KR101727069B1 - 터치 검출 장치 및 이의 회로 이상 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 터치 입력 수단과의 관계에서 터치 정전용량을 형성하는 복수개의 센서패드; 상기 복수개의 센서패드 중 제1 센서패드를 선택하고, 상기 제1 센서패드에 형성된 터치 정전용량에 따라 달라지는 출력 신호를 제공하는 터치 검출부; 및 상기 제1 센서패드와 인접 배치된 제2 센서패드가 제1 단자와 연결된 상태 및 제2 단자와 연결된 상태 각각에서 상기 터치 검출부로부터 출력되는 신호간의 편차를 기초로, 상기 제1 센서패드 또는 상기 제1 센서패드와 연결된 신호배선에 단락 또는 개방 지점이 존재하는지 여부를 판단하는 회로 이상 검출부를 포함하는, 터치 검출 장치가 제공된다.

Description

터치 검출 장치 및 이의 회로 이상 검출 방법{TOUCH DETECTING APPARATUS AND CIRCUIT FAILURE DETECTING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치 검출 장치 및 이의 회로 이상 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 회로 내에 존재하는 구성요소 간 전기적 단락 및 개방을 감지할 수 있는 터치 검출 장치 및 이의 회로 이상 검출 방법에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 상기 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.
일반적인 터치 스크린 패널에 적용되는 터치 검출 방식에는, 정전용량 방식, 광학식, 열 감지 방식 등이 있다.
이 중 정전용량 방식의 터치 검출 장치는, 매트릭스 형태로 배치되는 센서패드와 터치 입력 수단 간에 형성되는 정전용량의 크기에 따라 발생하는 전기적 신호를 토대로 터치 발생 여부 및 터치 발생 지점을 판단하거나, 터치 입력 수단의 접근 여부에 따른 제1 전극과 제2 전극 간 상호 정전용량의 변화를 검출하여 터치 발생 여부 및 터치 발생 지점을 판단한다.
터치 스크린 패널의 해상도가 커지고, 보다 많은 정보가 터치 스크린에 표현됨으로써, 터치 발생 여부 및 발생 위치 검출에 대한 정확도 향상도 동시에 요구되고 있다.
이에 따라, 터치 검출 장치에 포함되는 구성요소, 예를 들면, 센서패드의 크기 및 센서패드 간의 간격이 매우 미세하게 설계되고 있다.
그러나, 그 구현에 있어서 완전한 신뢰성을 달성하기는 현실적으로 불가능하기 때문에, 구성요소 간의 회로적인 단락(short)이나 개방(open) 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 터치 검출 장치에 있어서 회로적인 이상 여부, 즉, 단락과 개방의 발생 여부를 판단하기 위한 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 기존의 터치 검출을 위한 회로를 그대로 이용하면서도, 간소화된 방법으로 센서패드 또는 센서패드와 연결된 신호배선에 단락 또는 개방 지점이 존재하는지 여부를 판단할 수 있도록 하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 터치 입력 수단과의 관계에서 터치 정전용량을 형성하는 복수개의 센서패드; 상기 복수개의 센서패드 중 제1 센서패드를 선택하고, 상기 제1 센서패드에 형성된 터치 정전용량에 따라 달라지는 출력 신호를 제공하는 터치 검출부; 및 상기 제1 센서패드와 인접 배치된 제2 센서패드가 제1 단자와 연결된 상태 및 제2 단자와 연결된 상태 각각에서 상기 터치 검출부로부터 출력되는 신호간의 편차를 기초로, 상기 제1 센서패드 또는 상기 제1 센서패드와 연결된 신호배선에 단락 또는 개방 지점이 존재하는지 여부를 판단하는 회로 이상 검출부를 포함하는, 터치 검출 장치가 제공된다.
