, 전도성 물체가 접촉된 영역은 접촉이 발생하지 않은 영역에 비해 정전용량이 감소하는 것으로 나타난다.
검사부(460)는 패널부의 복수의 제1 전극(X1-Xm) 중 인접하는 제1 전극 간에 발생할 수 있는 단락(short) 또는 복수의 제2 전극(Y1-Yn) 중 인접하는 제2 전극 간에 발생할 수 있는 단락(short) 여부를 검사한다. 검사부(460)는 복수의 제1 전극(X1-Xm) 및 복수의 제2 전극(Y1-Yn)에 각각 연결되는 복수의 채널과 전기적으로 접속되어, 복수의 채널의 전압을 측정하고, 측정된 전압을 논리 연산함으로써 단락 여부를 판별하게 된다. 검사부(460)의 구체적 구성은 도 5 및 도 6을 참조하며, 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 도 4의 터치스크린 장치를 보다 더 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 제1 전극의 단락 여부를 검사하기 위한 터치스크린 장치를 나타낸 도이다. 도 5에서 도 4의 터치스크린 장치 중 복수의 제1 전극의 단락 여부를 검사하기 위한 부분은 상세히 도시되어 있고, 도 4와 동일한 부분은 간략히 표현하거나 생략하여 표현되어 있다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 패널부(410), 구동 회로부(420), 및 검사부(460)을 포함할 수 있다. 도 5의 패널부(410), 구동 회로부(420) 및 검사부(460)는 도 4의 패널부(410), 구동 회로부(420) 및 검사부(460)와 동일한 구성 요소로서 차이점을 중심으로 설명하도록 한다. 도 5의 패널부(410)에는 도 4의 패널부(410)의 복수의 제2 전극이 생략되어 표현되어 있으며, 설명의 편의상 4개의 제1 전극(X1-X4)만 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 터치스크린 장치가 복수의 제1 전극의 단락 여부를 검사하는 경우, 검사부(460)는 복수의 제1 전극(X1-X4)과 전기적으로 연결되는 복수의 구동 채널(D1-D4)의 전압을 측정하게 된다. 도 5에 도시되어 있지 않으나, 복수의 구동 채널(D1-D4)은 복수의 제1 전극(X1-X4)과 본딩 패드 및 배선을 통하여 전기적으로 연결될 수 있으므로, 복수의 제1 전극(X1-X4) 각각에 유지되는 전압 레벨은 복수의 구동 채널(D1-D4) 각각에 동일하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 검사부(460)는 복수의 구동 채널(D1-D4)의 전압을 측정함으로써, 복수의 제1 전극(X1-X4)의 전압을 측정하는 것이 가능하다.
이 때, 검사부(460)가 복수의 제1 전극의 단락 여부를 판별하기 위하여, 구동 회로부(420)는 인접하는 구동 채널에 서로 다른 레벨의 전압을 가지는 신호 - 검사 신호 -를 인가한다. 예를 들어, 짝수 번째 채널에 하이 레벨의 전압을 인가하는 경우, 홀수 번째 채널에 로우 레벨의 전압을 인가한다. 또한, 위와 반대로 짝수 번째 채널에 로우 레벨의 전압을 인가하는 경우, 홀수 번째 채널에 하이 레벨의 전압을 인가한다. 도 5에는 도시되어 있지 않으나, 복수의 제1 전극의 단락 여부를 판별하는 경우에 도 4의 감지 회로부(430)는 동작하지 않는 것으로 가정한다.
복수의 제1 전극(X1-X4) 간에 단락(short)이 발생하는 경우에 단락이 발생한 인접하는 제1 전극 간의 전압 레벨은 동일하게 되는데, 검사부(460)는 인접하는 제1 전극 간의 전압을 논리 연산함으로써, 복수의 제1 전극(X1-X4)의 단락 여부를 검사하게 된다. 검사부(460)는 논리 연산부(461) 및 판단부(462)를 포함할 수 있는데, 논리 연산부(461)는 논리 게이트(XOR1-XOR3)를 구비함으로써 인접하는 복수의 구동 채널에서 측정되는 전압을 각각 배타적 논리합 연산하고, 판단부(462)는 논리 게이트(XOR1-XOR3)로부터 출력되는 신호로부터 복수의 제1 전극(X1-X4) 중 인접하는 제1 전극 간에 발생할 수 있는 단락 현상의 발생을 판별할 수 있게 된다.
