KR20160072331A

KR20160072331A - 터치 패널의 검사 장치

Info

Publication number: KR20160072331A
Application number: KR1020140179315A
Authority: KR
Inventors: 김태형
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-06-23
Also published as: KR102320286B1

Abstract

본 발명에 따른 터치 패널 검사장치는 터치 패널, 터치 콘트롤러, 송신채널, 수신채널 및 채널 선택부를 포함한다. 터치 패널은 복수의 Tx 라인을 포함한다. 터치 콘트롤러는 Tx 라인에 제공되는 검사신호를 출력하고, 검사신호가 터치 패널을 경유하여 되돌아오는 피드백신호를 입력받는다. 송신채널은 터치 콘트롤러와 Tx 라인을 선택적으로 연결하여 검사신호의 경로를 제공한다. 수신채널은 피드백신호의 경로를 제공한다. 어느 하나의 송신채널을 연결시키고 적어도 어느 하나의 수신채널을 연결시키도록 제어한다.

Description

터치 패널의 검사 장치{INSPECTING APPARATUS OF TOUCH PANEL}

본 발명은 터치 패널의 합선 여부를 검사할 수 있는 터치 패널의 검사 장치에 관한 것이다.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 제어할 수 있게 한다. 이러한 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.

터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 터치 UI를 구현하기 위한 터치 스크린 장치의 일 예로서, 터치뿐 아니라 근접 여부도 센싱하고 멀티 터치(또는 근접) 각각을 인식할 수 있는 상호 용량(mutual capacitance) 방식의 터치 스크린 장치가 각광받고 있다.

상호 용량 방식의 터치 스크린 장치는 Tx 라인들, Tx 라인들과 교차되는 Rx 라인들, 및 Tx 라인들과 Rx 라인들의 교차부에 형성된 센서 노드들을 구비한 터치 패널을 포함한다. 센서 노드들 각각은 상호 용량을 갖는다. 터치 스크린 장치는 터치(또는 근접) 전후의 센서 노드들에 충전된 전압의 변화를 감지하여 전도성 물질의 접촉(또는 근접) 여부와 그 위치를 판단한다. 터치 스크린 장치는 터치 패널의 Tx 라인들에 구동펄스를 공급하고 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드들의 출력을 디지털 데이터인 터치 로우 데이터로 변환하고, 터치 콘트롤러를 통해 터치 로우 데이터를 분석하여 터치 좌표를 산출하게 된다.

한편, 터치 패널의 Tx 라인들 간에 합선이 발생하는 경우, 합선된 Tx 라인들은 다른 Tx 라인에 비해 더 많은 센서 노드들에 접속되므로, 합선된 Tx 라인들에서 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드들의 출력은 커지게 되는 문제가 있다. 즉, 터치 패널의 Tx 라인들 간의 합선이 발생하는 경우, 터치 스크린 장치는 정상적으로 동작할 수 없다.

따라서, 제품화되기 이전에 터치패널의 Tx라인들의 합선을 효율적으로 검사할 수 있는 방법이 모색된다.

본 발명은 터치 패널의 불량 여부를 검사할 수 있는 터치 패널의 불량 검사 장치를 제공한다.

본 발명은 검사신호를 제공하는 송신채널과 피드백신호를 전달하는 수신채널을 구분한다. 그리고 송신채널과 수신채널에는 각각 제1 및 제2 버퍼를 형성하여 검사신호와 피드백신호를 증폭하여, 검사신호가 Tx 라인을 경유하여 피드백되는 과정에서 신호의 전압레벨이 낮아져서 검출이 되지 않는 현상을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 터치 스크린 장치를 나타내는 도면.
도 2는 터치 전극들의 어레이를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 의한 터치 패널 검사장치를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 의한 채널을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 의한 채널 선택부의 구성을 나타내는 블록도.
도 6은 채널 선택부의 출력을 나타내는 도면.
도 7은 검사신호 및 이에 대응하는 피드백신호의 일례를 나타내는 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 터치 스크린 장치를 도면이고, 도 2는 터치 패널의 센싱 전극을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 터치 스크린 장치는 터치 패널(10), 터치 패널 구동회로(20), 및 터치 콘트롤러(40)를 포함한다.

