KR101502907B1

KR101502907B1 - Touch detecting apparatus and method

Info

Publication number: KR101502907B1
Application number: KR1020130069856A
Authority: KR
Inventors: 오영진; 정익찬; 양철승
Original assignee: 크루셜텍 (주)
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2015-03-16
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: KR20140029118A; KR20140029147A

Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 행과 열을 이루어 배치된 복수의 센서 패드; 상기 복수의 센서 패드의 열과 열 사이에 배치되는 구동 라인; 및 상기 센서 패드의 충전 후 플로팅 상태에서 제1 프레임과 제2 프레임에 각각 상기 센서 패드와 구동 라인에 교번전압을 인가한 후, 상기 센서 패드의 출력 전압 변화량 측정을 통해 터치를 검출하는 터치 검출부를 포함하는, 터치 검출 장치가 제공된다.According to the embodiment of the present invention, a plurality of sensor pads arranged in a plurality of rows and columns; A drive line disposed between the rows and the columns of the plurality of sensor pads; And a touch detection unit for detecting a touch by measuring an output voltage change amount of the sensor pad after applying an alternating voltage to the sensor pad and the drive line in the first frame and the second frame in a floating state after the sensor pad is charged, A touch detection device is provided.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a touch detection apparatus,

본 발명은 터치를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구동 라인과 복수의 센서 패드 간에 형성되는 상호 정전용량을 이용하여 터치 검출의 정확도를 높이기 위한 터치 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for detecting a touch, and more particularly, to a touch detection apparatus and method for enhancing accuracy of touch detection using mutual capacitance formed between a driving line and a plurality of sensor pads .

터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉 수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.The touch screen panel is a device for inputting a command of a user by touching a character or a figure displayed on the screen of the image display device with a finger or other contact means of a person, and is attached and used on the image display device. The touch screen panel converts a contact position that is touched by a human finger or the like into an electrical signal, and the converted electrical signal is used as an input signal.

터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전 용량 방식 등이 알려져 있다. 이 중 정전 용량 방식의 터치 스크린 패널은 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지 패턴이 주변의 다른 감지 패턴 또는 접지 전극 등과 형성하는 정전 용량의 변화를 감지함으로써 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. As a method of implementing a touch screen panel, a resistive film type, a light sensing type, and a capacitive type are known. Among these, a capacitive touch screen panel converts a contact position into an electrical signal by sensing a change in capacitance that a conductive sensing pattern forms with other surrounding sensing patterns or a ground electrode when a human hand or an object is contacted.

도 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.1 is an exploded top view of an example of a conventional capacitive touch screen panel.

도 1을 참고하면, 터치 스크린 패널(1)은 투명 기판(2)과 투명 기판(2) 위에 차례로 형성된 제1 센서 패턴층(3), 제1 절연막층(4), 제2 센서 패턴층(5) 및 제2 절연막층(6)과 금속 배선(7)으로 이루어진다.1, the touch screen panel 1 includes a transparent substrate 2 and a first sensor pattern layer 3, a first insulating film layer 4, and a second sensor pattern layer 4 formed sequentially on the transparent substrate 2 5, a second insulating film layer 6, and a metal wiring 7.

제1 센서 패턴층(3)은 투명 기판(2) 위에 횡방향을 따라 연결될 수 있으며, 예를 들어 복수의 다이아몬드 모양이 일렬로 연결된 규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 센서 패턴층(3)은 Y 좌표가 동일한 하나의 행에 위치하는 제1 센서 패턴층(3)끼리 서로 연결되도록 형성된 복수의 Y 패턴으로 이루어질 수 있으며, 행 단위로 금속 배선(7)과 연결된다.The first sensor pattern layer 3 may be connected to the transparent substrate 2 along the transverse direction and may be formed in a regular pattern in which a plurality of diamond shapes are connected in a line, for example. The first sensor pattern layer 3 may be composed of a plurality of Y patterns formed so that the first sensor pattern layers 3 located on one row having the same Y coordinate are connected to each other. ).

제2 센서 패턴층(5)은 제1 절연막층(4) 위에 열방향을 따라 연결될 수 있으며, 예를 들어 제1 센서 패턴층(3)과 동일한 다이아몬드 모양으로 형성될 수 있다. 제2 센서 패턴층(5)은 X 좌표가 동일한 하나의 열에 위치하는 제2 센서 패턴층(5)끼리 서로 연결되며, 제1 센서 패턴층(3)과 중첩되지 않도록 제1 센서 패턴층(3)과 교호로 배치된다. 또한 제2 센서 패턴층(5)은 열 단위로 금속 배선(7)과 연결된다.The second sensor pattern layer 5 may be connected to the first insulating layer 4 along the column direction and may be formed in the same diamond shape as the first sensor pattern layer 3, for example. The second sensor pattern layer 5 is connected to the second sensor pattern layers 5 located in one row having the same X coordinate and is connected to the first sensor pattern layer 3 ). And the second sensor pattern layer 5 is connected to the metal wiring 7 on a row basis.

제1 및 제2 센서 패턴층(3, 5)은 인듐-틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 제1 절연막층(4)은 투명한 절연 물질로 이루어질 수 있다.The first and second sensor pattern layers 3 and 5 may be made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), and the first insulating layer 4 may be made of a transparent insulating material.

하나의 센서 패턴층(3, 5)은 각각 금속 배선(7)을 통해 구동회로와 전기적으로 연결된다. The sensor pattern layers 3 and 5 are electrically connected to the driving circuit via the metal wiring 7, respectively.

터치 스크린 패널(1)에 사람의 손가락이나 접촉 수단이 접촉되면 제1 및 제2 센서 패턴층(3, 5) 및 금속 배선(7)을 통하여 구동 회로 측으로 접촉 위치에 따른 정전 용량의 변화가 전달된다. 그리고 이렇게 전달된 정전 용량의 변화가 X 및 Y 입력 처리 회로 등에 의하여 전기적 신호로 변환됨에 따라 접촉 위치가 파악된다.When a finger or a contact means of a person is brought into contact with the touch screen panel 1, a change in capacitance according to the contact position is transmitted to the drive circuit side through the first and second sensor pattern layers 3 and 5 and the metal wiring 7 do. Then, the contact position is recognized as the change in the capacitance transferred is converted into an electrical signal by the X and Y input processing circuits or the like.

그러나 이러한 터치 스크린 패널(1)은 각 센서 패턴층(3, 5)에 ITO 패턴을 별도로 구비하여야 하고, 센서 패턴층(3, 5) 사이에 절연막층(4)을 구비하여야 하므로 두께가 증가한다.However, the touch screen panel 1 needs to have an ITO pattern separately in each of the sensor pattern layers 3 and 5, and the insulating layer 4 must be provided between the sensor pattern layers 3 and 5, .

또한 종래 기술은 터치에 의해 미세하게 발생하는 정전 용량의 변화를 수차례 축적하여야 터치 검출이 가능하기 때문에 높은 주파수로 정전 용량 변화를 감지하여야 하므로 이를 위해서 복잡한 연산 및 통계 처리 과정이 요구된다.Further, in the related art, it is necessary to accumulate the change of the electrostatic capacity generated finely by the touch several times to detect the touch. Therefore, it is required to detect the change of the electrostatic capacitance at a high frequency.

그리고 종래 기술은 정전 용량의 변화를 정해진 시간 내에 충분히 축적해야 하기 때문에 낮은 저항을 유지하기 위하여 금속 배선을 필요로 한다. 이러한 금속 배선은 터치 스크린의 테두리에 베젤을 두껍게 하고 추가의 마스크 공정을 발생시킨다.And the prior art requires metal wiring to maintain a low resistance because the change of the capacitance must be accumulated sufficiently within a predetermined time. This metallization thickens the bezel around the rim of the touch screen and creates an additional masking process.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2에 도시되는 바와 같은 터치 검출 장치가 제안되었다. To solve this problem, a touch detection apparatus as shown in Fig. 2 has been proposed.

도 2에 도시되는 터치 검출 장치는 터치 스크린 패널(20)과 구동 장치(30) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판(40)을 포함한다.2 includes a touch screen panel 20, a driving device 30, and a circuit board 40 connecting the two.

터치 스크린 패널(20)은 기판(21) 위에 형성되며 다각형의 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 센서 패드(22) 및 센서 패드(22)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(23)을 포함한다. The touch screen panel 20 includes a plurality of sensor pads 22 formed on a substrate 21 and arranged in the form of a polygonal matrix and a plurality of signal wires 23 connected to the sensor pads 22.

각 신호 배선(23)은 한쪽 끝이 센서 패드(22)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(21)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 센서 패드(22)와 신호 배선(23)은 커버 유리(50)에 패터닝 될 수 있다.Each signal wiring 23 has one end connected to the sensor pad 22 and the other end extending to the lower edge of the substrate 21. The sensor pad 22 and the signal wiring 23 can be patterned on the cover glass 50. [

구동 장치(30)는 복수의 센서 패드(22)를 순차적으로 하나씩 선택하여 해당 센서 패드(22)의 정전용량을 측정하고, 이를 통해 터치 발생 여부를 검출해낸다.The driving device 30 sequentially selects a plurality of sensor pads 22 one by one to measure the electrostatic capacitance of the corresponding sensor pad 22, thereby detecting whether or not a touch is generated.

센서 패드(22)에 터치가 발생하는 경우, 사람의 손가락이나 접촉 수단이 접촉함에 따라 센서 패드(22) 사이에 형성되는 정전용량인 터치 정전용량(Ct)을 이용하여 터치를 검출하게 된다. When a touch is generated in the sensor pad 22, the touch is detected by using the touch capacitance Ct, which is a capacitance formed between the sensor pads 22, according to contact of the human finger or the contact means.