상기 제1 단자 및 제2 단자는 각각 그라운드 단자 및 특정 전압 공급 단자이고, 상기 회로 이상 검출부는, 상기 편차가 기 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 제1 센서패드와 제2 센서패드 간에 단락 지점이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 제1 단자는 플로팅 단자 또는 펄스 신호 공급 단자이고, 상기 제2 단자는 그라운드 단자이며, 상기 회로 이상 검출부는, 상기 편차가 기 설정된 제1 기준값 이하인 경우, 상기 신호배선에 개방 지점이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 회로 이상 검출부는, 상기 제1 센서패드가 최외곽 센서패드인 경우, 상기 편차가 상기 제1 기준값보다 작은 제2 기준값 이하일 때 상기 신호배선에 개방 지점이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 펄스 신호 공급 단자에는 상기 제1 센서패드의 전위 변화와 동기화된 펄스 신호가 공급될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 터치 입력 수단과의 관계에서 터치 정전용량을 형성하는 복수개의 센서패드를 포함하는 터치 검출 장치의 회로 이상 검출 방법으로서, 상기 복수개의 센서패드 중 제1 센서패드를 선택하고, 상기 제1 센서패드와 인접 배치된 제2 센서패드를 제1 단자와 연결시켜, 상기 제1 센서패드에 형성된 터치 정전용량에 대응되는 제1 출력 신호를 획득하는 단계; 상기 제2 센서패드를 제2 단자와 연결시켜, 상기 제1 센서패드에 형성된 터치 정전용량에 대응되는 제2 출력 신호를 획득하는 단계; 및 상기 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호 간의 편차를 기초로, 상기 제1 센서패드 또는 상기 제1 센서패드와 연결된 신호배선에 단락 또는 개방 지점이 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 회로 이상 검출 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기존 터치 검출 회로를 그대로 이용하여 회로의 단락 또는 개방 지점 존재 여부를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기존 터치 검출 동작과 동일한 동작을 통해 획득되는 신호를 토대로 회로의 단락 또는 개방 지점 존재 여부를 판단할 수 있기 때문에, 추가적인 제어 회로 없이도, 효과적으로 회로의 이상 여부를 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 상세 구성을 나타내는 회로도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 그리고 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 시스템을 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치 검출 장치는 터치 패널(100)과 구동부(200)를 포함한다.
터치 패널(100)은 기판 위에 형성되어 있는 복수의 센서패드(110) 및 센서패드(110)에 연결되어 있는 복수의 신호배선(120)을 포함한다. 기판은 투명한 소재의 유리 또는 플라스틱 필름 등으로 만들어질 수 있다.
예를 들어 복수의 센서패드(110)는 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이와 다른 형태일 수도 있으며, 균일한 형태의 다각형 형태일 수도 있다. 센서패드(110)는 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 센서패드(110)는 복수의 행과 열로 이루어지는 매트릭스(matrix) 형태로 배치된다.
신호배선(120) 각각은 센서패드(110)로부터 연장되어 구동부(200)와 연결된다.
도 1에서는 동일한 열에 배치되는 센서패드(110)들로부터 연장되는 신호배선(120)들이 해당 열의 센서패드(110)들을 기준으로 좌우측으로 번갈아가며 배치되는 것으로 도시되었다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않으며, 동일한 열에 배치되는 센서패드(110)들로부터 연장되는 신호배선(120)들은 해당 센서패드(110)들을 기준으로 하여 좌측 및 우측 중 일측에 함께 배치될 수도 있고, 그 밖에 다른 형태로 배치될 수도 있다.
센서패드(110)와 신호배선(120)은 ITO(indium-tin-oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(indium-zinc-oxide), CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
터치 패널(100)을 구동하기 위한 구동부(200)는 인쇄 회로 기판이나 가요성 회로 필름과 같은 회로 기판위에 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 기판 또는 커버 유리의 일부에 직접 실장될 수도 있다. 구동부(200)는 터치 검출부(210), 검출 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있으며, 터치 검출부(210), 검출 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.
터치 검출부(210)는 센서패드(110) 및 신호배선(120)과 연결된 복수의 스위치, 복수의 커패시터 및 가변 저항을 포함할 수 있으며, 제어부(240)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출 결과에 대응하는 전압을 출력한다. 또한 터치 검출부(210)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 센서패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 검출 정보 처리부(220)는 터치 정보 생성부(221) 및 회로 이상 검출부(222)를 포함한다. 터치 정보 생성부(221)는 터치 검출부(210)로부터 출력되어 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다. 회로 이상 검출부(222)는 터치 검출부(210)에 회로 이상 검출 동작을 위한 제어 신호를 제공하며, 터치 검출부(210)의 회로 이상 검출 동작에 따른 출력 신호에 기초하여 회로에 단락(short) 및 개방(open) 지점이 존재하는지 여부를 판단한다. 회로 이상 검출부(222)의 상세한 동작에 대해서는 후에 상세히 설명하기로 한다.
제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 검출 정보 처리부(220)를 제어하며, 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.
메모리(240)는 터치 검출부(210)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초한 디지털 전압과 터치 검출, 면적 산출, 터치 좌표 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 기억한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 상세 구성, 검출 정보 처리부 및 메모리를 함께 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 터치 검출부(210)는 복수개의 센서패드(111, 112, 113) 각각을 플로팅(floating) 단자(F), 특정 전압 공급 단자(C), 그라운드 단자(G), 구동 단자(D) 중 하나의 단자와 선택적으로 연결시키는 멀티플렉서(M1, M2, M3)를 포함한다.