예를 들어, 구동 회로부(420)가 홀수 번째 채널에 하이 레벨의 전압을 인가하고 짝수 번째 채널에 로우 레벨의 전압을 인가하였다고 가정하여 설명하도록 한다. 제1 전극 간에 단락이 발생하지 않은 경우, XOR1 - XOR3 논리게이트는 각각 하이 레벨의 신호를 출력하고, 판단부(462)는 XOR1 - XOR3 논리 게이트에서 출력된 신호로부터 X1 내지 X4 전극 간에 단락이 발생하지 않았다고 판별한다.
위와 반대로, 제1 전극 중 X2 전극과 X3 전극 간에 단락이 발생한 경우, D1 채널에서는 하이 레벨, D2 내지 D4 채널에서는 로우 레벨의 전압이 측정되므로, XOR1 논리 게이트는 하이 신호, XOR2 및 XOR3 논리 게이트는 로우 신호가 출력된다. 판단부(462)는 XOR2 및 XOR3 논리 게이트에서 출력되는 로우 신호로부터 X2 내지 X4 전극 중 적어도 한 쌍의 인접하는 전극에서 단락이 발생하였다고 판별할 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 제2 전극의 단락 여부를 검사하기 위한 터치스크린 장치를 나타낸 도이다. 도 6에서 도 4의 터치스크린 장치 중 복수의 제2 전극의 단락 여부를 검사하기 위한 부분은 상세히 도시되어 있고, 도 4와 동일한 부분은 간략히 표현하거나 생략하여 표현되어 있다.
도 6를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 패널부(410), 감지 회로부(430), 및 검사부(460)을 포함할 수 있다. 도 6의 패널부(410), 감지 회로부(430) 및 검사부(460)는 도 4의 패널부(410), 감지 회로부(430) 및 검사부(460)와 동일한 구성 요소로서 차이점을 중심으로 설명하도록 한다. 도 6의 패널부(410)는 도 4의 패널부(410)의 복수의 제1 전극이 생략되어 표현되어 있으며, 설명의 편의상 4개의 제2 전극(Y1-Y4)만 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 감지 회로부(430)는 감지 채널과 연결되는 타단을 갖는 제1 스위치(SW1), 감지 채널과 접지단 사이에 배치되는 제2 스위치(SW2), 제1 스위치(SW1)의 일단와 연결되는 반전단 및 공통 전압(VCM)단과 연결되는 비반전단을 구비하는 연산 증폭기(OPA) 및 연산 증폭기(OPA)의 출력단 및 반전단 사이에 배치되는 피드백 커패시터(CF)를 각각 구비하는 복수 개의 적분 회로부(431-434)를 포함할 수 있다. 각각의 적분 회로부(431-434)는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극(Y1-Y4)의 교차점에서 형성되는 노드 커패시터에 충전된 전하를 전달받은 후, 연산증폭기(OPA) 및 피드백 커패시터(CF)에서 이를 적분함으로써, 노드 커패시터에서 발생할 수 있는 정전용량 변화를 검출한다. 각 적분 회로부(431-434)에서 생성되는 아날로그 신호는 전술한 바와 같이, 도 4의 신호 변환부(440)으로 전달된다.
본 실시예에 따른 터치스크린 장치가 복수의 제2 전극의 단락 여부를 검사하는 경우, 검사부(460)는 복수의 제2 전극(Y1-Y4)과 전기적으로 연결되는 복수의 감지 채널(S1-S4)의 전압을 측정하게 된다. 도 6에 도시되어 있지 않으나, 복수의 감지 채널(S1-S4)은 복수의 제2 전극(Y1-Y4)과 본딩 패드 및 배선을 통하여 전기적으로 연결될 수 있으므로, 복수의 제2 전극(Y1-Y4) 각각에 유지되는 전압 레벨은 복수의 감지 채널(S1-S4) 각각에 동일하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 검사부(630)는 복수의 감지 채널(S1-S4)의 전압을 측정함으로써, 복수의 제2 전극(Y1-Y4)의 전압을 측정하는 것이 가능하다.