그러나, 터치 스크린 패널(20) 위에 물(water) 또는 다른 전도성 물질이 존재하는 경우에는 센서 패드(22)의 정전용량에 변화를 유발시켜 센서 패드(22)에서 검출되는 출력값에 영향을 미치게 된다. 따라서, 센서 패드(22)의 터치 정전용량(Ct)을 측정하는 것만으로는 터치 인식에 대한 오류를 발생시킬 수 있으며, 이로 인해 터치가 발생한 위치를 정확히 찾기 어렵다는 문제점이 있다.However, when water or other conductive material exists on the touch screen panel 20, the capacitance of the sensor pad 22 is changed to affect the output value detected by the sensor pad 22. Therefore, measuring the touch capacitance Ct of the sensor pad 22 may cause an error in touch recognition, which makes it difficult to accurately find the position where the touch occurs.

이러한 문제점을 극복하기 위해 센서 패드의 패턴, 위치 변화 등을 구현하는 연구가 이루어지고 있으나, 터치 스크린 패널의 감도 문제 등 터치 스크린 패널 위에 물 등의 전도성 물질이 떨어진 경우에 대한 오류를 완전히 해결하지 못하고 있다.In order to overcome such a problem, studies have been made to realize patterns and position changes of sensor pads. However, errors in the case where a conductive material such as water is dropped on a touch screen panel, such as a sensitivity problem of a touch screen panel, have.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art.

본 발명은 복수의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에 있어서, 터치 발생시 형성되는 센서 패드의 터치 정전용량 변화 또는 센서 패드와 구동 라인 사이의 상호 정전용량 변화를 통해 터치를 검출함으로써, 물 등의 도전성 물질에 의한 터치 검출 오류를 방지하고자 한다.The present invention relates to a touch sensing device including a plurality of sensor pads, and more particularly, to a touch sensing device that detects touch by detecting a touch capacitance change of a sensor pad formed at the time of touch generation or a mutual capacitance change between a sensor pad and a drive line, Thereby preventing the touch detection error caused by the material.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예는 복수의 행과 열을 이루어 배치된 복수의 센서 패드; 상기 복수의 센서 패드의 열과 열 사이에 배치되는 구동 라인; 및 상기 센서 패드의 충전 후 플로팅 상태에서 제1 프레임과 제2 프레임에 각각 상기 센서 패드와 구동 라인에 교번전압을 인가한 후, 상기 센서 패드의 출력 전압 변화량을 통해 터치를 검출하는 터치 검출부를 포함하는, 터치 검출 장치를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a plurality of sensor pads arranged in a plurality of rows and columns; A drive line disposed between the rows and the columns of the plurality of sensor pads; And a touch detection unit for detecting a touch through an output voltage variation amount of the sensor pad after applying an alternating voltage to the sensor pad and the driving line in the first frame and the second frame in a floating state after the sensor pad is charged A touch detection device is provided.

상기 터치 검출부는, 상기 제1 프레임에서는 상기 센서 패드와 터치입력도구 사이에 형성되는 터치 정전용량의 변화를 통해 터치를 검출하고, 상기 제2 프레임에서는 상기 구동 라인과 상기 센서 패드 사이에 형성되는 상호 정전용량(mutual capacitance; Cm)의 변화를 통해 터치를 검출할 수 있다. Wherein the touch detection unit detects a touch through a change in a touch capacitance formed between the sensor pad and the touch input tool in the first frame and detects a touch between the drive line and the sensor pad in the second frame, The touch can be detected by changing the mutual capacitance (Cm).

상기 터치 검출부는, 상기 상호 정전용량이 정상 상태에 비해 낮은 값을 나타낼 때에만 터치가 발생한 것으로 인식할 수 있다. The touch detection unit can recognize that the touch occurs only when the mutual capacitance shows a lower value than the normal state.

상기 터치 검출부는, 상기 센서 패드가 배치된 영역 중 상기 상호 정전용량의 감소폭이 가장 큰 지점을 터치 발생 지점으로 인식할 수 있다. The touch detection unit can recognize a point where the decrease in the mutual capacitance is the largest among the areas where the sensor pads are disposed as a point of touch occurrence.

상기 센서 패드 각각과 상기 터치 검출부를 연결하며 상기 구동 라인과 평행하게 배치되는 복수의 신호 배선을 더 포함할 수 있다. And a plurality of signal lines connecting the sensor pads and the touch detection unit and disposed in parallel with the driving lines.

상기 터치 검출 장치는, 상기 구동 라인과 상기 신호 배선 사이에 형성되는 더미 라인을 더 포함할 수 있다. The touch detection apparatus may further include a dummy line formed between the driving line and the signal line.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 행과 열을 이루어 배치되는 복수의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에서 터치를 검출하는 방법에 있어서, 상기 복수의 센서 패드 중 적어도 하나를 충전한 후 플로팅시키는 단계; 제1 프레임에 상기 센서 패드에 교번전압을 인가하는 단계; 제2 프레임에 상기 센서 패드의 열과 열 사이에 배치되는 구동 라인에 교번전압을 인가하는 단계; 및 상기 제1 프레임과 제2 프레임에서의 센서 패드의 출력 전압 변화량을 통해 터치를 검출하는 단계를 포함하는, 터치 검출 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of detecting a touch in a touch detection apparatus including a plurality of sensor pads arranged in a plurality of rows and columns, ; Applying an alternating voltage to the sensor pad in a first frame; Applying an alternating voltage to a drive line disposed between a row and a column of the sensor pad in a second frame; And detecting a touch through an output voltage variation amount of the sensor pad in the first frame and the second frame.

상기 터치 검출은, 상기 제1 프레임에 대해서는 상기 센서 패드와 터치입력도구 사이에 형성되는 터치 정전용량의 변화에 기초하여 이루어지고, 상기 제2 프레임에 대해서는 상기 구동 라인과 상기 센서 패드 사이에 형성되는 상호 정전용량(mutual capacitance; Cm)의 변화에 기초하여 이루어질 수 있다. Wherein the touch detection is performed on the basis of a change in the touch capacitance formed between the sensor pad and the touch input tool for the first frame and is formed between the drive line and the sensor pad for the second frame Can be made based on a change in mutual capacitance (Cm).

상기 터치 검출 단계는, 상기 상호 정전용량이 정상 상태에 비해 낮은 값을 나타낼 때에만 터치가 발생한 것으로 인식하는 단계를 포함할 수 있다. The touch detection step may include recognizing that the touch occurs only when the mutual capacitance shows a lower value than the normal state.

상기 터치 검출 단계는, 상기 상호 정전용량의 감소폭이 가장 큰 지점을 터치 발생 지점으로 인식하는 단계를 더 포함할 수 있다. The touch detection step may further include recognizing a point where a decrease in the mutual capacitance is greatest as a touch occurrence point.

본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에 있어서, 터치 발생시 형성되는 센서 패드의 터치 정전용량 변화 및 센서 패드와 구동 라인 사이의 상호 정전용량 변화를 통해 터치를 검출함으로써, 물 등의 도전성 물질에 의한 터치 검출 오류가 방지된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a touch sensing apparatus including a plurality of sensor pads, the touch sensing apparatus comprising: a sensing unit that senses a touch through a change in touch capacitance of a sensor pad formed at the time of occurrence of a touch and a mutual capacitance change between the sensor pad and the driving line Whereby a touch detection error due to a conductive material such as water is prevented.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.
도 2는 통상적인 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.
도 3은 구동 라인과 감지 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량에 관한 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이다.
도 8은 터치 스크린 패널 상에 물이 떨어져 있는 경우에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 상황에서 측정되는 구동 라인과 감지 라인 간 상호 정전용량을 나타내는 그래프이다.
도 10은 센서 패드 상에 물이 존재하는 상태에서 터치가 발생하는 경우에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10의 상황에서 측정되는 구동 라인과 감지 라인 간 상호 정전용량을 나타내는 그래프이다.1 is an exploded top view of an example of a conventional capacitive touch screen panel.
2 is an exploded top view of a conventional touch detection device.
3 is an exemplary diagram of the mutual capacitance formed between the drive line and the sense line.
4 is an exploded top view of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram illustrating a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary waveform diagram of a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a circuit diagram illustrating a touch detection unit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing an example in which water is separated on the touch screen panel.
9A and 9B are graphs showing the mutual capacitance between the drive line and the sense line measured in the situation of FIG.
10 is a view showing an example of a case where a touch occurs in a state where water is present on the sensor pad.
11A and 11B are graphs showing the mutual capacitance between the drive line and the sense line measured in the situation of FIG.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예는 구동 라인과 센서 패드 사이의 상호 정전용량(Cm; Mutual Capacitance)의 변화로 터치 스크린 패널 위에 물 또는 다른 전도성 물질이 존재하는지 여부 또는 터치 발생 여부를 검출하는 방식과 관련된다. Embodiments of the present invention relate to a method for detecting whether water or other conductive material is present on a touch screen panel or whether a touch is generated due to a change in mutual capacitance (Cm) between a driving line and a sensor pad.

도 3은 이러한 터치 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다. Fig. 3 is a diagram for explaining this touch detection method.

도 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 도체 사이에는 플럭스(Flux)의 흐름에 따라 전기장(Electric Field)이 형성되고, 이 값에 의해 상호 간의 고유한 커패시턴스, 즉 상호 정전용량(Cm)이 형성된다.As shown in FIG. 3, an electric field is formed between the two conductors according to the flow of the flux, and the intrinsic capacitance, that is, the mutual capacitance Cm, is formed by these values .

도 3과 같이, 제1 도체(210)와 제2 도체(220)를 포함하는 구조의 상면에 임의의 도체(예를 들어, 제1 도체(210)와 제2 도체(220)가 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel; TSP)을 이루는 구성요소로 가정했을 경우에는 손가락 등)에 의한 접촉이 이루어지면 접촉 물체가 흡수하는 전기 플럭스(Electric Flux)의 양에 비례하여 제1 도체(210)와 제2 도체(220) 간의 상호 정전용량(Cm)의 값이 변화하게 된다.As shown in FIG. 3, an arbitrary conductor (for example, a first conductor 210 and a second conductor 220) may be formed on the upper surface of the structure including the first conductor 210 and the second conductor 220, When a contact is made by a finger or the like in the case of a constituent element of a touch screen panel (TSP), the first conductor 210 and the second conductor 210, which are proportional to the amount of electric flux absorbed by the contact object, The value of the mutual capacitance Cm between the conductors 220 is changed.

