CN106997253B - 集成触摸屏的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成触摸屏的显示装置。根据本发明，所述集成触摸屏的显示装置包含彼此相对安置的第一衬底及第二衬底，液晶层插置在所述第一衬底与第二衬底之间，其中所述第一衬底形成有滤色器及共同电极，传感器图案及感测触摸信号的传感器信号线安置在所述第二衬底的下表面上，且像素电极及驱动所述显示装置的驱动信号线安置在所述液晶层与所述第二衬底之间。本发明装置允许传感器信号线定位于与传感器图案及像素电极堆叠的结构中的像素电极的驱动信号线相同的线上来防止在显示装置上观测信号线。

Description

集成触摸屏的显示装置

相关申请案的交叉参考

本申请案要求2015年11月16日申请的韩国专利申请案第10-2015-0160748号的优先权和权益，所述韩国专利申请案在此出于所有目的以引用的方式并入，如同在本文中完整阐述的那样。

技术领域

本发明涉及一种集成触摸屏的显示装置，且更确切地说，涉及一种能够改进传感器信号线的安置结构及解决显示装置内部的寄生电容问题的集成触摸屏的显示装置。

背景技术

通常，触摸屏为添加在诸如液晶显示器(liquid crystal display；LCD)、等离子显示面板(plasma display panel；PDP)、有机发光二极管(organic light emittingdiode；OLED)以及有源矩阵有机发光二极管(active matrix organic light emittingdiode；AMOLED)的显示装置上或设计为置于显示装置中的输入装置，并且为当物件接触屏幕时识别诸如手指及触摸笔的物件作为输入信号的装置。近年来，触摸输入装置已主要安装在诸如移动电话、个人数字助理(personal digital assistants；PDA)以及便携式多媒体播放器(portable multimedia player；PMP)的移动装置中。另外，触摸输入装置已用于整个工业领域，诸如导航、上网本、笔记本、数字信息装置、使用触摸输入支持操作***的台式计算机、因特网协议TV(internet protocol TV；IPTV)、剪刃战机、坦克以及装甲车。

用于前述显示装置的触摸屏或类似者依结构可分为触摸屏附加型显示装置、触摸屏单元上型显示装置以及触摸屏单元内型显示装置。触摸屏附加型显示装置是基于单独地制造显示装置及触摸屏且随后将触摸屏附接于显示装置的上部板的方案。触摸屏单元上型显示装置是基于在显示装置的上玻璃衬底的表面上直接形成配置触摸屏的组件的方案。如图1所示，触摸屏单元内型显示装置具有嵌入其中的触摸屏，且因此可增加显示装置的细长度及耐久性。

然而，触摸屏附加型(add-on type)显示装置具有其中完整的触摸屏安装于显示装置上的结构，且因此其问题为显示装置的厚度较厚且亮度较暗使其可见度降低。此外，触摸屏单元上型显示装置具有其中单独的触摸屏形成于显示装置的上表面上的结构，且因此相较触摸屏附加型显示装置可能减少厚度。然而，触摸屏单元上型显示装置的问题在于，配置触摸屏的驱动电极及感测电极以及用于在驱动电极与感测电极之间绝缘的绝缘层使得整体厚度增加且程序数目增加，因此使得触摸屏单元上型(touch screen on-cell type)显示装置的制造成本增加。

相比而言，触摸屏单元内型显示装置可提高耐久性并实现薄度，且因此优势为解决由触摸屏附加型显示装置及触摸屏单元上型显示装置引起的问题。

现有的触摸屏单元内型显示装置的问题在于，显示装置内的传感器信号线及驱动信号线通常由观测器观测，且当传感器信号线断开时，触摸屏的性能恶化。

此外，触摸屏单元内显示装置的问题在于，由导电材料制成的触摸传感器层与由金属材料制成的像素电极层之间的寄生电容大大增加。

[相关技术文献]

[专利文献]

韩国专利公开案第10-1144723号(2012年5月3日)