또한, 터치 검출부(210)는 증폭기(A), 구동 정전용량(Cdrv), 2개의 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 더 포함할 수 있다.
증폭기(A)의 제1 입력단(N1)은 제2 스위치(SW2)를 통해 구동 단자(D)와 선택적으로 연결되고, 제2 입력단(N2)은 기준 전위(Vref)와 연결된다. 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)과 출력단(N3) 사이에는 구동 정전용량(Cdrv)이 연결되며, 구동 정전용량(Cdrv) 양단에는 제1 스위치(SW1)가 연결된다. 증폭기(A)의 출력단(N3)은 AFE(Analog Front End)와 연결되어, 증폭기(A)의 출력 전압이 AFE에 의해 디지털로 변환될 수 있다.
한편, 구동 단자(D)는 제1 스위치(SW1)를 통해 그라운드 전위와 선택적으로 연결될 수 있다.
특정 센서패드에 대해 터치 검출 동작을 수행하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 멀티플렉서(M1)가 터치 검출 동작 대상인 센서패드(111)를 구동 단자(D)와 연결시킨다.
그 후, 제1 스위치(SW1)가 온 상태로 전환되면, 센서패드(111)와 터치 입력 수단(예를 들면, 손가락) 간의 관계에 의해 형성되는 터치 정전용량(Ct)은 그라운드 전위와 연결되며, 구동 정전용량(Cdrv)의 양단이 동전위가 된다. 이에 따라, 터치 정전용량(Ct) 및 구동 정전용량(Cdrv)에 존재하는 전하가 모두 방전되어 초기화될 수 있다.
이 경우, 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)과 출력단(N3)의 전위는 모두 기준 전위(Vref)와 같아진다.
제1 스위치(SW1)가 오프 상태로 전환되고, 제2 스위치(SW2)가 온 상태로 전환되면, 증폭기(A)의 제1 입력단(N1)이 기준 전위(Vref)가 되기 때문에 제2 스위치(SW2)의 양단 전위차가 기준 전위(Vef)의 크기와 같아진다. 정상 상태에 도달하면, 터치 정전용량(Ct)이 기준 전압(Vref)으로 충전된 상태가 되고, 구동 정전용량(Cdrv)에도 터치 정전용량(Ct)에 충전된 전하와 동일한 양의 전하가 충전된다.
정상 상태에서, 터치 정전용량(Ct)에 저장된 전하량과 구동 정전용량(Cdrv)에 저장된 전하량은 동일해지므로, 구동 정전용량(Cdrv) 양단의 전위차는 터치 정전용량(Ct)의 크기에 비례하게 되고, 제2 스위치(SW2)가 온 상태로 전환되기 전과 후의 증폭기(A)의 출력단(N3) 전위 변화 또한 터치 정전용량(Ct)의 크기에 비례하게 된다. 따라서, 증폭기(A)의 출력 신호를 토대로 각 센서패드(111, 112, 113)에 대한 터치 발생 여부 등을 파악할 수 있게 된다.
증폭기(A)의 출력 전압은 AFE로 입력되어 디지털 신호로 변환되고, 메모리(230)에 저장된 후 검출 정보 처리부(220)의 터치 정보 생성부(221)에 전달된다. 터치 정보 생성부(221)는 복수개의 센서패드(111, 112, 113)에 대한 터치 검출 동작으로 획득된 신호를 토대로 터치 발생 여부 및 터치 발생 지점을 판단한다.
한편, 전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 검출 정보 처리부(220)의 회로 이상 검출부(222)는 각 센서패드(111, 112, 113)에 대한 터치 검출 동작의 결과 획득되는 증폭기(A)로부터의 출력 신호를 토대로 회로의 단락 발생 여부를 판단하는데, 이하, 그 판단 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
터치 검출 동작의 경우와 마찬가지로 터치 검출부(210)는 멀티플렉서(M1, M2, M3)를 통해 하나씩의 센서패드(111, 112, 113)를 구동 단자(D)와 연결시켜 회로 이상 여부 검출을 위한 출력 신호를 생성한다.
제1 내지 제3 센서패드(111, 112, 113) 중 제2 센서패드(112)가 제2 멀티플렉서(M2)를 통해 구동 단자(D)와 연결되었고, 제2 센서패드(112)와 연결된 신호배선(120)의 제1 지점(S1)과, 제3 센서패드(113)와 연결된 신호배선(120)의 제2 지점(S2) 간에 단락이 발생한 경우를 가정하여 설명을 계속하기로 한다.