본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 이러한 도체(210, 220) 간의 상호 정전용량(Cm)의 변화를 감지하여 물 또는 다른 전도성 물질이 존재하는지 여부 또는 터치 여부를 검출할 수 있다.The touch screen panel according to the embodiment of the present invention can detect whether water or other conductive material exists or not by sensing the change of the mutual capacitance Cm between the conductors 210 and 220.

이러한 방식으로 터치 검출을 수행하는 터치 스크린 패널을 뮤추얼(Mutual) 방식의 터치 스크린 패널이라고 한다. 이러한 뮤추얼 방식의 터치 스크린 패널은 구동 신호가 인가되는 구동 라인 및 터치 검출을 위한 신호 감지 지점을 제공하는 감지 라인을 포함한다. A touch screen panel that performs touch detection in this manner is called a mutual touch screen panel. Such a mutual touch screen panel includes a drive line to which a drive signal is applied and a sense line for providing a signal detection point for touch detection.

통상적으로 구동 라인과 감지 라인은 서로 접하지 않도록 배치되는데, 이러한 구동 라인과 감지 라인을 각각 도 3의 제1 도체(210) 및 제2 도체(220)에 대응시킬 수 있다. Typically, the drive line and the sense line are disposed so as not to contact with each other. Such a drive line and a sense line may correspond to the first conductor 210 and the second conductor 220 of FIG. 3, respectively.

본 발명의 일 실시예에 따라, 제1도체와 제2도체 사이에서 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 이용한다면, 터치 스크린 패널 위에 물(water) 또는 다른 전도성 물질의 존재를 파악할 수 있게 되고, 이를 통해 실제 터치 발생 수단(예컨대, 손가락)에 의한 터치만을 검출할 수 있게 된다. According to one embodiment of the present invention, the use of a change in the mutual capacitance Cm formed between the first conductor and the second conductor allows for the presence of water or other conductive material on the touch screen panel So that only the touch by the actual touch generating means (for example, a finger) can be detected.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.4 is an exploded top view of a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 검출 장치는 터치 스크린 패널(100) 및 구동 장치(200)를 포함한다.Referring to FIG. 4, a touch detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a touch screen panel 100 and a driving apparatus 200.

터치 스크린 패널(100)은 행 또는 열 방향으로 배치된 복수의 센서 패드(110)를 포함할 수 있다.The touch screen panel 100 may include a plurality of sensor pads 110 arranged in a row or column direction.

예를 들어, 복수의 센서 패드(110)는 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이와 다른 형태일 수도 있으며, 균일한 형태의 다각형 형태일 수도 있다. 센서 패드(110)는 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.For example, the plurality of sensor pads 110 may be rectangular or rhombic, but may be in a different shape or may be in the form of a uniform polygonal shape. The sensor pads 110 may be arranged in the form of a matrix of adjacent polygons.

복수의 센서 패드(110)는 기판 위에 형성될 수 있으며, 센서 패드(110)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(130)을 통해 구동 장치(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 기판은 투명 필름 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판은 글라스(Glass), PET(Polyethylene Terephthalate), PEN(Polyethylene Naphthalate), PI(Polymide) 또는 아크릴(Acryl) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다.The plurality of sensor pads 110 may be formed on the substrate and may be electrically connected to the driving device 200 through a plurality of signal wirings 130 connected to the sensor pads 110. At this time, the substrate may be in the form of a transparent film. For example, the substrate may be formed using at least one of glass, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polymide (PI), and acryl.

센서 패드(110)는 인듐틴옥사이드(ITO), 탄소나노튜브(CNT), 전도성 고분자(PEDOT; poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 은(Ag) 또는 금속(Metal) 투명잉크 중 적어도 어느 하나를 이용하여 이루어질 수 있다. 이때, 구동 라인(120), 신호 배선(130) 및 더미 라인(140)은 센서 패드(110)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 센서 패드(110) 및 신호 배선(130)을 통칭하여 ‘감지 라인’이라 칭하기로 한다.The sensor pad 110 may include at least one of indium tin oxide (ITO), carbon nanotube (CNT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene), silver (Ag) . &Lt; / RTI > The driving line 120, the signal line 130, and the dummy line 140 may be formed of the same material as the sensor pad 110. Hereinafter, the sensor pad 110 and the signal line 130 will be collectively referred to as a 'sensing line' for convenience of explanation.

복수의 센서 패드(110) 각각은 신호 배선(130)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 구동 라인(120)은 센서 패드(110)의 열과 열 사이에 배치된다. 즉, 신호 배선(130)은 센서 패드(110)와 각각 직접 연결되는 반면에, 구동 라인(120)은 센서 패드(110)의 열과 열 사이, 예를 들어 센서 패드(110)의 좌측 및 우측 중 적어도 하나에 배치되며, 센서 패드(110)와 직접 연결되지 않는다. 이때, 구동 라인(120)은 막대 형상을 가지며 열 방향으로 길게 연장된 형태일 수 있으며, 구동 라인(120)의 두께는 신호 배선(130) 및 더미 라인(140)에 비하여 두꺼울 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Each of the plurality of sensor pads 110 may be electrically connected to the signal line 130 and the driving line 120 may be disposed between the rows and the columns of the sensor pads 110. That is, the signal line 130 is directly connected to the sensor pad 110, while the driving line 120 is connected between the row and the column of the sensor pad 110, for example, between the left and right sides of the sensor pad 110 And is not directly connected to the sensor pad 110. [ The thickness of the driving line 120 may be thicker than that of the signal line 130 and the dummy line 140. However, the driving line 120 may be thicker than the signal line 130 and the dummy line 140. However, the driving line 120 may have a rod- It does not.

또한, 구동 라인(120)의 개수는 센서 패드(110)의 열의 개수 이상일 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 센서 패드(110)의 열의 개수가 5인 경우, 구동 라인(120)의 개수는 5일 수 있으나, 그 이상일 수도 있다.In addition, the number of the driving lines 120 may be equal to or greater than the number of rows of the sensor pads 110. For example, as shown in FIG. 4, when the number of rows of the sensor pads 110 is 5, the number of the driving lines 120 may be 5 or more.

구동 라인(120)에는 전원(예를 들어, 교번전압)이 인가되며, 감지 라인은 전도성 물질의 존재 또는 터치 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 구동 라인(120)에는 소정 주파수로 교번하는 교번전압이 인가되고, 감지 라인은 교번전압에 응답하여 터치입력도구의 터치 상태에 따른 신호를 출력할 수 있다. 일 예로, 감지 라인은 교번전압에 응답하여, 터치가 발생한 경우와 발생하지 않은 경우에 상이한 전압 레벨 값을 출력할 수 있다. 이것은, 구동 라인(120)과 감지 라인에 의해 상호 간에 형성된 상호 정전용량(Cm)의 변화로부터 기인될 수 있다.A power source (e.g., an alternating voltage) is applied to the driving line 120, and the sensing line can sense whether a conductive material is present or not. For example, alternating voltage alternating with a predetermined frequency is applied to the driving line 120, and the sensing line may output a signal corresponding to the touch state of the touch input tool in response to the alternating voltage. In one example, the sense line may output a different voltage level value in response to the alternating voltage, when the touch occurs and not. This can be attributed to the variation of the mutual capacitance Cm formed between the driving line 120 and the sensing line.

한편, 터치 스크린 패널(100)은 더미 라인(140)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the touch screen panel 100 may further include a dummy line 140.

더미 라인(140)은 구동 라인(120)과 신호 배선(130) 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 더미 라인(140)을 배치하는 것은 인접한 구동 라인(120)과 감지 라인 사이의 관계에서 존재할 수 있는 기생정전용량에 따른 영향을 방지하기 위한 것이다.The dummy line 140 may be disposed between the driving line 120 and the signal line 130. At this time, disposing the dummy line 140 is for preventing an influence due to the parasitic capacitance that may exist in the relationship between the adjacent drive line 120 and the sense line.

터치 스크린 패널(100)을 구동하기 위한 구동 장치(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230) 및 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 집적회로(IC) 칩으로 구현될 수 있다. The driving device 200 for driving the touch screen panel 100 may include a touch detection unit 210, a touch information processing unit 220, a memory 230 and a control unit 240, IC) chip.

터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.The touch detection unit 210, the touch information processing unit 220, the memory 230, and the control unit 240 may be separated, or two or more components may be integrated.

터치 검출부(210)는 구동 라인(120) 및 감지 라인과 연결된 복수의 스위치와 복수의 커패시터를 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, 센서 패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.The touch detection unit 210 may include a driving line 120 and a plurality of switches connected to the sensing line and a plurality of capacitors. The touch detection unit 210 receives signals from the control unit 240 to drive circuits for touch detection, And outputs a corresponding voltage. The touch detection unit 210 may include an amplifier and an analog-to-digital converter. The touch sensing unit 210 may convert, amplify, or digitize the voltage variation of the sensor pad 110 and store the same in the memory 230.

터치 검출부(210)는 터치 발생시 및 터치 미 발생시의 센서 패드(110) 출력단에서의 출력 전압(Vo)의 전압 변동의 차이를 이용하여 터치를 검출할 수 있으며, 교번 전압 인가에 따라 구동 라인(120)과 감지 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 검출하여 터치 스크린 패널 위에 물 또는 다른 전도성 물질이 존재하는지를 감지하거나, 물 또는 다른 전도성 물질이 존재하는 영역에서의 터치를 검출할 수 있다.The touch detection unit 210 can detect the touch by using the difference of the voltage variation of the output voltage Vo at the time of generating the touch and the output of the sensor pad 110 at the time of occurrence of the touch failure, ) And the sensing line to detect whether water or other conductive material is present on the touch screen panel or to detect touch in the area where water or other conductive material is present have.

터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다.The touch information processing unit 220 processes the digital voltage stored in the memory 230 to generate necessary information such as touch state, touch area, and touch coordinates.

메모리(230)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.The memory 230 stores the digital voltage based on the difference in the voltage change detected from the touch detection unit 210, predetermined data used for touch detection, area calculation, touch coordinate calculation, or data received in real time.

제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 터치 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.The control unit 240 controls the touch detection unit 210 and the touch information processing unit 220 and may include a micro control unit (MCU), and may perform predetermined signal processing through the firmware.