发明内容

根据本发明的集成触摸屏的显示装置的目标为提供一种具有嵌入其中的单层触摸屏的显示装置。

本发明的另一目标为通过允许传感器信号线定位于与传感器图案及像素电极堆叠的结构中的像素电极的驱动信号线相同的线上来防止在显示装置上观测信号线。

本发明的再一目标为通过在安置于矩阵结构中的单个传感器图案上形成多条传感器信号线来防止由于传感器信号线断开导致的触摸信号的识别误差。

本发明的又一目标为通过形成安置于显示装置的遮光区域中的传感器信号线作为金属布线来减少布线电阻。

根据本发明的示例性实施例，提供一种集成触摸屏的显示装置，所述集成触摸屏的显示装置包含彼此相对安置的第一衬底及第二衬底，液晶层插置在第一衬底与第二衬底之间，其中第一衬底形成有滤色器及共同电极，传感器图案及感测触摸信号的传感器信号线安置在所述第二衬底的下表面上，且像素电极及驱动显示装置的驱动信号线安置在所述液晶层与所述第二衬底之间。

根据本发明的另一示例性实施例，提供一种集成触摸屏的显示装置，所述集成触摸屏的显示装置包含彼此相对安置的第一衬底及第二衬底，液晶层插置在第一衬底与第二衬底之间，其中像素电极及驱动显示装置的驱动信号线安置在所述第一衬底的上表面上，传感器图案及感测触摸信号的传感器信号线安置在所述第二衬底的下表面上，且滤色器及共同电极安置在所述液晶层与所述第二衬底之间。