먼저, 현재 구동 단자(D)와 연결된 제2 센서패드(112)에 인접 배치된 제1 센서패드(111)와 제3 센서패드(113)는 제1 멀티플렉서(M1)와 제3 멀티플렉서(M3)를 통해 그라운드 단자(G)와 연결된다.
제2 센서패드(112)와 제3 센서패드(113) 간에 단락이 발생하였고, 제3 센서패드(113)는 그라운드 단자(G)와 연결되었으므로, 제2 센서패드(112) 또한 그라운드 전위와 연결된 것으로 등가화된다. 따라서, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 번갈아가며 온 상태로 전환하더라도, 증폭기(A)는 그라운드 전위와 동일한 값 또는 이와 유사한 값을 출력하게 된다. 즉, 제2 센서패드(112)를 대상으로 터치 검출 동작을 실시하더라도, 그 출력 신호로서 그라운드 전위와 동일 또는 유사한 값을 갖는 신호가 출력된다.
구동 단자(D)와 제2 센서패드(112)는 저항을 갖는 신호배선(120)으로 연결되어 있고, 제2 센서패드(112)와 단락된 제3 센서패드(113)와 그라운드 단자(G) 또한 신호배선(120)으로 연결되어 있기 때문에, 증폭기(A)의 출력 신호에는 신호배선(120) 길이에 의한 저항 성분이 반영되며, 이에 따라, 증폭기(A)의 출력 신호가 그라운드 전위와 완전히 동일해질 수는 없게 된다.
만약, 제2 멀티플렉서(M2) 내의 구동 단자(D), 제1 지점(S1), 제2 지점(S2), 제3 멀티플렉서(M3) 내의 그라운드 전위(G)를 잇는 루프의 길이(L)가 길어지게 되면, 신호배선(120)의 저항 성분이 증폭기(A)의 출력 신호에 반영되는 정도가 커지게 된다. 이 경우, 증폭기(A)의 출력 신호는 그라운드 전위로부터 많이 벗어나, 단락이 발생하지 않은 경우와 유사한 수준의 값을 가질 수 있다.
따라서, 일 실시예에서는 현재 구동 단자(D)와 연결된 제2 센서패드(112)와 인접 배치된 제1 센서패드(111)와 제3 센서패드(113)를 특정 전압 공급 단자(C)와 연결시켜, 전술한 과정을 반복한다.
도 2에서는 특정 전압 공급 단자(C)에 전원 전압(Vcc)이 공급되는 것으로 도시되었으나, 기 설정된 다른 전압이 사용될 수도 있음은 물론이다.
제3 센서패드(113)가 특정 전압 공급 단자(C)와 연결되어 있고, 제2 센서패드(112)와 제3 센서패드(113)가 단락된 상태이기 때문에, 제2 센서패드(112) 또한 특정 전압 공급 단자(C)와 연결된 것으로 등가화된다.
제2 센서패드(112)에 전원 전압(Vcc)이 공급되기 때문에, 제2 센서패드(112)에 형성된 터치 정전용량(Ct)에는 단락 현상이 존재하지 않는 경우에 비해 많은 양의 전하량이 충전되게 되고, 전술한 바와 같이, 제2 스위치(SW2)가 온 상태로 유지되는 동안 동일한 전하량이 구동 정전용량(Cdrv)에 충전되기 때문에, 증폭기(A)의 출력 신호는 전원 전압(Vcc)에 인접한 값을 갖게 된다.
만약, 단락 현상이 발생하지 않은 경우에는 제1 센서패드(111)와 제3 센서패드(113)를 그라운드 단자(G) 및 특정 전압 공급 단자(C)에 번갈아가며 연결시키더라도, 제2 센서패드(112)와 구동 단자(D)를 상호 연결시켜 획득되는 출력 신호가 그라운드 전위와 전원 전압의 전위 사이의 특정 값에서 큰 편차를 보이지 않게 된다.
일 실시예에 따른 회로 이상 검출부(222)는 특정 센서패드(112)와 인접 배치된 센서패드(111, 113)들이 그라운드 전위 및 전원 전압의 전위와 연결되는 각 경우에, 상기 특정 센서패드(112)를 대상으로 한 터치 검출 동작의 결과로서 얻어지는 2개의 출력 신호를 수신하여, 양 신호의 편차를 토대로 상기 특정 센서패드(112)에 단락이 발생하였는지를 판단한다. 구체적으로는, 양 신호의 편차가 기 설정된 기준값을 초과하는 경우에, 상기 특정 센서패드(112)에 단락이 발생한 것으로 판단한다.