이 때, 감지 회로부(430)는 인접하는 감지 채널에 서로 다른 레벨의 전압을 인가하기 위하여, 소정의 검사 신호를 감지 채널에 제공한다. 이를 위하여, 인접하는 감지 채널에 연결되는 2개의 적분 회로부의 제1 스위치와 제2 스위치의 스위칭 동작을 달리한다. 예를 들어, 홀수 번째 채널에 하이 레벨의 전압을 인가하고, 짝수 번째 채널에 로우 레벨의 전압을 인가하는 경우에는 431, 433 적분 회로부의 SW1 스위치는 온 동작 하고, SW2 스위치는 오프 동작하며, 432, 434 적분 회로부의 SW1 스위치는 오프 동작하고, SW2 스위치는 온 동작한다. 위와 반대로, 홀수 번째 채널에 로우 레벨의 전압을 인가하고, 짝수 번째 채널에 하이 레벨의 전압을 인가하는 경우에는 431, 433 적분 회로부의 SW2 스위치는 온 동작 하고, SW1 스위치는 오프 동작하며, 432, 434 적분 회로부의 SW2 스위치는 오프 동작하고, SW1 스위치는 온 동작한다. 이 때, 공통 전압(VCM)의 레벨은 논리 게이트(XOR4-XOR6)가 하이 레벨의 전압으로 인식할 수 있을 정도의 레벨인 것으로 가정한다. 또한, 도 6에는 도시되어 있지 않으나, 도 4의 구동 회로부(420)는 복수의 제1 전극 전부를 동일한 전위로 유지하는 것으로 가정한다.
복수의 제2 전극(Y1-Y4) 간에 단락(short)이 발생하는 경우에 단락이 발생한 인접하는 제2 전극 간의 전압 레벨은 동일하게 되는데, 검사부(460)는 인접하는 제2 전극 간의 전압을 논리 연산함으로써, 복수의 제2 전극(Y1-Y4)의 단락 여부를 검사하게 된다. 검사부(460)는 논리 연산부(461) 및 판단부(462)를 포함할 수 있는데, 논리 연산부(461)는 논리 게이트(XOR4-XOR6)를 구비함으로써 인접하는 복수의 구동 채널에서 측정되는 전압을 각각 배타적 논리합 연산하고, 판단부(462)는 논리 게이트(XOR4-XOR6)로부터 출력되는 신호로부터 복수의 제2 전극(Y1-Y4) 중 인접하는 제2 전극 간에 발생할 수 있는 단락 현상의 발생을 판별할 수 있게 된다.
예를 들어, 홀수 번째 채널에 하이 레벨의 신호를 인가되고 짝수 번째 채널에 로우 레벨의 전압이 인가되었다고 가정하여 설명하도록 한다. 제2 전극 간에 단락이 발생하지 않은 경우, XOR4 - XOR6 논리 게이트는 각각 하이 레벨의 신호를 출력하고, 판단부(462)는 XOR4 - XOR6 논리 게이트에서 출력된 신호로부터 Y1 내지 Y4 전극 간에 단락이 발생하지 않았다고 판별한다.