传感器信号线及驱动信号线可定位于相同线上。

黑色矩阵可形成于在第一衬底的绝缘衬底上形成的多个滤色器之间，且驱动信号线可形成于其中形成黑色矩阵的区域的相同线上。

传感器信号线的一侧可为由透明导电材料制成的透明布线，且其另一侧可为由金属导电材料制成的金属布线。

第二衬底可进一步在形成传感器图案及传感器信号线的触摸传感器层与形成像素电极及驱动信号线的像素电极层之间形成保护区域。

传感器图案可具有其中安置至少一列及至少一行的矩阵结构，且传感器图案中的每一个通过至少两条传感器信号线连接至触摸驱动IC(touch drive IC；TDI)。

TDI可将相同驱动信号传送至触摸传感器层及保护区域。

TDI可进一步包含将传送至保护区域的驱动信号放大的驱动信号放大器。

保护区域可分为多个区域，且可与触摸传感器层的方块驱动区域一致选择性地驱动划分区域中的每一个。

附图说明

图1为说明现有的集成触摸屏的显示装置的配置的图。

图2为说明根据本发明的第一实施例的集成触摸屏的显示装置的图。

图3为说明根据本发明的第一实施例的集成触摸屏的显示装置中的第一衬底的配置的图。

图4为说明根据本发明的第一实施例的集成触摸屏的显示装置中的第二衬底的配置的图。

图5A至图5C为说明根据本发明的集成触摸屏的显示装置的制造方法的概念的图。

图6为说明根据本发明的第二实施例的集成触摸屏的显示装置的图。

图7为说明根据根据本发明的第二实施例的集成触摸屏的显示装置的第二衬底的配置的图。

图8为说明根据本发明的第二实施例的集成触摸屏的显示装置中的第二衬底的配置的图。

图9为说明根据本发明的第二实施例的集成触摸屏的显示装置中的第一衬底、液晶层以及第二衬底的耦接安置结构的图。

图10为说明根据本发明的集成触摸屏的显示装置中的触摸电容Ct及共同电极电容Cvcom的形成的概念的图。

图11为说明根据本发明的集成触摸屏的显示装置中的每一像素电极与显示驱动IC(display drive IC；DDI)之间的连接状态的图。

图12为说明根据本发明的集成触摸屏的显示装置中的每一传感器信号线与触摸驱动IC(TDI)之间的连接状态的图。

图13为说明根据本发明的集成触摸屏的显示装置中的传感器信号线的透明布线及金属布线的概念的图。

图14为说明添加保护区域的根据本发明的第三实施例的集成触摸屏的显示装置的图。

图15为说明放大TDI的驱动信号并将放大的驱动信号传送至根据本发明的集成触摸屏的显示装置中的保护区域的概念的图。

图16为说明划分根据本发明的集成触摸屏的显示装置中的保护区域的概念的图。

图17至图24为说明使用根据本发明的集成触摸屏的显示装置的驱动背后现象(driving back phenomenon)的触摸检测内容的图。

附图标号说明：

8：触摸输入构件；

10、10a、10b：传感器图案；

12：充电构件；

12-1：输出端子；

14：触摸检测器；

14-1：缓冲器；

14-2：放大器；

14-3：DAC转换器；

14-4：参考电压；

14-5：ADC转换器；

15：共同电压检测器；

16：开关单元；

22：传感器信号线；

25：手指；

22-1：透明布线；

22-2：金属布线；

22-3：接触孔；

28：存储器单元；

30：显示驱动器IC；

31：驱动器；

33：定时控制器；

35：处理器；

40：CPU：

46：通信单元；

47：电源单元；

50：触摸屏；

120：滤色器；

130：黑色矩阵；

140：覆盖层；

150：共同电极层；

160：绝缘衬底；

170：钝化层；

180：像素电极；

190：驱动信号线；

220：滤色器；

230：黑色矩阵；

240：覆盖层；

250：共同电极；

260：绝缘衬底；

270、270′：钝化层；

280：像素电极；

290：驱动信号线；

300：液晶层；

500：保护区域；

500-1：保护区域；

500-2：保护区域；

500-3：保护区域；

500-4：保护区域；

A1：主动区域；

A2：可见区域；

A3：遮光区域。

具体实施方式

为了充分理解本发明的操作优点及本发明的实施例实现的目标，应当参照示出本发明的实施例的附图和附图中描述的内容。

图2为说明根据本发明的第一实施例的集成触摸屏的显示装置的图，其中所述显示装置大部分包含第一衬底、第二衬底以及液晶层。

如图3所示，在第一实施例的第一衬底中，多个滤色器120形成于绝缘衬底160下方，且黑色矩阵130形成于对应的滤色器120之间。

此外，覆盖层140形成于滤色器120下方，且黑色矩阵130及共同电极层150形成于覆盖层140下方。

此外，在第二实施例的第二衬底中，绝缘衬底160上的传感器图案10及传感器信号线22形成于同一层上以形成触摸传感器层，钝化层170形成于触摸传感器层上，且像素电极180及驱动显示装置的驱动信号线190形成于钝化层170上。

如图5A所示，所形成的第一衬底及第二衬底彼此相对安置，液晶层300插置在第一衬底与第二衬底之间。此时，第一衬底位于液晶层300上方，且第二衬底位于液晶层300下方。如图5B所示，如果第一衬底及第二衬底彼此耦接并且随后其上下位置倒置，那么如图5C所示，第一衬底及第二衬底如第一实施例形成。此时，第一衬底位于液晶层300下方，且第二衬底位于液晶层300上方。

在根据本发明的第一实施例的集成有触摸屏的触摸屏中，当推叠第一衬底及第二衬底时，多个滤色器120安置在安置触摸传感器10的区域中，且驱动信号线190安置在与其中形成黑色矩阵130的区域相同的线上。

此外，传感器信号线22及驱动信号线190位于同一线上。

换句话说，传感器信号线22及驱动信号线190安置在其中形成黑色矩阵130的区域中的同一线上，从而防止信号线通过观测器观测。

此外，在本发明的第一实施例中，传感器图案10及传感器信号线22由氧化铟锡(indium tin oxide；ITO)、氧化锑锡(antimony tin oxide；ATO)、纳米碳管(carbon nanotube；CNT)以及氧化铟锌(indium zinc oxide；IZO)中的至少一种透明导电材料制成。

图6为说明根据本发明的第二实施例的集成触摸屏的显示装置的图，其中所述显示装置大部分包含第一衬底、第二衬底以及液晶层。

如图7所示，在第二实施例的第一衬底中，钝化层270′形成于绝缘衬底上，且像素电极280及驱动信号线290形成于钝化层270′上。

此外，如图8所示，在第二实施例的第二衬底中，绝缘衬底260下方的传感器图案10及传感器信号线22形成于同一层上以形成触摸传感器层，且钝化层270形成于触摸传感器层下方。

此外，多个滤色器220形成于钝化层270下方，黑色矩阵230形成于对应的滤色器220之间，覆盖层240形成于滤色器220及黑色矩阵230下方，且共同电极250形成于覆盖层240下方。

如图9所示，所形成的第一衬底及第二衬底彼此相对安置，液晶层300插置在第一衬底与第二衬底之间。此时，第一衬底位于液晶层300下方，且第二衬底位于液晶层300上方，且当第一衬底及第二衬底彼此耦接时，如上述图6形成第一衬底及第二衬底。