도 5 및 도 6을 참고하여 터치 스크린 패널 및 터치 검출부의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.The operation of the touch screen panel and the touch detection unit will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a touch detection unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an exemplary waveform diagram of a touch detection unit according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 터치 검출부(210)는 신호 배선(130)을 통하여 센서 패드(110)에 연결되어 있으며, 스위칭 동작을 하는 트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)를 포함한다. 5, the touch detection unit 210 is connected to the sensor pad 110 through a signal line 130 and includes a transistor 211, a parasitic capacitor Cp, a driving capacitor Cdrv, A common voltage capacitor (Cvcom) and a level shift detection section (212).

트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)는 센서 패드(110) 및 신호 배선(130) 당 하나씩 그룹을 이룰 수 있다. The transistor 211, the parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, the common voltage capacitor Cvcom, and the level shift detection unit 212 may be grouped into one each for the sensor pad 110 and the signal wiring 130.

한편, 본 발명의 실시예에서는 터치가 발생하지 않았을 경우의 전기적 특성 또는 데이터 값을 “비터치 기준값 (non-touch reference value)”이라고 칭한다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the electrical characteristic or data value when no touch occurs is referred to as a " non-touch reference value ".

이하 편의상 커패시터와 그 정전용량의 도면 부호는 동일하게 사용한다.For the sake of convenience, the same reference numerals are used for the capacitors and their capacitances.

트랜지스터(211)는 제어 신호(Vg)에 의해 제어되며 센서 패드(110)에 충전 신호(Vb)를 선택적으로 공급한다. The transistor 211 is controlled by the control signal Vg and selectively supplies the charging signal Vb to the sensor pad 110. [

기생 정전용량(Cp)은 센서 패드(110)에 부수되는 정전용량을 의미하는 것으로 센서 패드(110), 신호 배선(130) 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량이다. 기생 정전용량(Cp)은 터치 검출부(210), 터치 스크린 패널, 영상 표시 장치에 의해 발생하는 임의의 기생 용량을 포함할 수 있다.The parasitic capacitance Cp means a capacitance attached to the sensor pad 110 and is a kind of parasitic capacitance formed by the sensor pad 110, the signal wiring 130 and the like. The parasitic capacitance Cp may include any parasitic capacitance generated by the touch detection unit 210, the touch screen panel, and the image display device.

공통 전압 정전용량(Cvcom)은 터치 스크린 패널이LCD와 같은 표시 장치(도시하지 않음) 위에 장착될 때 표시 장치의 공통 전극(도시하지 않음)과 터치 스크린 패널 사이에 형성되는 정전용량이다. 공통 전극에는 구형파 등의 공통 전압(Vcom)이 표시 장치에 의하여 인가된다. 한편 공통 전압 정전용량(Cvcom)도 일종의 기생 용량으로서 기생정전용량(Cp)에 포함될 수 있으며, 이하 공통 전압 정전용량(CVcom)에 대한 별도로 언급이 없으면 공통 전압 정전용량(Cvcom)은 기생정전용량(Cp)에 포함되는 것으로 하여 설명한다.The common voltage capacitance Cvcom is a capacitance formed between the common electrode (not shown) of the display device and the touch screen panel when the touch screen panel is mounted on a display device (not shown) such as an LCD. A common voltage Vcom such as a square wave is applied to the common electrode by the display device. The common voltage capacitance Cvcom may be included in the parasitic capacitance Cp as a kind of parasitic capacitance. The common voltage capacitance Cvcom may be a parasitic capacitance Cp).

구동 정전용량(Cdrv)은 센서 패드(110)별 소정 주파수로 교번하는 교번 전압(Vdrv)을 공급하는 경로에 형성되는 정전용량이다. 구동 커패시터(Cdrv)에 인가되는 교번 전압(Vdrv)은 바람직하게는 구형파 신호이다. 교번 전압(Vdrv)은 듀티비(duty ratio)가 동일한 클록 신호일 수도 있으나 듀티비가 상이할 수도 있다. 교번 전압(Vdrv)은 별도의 교번 전압 생성 수단에 의하여 제공될 수도 있으나, 공통 전압(Vcom)을 이용할 수도 있다.The driving capacitance Cdrv is a capacitance formed in a path for supplying an alternating voltage Vdrv alternating at a predetermined frequency for each sensor pad 110. [ The alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv is preferably a square wave signal. The alternating voltage Vdrv may be a clock signal having the same duty ratio but may have a different duty ratio. The alternating voltage Vdrv may be provided by a separate alternating voltage generating means, but the common voltage Vcom may also be used.

한편 도 5에서 터치 정전용량(Ct)은 사용자가 센서 패드(110)를 터치할 경우에 센서 패드(110)와 사용자의 손가락 등의 터치 입력 도구 사이에 형성되는 정전용량을 나타낸 것이다.5, the touch capacitance Ct indicates a capacitance formed between the sensor pad 110 and a touch input tool such as a user's finger when the user touches the sensor pad 110. [

도 6을 참고하면, 충전 신호(Vb)와 제어 신호(Vg)가 각각 트랜지스터(211)의 소스와 게이트에 인가되어 있다.6, the charge signal Vb and the control signal Vg are applied to the source and the gate of the transistor 211, respectively.

먼저, 센서 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치되지 않은 경우(non-touch)에 대하여 살펴본다. 충전 신호(Vb)가 예를 들면 5V로 상승한 후에, 트랜지스터(211)의 게이트에 인가되는 제어 신호(Vg)가 저전압(VL)에서 고전압(VH)으로 올라가면 트랜지스터(211)가 턴 온 되면서 충전 구간(T1)이 시작된다. 이에 따라 센서 패드(110)는 5V의 충전 신호(Vb)로 충전되며, 출력 전압(Vo)은 충전 전압(Vb)이 된다. 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)에도 충전 전압(Vb)에 의하여 전하가 충전된다. 충전 구간(T1)에서는 트랜지스터(211)가 턴 온 되므로 교번 전압(Vdrv)은 출력 전압(Vo)에 영향을 미치지 않는다.First, a case where the touch input tool is not touched (non-touch) on the sensor pad 110 will be described. When the control signal Vg applied to the gate of the transistor 211 rises from the low voltage VL to the high voltage VH after the charge signal Vb rises to, for example, 5 V, the transistor 211 is turned on, (T1) is started. Accordingly, the sensor pad 110 is charged with the charging signal Vb of 5V, and the output voltage Vo becomes the charging voltage Vb. The parasitic capacitor Cp, the driving capacitor Cdrv, and the common voltage capacitor Cvcom are also charged by the charging voltage Vb. In the charging period T1, since the transistor 211 is turned on, the alternating voltage Vdrv does not affect the output voltage Vo.

다음, 제어 신호(Vg)가 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 내려가면서 센싱 구간(T2)이 시작되면 트랜지스터(211)가 턴 오프 되고, 터치 커패시터(Ct), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)가 충전된 상태로 고립된다. 이 때, 충전된 전하를 안정적으로 고립시키기 위하여 레벨 시프트 검출부(212)의 입력단은 하이 임피던스를 가질 수 있다.Next, when the sensing period T2 starts with the control signal Vg falling from the high voltage VH to the low voltage VL, the transistor 211 is turned off, and the touch capacitor Ct, the parasitic capacitor Cp, The capacitor Cdrv and the common voltage capacitor Cvcom are isolated in a charged state. At this time, in order to stably isolate the charged charge, the input terminal of the level shift detector 212 may have a high impedance.

이와 같이 센서 패드(110) 등에 충전된 전하가 고립되어 있는 상태를 플로팅(Floating) 상태라 한다. 이때, 구동 커패시터(Cdrv)에 인가된 교번 전압(Vdrv)이, 예를 들면 0V에서 5V로 상승하면 센서 패드(110)의 출력 전압(Vo)은 전압 레벨이 순간적으로 상승되고, 다시 5V에서 0V로 하강하면 출력 전압(Vo)의 레벨은 순간적으로 강하된다. 이 때의 전압 레벨의 상승과 강하는 연결된 정전 용량에 따라 상이한 값을 갖게 된다. 이렇게 연결된 정전 용량에 따라 전압 레벨의 상승 값 또는 하강 값이 바뀌는 현상은 "kick-back"이라고 불리기도 한다.A state in which the charge charged to the sensor pad 110 is isolated is referred to as a floating state. At this time, when the alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv rises from 0 V to 5 V, for example, the voltage level of the output voltage Vo of the sensor pad 110 is instantaneously raised, The level of the output voltage Vo drops instantaneously. The rise and fall of the voltage level at this time will have different values depending on the connected capacitance. The change in the rise or fall of the voltage level depending on the capacitance connected to it is sometimes referred to as "kick-back".

센서 패드(110)에 터치가 없는 경우, 즉 센서 패드(110)에 연결된 커패시터가 구동 커패시터(Cdrv)와 기생 커패시터(Cp)밖에 없는 경우에는 이들 커패시터(Cdrv, Cp)에 의한 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo1)은 다음 [수학식 1]과 같다.When there is no touch on the sensor pad 110, that is, when the capacitors connected to the sensor pad 110 are only the driving capacitor Cdrv and the parasitic capacitor Cp, the output voltage Vo by these capacitors Cdrv, Is represented by the following equation (1).

여기서 VdrvH와 VdrvL은 각각 교번 전압(Vdrv)의 하이 레벨 전압 및 로우 레벨 전압이다. [수학식 1]의 ΔVo1는 터치가 발생하지 않은 센서 패드(110)의 전기적 특성에 대응하므로, 앞서 설명한 “비터치 기준값”으로 설정될 수 있다.Here, VdrvH and VdrvL are the high level voltage and the low level voltage of the alternating voltage Vdrv, respectively. [Delta] Vo1 in Equation (1) corresponds to the electrical characteristic of the sensor pad 110 where no touch occurs, and thus can be set to the above-described " non-touch reference value ".