제3 센서패드(113)를 구동 단자(D)와 연결시키고, 제2 센서패드(112)를 그라운드 단자(G) 및 특정 전압 공급 단자(C)와 순차적으로 연결시켜 제3 센서패드(113)에 대해 터치 검출 동작을 실시하게 되면, 이 경우에도 동일하게 터치 검출부(210)로부터 기준값 이상의 편차를 보이는 두 개의 신호가 획득되고, 회로 이상 검출부(222)는 제3 센서패드(113)에 단락이 발생하였다는 판단을 하게 되는데, 상기의 결과를 종합하여, 제2 센서패드(112)와 제3 센서패드(113) 간에 단락이 발생하였다는 사실을 추가적으로 파악할 수 있게 된다.
한편, 상기의 설명에서는 특정 센서패드(112)를 구동 단자(D)와 연결시키고, 인접한 복수개의 센서패드(111, 113)를 그라운드 단자(G) 및 특정 전압 공급 단자(C)와 연결시켜 회로 이상을 검출하는 것으로 예시하였으나, 인접 센서패드(111, 113) 중 일부의 센서패드만을 그라운드 단자(G) 및 특정 전압 공급 단자(C)와 연결시켜 특정 센서패드(112)에 대한 회로 이상을 검출할 수도 있다. 예를 들어, 제2 센서패드(112)와 단락이 된 대상을 파악하기 위해, 제1 센서패드(111) 및 제3 센서패드(113) 중 하나만을 그라운드 단자(G) 및 특정 전압 공급 단자(C)와 순차적으로 연결시키면서, 제2 센서패드(112)에 대한 회로 이상 검출을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 검출 정보 처리부(220)의 회로 이상 검출부(222)가 센서패드(111, 112, 113)와 연결된 신호배선(120) 등에 발생할 수 있는 개방 현상을 검출하는 방법을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회로 개방 검출 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 센서패드(111, 112, 113), 신호배선(120), 검출 정보 처리부(220), 메모리(230)의 구성은 도 2를 참조하여 설명한 구성과 모두 동일하다.
일 실시예에 따르면, 회로 개방 발생 검출을 위해서는 터치 검출부(210)의 멀티플렉서(M1, M2, M3)에 펄스 신호 공급 단자(P)가 추가로 구비될 수 있다. 도 3에서는 특정 전압 공급 단자(C, 도 2 참조)가 펄스 신호 공급 단자(P)로 대체된 것으로 예시하였으나, 두 개의 단자 모두가 멀티플렉서(M1, M2, M3)에 포함될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 센서패드(111, 112, 113)를 대상으로 터치 검출 동작을 실시할 때에는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)가 교번하여 온/오프 동작을 하게 된다. 제1 스위치(SW1)가 온 상태로 유지되는 동안에는 구동 단자(D)와 연결된 센서패드(111, 112, 113)가 그라운드 전위로 유지되고, 제2 스위치(SW2)가 온 상태로 유지되는 동안에는 해당 센서패드(111, 112, 113)가 기준 전위(Vref)로 유지된다. 즉, 센서패드(111, 112, 113)를 대상으로 하는 터치 검출 동작 시에는 해당 센서패드(111, 112, 113)의 전위가 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 온/오프 시점과 동기화되어, 그라운드 전위 및 기준 전위(Vref)로 교번하여 전환된다.
펄스 신호 공급 단자(P)에 공급되는 펄스 신호(Pulse)는 현재 구동 단자(D)와 연결된 특정 센서패드(111, 112, 113)와 인접한 적어도 하나의 센서패드(111, 112, 113)에 펄스 신호(Pulse)를 공급하여 그 전위가 현재 터치 검출 동작의 대상인 센서패드(111, 112, 113)의 전위와 동일해질 수 있도록 한다.
이를 위해 펄스 신호(Pulse)는 일정 주파수를 가지며, 그라운드 전위 및 기준 전위(Vref) 사이에서 교번하는 구형파 신호로 구현될 수 있다. 펄스 신호(Pulse)의 주파수는 터치 검출부(210)에서의 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 교번하여 온/오프되는 주파수와 동일해야 할 것이다.
두 개의 센서패드(111, 112) 사이에 소정의 유전율을 갖는 물질이 존재하면, 양 센서패드(111, 112) 사이에는 기생 정전용량(Cp)이 형성될 수 있다. 그러나, 양 센서패드(111, 112)를 동전위로 유지시킨다면, 양 센서패드(111, 112) 사이에 전하가 충전될 수 없기 때문에, 기생 정전용량(Cp) 또한 제거되는 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.