在根据本发明的第二实施例的集成有触摸屏的触摸屏中，当推叠第一衬底及第二衬底时，多个滤色器220安置在安置触摸传感器10的区域中，且驱动信号线290安置在与其中形成黑色矩阵230的区域相同的线上。

此外，传感器信号线22及驱动信号线290位于同一线上。

换句话说，传感器信号线22及驱动信号线290安置在其中形成黑色矩阵230的区域中的同一线上，从而防止信号线通过观测器观测。

此外，在本发明的第二实施例中，传感器图案10及传感器信号线22由氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡(ATO)、纳米碳管(CNT)以及氧化铟锌(IZO)中的至少一种透明导电材料制成。

图10为说明根据本发明的集成触摸屏的显示装置的使用状态的图，其中如果手指或由类似于手指的导体形成的触摸输入构件(touch input means)8接触或接近显示装置时，在传感器图案10与触摸输入构件8之间形成触摸电容Ct，且在传感器图案10与共同电极层150之间形成共同电极电容Cvcom。

此外，根据本发明的传感器图案10具有其中安置至少一列及至少一行的矩阵结构，且对应的传感器图案10优选地通过至少两条传感器信号线22连接至触摸驱动IC(TDI)。

即，当形成至少两条传感器信号线22时，即使一条传感器信号线22断开，仍可通过另一传感器信号线22传送触摸输入信号，从而稳定地维持触摸屏的性能。

图11为说明驱动信号线190及290以及显示驱动IC(DDI)的连接状态的图，且图12为说明传感器信号线22及触摸驱动IC(TDI)的连接状态的图，且从这些说明中可了解，传感器信号线22安置在与驱动信号线190及290的安置区域相同的线上，且因此传感器信号线22可隐藏于显示装置中。

在此情况下，显示驱动器IC 30位于驱动显示装置的DDI外部，且可与DDI异步驱动。根据另一形式，显示驱动器IC 30位于DDI内部，且可与DDI同步驱动。

此外，根据本发明，如图13所示，传感器信号线22的一侧形成为由透明导电材料制成的透明布线22-1，且其另一侧形成为由金属导电材料制成的金属布线22-2，其中金属布线22-2优选地由诸如铝及铝合金的铝基金属、诸如银及银合金的银基金属、诸如铜及铜合金的铜基金属、诸如钼及钼合金的钼基金属、铬、钛、钽等制成。金属布线22-2可包含具有不同物理特征的两层，即，其上的下层(未图示)及上层(未图示)。下层由具有低电阻率的金属(例如，诸如铝(A1)及铝合金的铝基金属)制成以减少信号延迟或压降。与此不同的是，下层由带有氧化铟锡(ITO)及氧化铟锌(IZO)的具有优良接触特征的材料(例如，钼(Mo)及钼合金、铬(Cr)等)制成。形成于异质层上的透明布线22-1及金属布线22-2通过接触孔22-3彼此连接。

如图13所示，信号线在可见区域A2而非主动区域A1中形成为透明布线22-1，其最大限度地防止可见区域中的信号线通过观测器观测。此外，遮光区域A3中的信号线形成为金属布线22-2，且遮光区域A3为使用黑墨等隐藏的区域，且遮光区域A3的下表面不通过观测器观测。因此，为了最大限度地降低信号线的布线电阻，将金属布线22-2用于遮光区域A3中。此外，如所示，金属布线22-2及透明布线22-1通过接触孔22-3在遮光区域A3中彼此连接。

图14为说明根据本发明的第三实施例的集成触摸屏的显示装置的图，且根据本发明的第三实施例的显示装置具有与第一实施例相同的配置。此处，在第二衬底中，保护区域500进一步形成于其上形成传感器图案10及传感器信号线22的触摸传感器层与其上形成像素电极180及驱动信号线190的像素电极层之间。

在具有单元内结构的显示装置中，当触摸传感器层及像素电极层彼此结合时，存在寄生电容大大增加的问题。根据本发明的集成触摸屏的显示装置进一步包含保护区域500作为用于解决以上问题的方式。在形成保护区域500时，优选的是，第一钝化层191进一步形成于触摸传感器层与保护区域500之间，且第二钝化层192进一步形成于保护区域190与像素电极层之间。