다음으로 센서 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치된 경우에 대하여 살펴본다. 터치 발생 시에는 센서 패드(110)와 터치 입력 도구 사이에 터치 커패시터(Ct)가 형성되며, 이에 따라 센서 패드(110)에 연결된 커패시터는 구동 커패시터(Cdrv)와 기생 커패시터(Cp) 외에도 터치 커패시터(Ct)가 더해진다. 앞서 설명한 방식과 마찬가지로 충전 구간(T3)을 거쳐 센싱 구간(T4)에서 이들 세 커패시터(Cdrv, Cp, Ct)에 의한 센서 패드(110)의 전압 변동(ΔVo2)은 다음 [수학식 2]와 같아진다.Next, a case where the touch input tool is touched on the sensor pad 110 will be described. A touch capacitor Ct is formed between the sensor pad 110 and the touch input tool so that the capacitor connected to the sensor pad 110 is connected to the touch capacitor 110 in addition to the driving capacitor Cdrv and the parasitic capacitor Cp Ct) is added. The voltage variation? Vo2 of the sensor pad 110 by these three capacitors Cdrv, Cp, and Ct in the sensing period T4 through the charging period T3 is the same as the following Equation 2 Loses.

[수학식 1]과 [수학식 2]를 비교하면, [수학식 2]의 분모 항목에 터치 정전용량(Ct)이 추가된 것이므로, 결국, 터치가 있는 경우의 전압 변동(ΔVo2)은 터치가 없는 경우의 전압 변동(ΔVo1)에 비하여 작고, 그 차이는 터치 용량(Ct)에 따라 달라진다. 이와 같이 터치 전후의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1 - ΔVo2)를 "레벨 시프트"라고 칭한다. 본 명세서에서는 “레벨 시프트”는 전압 변동(ΔVo) 차이의 디지털 값을 의미하는 경우도 있다.Comparing Equations (1) and (2), the touch capacitance Ct is added to the denominator item of Equation (2), so that the voltage fluctuation? Is smaller than the voltage variation (? Vo1) in the case where the voltage is not present, and the difference is dependent on the touch capacitance (Ct). The difference (? Vo1 -? Vo2) of the voltage fluctuation? Vo before and after the touch is referred to as "level shift". In the present specification, the " level shift " may mean a digital value of the voltage variation ([Delta] Vo) difference.

커패시터의 정전용량(C)은 C=ε*A／d 로서, 전극의 면적(A)에 비례하고 전극 사이의 거리(d)에 반비례한다(ε은 유전 상수). 따라서, 터치 면적이 커질수록 터치 정전용량(Ct)이 커진다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(211)가 턴 오프 되는 센싱 구간(T2, T4)에서 구동 커패시터(Cdrv)에 인가되는 교번 전압(Vdrv)의 변동이 발생하면, 출력 전압(Vo)의 전압 변화가 발생한다. 이와 같은 관계를 이용하여, 터치 전후의 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1- ΔVo2)를 이용하여 터치 여부 및 터치 면적을 산출할 수 있다. The capacitance C of the capacitor is proportional to the area A of the electrode and inversely proportional to the distance d between the electrodes, where ε is the dielectric constant, C = ε * A / d. Therefore, as the touch area increases, the touch capacitance Ct increases. 6, when the alternating voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv varies in the sensing periods T2 and T4 during which the transistor 211 is turned off, A voltage change occurs. Using this relationship, it is possible to calculate the touch state and the touch area using the difference (? Vo1 -? Vo2) of the voltage variation (? Vo) of the output voltage Vo before and after the touch.

하지만, 터치 검출부(210)가 이러한 방식만을 이용하여 터치 여부를 검출하게 되면, 터치 스크린 패널 위에 물 또는 다른 전도성 물질이 존재하는 경우에는 터치 발생 수단에 의한 실제 터치와 다른 전도성 물질로 인한 터치 간의 혼동이 생기게 되고, 터치 검출 여부를 정확히 찾기 어렵게 된다. However, when the touch detecting unit 210 detects touch or not by using only this method, when water or other conductive material exists on the touch screen panel, it is possible to prevent confusion between the actual touch by the touch generating unit and touch due to the conductive material And it is difficult to accurately detect whether or not the touch is detected.

이는, 터치 스크린 패널 위에 물 또는 다른 전도성 물질이 센서 패드(110)의 정전용량에 변화를 유발시켜 센서 패드(110)에서 검출되는 출력 전압에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 터치 스크린 패널 위에 물 또는 다른 전도성 물질이 존재하는 경우를 통칭하여 ‘Water Drop’이라 칭하기로 한다.This is because water or other conductive material on the touch screen panel can cause a change in the capacitance of the sensor pad 110 to affect the output voltage detected by the sensor pad 110. Hereinafter, the case where water or other conductive material exists on the touch screen panel for convenience of explanation will be collectively referred to as " Water Drop ".

본 발명의 일 실시예에서는, 터치 정전용량(Ct)을 이용하는 검출 방식과, 교번 전압을 구동 라인(120)에 인가하여 구동 라인(120)과 감지 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 검출하는 방식이 병행됨으로써, 터치 검출부(210)가 센서 패드(110)의 터치 여부 검출뿐 아니라, Water Drop을 감지하거나 Water Drop이 존재하는 영역에서의 터치 위치를 검출할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sensing method using the touch capacitance Ct and the method of applying the alternating voltage to the driving line 120 and the mutual capacitance Cm formed between the driving line 120 and the sensing line The touch detection unit 210 can detect not only the touch of the sensor pad 110 but also the water drop or the touch position in the area where the water drop exists.

복수의 센서 패드(110)들에 대해 터치 여부를 검출하기 위해 각각을 순차적으로 스캔하게 되는데, 한번의 전체 스캔 과정을 단위 프레임이라고 한다. In order to detect whether or not a plurality of sensor pads 110 are touched, each of the sensor pads 110 is sequentially scanned.

본 발명의 실시예에 따르면, 터치 검출부(210)는 제1프레임에서 터치 정전용량(Ct)의 변화를 이용하여 터치를 검출할 수 있고, 제2프레임에서 구동 라인(120)과 감지 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 검출할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the touch detection unit 210 can detect a touch using a change in the touch capacitance Ct in the first frame, and can detect a touch between the drive line 120 and the sense line in the second frame The change of the mutual capacitance Cm to be formed can be detected.

다른 예로, 터치 검출부(210)는 제1 내지 제2프레임에서 터치 정전용량(Ct)의 변화를 이용하여 터치를 검출할 수 있고, 제3프레임에서 상호 정전용량(Cm)의 변화를 검출할 수도 있다.As another example, the touch detection unit 210 can detect a touch by using a change in the touch capacitance Ct in the first and second frames, detect a change in the mutual capacitance Cm in the third frame have.

즉, 터치 검출부(210)는 각각의 방식을 순차적으로 적용하여 매 프레임마다 양 방식을 반복할 수도 있으나, 일정 프레임 동안에는 터치 정전용량(Ct)의 변화를 검출하는 방식을 유지하다가, 상호 정전용량(Cm)의 변화를 검출하는 방식을 중간에 삽입하여 이용할 수도 있다. In other words, the touch detection unit 210 can repeat both schemes for each frame by sequentially applying each scheme. However, the touch detection unit 210 maintains a scheme for detecting a change in the touch capacitance Ct during a certain frame, Cm) may be intermittently inserted and used.

또한, 프레임별로 상기 방식들을 혼용하도록 미리 설정하는 방법 이외에도, 터치 검출부(210)가 터치 정전용량(Ct)의 변화를 검출하는 방식을 유지하다가 미리 설정된 특정 조건에 해당하는 경우(예를 들어, 센서 패드의 측정된 출력 값이 Water Drop에 의한 정전용량의 변화에 기인한 것으로 판단되는 경우, 또는 터치 인식 오류 발생 등), 상호 정전용량(Cm)의 변화를 검출하는 방식을 이용할 수도 있다. Further, in addition to the method of presetting the methods to be used in combination for each frame, if the touch detecting unit 210 maintains a method of detecting the change of the touch capacitance Ct and the predetermined condition is satisfied (for example, A case where the measured output value of the pad is judged to be caused by a change in capacitance due to water drop or a touch recognition error occurs) or a method of detecting a change in mutual capacitance Cm may be used.

이와 같이, 터치 검출부(210)는 터치 정전용량(Ct) 또는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 검출하는 방식을 혼용할 수 있으며, 다양한 실시예로 구현 가능하다.In this manner, the touch detection unit 210 can mix the touch capacitance Ct or the mutual capacitance Cm to detect variations in the touch capacitance Cm or the mutual capacitance Cm, and can be implemented in various embodiments.

이하에서는, 터치 검출부(210)가 상호 정전용량(Cm)의 변화를 검출하여 ‘water drop’을 확인하는 방식에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a description will be made of a method in which the touch detection unit 210 detects a change in the mutual capacitance Cm and confirms 'water drop'.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating a touch detection unit according to another embodiment of the present invention.

터치 검출부(210)는 센서 패드(110)를 충전한 후 플로팅 상태에서 구동 라인(120)에 인가된 교번전압에 따른 센서 패드(110)의 출력 노드(Vo) 전압의 변화량(ΔV) 검출을 통해 터치를 검출할 수 있다.The touch detection unit 210 detects the change amount? V of the output node Vo voltage of the sensor pad 110 according to the alternating voltage applied to the driving line 120 in the floating state after charging the sensor pad 110 Touch can be detected.

터치 검출부(210)는 충전부(213) 및 교번전압 생성부(214)를 포함할 수 있다.The touch detection unit 210 may include a charging unit 213 and an alternating voltage generation unit 214.

도 7을 참조하면, 충전부(213)는 센서 패드(110)를 충전한 후 플로팅시킨다. 구체적으로, 충전부(213)는 센서 패드(110)에 연결되어 충전 신호(Vb)를 공급한다. 충전부(213)는 온/오프 제어단자에 공급되는 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 3단자 형의 스위칭 소자이거나, 제어신호에 따라 신호를 공급하는 OP-AMP 등의 선형 소자일 수 있다. Referring to FIG. 7, the charging unit 213 charges the sensor pad 110 and floats it. More specifically, the charging unit 213 is connected to the sensor pad 110 to supply the charging signal Vb. The charging unit 213 may be a three-terminal type switching element that performs a switching operation in response to a control signal supplied to an on / off control terminal, or may be a linear element such as an OP-AMP that supplies a signal in accordance with a control signal.