따라서, 특정 센서패드(111, 112, 113)를 구동 단자(D)와 연결하여 터치 검출 동작을 수행할 때, 인접 센서패드(111, 112, 113)들을 펄스 신호 공급 단자(P)와 연결시켜 터치 검출 대상 센서패드(111, 112, 113)와 동전위가 되도록 제어한다면, 센서패드(111, 112, 113) 간의 관계에 의해 형성될 수 있는 기생 정전용량(Cp)의 영향이 제거될 수 있다.
일 실시예에서는, 특정 센서패드(111, 112, 113)를 대상으로 하여 터치 검출 동작을 실시함으로써 출력 신호를 획득하되, 기생 정전용량(Cp)의 영향을 제거시킨 경우와 그렇지 않은 경우 획득되는 2개의 출력 신호 간 편차를 토대로 해당 센서패드(111, 112, 113)와 연결된 신호배선(120)의 개방 여부를 판단하는데 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제1 내지 제3 센서패드(111, 112, 113) 중 제2 센서패드(112)에 대해 개방 여부를 검출하는 경우를 가정한다.
먼저, 제2 센서패드(112)를 구동 단자(D)와 연결하고, 인접 센서패드(111, 113)들은 플로팅 단자(F) 또는 펄스 신호 공급 단자(P)에 연결시킨 후, 증폭기(A)로부터의 출력 신호를 획득한다. 획득된 출력 신호는 AFE에 의해 디지털 신호로 변환된 후 회로 이상 검출부(222)에 전달될 수 있다.
전술한 바와 같이, 인접 센서패드(111, 113)를 펄스 신호 공급 단자(P)에 연결시켜, 해당 센서패드들(111, 113)에 펄스 신호(Pulse)를 인가하면, 제2 센서패드(112)와 인접 센서패드(111, 113) 간 관계에 의해 형성되는 기생 정전용량(Cp)의 영향이 제거된다. 또한, 인접 센서패드(111, 113)를 플로팅 단자(F)에 연결시키더라도, 기생 정전용량(Cp)에 전하가 흘러 들어갈 수 없기 때문에, 이 경우에도 제2 센서패드(112)와 인접 센서패드(111, 113) 간의 기생 정전용량(Cp)에 따른 영향이 제거될 수 있다.
제2 센서패드(112)와 연결된 신호배선(120)이 개방된 경우가 아니라면, 제2 센서패드(112)에 대한 터치 검출 동작 결과로서 획득되는 출력 신호는 기생 정전용량(Cp)에 영향을 받지 않게 되고, 터치 정전용량(Ct)의 크기에 비례하게 된다.
반면, 제2 센서패드(112)와 연결된 신호배선(120)에 개방 지점이 존재하는 경우에는 제2 센서패드(112)에 대한 터치 검출 동작 결과로서, 터치 정전용량(Ct)과는 무관하게 개방이 발생한 신호배선(120)에 존재하는 기생 성분의 영향이 반영된 출력 신호가 획득되게 된다.
기생 정전용량(Cp)의 영향을 제거하여, 제2 센서패드(112)로부터 출력 신호를 획득한 후에는, 인접 배치된 제1 센서패드(111)와 제3 센서패드(113)를 그라운드 단자(G)와 연결하여, 제2 센서패드(112)에 대한 터치 검출 동작을 재차 실시한다.
이 경우, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 교번하여 온/오프됨에 따라 제2 센서패드(112)의 전위는 그라운드 전위와 기준 전위(Vref)로 교번하여 전환된다. 제2 스위치(SW2)가 온 상태인 경우에 증폭기(A)로부터 출력되는 출력 신호가 제2 센서패드(112)에 대한 터치 검출 동작의 결과로서 획득되는 신호가 되는데, 해당 시점에서 제2 센서패드(112)는 기준 전위(Vref)로 유지되고 있으므로, 제2 센서패드(112)와 인접 센서패드(111, 113) 간에 전위차가 형성되게 된다.
따라서, 제2 센서패드(112)와 인접 센서패드(111, 113) 간 관계에 의해 형성되는 기생 정전용량(Cp)에도 전하가 충전되게 되며, 제2 스위치(SW2)가 온 상태로 전환된 후 정상 상태에 도달하면, 터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)에 충전된 전하량의 합이 구동 정전용량(Cdrv)에 충전된 전하량과 동일해진다. 따라서, 증폭기(A)의 출력단(N3) 전압은 터치 정전용량(Ct)과 기생 정전용량(Cp)이 더해진 값에 비례하게 된다.