根据本发明，显示驱动器IC 30将相同驱动信号传送至触摸传感器层及保护区域500。本发明的驱动信号为驱动电压Vdrv，且当显示驱动器IC 30在从低状态的高状态下或从高状态的低状态下将驱动电压Vdrv传送至触摸传感器层时，分别传送至触摸传感器层及保护区域的驱动电压的相可相同或不同。

此外，除驱动电压Vdrv之外，可迫使从显示驱动器IC 30产生的其它信号。

根据本发明的显示驱动器IC 30可使用一个信号驱动保护区域500，但由于触摸传感器层与像素电极层之间的寄生电容增加，因此可能降低TDI的驱动能力。

因此，如图15所示，优选的是，显示驱动器IC 30进一步包含放大传送至保护区域500的驱动信号的驱动信号放大器，其中驱动信号放大器配置为包含大部分以各种形式安置的缓冲器或OPAMP，类似分别安置在保护区域500上方及下方或分别安置在保护区域500上方及下方的左侧及右侧上等。

根据本发明的第三实施例，当保护区域500驱动方块单元中的触摸传感器层时，不驱动未感测到的区域的保护区域500。

因此，如图16所示，根据本发明的保护区域500分为多个保护区域500-1至500-4，且优选的是，在匹配触摸传感器层的方块驱动区域时选择性地驱动所划分保护区域500-1至500-4中的每一个，且驱动信号放大器也安置在所划分区域中的每一个中。

取决于是否由触摸输入构件产生触摸，当触摸电容Ct添加至驱动电容器Cdrv时，根据本发明的显示驱动器IC 30使用驱动背后现象检测触摸信号。

此外，根据本发明的TDI包含其一端连接至传感器图案且另一端施加驱动电压用于触摸检测的驱动电容器Cdrv、检测从显示装置产生的共同电压的共同电压检测器、产生与共同电压同步的驱动电压Vdrv的驱动电压产生器以及连接至传感器图案且取决于是否由触摸输入构件产生触摸在触摸电容Ct添加至驱动电容器Cdrv时使用驱动背后现象检测触摸信号的触摸检测器。

不同于基于通过手指等接触检测电容大小的方案的现有触摸检测构件，TDI是基于检测在将交流驱动电压施加于添加的驱动电容器时由于触摸电容的大小差异产生的驱动背后现象的方案。根据本发明的触摸检测***将通过由于驱动电容器及共同电容以及在不产生触摸时的寄生电容发生的驱动背后现象产生的电容值与在通过触摸产生添加触摸电容时由驱动背后现象产生的电压值进行比较，并提取两种电压值之间的差，从而最小化由于外部噪音、寄生电容等产生的效应，且更稳定地获得触摸信号。

本发明中描述的显示装置是指LCD、PDP以及OLED中的任一个，或指显示图像的所有其它构件。

在上文所列的显示装置中，LCD需要共同电压Vcom来驱动液晶。例如，小型及中型便携式LCD使用线反转方案，其中共同电极的共同电压在一条栅极线或多条栅极线中的每一个中交替，以此减小电流消耗。作为另一实例，就大型LCD而言，共同电极的共同电压具有恒定DC电平，且LCD使用点反转驱动方案。作为另一实例，就平面内切换模式LCD而言，共同电极形成于LCD TFT衬底的区域的一部分中，且因此通过线反转或点反转驱动方案来显示图像。就平面内切换模式LCD而言，背景通常形成于通过背氧化铟锡(ITO)暴露于外部的整个滤色器上方，且与接地信号接地以切断静电放电(electrostatic discharge；ESD)。

根据本发明的实施例，除如上文所述施加共同电压Vcom的电极之外，通常在显示装置内作用的所有电极被称作“共同电极”，且施加至显示装置的共同电极的交流电压或直流电压或以非特定频率交替的电压被称作“共同电压”。

此外，在本说明书中，“迫使信号”是指已保持任何状态的信号等级改变或处于浮动状态的任何信号的连接。例如，迫使信号为开关组件的开/关控制端子可指现有低电平电压变更为高电平，且任何电压施加于处于浮动状态的开关组件的开/关控制端子以打开/关闭无任何信号的开关组件。

此外，在本发明中，“驱动背后现象”及“驱动背后”作为相同含义使用，且缩写为“D/B”。

此外，在本说明书中，触摸驱动IC缩写为TDI。

此外，在本发明中，当未产生触摸时，检测通过D/B的电压，且当产生触摸时，也检测通过D/B的电压，且因此两种电压之间的使用关系确定是否产生触摸及触摸构件的接触区域，以使得通过D/B现象检测电压的含义与检测触摸信号的含义相同。