교번전압 생성부(214)는 구동 라인(120)에 교번전압을 인가한다. 즉, 교번전압 생성부(214)는 소정 주파수로 교번하는 교번전압을 구동 라인(120)의 출력단에 인가하여 전위를 변동시킨다. 교번전압 생성부(214)는 듀티비(duty ratio)가 동일한 클록 신호를 생성할 수도 있으나, 듀티비가 상이한 교번전압을 생성할 수도 있다. The alternating voltage generating unit 214 applies the alternating voltage to the driving line 120. [ That is, the alternating voltage generating unit 214 applies alternating alternating voltage at a predetermined frequency to the output terminal of the driving line 120 to vary the electric potential. The alternating voltage generator 214 may generate a clock signal having the same duty ratio but may generate an alternating voltage having a different duty ratio.

충전부(213)를 턴 온 시킨 상태에서 충전부(213)의 입력단에 충전 신호(Vb)를 인가하면, 센서 패드(110)가 충전된다. 이 후, 충전부(213)를 턴 오프 시키면 센서 패드는 플로팅(Floating) 상태가 된다. When the charging signal Vb is applied to the input terminal of the charging unit 213 while the charging unit 213 is turned on, the sensor pad 110 is charged. Thereafter, when the charging unit 213 is turned off, the sensor pad is in a floating state.

이 때, 충전된 전하를 안정적으로 고립시키기 위하여 센서 패드(110)의 입력단은 하이 임피던스를 가질 수 있다. 이를 위하여, 센서 패드(110)에 연결된 신호 배선(130)의 두께가 구동 라인(120)의 두께보다 작도록 하여, 하이 임피던스를 가지도록 할 수 있다. 센서 패드(110)가 플로팅 상태일 때, 구동 라인(120)에 공급되는 교번전압이, 예를 들면 0V에서 5V로 상승하면 센서 패드(110)의 출력 노드에서의 출력 전압(Vo)은 순간적으로 상승되고, 다시 교번전압이 5V에서 0V로 하강하면 출력 전압(Vo)의 레벨은 순간적으로 강하된다. 이 때의 전압 레벨의 상승과 강하는 연결된 정전용량에 따라 상이한 값을 갖게 된다. 이하에서는, 터치 검출 동작에 대해 설명하기로 한다. In this case, the input terminal of the sensor pad 110 may have a high impedance in order to stably isolate the charged charge. For this, the thickness of the signal wiring 130 connected to the sensor pad 110 may be made smaller than the thickness of the driving line 120 to have a high impedance. When the alternating voltage supplied to the driving line 120 increases from 0 V to 5 V, for example, when the sensor pad 110 is in a floating state, the output voltage Vo at the output node of the sensor pad 110 instantaneously When the alternating voltage again drops from 5V to 0V, the level of the output voltage Vo drops instantaneously. The rise and fall of the voltage level at this time will have different values depending on the connected capacitance. Hereinafter, the touch detection operation will be described.

먼저, 충전부(213)가 충전 신호(Vb)를 인가하여 센서 패드(110)를 충전한다. 충전 신호(Vb)는 계속적으로 하이 신호를 유지할 수도 있고, 일정 주파수를 갖는 클록 신호 형태가 될 수도 있다. First, the charging unit 213 charges the sensor pad 110 by applying the charging signal Vb. The charge signal Vb may consistently maintain a high signal or may be in the form of a clock signal having a certain frequency.

충전부(213)의 스위치(SW)가 온 상태가 될 때 충전 신호(Vb)가 인가되어 센서 패드(110)를 충전할 수 있다. 스위치(SW)는 일정 주파수를 가지며, 온/오프 전환될 수 있다. The charging signal Vb may be applied to charge the sensor pad 110 when the switch SW of the charging unit 213 is turned on. The switch SW has a predetermined frequency and can be switched on / off.

이후, 스위치(SW)가 오프 상태가 되면, 센서 패드(110)에 충전 신호(Vb)가 충전된 상태에서 고립되어 플로팅 상태가 될 수 있다.Thereafter, when the switch SW is turned off, the charging signal Vb is charged in the sensor pad 110, and can be isolated from the charged state to a floating state.

이 때, 구동 라인(120)에 공급되는 교번전압(KB)의 레벨이 바뀌게 되면, 센서 패드(110)의 출력 노드 전압(Vo)의 레벨이 바뀌게 된다.At this time, when the level of the alternating voltage (KB) supplied to the driving line 120 is changed, the level of the output node voltage Vo of the sensor pad 110 is changed.

센서 패드(110)가 플로팅 상태로 유지되고 있는 동안 구동 라인(120)에 교번전압(KB)을 인가해줄 때, 센서 패드(110)의 출력 노드(Vo) 전압의 변화량(ΔV)은 비터치시와 터치시에 상이하게 나타나게 된다. 이것은, 센서 패드(110)와 구동 라인(120) 사이에서 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화에 의해 터치가 발생한 경우와 발생하지 않은 경우에 센서 패드(110)의 출력 노드 전압 변화량(ΔV) 값이 다르게 되기 때문이다.The amount of change DELTA V of the output node Vo voltage of the sensor pad 110 when the alternating voltage KB is applied to the driving line 120 while the sensor pad 110 is maintained in the floating state, And when the touch occurs. This is because the output node voltage change amount DELTA V of the sensor pad 110 when the touch is generated or not by the change of the mutual capacitance Cm formed between the sensor pad 110 and the drive line 120, This is because the values are different.

즉, 터치 검출부(210)는 상호 정전용량(Cm)의 변화(증가 또는 감소)에 의해 달라지는 센서 패드(110)의 출력 노드 전압 변화량(ΔV) 값을 검출하여 터치 여부를 검출할 수 있다.That is, the touch detection unit 210 can detect the touch state by detecting the value of the output node voltage change amount? V of the sensor pad 110 which is changed by the change (increase or decrease) of the mutual capacitance Cm.

따라서, 터치 검출부(210)는 센서 패드(110)가 플로팅 상태를 유지하고 구동 라인(120)에 교번전압(KB)이 인가됨에 따라, 센서 패드(110)와 구동 라인(120) 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화에 의해 센서 패드(110)의 출력 노드 전압 변화량(ΔV) 값을 검출함으로써, 'Water Drop' 발생 여부 또는 ‘Water Drop’ 영역에서의 터치 여부를 검출할 수 있다.Accordingly, the touch detection unit 210 is formed between the sensor pad 110 and the driving line 120 as the sensor pad 110 maintains the floating state and the alternating voltage KB is applied to the driving line 120 By detecting the value of the output node voltage variation? V of the sensor pad 110 by the change of the mutual capacitance Cm, it is possible to detect whether or not 'Water Drop' occurs or whether or not it is touched in the 'Water Drop' region.

도 9a를 참조하여 후술할 바와 같이, 터치 스크린 패널 위에 물(또는 다른 전도성 물질)이 존재하는 상태에서 터치가 발생하지 않은 경우에는 해당 영역에서의 구동 라인(120)과 센서 패드 간 상호 정전용량(Cm)이 증가하게 된다. 반대로 실제 터치가 발생한 경우에는 해당 영역에서의 구동 라인(120)과 센서 패드 간 상호 정전용량(Cm)이 감소하게 된다. 이는 터치 발생 수단, 예를 들면, 신체의 일부가 접지와 연결되어 있는 것으로 등가화할 수 있기 때문이다. 9A, when no touch occurs in a state where water (or other conductive material) exists on the touch screen panel, the mutual capacitance between the driving line 120 and the sensor pad in the corresponding area Cm) is increased. Conversely, when an actual touch occurs, the mutual capacitance Cm between the driving line 120 and the sensor pad in the corresponding area is reduced. This is because the touch generating means, for example, a part of the body, is connected to the ground and can be equalized.

따라서, 터치 검출부(210)는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 통해 ‘Water Drop’ 감지 또는 ‘Water Drop’ 영역에서의 터치 발생 여부를 검출하되, 상호 정전용량(Cm)이 증가하는 경우에는 실제 터치가 아닌 ‘Water Drop’의 경우라 인식하고, 상호 정전용량(Cm)이 정상 상태(비터치시)에서의 정전용량 값보다 감소하게 되는 경우에는 실제 터치로 인식할 수 있다. 예를 들면, 상호 정전용량(Cm)의 감소가 가장 큰 지점이 터치 발생 지점으로 검출될 수 있다.Accordingly, when the mutual capacitance Cm increases, the touch detection unit 210 detects whether a 'Water Drop' or a touch is generated in the 'Water Drop' region through a change in the mutual capacitance Cm, Is recognized as a case of 'Water Drop' rather than a touch, and when the mutual capacitance Cm is lower than the capacitance value in the normal state (non-touch state), it can be recognized as an actual touch. For example, the point where the decrease of the mutual capacitance Cm is largest can be detected as the point of occurrence of the touch.

실제 터치 발생 수단에 의한 접촉이 이루어졌을 경우와, 다른 전도성 물질에 의한 접촉이 이루어졌을 경우 반대의 변화 패턴을 보이는 상호 정전용량(Cm)이라는 변수를 이용하기 때문에, 물 또는 다른 전도성 물질에 의한 터치 여부 검출 오류가 방지될 수 있다. Since the mutual capacitance (Cm) showing the opposite change pattern is used when the contact is made by the actual touch generating means and when the contact is made by the other conductive material, the touch by the water or other conductive material Detection error can be prevented.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치는 구동 라인(120)과 센서 패드(110)에 의해 형성되는 상호 정전용량(Cm)이 터치 정전용량(Ct)을 대신하도록 하여 터치 스크린 패널 위에 물 또는 다른 전도성 물질이 존재하는 경우에도 터치가 발생한 위치를 정확히 검출할 수 있다. That is, in the touch detection device according to the embodiment of the present invention, the mutual capacitance Cm formed by the driving line 120 and the sensor pad 110 is substituted for the touch capacitance Ct, Even in the presence of water or other conductive material, it is possible to accurately detect the position where the touch occurs.