터치 패널(10)은 Tx 라인들(T1~Tn, n은 2 이상의 자연수), Tx 라인들(T1~Tn)과 교차하는 Rx 라인들(R1~Rm, m은 2 이상의 자연수), 및 Tx 라인들(T1~Tn)과 Rx 라인들(R1~Rm)의 교차부들에 형성된 m×n 개의 센서 노드들을 포함한다. 센서 노드들 각각은 등가 회로적으로 상호 용량(mutual capacitance)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다.

터치 스크린 장치는 디스플레이 장치와 결합하는 경우에, 터치 패널(10)이 디스플레이 장치의 표시패널의 상부에 접합되는 형태가 될 수 있다. 특히, 디스플레이 장치가 액정표시장치로 구현되는 경우, 터치 패널(10)은 액정표시장치의 표시패널의 상부 편광판 상에 접합되거나, 상부 편광판과 표시패널의 상부기판 사이에 접합될 수 있다. 또한, 터치 패널(10)의 센서 노드들은 액정표시장치의 표시패널 내에서 픽셀 어레이와 함께 하부기판에 형성(인셀(In-cell) 타입)될 수 있다.

Tx 구동회로(20)는 터치 콘트롤러(40)의 제어 하에 구동펄스를 출력할 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들에 구동펄스를 공급한다. Rx 구동회로(30)는 터치 콘트롤러(40)의 제어 하에 센서 노드들의 전압을 수신할 Rx 채널을 선택하고, 선택된 Rx 채널과 연결된 Rx 라인들을 통해 센서 노드들의 전압을 수신한다. Rx 구동회로(30)는 Rx 라인들(R1~Rm)을 통해 수신된 센서 노드의 전압을 샘플링하여 적분기에 누적한다. Rx 구동회로(30)는 적분기에 누적된 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)에 입력하여 디지털 데이터인 터치 로우 데이터(touch raw data, TRD)로 변환하여 출력한다.

Tx 구동회로(20)는 터치 패널(10)의 Tx 합선 여부 검사를 위한 채널부(22) 및 채널 선택부(21)를 포함한다. 채널부(22) 및 채널 선택부(21)에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

터치 콘트롤러(40)는 Tx 구동회로(20)에서 구동펄스가 출력될 Tx 채널을 설정하기 위한 Tx 셋업 신호와, Rx 구동회로(30)에서 센서 노드 전압을 수신할 Rx 채널을 설정하기 위한 Rx 셋업 신호를 발생한다. 또한, 터치 콘트롤러(40)는 Tx 구동회로(20)와 Rx 구동회로(30)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다.

터치 콘트롤러(40)는 터치 좌표 산출부를 포함한다. 터치 좌표 산출부는 Rx 구동회로(30)로부터 입력되는 터치 로우 데이터(TRD)를 소정의 문턱 값과 비교하고, 소정의 문턱 값 이상의 터치 로우 데이터(TRD)를 터치(또는 근접) 입력 데이터로서 판단하는 반면, 소정의 문턱 값보다 낮은 터치 로우 데이터(TRD)를 터치(또는 근접) 입력이 없는 데이터로 판단한다. 터치 좌표 산출부는 미리 설정된 터치 좌표 산출 알고리즘을 실행하여 터치(또는 근접) 입력 데이터로 판단된 터치 로우 데이터(TRD)들 각각에 대한 좌표를 산출하고, 좌표 정보를 포함한 터치 인식 결과 데이터(HIDxy)를 출력한다. 터치 좌표 산출 알고리즘은 공지의 어떠한 알고리즘으로도 구현가능하다. 터치 좌표 산출부는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다.

한편, 터치 스크린 장치의 터치 패널(10)의 Tx 라인들(T1~Tn) 간에 합선이 발생하는 경우, 합선된 Tx 라인들은 다른 Tx 라인에 비해 더 많은 센서 노드들에 접속되므로, 합선된 Tx 라인들에서 Rx 라인들을 통해 수신되는 센서 노드들의 출력은 커지게 되는 문제가 있다. 즉, 터치 패널의 Tx 라인들(T1~Tn) 간에 합선이 발생하는 경우, 터치 스크린 장치가 터치 좌표를 오산출하는 문제가 발생한다. 즉, 터치 스크린 장치가 정상적으로 동작할 수 없는 문제가 발생한다.

이하에서, 터치 패널 합선 여부를 검사할 수 있는 검사 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 Tx 라인의 합선 검사 장치를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, Tx 라인의 합선 검사 장치는 채널부(22), 채널 선택부(21) 및 터치 콘트롤러(40)를 포함한다.