제2 센서패드(112)와 연결된 신호배선(120)에 개방 지점이 존재하지 않는 경우에는 상기와 같이 제2 센서패드(112)에 대한 터치 검출 동작의 결과로서 출력되는 신호에 터치 정전용량(Ct)뿐만 아니라 기생 정전용량(Cp)의 영향도 반영이 되므로, 인접 센서패드(111, 113)들을 플로팅 단자(F) 또는 펄스 신호 공급 단자(P)와 연결시켜 획득한 출력 신호와 차이를 보이게 된다. 즉, 인접 센서패드(111, 113)들을 플로팅 단자(F) 또는 펄스 신호 공급 단자(P)와 연결시킨 상태에서는 제2 센서패드(112)를 대상으로 한 터치 검출 동작의 결과로서 터치 정전용량(Ct)에만 의존하는 출력 신호가 획득되지만, 인접 센서패드(111, 113)들을 그라운드 단자(G)와 연결시킨 상태에서는 터치 정전용량(Ct) 및 기생 정전용량(Cp)의 영향이 반영된 출력 신호가 획득되기 때문에, 양 출력 신호 간에는 제1 센서패드(111)와 제2 센서패드(112) 간의 기생 정전용량(Cp), 제2 센서패드(112)와 제3 센서패드(113) 간의 기생 정전용량(Cp)에 비례하는 차이가 발생하게 된다.
만약, 제2 센서패드(112)와 연결된 신호배선(120)에 개방 지점이 존재한다면, 인접 센서패드(111, 113)의 전위와 관계없이 기생 정전용량(Cp)의 영향이 터치 검출 동작의 출력 신호에 반영되지 않게 된다. 따라서, 인접 센서패드(111, 113)를 플로팅 단자(F) 또는 펄스 신호 공급 단자(P)와 연결시킨 상태, 및 그라운드 단자(G)와 연결시킨 상태 모두에서 동일 또는 유사한 레벨의 출력 신호가 획득되게 된다.
일 실시예에 따른 검출 신호 처리부(220)의 회로 이상 검출부(222)는 인접 센서패드(111, 113)를 플로팅 단자(F) 또는 펄스 신호 공급 단자(P)와 연결시킨 제1 상태, 및 그라운드 단자(G)와 연결시킨 제2 상태에서, 제2 센서패드(112)를 대상으로 한 터치 검출 동작의 결과로서 획득된 2가지의 출력 신호의 편차를 토대로 제2 센서패드(112)와 연결된 신호배선(120)에 개방 지점이 존재하는지 여부를 판단한다. 전술한 바와 같이, 신호배선(120)에 개방 지점이 존재하지 않는다면, 즉, 정상 상태라면, 상기 제1 상태 및 제2 상태에서 획득되는 출력 신호의 편차는 기생 정전용량(Cp)의 크기와 관계된 값이 되기 때문에, 회로 이상 검출부(222)는 상기 편차를 기 설정된 제1 기준값과 비교하여, 편차가 제1 기준값을 초과하는 경우 제2 센서패드(112)와 연결된 신호배선(120)에 개방 지점이 없는 것으로 판단하고, 제1 기준값 이하인 경우에는 개방 지점이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 센서패드(111, 112, 113)가 열을 따라 배치되어 있는 경우, 최외곽에 배치된 센서패드 외에는 상부와 하부에 모두 센서패드가 배치되기 때문에, 상하부 센서패드들과의 관계에 의해 두 개의 영역에서 기생 정전용량(Cp)이 형성될 수 있다. 따라서, 회로에 개방 지점이 존재하지 않는 경우, 상기 제1 상태 및 제2 상태에서 획득되는 출력 신호의 편차는 두 개의 영역에서 형성된 기생 정전용량(Cp)의 합에 관계된다. 그러나, 최외곽에 배치된 센서패드는 상부 또는 하부에만 인접 센서패드가 존재하기 때문에, 상기 제1 상태 및 제2 상태에서 획득되는 출력 신호의 편차가 하나의 영역에서 형성된 기생 정전용량(Cp)의 합과 관계된다. 즉, 회로에 개방 지점이 존재하지 않는 경우, 상기 제1 상태 및 제2 상태에서 최외곽 센서패드로부터 획득되는 2개의 출력 신호 간의 편차는, 최외곽이 아닌 위치에 배치된 센서패드로부터 획득되는 2개의 출력 신호 간 편차의 1/2 수준이 된다.
