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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이용석
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수17
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터치스크린 패널은 키보드와 마우스를 사용하여 입력을 하는 종래의 방식대신 쉽고 편리하게 화면을 보면서 조작하는 직관적인 인터페이스를 제공한다. 이러한 장점을 바탕으로 터치 패널의 수요는 2008년 스마트폰의 등장 이후 크게 증가하였으며, 최근에는 타블렛 PC라 불리는 7~10” 급의 대면적 터치 패널을 적용한 기기들의 수요가 크게 증가하고 있다.
지금까지 터치 패널을 구현하기 위한 방법으로 다양한 기술들이 개발되어 왔는데, 그 중 정전식 터치 패널은 현재 모바일 기기에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 기술이다. 정전식 터치 패널은 손가락 혹은 전도성 물체의 접촉에 의한 터치 패널의 커패시턴스 변화를 검출함으로써 터치를 인식한다. 정전식 터치 패널은 가볍게 터치하여도 입력이 가능하며 두 손가락 이상을 사용하는 멀티터치 입력으로 다양한 조작이 가능하다. 또한 터치 패널의 내구성이 매우 강하며, 광 투과율이 높아 매우 선명한 화면을 제공하는 장점이 있다.
하지만 터치에 의한 터치 패널의 커패시턴스 변화는 매우 작은 값을 가지기 때문에 터치 패널의 커패시턴스 변화를 검출하기 위해서는 작은 값의 변화에 민감한 반면, 노이즈에는 둔감한 센싱 회로를 필요로 한다. 특히 터치 패널의 크기가 커질수록 증가하는 터치 패널 내부의 기생 성분은 터치 검출을 더욱 어렵게 한다. 이러한 단점은 정전식 터치 패널을 대면적으로 구현하는데 어려움으로 작용한다.
본 논문은 이러한 문제를 극복하고, 기생 성분의 크기가 큰 대면적 정전식 터치 패널의 커패시턴스 변화를 효과적으로 검출하기 위한 터치 센싱 회로를 제안한다. 제안하는 터치 센싱 회로는 터치 패널의 커패시턴스 변화를 전압 변화로 나타내는 C-V (Capacitance to Voltage) 변환을 기반으로 하고 있으며, 기존에 제안된 차동 구동 기반의 센싱 회로보다 터치에 의한 출력전압 변화를 더욱 크게 확보하여 터치 검출의 정확도를 높이기 위해 전류-전압 변환기와 완전 차동 연산 증폭기를 적용한 2단 (2-Stage) 구조를 가지고 있다.
제안하는 센싱 회로의 성능 검증은 LTSpice를 이용한 시뮬레이션을 통해 이루어졌다. 시뮬레이션 결과 터치 패널의 기생 성분이 매우 큰 조건에서도 매우 큰 전압 변화를 얻을 수 있었으며, 또한 기존의 차동 구동 기반 센싱 회로에 비해 노이즈에도 둔감한 것으로 나타났다. 따라서 기생성분의 크기가 큰 대면적 터치 패널에 대하여 제안된 센싱 회로가 기존의 차동 구동 기반 센싱 회로에 비해 더욱 정확한 터치 검출을 수행할 수 있다는 결론을 얻었다.
지금까지 터치 패널을 구현하기 위한 방법으로 다양한 기술들이 개발되어 왔는데, 그 중 정전식 터치 패널은 현재 모바일 기기에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 기술이다. 정전식 터치 패널은 손가락 혹은 전도성 물체의 접촉에 의한 터치 패널의 커패시턴스 변화를 검출함으로써 터치를 인식한다. 정전식 터치 패널은 가볍게 터치하여도 입력이 가능하며 두 손가락 이상을 사용하는 멀티터치 입력으로 다양한 조작이 가능하다. 또한 터치 패널의 내구성이 매우 강하며, 광 투과율이 높아 매우 선명한 화면을 제공하는 장점이 있다.
하지만 터치에 의한 터치 패널의 커패시턴스 변화는 매우 작은 값을 가지기 때문에 터치 패널의 커패시턴스 변화를 검출하기 위해서는 작은 값의 변화에 민감한 반면, 노이즈에는 둔감한 센싱 회로를 필요로 한다. 특히 터치 패널의 크기가 커질수록 증가하는 터치 패널 내부의 기생 성분은 터치 검출을 더욱 어렵게 한다. 이러한 단점은 정전식 터치 패널을 대면적으로 구현하는데 어려움으로 작용한다.
본 논문은 이러한 문제를 극복하고, 기생 성분의 크기가 큰 대면적 정전식 터치 패널의 커패시턴스 변화를 효과적으로 검출하기 위한 터치 센싱 회로를 제안한다. 제안하는 터치 센싱 회로는 터치 패널의 커패시턴스 변화를 전압 변화로 나타내는 C-V (Capacitance to Voltage) 변환을 기반으로 하고 있으며, 기존에 제안된 차동 구동 기반의 센싱 회로보다 터치에 의한 출력전압 변화를 더욱 크게 확보하여 터치 검출의 정확도를 높이기 위해 전류-전압 변환기와 완전 차동 연산 증폭기를 적용한 2단 (2-Stage) 구조를 가지고 있다.
제안하는 센싱 회로의 성능 검증은 LTSpice를 이용한 시뮬레이션을 통해 이루어졌다. 시뮬레이션 결과 터치 패널의 기생 성분이 매우 큰 조건에서도 매우 큰 전압 변화를 얻을 수 있었으며, 또한 기존의 차동 구동 기반 센싱 회로에 비해 노이즈에도 둔감한 것으로 나타났다. 따라서 기생성분의 크기가 큰 대면적 터치 패널에 대하여 제안된 센싱 회로가 기존의 차동 구동 기반 센싱 회로에 비해 더욱 정확한 터치 검출을 수행할 수 있다는 결론을 얻었다.
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