채널부(22)는 채널 선택부(21)로부터 제공받는 선택신호(SEL)에 의해서 터치 콘트롤러(40) 및 Tx 라인(Tx)의 연결을 제어한다. 채널부(22)는 Tx 라인(Tx)들 각각에 대응하는 채널들(CH1~CHn)을 포함한다. 즉, Tx 라인이 n(n은 자연수) 개일 경우에, 채널부(22)는 n개의 채널(CH)을 포함한다.

각 채널(CH)들은 송신채널(CH_T) 및 수신채널(CH_F)을 포함한다.

송신채널(CH_T)은 터치 콘트롤러(40)에서 출력한 검사신호(S_T)를 Tx 라인(Tx)으로 전달하는 경로를 제공한다. 이를 위해서, 송신채널(CH_T)은 제1 버퍼(BUF1) 및 제1 스위치(SW1)를 포함한다. 제1 스위치(SW1)는 채널 선택부(21)가 제공하는 선택신호(SEL)을 입력받아서 송신채널(CH_T)을 선택적으로 연결한다. 예컨대 제1 스위치(SW1)는 선택신호(SEL)에 응답하여 턴-온 됨으로써, 터치 콘트롤러(40)가 출력하는 검사신호(S_T)를 Tx 라인(Tx)으로 제공할 수 있다. 제1 버퍼(BUF1)는 하나 또는 그 이상이 될 수 있고, 검사신호(S_T)를 입력받아서 증폭한다. 제1 버퍼(BUF1)는 검사신호(S_T)를 증폭하기 때문에 피드백되는 신호의 전압레벨이 낮아져서 피드백신호(S_F)가 잘 검출되지 않는 현상을 개선할 수 있다.

수신채널(CH_F)은 검사신호(S_T)가 Tx 라인(Tx)을 경유하여 터치 콘트롤러(40)로 전달하는 경로를 제공한다. 이를 위해서 수신채널(CH_F)은 제2 버퍼(BUF2) 및 제2 스위치(SW2)를 포함한다. 제2 버퍼(BUF2)는 피드백신호(S_F)를 증폭하여, 피드백신호(S_F)의 전압레벨이 낮아져서 피드백신호(S_F)가 잘 검출되지 않는 현상을 개선할 수 있다. 또한, 수신채널(CH_F)은 피드백신호(S_F)의 전압레벨이 낮아지는 것을 방지하기 위한 풀업 저항(R)을 더 포함할 수 있다.

제2 스위치(SW2)는 제1 스위치(SW1)와는 다른 전압레벨에 의해서 턴-온된다. 예컨대, 제1 스위치(SW1)가 하이레벨의 전압인 제1 전압레벨에 의해서 턴-온 될 때, 제2 스위치(SW2)는 로우레벨의 전압인 제2 전압레벨에 의해서 턴-온 된다. 제2 전압레벨은 기저전압레벨로 설정될 수 있고, 결국 제2 스위치(SW2)는 제1 전압레벨의 전압을 입력받지 않는 상태에서 항시 턴-온 상태를 유지한다.

채널 선택부(21)는 선택신호(SEL)를 생성하고, 선택신호(SEL)를 채널(CH)에 제공한다. 선택신호(SEL)는 제1 전압레벨 또는 제2 전압레벨을 유지한다. 즉, 선택신호(SEL)는 제1 스위치(SW1) 또는 제2 스위치(SW2) 중에서 어느 하나의 스위치를 턴-온 시킨다. 그리고 채널 선택부(21)는 어느 하나의 채널(CH)을 선택하고, 선택 채널에만 제1 전압레벨의 선택신호(SEL)를 제공한다. 즉, 채널 선택부(21)는 선택 채널의 송신채널(CH_T)을 연결시키고, 선택 채널(CH)을 제외한 모든 채널들(CH)의 수신채널(CH_F)을 연결시킨다.

터치 콘트롤러(40)는 선택 채널(CH) Tx 라인에 제공되는 검사신호(S_T)를 출력하고, 검사신호(S_T)가 터치 패널(10)을 경유하여 되돌아오는 피드백신호(S_F)를 입력받는다. 그리고 터치 콘트롤러(40)는 피드백신호(S_F)를 전달한 수신채널(CH_F)에 연결되는 Tx 라인과 선택 채널(CH)에 연결되는 Tx 라인(Tx) 간에 합선 불량이 발생하였다고 판단한다.