이하에서는, 구동 라인과 센서 패드 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화에 따른 터치 검출 방식을 이용한 시뮬레이션 및 그 결과에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the simulation using the touch detection method according to the change of the mutual capacitance Cm formed between the driving line and the sensor pad and the result will be described.

도 8은 터치 스크린 패널 상에 물이 떨어져 있는 경우의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8에서 상호 정전용량 변화의 일 예를 나타내는 그래프이다.FIG. 8 is a view showing an example where water is separated on the touch screen panel, and FIG. 9 is a graph illustrating an example of mutual capacitance change in FIG.

도 8은 복수의 센서 패드(110)로 구성되는 하나의 열에 속해 있는 센서 패드(110)들을 포함하는 터치 스크린 패널을 간략화한 것으로, 터치 스크린 패널에 포함된 센서 패드(110) 위에 물이 있는 경우(Water Drop, 이하 WD)의 모습을 도시하였다.8 is a simplified schematic diagram of a touch screen panel including sensor pads 110 belonging to one column of a plurality of sensor pads 110. When water is present on the sensor pads 110 included in the touch screen panel (Hereinafter referred to as " WD ").

도 8에 도시된 바와 같이, 센서 패드(110) 각각(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5)은 신호 배선과 각각 연결되어 있으며, 센서 패드(110)의 열과 열 사이에 구동 라인(Tx1, Tx2)이 각각 배치될 수 있다. 8, each of the sensor pads 110 (Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5) is connected to a signal line, and between the columns of the sensor pad 110, driving lines Tx1, Tx2 Respectively.

도 9a 및 도 9b는 도 8에서의 상황, 즉, 센서 패드들 중 일부 센서 패드(Rx2, Rx3, Rx4) 및 제1구동 라인(Tx1)이 배치된 터치 스크린 패널의 일부 영역 위에 물이 있는 경우, 제2구동 라인(Tx2)과 각각의 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5) 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 나타내는 그래프이다. 여기서, 실제 터치입력수단(예컨대, 손가락)에 의한 터치는 발생하지 않은 것으로 가정한다. 도 9a는 그 위에 물이 떨어져 있는 제1 구동 라인(Tx1)에 구동 신호(교번전압)를 인가하였을 때, 제1 구동 라인(Tx1)과 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5) 사이에서 측정되는 상호 정전용량(Cm) 값을 나타내고, 도 9b는 그 위에 물이 떨어져 있지 않은 제2 구동 라인(Tx2)에 구동 신호(교번전압)를 인가하였을 때, 제2 구동 라인(Tx2)과 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5) 사이에서 측정되는 상호 정전용량(Cm) 값을 나타낸다.9A and 9B are diagrams showing a case where water is present on the situation in Fig. 8, that is, a part of the touch screen panel in which some of the sensor pads Rx2, Rx3, Rx4 and the first drive line Tx1 are disposed The second driving line Tx2 and the sensor pads Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, and Rx5. Here, it is assumed that a touch by an actual touch input means (e.g., a finger) does not occur. 9A shows a state in which the drive signal (alternate voltage) is applied between the first drive line Tx1 and the sensor pads Rx1, Rx2, Rx3, Rx4 and Rx5 when the drive signal (alternate voltage) is applied to the first drive line Tx1, FIG. 9B shows the value of the mutual capacitance Cm measured in the second drive line Tx2 and the second drive line Tx2 when the drive signal (alternate voltage) is applied to the second drive line Tx2, (Cm) values measured between the sensor pads (Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5).

도 9a 및 도 9b에서 파선(No_Tx1, No_Tx2)은 물이 존재하지 않는 정상상태인 경우, 즉, 도 8에서 WD 영역이 없는 경우의 상호 정전용량(Cm)을 나타내며, 실선(WD_Tx1, WD_Tx2)은 도 8에서와 같이 물이 존재하는 경우, WD 영역에서 측정되는 상호 정전용량(Cm)을 나타낸다. The broken lines (No_Tx1, No_Tx2) in FIGS. 9A and 9B show the mutual capacitance Cm in the case where there is no water, that is, the case where there is no WD region in FIG. 8, and the solid lines WD_Tx1 and WD_Tx2 8 shows the mutual capacitance Cm measured in the WD region when water is present as shown in FIG.

먼저, 도 9a를 참조하면, 상면에 물이 존재하는 센서 패드(Rx2, Rx3, Rx4) 및 제1 구동 라인(Tx1) 사이에서의 상호 정전용량(WD_Tx1)이, 해당 센서 패드들 상면에 물이 존재하지 않는 경우(No_Tx1)보다 증가하였다는 것을 알 수 있다. 즉, 실제 터치가 발생하지 않은 상태에서 센서 패드 위에 물이 있게 되면, 상면에 물이 존재하는 영역의 해당 센서 패드 각각(Rx2, Rx3, Rx4)과 제1 구동 라인(Tx1) 사이에서의 상호 정전용량(Cm)이 물이 없는 경우에 비해 상대적으로 큰 값을 갖게 된다. 9A, the mutual capacitance WD_Tx1 between the sensor pads Rx2, Rx3, and Rx4 with the water on the top surface thereof and the first driving line Tx1 is set such that water (No_Tx1) in the case where it does not exist. That is, when water is present on the sensor pad in a state where the actual touch is not generated, mutual interruption between the corresponding sensor pads (Rx2, Rx3, Rx4) and the first drive line (Tx1) The capacity Cm has a relatively large value as compared with the case in which there is no water.

즉, 제1 구동 라인(Tx1)과 센서 패드(Rx2, Rx3, Rx4) 사이의 상호 정전용량이 아무런 현상도 발생하지 않은 정상 상태보다 증가하게 되면, 제1 구동 라인(Tx1)과 센서 패드(Rx2, Rx3, Rx4)들 중 일부 영역에 물 또는 이와 다른 도전성 물질이 있다는 것을 의미하게 된다.That is, when mutual capacitance between the first driving line Tx1 and the sensor pads Rx2, Rx3 and Rx4 is increased compared with the normal state in which no phenomenon occurs, the first driving line Tx1 and the sensor pad Rx2 , Rx3, Rx4), water or other conductive material is present in some regions.

한편, 도 9b를 참조하면, 물이 떨어진 센서 패드(Rx2, Rx3, Rx4)와 물이 떨어져 있지 않은 제2 구동 라인(Tx2) 간 상호 정전용량(WD_Tx2)은 정상상태(No_Tx2)에 비해 크기는 하지만 그 차이는 도 9a에 나타나는 것에 비해 미세함을 알 수 있다. 이는 물이 제2 구동 라인(Tx2) 상에는 떨어져 있지 않아, 물이 상호 정전용량(Cm) 변화에 미치는 영향이 도 9a에서의 상황보다 크지 않기 때문이다. 9B, the mutual capacitance WD_Tx2 between the sensor pads Rx2, Rx3, and Rx4 where the water is separated from the second drive line Tx2 where the water is not separated is larger than the normal state No_Tx2 However, it can be seen that the difference is finer than that shown in FIG. 9A. This is because the water is not on the second drive line Tx2 and the effect of water on the mutual capacitance Cm change is not greater than the situation in FIG. 9A.

한편, 도 8에 도시되는 바와 같이, 제2 구동 라인(Tx2)과 각 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5) 사이에는 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5)와 인접하게 신호 배선이 각각 배치되는데, 이때 각 신호 배선과 제2구동 라인(Tx2)간 평행하게 배치되는 영역 차이로 인해 각 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5)와 제2 구동 라인(Tx2) 사이의 상호 정전용량(Cm) 값이 크게 차이를 보이게 된다. 따라서, 도 9b에 도시되는 바와 같이, 제2 구동 라인(Tx2)과 센서 패드(Rx1) 사이의 상호 정전용량(Cm)이 가장 큰 값을 나타내게 된다. 8, adjacent to the sensor pads Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, and Rx5 are provided between the second driving line Tx2 and the respective sensor pads Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, and Rx5. Rx2, Rx3, Rx4, and Rx5 and the second drive line Tx2 due to the difference in area disposed in parallel between the signal lines and the second drive line Tx2, (Cm) between the two electrodes are significantly different from each other. Therefore, as shown in FIG. 9B, the mutual capacitance Cm between the second driving line Tx2 and the sensor pad Rx1 has the largest value.

도 10은 일부 센서 패드 상에 물이 존재하는 상태에서 실제 검출 대상이 되는 터치가 발생한 경우의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 11a 및 도 11b는 이 때 측정되는 상호 정전용량에 대한 그래프를 나타낸다. FIG. 10 shows an example of a case where a touch as an actual detection target occurs in a state where water exists on some sensor pads, and FIGS. 11A and 11B show graphs of mutual capacitance measured at this time.

도 10을 참조하면, 제1 구동 라인(Tx1) 중 일부 부분, 및 일부 센서 패드(Rx2, Rx3, Rx4) 상부에 물이 떨어져 있고(WD), 제4 센서 패드(Rx4) 일부 부분에 실제 터치가 발생하였다(Touch Point). 10, when water is separated (WD) on a part of the first drive line Tx1 and part of the sensor pads Rx2, Rx3 and Rx4 and a part of the fourth sensor pad Rx4 is actually touched (Touch Point).

도 11a는 상부에 물이 떨어져 있는 제1 구동 라인(Tx1)과 각 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5) 간 상호 정전용량(Cm)을 나타내는 그래프이며, 도 11b는 상부에 물이 떨어져 있지 않은 제2 구동 라인(Tx2)과 각 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5) 간 상호 정전용량(Cm)을 나타내는 그래프이다. 11A is a graph showing the mutual capacitance Cm between the first driving line Tx1 and the sensor pads Rx1, Rx2, Rx3, Rx4 and Rx5, (Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, and Rx5) between the second driving line Tx2 and the non-spaced second driving line Tx2.