위와 반대로, 제2 전극 중 Y2 전극과 Y3 전극 간에 단락이 발생한 경우, S1 채널에서는 하이 레벨, S2 내지 S4 채널에서는 로우 레벨의 전압이 측정되므로, XOR4 논리 게이트는 하이 신호, XOR5 및 XOR6 논리 게이트는 로우 신호가 출력된다. 판단부(462)는 XOR5 및 XOR6 논리 게이트에서 출력되는 로우 신호로부터 Y2 내지 Y4 전극 중 적어도 한 쌍의 인접하는 전극에서 단락이 발생하였다고 판별할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
410: 패널부
420: 구동 회로부
430: 감지 회로부
431, 432, 433, 434: 적분 회로부
440: 신호 변환부
450: 연산부
460: 검사부
461: 논리 연산부
462: 판단부

Claims (11)

  1. 제1 축 방향으로 연장되는 복수의 구동 전극과 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향으로 연장되는 복수의 감지 전극을 구비하는 패널부;
    상기 복수의 구동 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 구동 채널에 소정의 검사 신호를 인가하는 구동 회로부; 및
    상기 복수의 구동 채널 중 인접하는 구동 채널의 전압을 논리 연산하여 상기 복수의 구동 전극 중 인접하는 적어도 한 쌍의 구동 전극 간의 단락을 판단하는 검사부; 를 포함하는 터치스크린 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검사 신호는,
    상기 복수의 구동 채널 중 인접하는 구동 채널 마다 서로 다른 전압 레벨을 갖는 터치스크린 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 검사부는,
    상기 복수의 구동 채널 중 인접하는 구동 채널에서 측정되는 전압을 각각 논리 연산하는 논리 연산부; 및
    상기 논리 연산부에서 출력되는 신호에 따라 상기 복수의 구동 전극 중 인접하는 적어도 한 쌍의 구동 전극 간의 단락을 판단하는 판단부; 를 포함하는 터치스크린 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 논리 연산부는,
    상기 인접하는 구동 채널에서 측정되는 전압을 배타적 논리합 연산하는 터치스크린 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 논리 연산부에서 출력되는 신호가 로우 레벨인 경우 상기 인접하는 적어도 한 쌍의 구동 전극이 단락 상태라고 판단하는 터치스크린 장치.
  6. 제1 축 방향으로 연장되는 복수의 구동 전극과 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향으로 연장되는 복수의 감지 전극을 구비하는 패널부;
    상기 복수의 감지 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 감지 채널에 소정의 검사 신호를 인가하는 감지 회로부; 및
    상기 복수의 감지 채널 중 인접하는 감지 채널의 전압을 논리 연산하여 상기 복수의 감지 전극 중 인접하는 적어도 한 쌍의 감지 전극 간의 단락을 판단하는 검사부; 를 포함하는 터치스크린 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 검사 신호는,
    상기 복수의 감지 채널 중 인접하는 감지 채널 마다 서로 다른 전압 레벨을 갖는 터치스크린 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 감지 회로부는,
    제1 스위치; 상기 감지 채널과 접지단 사이에 배치되는 제2 스위치; 상기 제1 스위치의 일단과 연결되는 반전단 및 공통 전압단과 연결되는 비반전단을 구비하는 연산 증폭기; 및 상기 연산 증폭기의 출력단 및 반전단 사이에 배치되는 피드백 커패시터; 를 포함하는 적분 회로부를 복수 개 구비하고,
    상기 복수 개의 적분 회로부 각각에 포함되는 상기 제1 스위치의 타단은 복수 개의 감지 채널에 각각 연결되고,
    상기 복수의 감지 채널 중 인접하는 감지 채널에 연결되는 2개의 적분 회로부의 상기 제1 스위치와 제2 스위치는 스위칭 동작을 달리하는 터치스크린 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 검사부는,
    상기 복수의 감지 채널 중 인접하는 감지 채널에서 측정되는 전압을 각각 논리 연산하는 논리 연산부; 및
    상기 논리 연산부에서 출력되는 신호에 따라 상기 복수의 감지 전극 중 인접하는 적어도 한 쌍의 감지 전극 간의 단락을 판단하는 판단부; 를 포함하는 터치스크린 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 논리 연산부는,
    상기 인접하는 감지 채널에서 측정되는 전압을 배타적 논리합 연산하는 터치스크린 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 논리 연산부에서 출력되는 신호가 로우 레벨인 경우 상기 인접하는 적어도 한 쌍의 감지 전극이 단락 상태라고 판단하는 터치스크린 장치.
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