이하, 채널 선택부(21)가 생성하는 선택신호(SEL) 및 이를 바탕으로 Tx 라인(Tx)의 합선 불량을 판단하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 채널 선택부의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 6은 채널 선택부(21)가 출력하는 선택신호(SEL)의 일례를 나타내는 도면이다.

채널 선택부(21)는 카운터(23) 및 디코더(25)를 포함할 수 있다. 카운터(23)는 클럭(clock)을 입력받아서 n비트 카운터 출력(C_O0,C_O1,C_O2,C_O4)을 생성한다. 예컨대, 도 6에서 보는 바와 같이 카운터(23)는 4비트 카운터 출력(C_O0,C_O1,C_O2,C_O4)을 생성할 수 있다. 그리고 카운터(23)는 리셋신호(reset)에 의해서 초기화된다. 디코더(25)는 n비트 카운터 출력(C_O0,C_O1,C_O2,C_O4)을 쉬프트하여 각 채널들(CH)에 순차적으로 제공되는 2ⁿ개의 선택신호(SEL)를 출력한다. 일례로 디코더(25)는 제15 채널(CH)에 제15 선택신호(SEL) 내지 제1 채널(CH)에 제공되는 제1 선택신호(SEL)를 순차적으로 출력할 수 있다.

도 7은 제15 선택신호(SEL15)에 의해서 제15 송신채널(CH_T15)이 연결되었을 때의 피드백신호(S_F)의 예를 나타내는 도면이다.

제15 선택신호(SEL15)가 제15 채널(CH15)에 제공되면, 제15 채널(CH15)의 제1 스위치(SW1)는 턴-온 되어서 제15 송신채널(CH_T15)이 연결된다. 이에 따라서 검사신호(S_T)는 제15 채널(CH15)을 경유하여 제15 Tx 라인으로 제공된다. 그리고 선택신호(SEL15)를 제공받지 않는 제2 내지 제14 채널(CH2~CH14)의 제2 스위치(SW2)는 기저전압에 의해서 턴-온되기 때문에, 제2 내지 제14 수신채널(CH_F2~CH_F14)은 연결된다.

제15 Tx 라인과 합선된 Tx 라인이 있다면, 제15 Tx라인으로 제공된 검사신호(S_T15)는 합선된 Tx 라인(Tx)으로 전달된다. 그리고 합선된 Tx 라인(Tx)으로 전달된 검사신호(S_T15)는 합선된 Tx 라인(Tx)과 연결된 수신채널(CH_F)을 통해서 피드백신호(S_F)로 전달된다. 즉, 터치 콘트롤러(40)는 피드백신호(S_F)를 입력받고, 피드백신호(S_F)가 임계치 이상인지를 판단한다. 유효 피드백신호를 판단하기 위한 임계치는 검사신호(S_T)의 80%로 설정할 수 있다. 그리고, 터치 콘트롤러(40)는 피드백신호(S_F)가 임계치 이상일 경우에 해당 피드백신호(S_F)를 유효 피드백신호로 판단한다. 유효 피드백신호는 노이즈가 아닌 Tx 라인(Tx)으로부터 수신채널(CH_F)을 통해서 전달된 신호라고 간주되는 피드백신호이다.

도 7은 터치 콘트롤러(40)가 검출한 피드백신호의 일례를 나타내는 도면이다. 도면에서와 같이 제15 검사신호에 대해서, 제12 피드백신호(S_F12), 제11 피드백신호(S_F11), 제9 피드백신호(S_F9) 및 제8 피드백신호(S_F8)가 임계치 이상의 전압레벨일 경우에, 터치 콘트롤러(40)는 해당 피드백 신호를 유효 피드백 신호로 검출한다.

그리고, 터치 콘트롤러(40)는 각각의 검사신호에 대응하는 유효 피드백 신호를 매칭시킬 수 있다.

다음의 [표 1]은 터치 콘트롤러(40)가 검출한 유효 피드백신호의 일례를 나타내는 표이다.

	S_T1	S_T2	S_T3	S_T4	S_T5	S_T6	S_T7	S_T8
S_F1		High
S_F2				High
S_F3
S_F4
S_F5
S_F6
S_F7			High
S_F8

[표 1]에서 제1 검사신호(S_T1)는 채널 선택부(21)가 제1 채널(CH1)에 선택신호를 제공하여 제1 송신채널(CH_T1)이 연결되었을 때에, 제1 송신채널(CH_T1)을 통해서 제1 Tx 라인(Tx1)에 제공되는 신호이다. 이와 마찬가지로, 제2 내지 제8 검사신호(S_T2~S_T8)는 각각 제2 내지 제8 송신채널(CH_T2~CH_T8)을 통해서 제2 내지 제8 Tx 라인(Tx2~Tx8)으로 제공되는 신호이다.