도 11a 및 도 11b에서 실선(WD_Tx1, WD_Tx2)은 상부에 물이 떨어졌으나 실제 터치가 발생하지 않은 상태, 즉, 도 10에 도시되는 터치 영역(Touch Point)이 존재하지 않는 상태(도 8과 동일한 상태)에서의 상호 정전용량(Cm)을 나타낸다. 제1 파선(No_Tx1)은 물이 존재하지 않는 정상상태인 경우 상호 정전용량(Cm)을 나타내고, 제2 파선(WDT_Tx1, WDT_Tx2)은 도 10에 도시된 바와 같이 상부에 물이 떨어져 있는 상태에서 실제 터치가 발생한 경우에서의 상호 정전용량(Cm)을 나타낸다. In FIGS. 11A and 11B, the solid lines WD_Tx1 and WD_Tx2 are in a state in which water is dropped on the upper part but no actual touch occurs, that is, a state in which the touch point shown in FIG. 10 does not exist State (Cm) in the case of the present invention. The first dashed line No_Tx1 represents the mutual capacitance Cm when the water is not present and the second dashed lines WDT_Tx1 and WDT_Tx2 represent the actual capacitance in the state where the water is separated at the upper part as shown in FIG. Represents the mutual capacitance Cm in the case where a touch occurs.

도 11a에 도시되는 바와 같이, 단순히 물만 떨어져 있는 경우의 구동 라인(Tx1)과 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5) 사이의 상호 정전용량(WD_Tx1)은 아무런 현상도 이루어지지 않은 정상 상태의 상호 정전용량(No_Tx1)보다 증가하는 반면, 물이 떨어져 있는 상태에서 신체의 일부 등에 의해 실제 터치가 발생한 경우에서의 구동 라인(Tx1)과 센서 패드(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5) 사이의 상호 정전용량(WDT_Tx1)은 상기 정상 상태(No_Tx1)보다 감소하게 된다.11A, the mutual capacitance WD_Tx1 between the drive line Tx1 and the sensor pads Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, and Rx5 in the case where only the water is separated is a normal state Between the driving line Tx1 and the sensor pads Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, and Rx5 in the case where an actual touch is generated by a part of the body in a state where the water is separated while the mutual electrostatic capacitance No_Tx1 The mutual electrostatic capacitance WDT_Tx1 of the capacitor Cs is decreased from the steady state No_Tx1.

또한, 그 중에서도 터치가 실제로 발생한 제4 센서 패드(Rx4)와 구동 라인(Tx1) 사이의 상호 정전용량(Cm)이 가장 크게 감소하였다는 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the mutual capacitance Cm between the fourth sensor pad Rx4 and the driving line Tx1, in which the touch actually occurred, is reduced most greatly.

즉, 센서 패드 위에 물이 떨어져 있으면 상호 정전용량이 증가하는 변화를 보이지만, 해당 센서 패드 상에 물이 떨어진 상태에서 실제 터치가 발생하게 되면, 해당 센서 패드와 구동 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량은 크게 감소한다. That is, when the water drops on the sensor pad, the mutual capacitance increases. However, when the actual touch occurs in a state where the water is separated from the sensor pad, the mutual capacitance formed between the sensor pad and the driving line is .

또한, 도 11b를 참조하면, 제2 구동 라인(Tx2)과 제4 센서 패드(Rx4) 사이에 형성된 상호 정전용량(WDT_Tx2)은, 터치가 발생하지 않은 경우(WD_Tx2)에 비하여 다소 감소하는 변화가 있긴 하나 그 변화의 정도가 제1 구동 라인(Tx1)과 제4 센서 패드(Rx4) 사이의 상호 정전용량(WDT_Tx1) 감소폭에 비해 작음을 알 수 있다. 이를 통해, 실제 터치는 제1 구동 라인(Tx1)과 제4 센서 패드(Rx4) 사이에 발생하였으며, 제2 구동 라인(Tx2)과 제4 센서 패드(Rx4) 사이의 영역에서는 실제 터치가 발생하지 않은 상태임을 확인할 수 있다.11B, the mutual capacitance WDT_Tx2 formed between the second driving line Tx2 and the fourth sensor pad Rx4 is slightly decreased compared to the case where the touch is not generated (WD_Tx2) The degree of the change is smaller than the decrease in the mutual capacitance WDT_Tx1 between the first driving line Tx1 and the fourth sensor pad Rx4. Accordingly, the actual touch is generated between the first drive line Tx1 and the fourth sensor pad Rx4, and an actual touch is generated in the area between the second drive line Tx2 and the fourth sensor pad Rx4 .

요컨대, 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에서는 구동 라인과 센서 패드 간의 상호 정전용량 변화를 통해 물 등의 전도성 물질이 떨어져 있는 경우와 실제 터치가 발생한 경우를 명확히 구분할 수 있다. In other words, in the touch sensing apparatus according to the embodiment of the present invention, it is possible to clearly distinguish between a case where a conductive material such as water is separated due to a mutual capacitance change between a driving line and a sensor pad, and a case where an actual touch occurs.

구체적으로, 아무런 현상도 발생하지 않은 정상 상태에 비해 구동 라인과 센서 패드 간의 상호 정전용량이 증가한다면 실제 터치가 아닌 물 등의 전도성 물질이 떨어져 있다는 것을 의미하고, 반대로 정상 상태에 비해 구동 라인과 센서 패드 간의 상호 정전용량이 감소한다면, 실제 터치가 발생하였다는 것을 의미하며 그 감소폭이 가장 큰 지점에 검출 대상이 되는 실제 터치가 발생하였음을 의미한다.Specifically, when the mutual electrostatic capacity between the driving line and the sensor pad increases as compared with the steady state in which no phenomenon occurs, it means that the conductive material such as water, not the actual touch, is separated. On the contrary, If the mutual capacitance between the pads decreases, this means that an actual touch has occurred, which means that the actual touch to be detected is generated at the point where the decrease is largest.

따라서, 구동 라인과 센서 패드 간 상호 정전용량이 정상 상태보다 증가하는 변화에 대해서는 터치로 인식하지 않도록 하고, 상호 정전용량이 정상 상태보다 감소하는 변화에 대해서는 터치로 인식하도록 하여 실제 터치를 명확히 검출해낼 수 있다. Therefore, it is possible to recognize that the mutual electrostatic capacity between the driving line and the sensor pad is not recognized as a touch when the mutual electrostatic capacitance increases compared with the normal state, .

예를 들어, 터치 미 발생시에서의 상호 정전용량에 대한 기준치를 미리 설정하거나 측정하여 저장해놓고, 상호 정전용량이 기준치보다 높아지는 경우에는 터치로 인식하지 않고 상호 정전용량이 기준치보다 낮아지는 경우에만 터치로 인식하도록 할 수 있다. 이때, 상호 정전용량이 감소하는 경우 그 감소폭이 가장 큰 지점을 터치가 발생한 위치로 검출할 수 있다. For example, when the mutual capacitance is higher than the reference value, the reference value for the mutual capacitance at the time of non-touch occurrence is preset, or measured and stored. If the mutual capacitance is lower than the reference value, . At this time, when the mutual capacitance decreases, the point where the decrease is largest can be detected as the position where the touch occurs.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 터치 검출 장치는 센서 패드(110)에 터치 발생시 형성되는 터치 정전용량(Ct)의 변화뿐 아니라, 센서 패드(110)의 열과 열 사이에 배치된 구동 라인(120)과 센서 패드(110) 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 통해 터치를 검출함으로써, ‘Water Drop’ 여부를 감지하고 ‘Water Drop’ 영역에서의 터치 지점 인식 또한 가능하게 되어, 센서 패드 위에 물이 있는 경우에 발생할 수 있는 터치 인식에 대한 오류를 최소화하고, 터치가 발생한 위치를 정확하게 검출할 수 있다.As described above, the touch detection apparatus according to the embodiment of the present invention not only changes the touch capacitance Ct formed when a touch is generated on the sensor pad 110, 120 and the sensor pad 110, it is possible to detect whether or not 'Water Drop' is present and recognize the touch point in the 'Water Drop' region, It is possible to minimize errors in touch recognition that may occur when water is present on the sensor pad, and to accurately detect the position where the touch occurred.

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.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

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. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims

A plurality of sensor pads arranged in a plurality of rows and columns;
A driving line disposed between the rows and the columns of the plurality of sensor pads and not electrically connected to the plurality of sensor pads; And
And a touch detection unit that detects a touch through an amount of change in the output voltage of the sensor pad after applying an alternating voltage to the sensor pad and the drive line in the first frame and the second frame in a floating state after the sensor pad is charged, , A touch detection device.

The method according to claim 1,
Wherein the touch detection unit detects a touch through a change in a touch capacitance formed between the sensor pad and the touch input tool in the first frame and detects a touch between the drive line and the sensor pad in the second frame, And detects the touch through a change in capacitance (Cm).

3. The method of claim 2,
Wherein the touch detection unit recognizes that a touch has occurred only when the reciprocal capacitance exhibits a lower value than the steady state.

The method of claim 3,
Wherein the touch detection unit recognizes a point where a decrease in the mutual capacitance is the largest among the areas where the sensor pad is disposed as a point of occurrence of a touch.

The method according to claim 1,
Further comprising a plurality of signal lines connecting each of the sensor pads and the touch detection unit and disposed in parallel with the drive line.

6. The method of claim 5,
And a dummy line formed between the driving line and the signal line.

A method of detecting a touch in a touch detection apparatus including a plurality of sensor pads arranged in a plurality of rows and columns,
Filling and floating at least one of the plurality of sensor pads;
Applying an alternating voltage to the sensor pad in a first frame;
Applying an alternating voltage to a drive line disposed between a row and a column of the sensor pad in a second frame and not electrically connected to the plurality of sensor pads; And
And detecting a touch through a sensor pad output voltage change amount in the first frame and the second frame.

8. The method of claim 7,
Wherein the touch detection is performed on the basis of a change in the touch capacitance formed between the sensor pad and the touch input tool for the first frame and is formed between the drive line and the sensor pad for the second frame Is made based on a change in mutual capacitance (Cm).

9. The method of claim 8,
Wherein the touch detection step includes recognizing that a touch has occurred only when the reciprocal capacitance exhibits a lower value than the steady state.

10. The method of claim 9,
Wherein the touch detection step further comprises recognizing a point where a decrease in the reciprocal capacitance is largest as a point of occurrence of a touch.