图17为概念地说明用作本发明中的充电构件的一个实例的开关组件当中的三端开关组件的图。参考图17，三端开关组件通常包含三个端子(terminal)：开/关控制端子Cont、输入端子In以及输出端子Out。开/关控制端子为用于控制开关组件的开/关的端子。当预定量的电压或电流施加于端子时，施加于输入端子的电压或电流以电压或电流形式输出至输出端子。

根据本发明的实施例，提到作为充电构件的三端开关组件可为(例如)继电器(relay)、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor；CMOS)开关、PMOS或NMOS、双极结晶体管(bipolar junction transistor；BJT)、场效应晶体管(fieldeffect transistor；FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxidesemiconductor field effect transistor；MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(insulated gatebipolar transistor；IGBT)、薄膜晶体管(thin film transistor；TFT)以及OPAMP，且可通过其间的同耦接或异耦接形成。

作为继电器，除三端组件之外，还可使用四端组件。作为可用于本发明中的充电构件，可使用具有可打开/关闭输入及输出而不管输入及输出端子的数目且通过开/关控制端子打开/关闭输入及输出的控制端子的任何组件。

同时，作为三端开关组件的实例，CMOS开关配置为PMOS及NMOS的组合，其中输入及输出端子彼此连接，但开/关控制端子单独存在以一起连接至同一控制信号或单独连接至个别控制信号以此确定开/关状态。继电器为在将电流施加于控制端子时输出施加于输入端子的电压或电流的组件，且BJT为当电流在一状态下在基极端子中流动时使得通过预定量放大的电流从集电极流动至发射极的组件，其中将基极的高于临限值(临限电压)的电压施加于基极。此外，TFT为用于配置诸如LCD及AMOLED的显示装置的像素单元中的开关组件，且配置为包含为控制端子的栅极端子、为输入端子的源极端子以及为输出端子的漏极端子。此处，当将比施加于漏极端子的电压大一临限值的电压施加于栅极端子时，且因此使得取决于施加于栅极端子的电压量的电流从输入端子流至输出端子。

在描述本发明的详细实施例之前，将参考图18简要描述检测根据本发明的触摸输入的原理。在图18的实例中，假定传感器图案10及手指25以间隔“d”彼此隔开，且在手指25或与其类似的导电触摸构件接近传感器图案10时具有相对区域“A”。随后，如图18的右等效电路及等式中所示，电容“C”形成于手指25与传感器图案10之间。当电压或电流信号提供至具有电容“C”的传感器图案10的信号输入线且具有电荷量“Q”大小的电荷积聚于具有电容“C”大小的电容器中时，电容器可基于关系等式V＝Q/C来积聚电荷。当在连接至触摸检测器的传感器图案10中产生与电容“C”的大小具有关系的驱动背后时，本发明使用驱动背后检测触摸。

图19为说明根据本发明的实施例的触摸检测构件的基础结构的电路图。参考图19，根据本发明的实施例的特定触摸检测构件具有配置充电构件12、传感器图案10、传感器信号线22、驱动电容器Cdrv、共同电极电容器Cvcom以及触摸检测器14的基础结构。

充电构件12将预充电信号提供给传感器图案10且通过迫使为被命名为“Cont”的“开/关控制端子”的关闭信号关闭以使得输出端子12-1进入高阻抗。

预充电信号为通过在检测触摸信号之前将直流电压施加至连接至充电构件12的输出端子12-1的所有电容器对这些电容器充电的电压。因此，充电构件12为取决于提供给开/关控制端子的控制信号执行开关操作的开关组件或诸如取决于控制信号提供信号的OPAMP的线性组件。

与图19的实施例相同，当三端开关组件用作充电构件12时，适当的充电电压可提供给传感器图案10及诸如驱动电容器Cdrv及共同电极电容器Cvcom的所有电容器，所述电容器通过使用提供给开/关控制端子的控制信号及提供给输入端子的信号在所需时间连接至充电构件12的输出端子12-1。作为充电电压，可使用包含零电压的直流电压及交流AC电压，像是方波、三角波或正弦波。