제1 피드백신호(S_F1)는 제1 수신채널(CH_F1)을 통해서 피드백되는 신호이고, 제2 내지 제8 피드백신호(S_F2~S_F8)는 각각 제2 내지 제8 수신채널(CH_F2~CH_F8)을 통해서 피드백되는 신호이다.

즉, [표 1]은 제2 검사신호(S_T2)에 대응하여 제1 피드백신호(S_F1)가 유효 피드백 신호로 검출된 것을 나타내고 있다. 그리고 [표 1]은 제3 검사신호(S_T3)에 대응하여 제7 피드백신호(S_F7)가 유효 피드백신호로 검출되고, 제4 검사신호(S_T4)에 대응하여 제2 피드백신호(S_F2)가 유효 피드백신호로 검출된 것을 나타낸다.

터치 콘트롤러(40)는 검사신호에 대응하여 검출되는 유효 피드백신호를 합선에 의한 피드백신호로 판단한다. 즉, 터치 콘트롤러(40)는 [표 1]과 같은 테이블에서, 제2 검사신호(S_T)를 입력받는 제2 Tx 라인과 제1 피드백신호(S_F)를 전달한 제1 Tx 라인이 서로 합선되었다고 판단한다. 이와 마찬가지로, 터치 콘트롤러(40)는 제3 Tx 라인과 제7 Tx 라인이 서로 합선되었으며, 제4 Tx 라인과 제2 Tx 라인이 서로 합선되었다고 판단한다.

이처럼 본 발명은 검사신호(S_T)를 제공하는 송신채널(CH_T)과 피드백신호(S_F)를 전달하는 수신채널(CH_F)을 구분한다. 그리고 송신채널(CH_T)과 수신채널(CH_F)에는 각각 제1 및 제2 버퍼(BUF1, BUF2)를 형성하여 검사신호(S_T)와 피드백신호(S_F)를 증폭한다. 따라서 검사신호가 Tx 라인을 경유하여 피드백되는 과정에서 신호의 전압레벨이 낮아져서 검출이 되지 않는 현상을 개선할 수 있다. 결국, 본 발명의 터치 패널 검사장치는 신호 검출의 정확도를 높여서 합선 검사를 더욱 정확하게 실시할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 터치 패널 20 : Tx 구동회로
30: Rx 구동회로 40 : 터치 콘트롤러

Claims

복수의 Tx 라인을 포함하는 터치 패널;
상기 Tx 라인에 제공되는 검사신호를 출력하고, 상기 검사신호가 상기 터치 패널을 경유하여 되돌아오는 피드백신호를 입력받는 터치 콘트롤러;
각각이 상기 터치 콘트롤러와 상기 Tx 라인을 선택적으로 연결하여, 상기 검사신호의 경로를 제공하는 송신채널 및 상기 피드백신호의 경로를 제공하는 수신채널을 포함하는 복수의 채널들; 및
어느 하나의 상기 송신채널을 연결시키고 적어도 어느 하나의 상기 수신채널을 연결시키도록 제어하는 채널 선택부를 포함하는 터치 패널 검사장치.
제 1 항에 있어서,
상기 송신채널은 제1 스위치 및 상기 검사신호를 입력받는 제1 버퍼를 포함하고,
상기 수신채널은 제2 스위치 및 상기 검사신호가 상기 터치패널을 경유하여 되돌아오는 피드백신호를 입력받는 제2 버퍼를 포함하는 터치 패널 검사장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스위치는 서로 반대 극성의 전압레벨에 의해서 동작하며,
상기 채널 선택부는 상기 제1 스위치를 동작시키는 선택신호를 어느 하나의 상기 채널로 제공하는 터치 패널 검사장치.
제 2 항에 있어서,
상기 수신채널은 상기 제2 버퍼의 입력단과 상기 제2 스위치 사이에서 전압드롭을 감소시키기 위한 풀업 저항을 더 포함하는 터치 패널 검사장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 콘트롤러는 상기 검사신호를 제공받은 상기 Tx 라인과 상기 피드백신호를 전달한 상기 수신채널에 연결되는 상기 Tx 라인이 서로 합선되었다고 판단하는 터치 패널 검사장치.