문맥 (context)
정보화 사회의 발달로 인해, 정보를 표시할 수 있는 표시 장치가 활발히 개발되고 있다. 표시 장치는 액정표시장치(liquid crystal display device), 유기전계발광 표시장치(organic electro-luminescence display device), 플라즈마 표시장치(plasma display panel) 및 전계 방출 표시장치(field emission display device)를 포함한다.
이 중에서, 액정표시장치는 경박 단소, 저 소비 전력 및 풀 컬러 동영상 구현과 같은 장점이 있어, 모바일 폰, 네비게이션, 모니터, 텔레비전에 널리 적용되고 있다.
액정표시장치는 액정 패널 상의 액정셀들의 광 투과율을 조절함으로써 비디오신호에 해당하는 영상을 표시한다.
최근 제시된 액정표시장치는 센싱부를 구비하여 이벤트를 수행하거나 이미지를 입력할 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 터치 센서 유닛을 도시한 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 게이트 라인(Gn)과 리드아웃 라인(RO line)에 센싱부(110)가 연결되고, 리드아웃 라인(RO line)의 끝단에 검출부(120)가 연결된다.
센싱부(110)는 게이트 라인(Gn)과 리드아웃 라인(RO line)에 연결된 트랜지스터(112)와 트랜지스터(112)에 연결된 터치 캐패시터(Ctouch)를 포함한다. 터치 캐패시터(Ctouch)와 트랜지스터(112)는 노드(n1)에 연결된다.
터치 캐패시터(Ctouch)는 외력(external force)에 의해 가변된다. 즉, 외력이 가해지면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가된다. 이에 따라, 노드(n1)의 전압은 감소된다.
검출부(120)는 증폭기(124)와 이에 병렬로 연결된 피드백 캐패시터(Cfb)와 스위치(128)를 포함한다.
증폭기(124)는 입력단으로 기준 전압(Vref)과 리드아웃 라인(RO line)의 신호가 입력된다. 리드아웃 라인의 신호(RO line)는 트랜지스터(112)가 턴온될 때 노드(n1)의 전압이거나 기준 전압(Vref)이다.
스위치(128)는 트랜지스터(112)가 턴온될 때 턴오프되고, 트랜지스터(112)위치가 턴오프될 때 턴온된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 평상시에는 리드아웃 라인(RO line)의 신호는 기준 전압(Vref)이므로, 증폭기(124)는 기준 전압(Vref)을 갖는 출력 신호(Vout)를 출력한다. 즉, 기준 전압이 2V이므로, 증폭기(124)는 2V의 출력 신호를 출력한다.
외력에 의한 터치 이벤트가 발생되면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가되고 이에 따라 노드(n1)의 전압(Vq)은 2V에서 1V로 감소하게 된다.
이후, 게이트 라인(Gn)으로 공급된 하이 레벨의 스캔 신호(Vs)에 의해 트랜지스터(112)가 턴온되면, 노드(n1)의 전압(Vq)은 1V에서 2V로 증가되는 한편, 피드백 캐패시터(Cfb)는 노드(n1)에서 가변된 전압(Vq)이 리드아웃 라인(RO line)을 경유하여 증폭기(124)로 공급되고, 증폭기(124)의 출력 신호는 2.21V로 증가되게 된다.
스캔 신호(Vs)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경될 때, 트랜지스터(112)가 턴온되므로, 증폭기(124)의 입력단과 출력단이 쇼트되므로, 증폭기(124)의 출력 신호(Vout)는 2V가 된다.
외력에 의한 터치 이벤트가 해제되면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 감소되고, 이에 따라 노드(n1)의 전압(Vq)은 4V로 증가된다.
이후 하이 레벨의 스캔 신호(Vs)에 의해 트랜지스터(112)가 턴온되면, 노드(n1)에서 가변된 전압(Vq)이 리드아웃 라인(RO line)을 경유하여 증폭기(124)로 공급되고, 증폭기(124)의 출력 신호(Vout)는 1.88V로 감소하게 된다.
검출부(120)에서 출력된 출력 신호(Vout)는 결정부(미도시)로 공급되어, 결정부에서 증폭기(124)의 출력 신호(Vout)의 증가(2.12V)와 감소(1.88V)를 바탕으로 터치를 인식하여 그에 따른 동작을 수행한다.
평상시의 출력 신호(Vout1), 터치시의 출력 신호(Vout2) 및 터치 해제시의 출력 신호(Vout3)의 각 출력 신호를 수식으로 나타내면, 하기 수학식 1 내지 수학식 3과 같다.
여기서, ΔCtouch는 터치 캐패시터의 변화량을 의미한다.
수학식 1 내지 수학식 3로부터, 출력 신호의 센싱 감도(sensitivity)는 ΔCtouch, Cfb 및 (Vref-Vcom)과 관련됨을 알 수 있다.
터치 캐패시터를 증가시키는 경우, 화소 영역 내의 개구율이 감소되는 문제가 있다.
아울러, Cfb와 (Vref-Vcom)는 각각 이미 정해진 값이다.
따라서, 종래의 터치 센서 유닛은 센싱 감도가 비교적 낮아 센싱 성능에 한계가 있다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가하여 노드(n1)의 전압이 감소하기 위해 필요한 조건은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation터치 캐패시터의 캐패시턴스 증가와 노드 전압 감소 사이의 인과 관계를 결정하는 조건을 파악한다.
- 터치 캐패시터(Ctouch)는 외력(external force)에 의해 가변된다. 즉, 외력이 가해지면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가된다. 이에 따라, 노드(n1)의 전압은 감소된다.
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2정보 추출
information_extraction캐패시턴스 변화를 일으키는 원인과 그에 따른 전압 변화를 추출한다.
- 터치 캐패시터(Ctouch)는 외력(external force)에 의해 가변된다.
- 외력이 가해지면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가된다.
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3근거 선택
evidence_selection캐패시턴스 증가의 직접적인 원인인 '외력'을 핵심 근거로 선택한다.
- 외력이 가해지면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가된다.
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4논리 통합
logical_integration외력이 가해짐 -> 캐패시턴스 증가 -> 노드 전압 감소로 이어지는 논리 구조를 확인한다.
- 외력이 가해지면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가된다. 이에 따라, 노드(n1)의 전압은 감소된다.
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5결론 도출
conclusion_formulation노드 전압이 감소하기 위한 전제 조건은 외력이 가해지는 것임을 도출한다.
- 외력이 가해지면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가된다. 이에 따라, 노드(n1)의 전압은 감소된다.
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 외력이 가해져야 한다는 조건을 명확히 기술한다.
- 외력이 가해지면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가된다.
최종 답변 (final_answer)
외력(external force)이 가해져야 한다.
핵심 해석 (core_interpretation)
외력(external force)이 가해지면 터치 캐패시터의 캐패시턴스가 증가하고 그에 따라 노드의 전압이 감소한다.