充电电压与触摸驱动IC(下文称为TDI)中使用的电压具有关系，其中集成有根据本发明的触摸检测***。将参考(例如)图20A及图20B描述所述关系。

TDI的内部电压为5V。如果假定当将等于或大于5V的电压提供至TDI时TDI受损，那么在TDI中操作的电路的操作电压不超过5V。与图20A及图20B的实施例一样，假定下文描述的由于D/B的电位差为3V。在此情况下，如图20A所示，如果充电构件12的输出端子12-1的电压在产生D/B之前为3V，那么充电构件的输出端子12-1的电压通过D/B为6V，其超过为TDI的内部电压的5V，且因此，显示驱动器IC 30放置于损害区域中。

为了解决以上问题，如图20B所示，如果连接至充电构件的输出单元的电容器通过在充电构件处于打开状态的状态下施加1V至充电构件的输入单元充电1V，那么即使通过上述驱动背后产生3V的电位差，输出端子12-1的电位仍为4V，且因此显示驱动器IC 30在安全区域中操作。

因而，本发明的实施例可包含基于产生驱动背后时的TDI的内部电压控制调节最大电压量的充电电压的功能。

图21说明根据本发明的实施例的触摸检测器14的配置。参考图21，充电构件12的输出端子12-1及连接至输出端子12-1的所有电容器连接至触摸检测器14。下文待描述的D/B现象发生于连接至充电构件12的输出端子12-1的电容器中，且因此，由D/B产生的电压供应至触摸检测器14的缓冲器14-1。缓冲器14-1的输入端子通常为高阻抗(下文被称作Hi-z)，且因此，如果充电构件的输出端子12-1处于Hi-z，那么连接于充电构件的输出端子12-1与缓冲器14-1之间的所有电容器也变为Hi-z状态。本发明的实施例说明充电构件的输出端子12-1直接连接至缓冲器14-1，但可连接至所有组件的端子，其中的输入处于Hi-z状态，诸如MOS的栅极及TFT的栅极，而非缓冲器14-1。使得充电构件的输出端子12-1及触摸检测器14进入Hi-z的原因为仅当下文描述的D/B现象检测处于Hi-z状态且检测时间可能较长时。也就是说，由于在Hi-z状态下无分离电荷的放电路径，因此由D/B产生的电压电平在最低限度地改变时维持长时间。

来自缓冲器14-1的信号输出输入至放大器14-2。如果放大器14-2的输入端子为Hi-z，那么图21的点P可直接连接至放大器14-2的输入端子。

当在点P处的信号电平较低且因此需要放大时，可通过各种放大器放大信号。然而，使用差分放大器为优选的。原因是，点P充有下文描述的预充电电压(或充电电压)，且可在放大过程期间通过差分放大器去除充电电压，且仅可放大点P处由D/B现象产生的电压。

为了在使用差分放大器时去除类似充电电压的直流位移，需要将直流电压施加至差分放大器的负极端子。为了施加直流电压，需要使用DAC转换器14-3或需要使用“参考电压14-4”，其中Ref电压为具有作为电压参考的预定电位的直流电压，且在下文图23中描述的电源单元47中产生。

图21说明仅使用一个对应于一个传感器图案10的ADC，但如果使用如图21所示的多个触摸检测电路，那么也可使用多个ADC，且由于所使用ADC的数目增加，因此可减少信号的计算时间。

尽管图21中未说明，仍可在几个功能单元当中使用滤波器，所述功能单元显示于触摸检测器14中。例如，滤波器还可用于缓冲器14-1的先前级中，且滤波器可用于放大器14-2的先前级中或甚至放大器级中。作为过滤器，可使用诸如带宽低通滤波器、带宽高通滤波器、除草滤波器(grass cutfilter；GCF)、分级滤波器以及均值滤波器等使用斩波的各种滤波器。

传感器滤波器10由透明导体或金属制成。当传感器图案10安置于显示装置上并且由透明导体制成时，透明导体可为诸如氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡(ATO)、纳米碳管(CNT)以及氧化铟锌(IZO)的透明导电材料或具有与其类似的导电特性的透明材料。如果传感器图案10用作与显示装置一起使用的触摸键盘以及冰箱或监视器的触摸按键，那么传感器图案10也可由诸如金属的非透射材料制成。

传感器图案10可以各种形式图案化。例如，传感器图案10可为点矩阵形式，其中触摸屏50的主动区域中的隔离岛可以矩阵形式设置或可设置线性图案穿过触摸屏50。将在下文描述的实施例中详细描述传感器图案10的形式。