따라서, 특정 센서패드(111, 112, 113)와 연결된 신호배선(120)에 개방 지점이 존재하는지 여부를 판단함에 있어서, 상기 제1 상태 및 제2 상태에서 획득되는 2개의 출력 신호 간 편차와의 비교를 위해 사용되는 기준값은, 대상이 되는 센서패드(111, 112, 113)가 어느 위치에 배치되어 있는지에 따라 달라져야 할 것이고, 대상 센서패드(111, 112, 113)가 최외곽 측에 배치된 센서패드인 경우에는 그렇지 않은 센서패드에 대한 개방 여부 판단 시에 사용되는 제1 기준값보다 작은 값을 갖는 제2 기준값을 사용하여야 할 것이다. 상기와 같이, 최외곽 측에 배치된 센서패드에 대한 터치 검출 동작 시 작용하는 기생 정전용량(Cp)의 크기가, 최외곽이 아닌 위치에 배치된 센서패드에 대한 터치 검출 동작 시 작용하는 기생 정전용량(Cp)의 크기의 1/2 정도인 경우, 제2 기준값은 제1 기준값의 1/2 수준에 해당될 것이다. 센서패드(111, 112, 113)가 배치된 위치에 따라 형성되는 기생 정전용량(Cp)의 상대적인 크기를 예상할 수 있다면, 그에 따라 제1 기준값과 제2 기준값의 비가 결정될 수 있으며, 기준값이 3개 이상으로 세분화될 수도 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 터치 패널
110, 111, 112, 113: 센서패드
120: 신호배선
200: 구동부
210: 터치 검출부
220: 검출 정보 처리부
221: 터치 정보 생성부
222: 회로 이상 검출부
230: 메모리
240: 제어부

Claims (6)

  1. 터치 입력 수단과의 관계에서 터치 정전용량을 형성하는 복수개의 센서패드;
    상기 복수개의 센서패드 중 제1 센서패드를 선택하고, 상기 제1 센서패드에 형성된 터치 정전용량에 따라 달라지는 출력 신호를 제공하는 터치 검출부; 및
    상기 제1 센서패드와 인접 배치된 제2 센서패드가 제1 전위를 갖는 제1 단자 및 제2 전위를 갖는 제2 단자와 연결된 상태 각각에서 상기 터치 검출부로부터 출력되는 신호간의 편차가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 제1 센서패드와 제2 센서패드 간에 단락이 존재하는 것으로 판단하고, 상기 편차가 기준값 이하인 경우에는 상기 제1 센서패드 또는 상기 제1 센서패드와 연결된 신호배선에 개방 지점이 존재하는 것으로 판단하는 회로 이상 검출부를 포함하는, 터치 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단자 및 제2 단자는 각각 그라운드 단자 및 특정 전압 공급 단자인, 터치 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서
    상기 제1 단자는 플로팅 단자 또는 펄스 신호 공급 단자이고, 상기 제2 단자는 그라운드 단자이며,
    상기 회로 이상 검출부는, 상기 편차가 기 설정된 제1 기준값 이하인 경우, 상기 신호배선에 개방 지점이 존재하는 것으로 판단하는, 터치 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서
    상기 회로 이상 검출부는,
    상기 제1 센서패드가 최외곽 센서패드인 경우, 상기 편차가 상기 제1 기준값보다 작은 제2 기준값 이하일 때 상기 신호배선에 개방 지점이 존재하는 것으로 판단하는, 터치 검출 장치.
  5. 제3항에 있어서
    상기 펄스 신호 공급 단자에는 상기 제1 센서패드의 전위 변화와 동기화된 펄스 신호가 공급되는, 터치 검출 장치.
  6. 터치 입력 수단과의 관계에서 터치 정전용량을 형성하는 복수개의 센서패드를 포함하는 터치 검출 장치의 회로 이상 검출 방법으로서,
    상기 복수개의 센서패드 중 제1 센서패드를 선택하고, 상기 제1 센서패드와 인접 배치된 제2 센서패드를 제1 전위를 갖는 제1 단자와 연결시켜, 상기 제1 센서패드에 형성된 터치 정전용량에 대응되는 제1 출력 신호를 획득하는 단계;
    상기 제2 센서패드를 제2 전위를 갖는 제2 단자와 연결시켜, 상기 제1 센서패드에 형성된 터치 정전용량에 대응되는 제2 출력 신호를 획득하는 단계; 및
    상기 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호 간의 편차가 기준값을 초과하는 경우에는 상기 제1 센서패드와 제2 센서패드 간에 단락이 존재하는 것으로 판단하고, 상기 편차가 기준값 이하인 경우에는 상기 제1 센서패드 또는 상기 제1 센서패드와 연결된 신호배선에 개방 지점이 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 터치 검출 장치의 회로 이상 검출 방법.
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