传感器信号线22为将在具有与其类似的导电特征的手指25或触摸构件(例如，类似于触摸笔等)接近传感器图案10时形成的电容器的极性连接至触摸检测器14的信号线，且可类似于传感器图案10由透明导电材料形成，且在一些情况下也可由诸如金属的非透射材料形成。将在下文描述的实施例中描述传感器信号线22的具体实施例。

驱动电容器Cdrv为用于针对根据本发明的触摸检测施加驱动电压的组件，且其一个端子连接至触摸检测器14，且其另一端子施加驱动电压，且D/B现象由驱动电压产生。

如图19所示，充电构件12的输出端子12-1连接至触摸检测器14。此外，驱动电容器Cdrv的一个端子连接至充电构件12的输出端子12-1，且驱动电容器Cdrv的另一端子施加检测信号。检测信号为多个不同电位替代的电压，且为诸如方波、正弦波及三角小的周期性或非周期性波形，且通过允许触摸检测器14或传感器图案10感应与替代驱动电压的量成比例的D/B电压。所检测的D/B电压在触摸检测器14、传感器图案10以及充电构件12的输出端子12-1当中的交叉点处检测，且因此贯穿本说明书，在传感器图案10、触摸检测器14或充电构件12的输出端子12-1处检测D/B信号的含义为在相同位置处检测D/B信号的含义。

图19的共同电极电容器Cvcom为当传感器图案10与显示装置的共同电极相对时形成的电容，且其一个端子连接至触摸检测器14，且其另一端子施加共同电压。共同电压可直接施加至共同电极电容器或通过通过诸如玻璃及空气的介质电磁感应间接施加。

图22说明MOS、TFT或FET用作开关组件的一个实例且模/数转换器(analog todigital converter；ADC)用于触摸检测器14的情况。ADC执行将所检测模拟信号转换为数字信号的功能以及将本发明实施例中检测的触摸信号转换为数字信号及将数字信号传送至图23的处理器35或CPU 40的功能。

如图22所示，当人体的手指25以预定间隔接近传感器图案10时，触摸电容“Ct”形成于手指25与传感器图案10之间。Ct为由图18的关系等式设定的值，且可通过调节触摸构件与传感器图案10之间的间隔、相对区域等自由调节。例如，如果传感器图案10的区域形成为较大，那么根据图18的关系等式，Ct也形成为较大。相反，由于传感器图案10的区域形成为较小，因此Ct形成为较小。根据一个实施例，Ct可被设计为具有几个超威型法拉(fF)至几十个微法拉(μF)。

图22的Cp为寄生电容器且类似Ct通过等式形成，或为除可类似Cdrv制造的电容器之外的电容器值的总和，且可通过一个端子连接至触摸检测器14且另一端子连接至任何地面的电容器建模。因此，可形成地面不同的多个寄生电容器Cp，但本说明书在地面为一个的假设下仅说明连接至一个地面的一个寄生电容器。作为寄生电容器Cp，存在各种形式的寄生电容器，诸如在传感器信号线22与显示装置之间产生的寄生电容器，当如图23所示传感器图案10以点矩阵形式以复数个安装且因此连接至传感器图案10的传感器信号线22彼此平行安置时产生于传感器信号线22之间的寄生电容器，当TDI连接至传感器图案10时在连接部分处产生的寄生电容器，由于使用***电路连接至在TDI内的传感器信号线的电路单元的干扰发生的寄生电容器，等等。取决于下文描述的<等式1>或<等式2>，寄生电容器用以通过***等式的分母中降低D/B信号，且因此，由于寄生电容器的数目减少，触摸检测为有利的。

返回参考图22，预充电电压Vpre施加于充电构件12的输入终端，且当通过施加于开/关控制端子cont的控制电压Vg打开开关组件时，通过输出端子12-1输出预充电电压Vpre。因此，连接至充电构件12的输出端子12-1的所有电容器充有预充电电压Vpre。

根据实施例，如果当Vpre为3V且Vg从零电压变为10V时打开开关组件，那么在打开开关组件后连接至驱动电容器Cdrv、触摸电容器Ct以及寄生电容器Cp的触摸检测器14的电位为3V。如果对点P充电且随后开关组件的控制电压Vg从10V降至0V以关闭开关组件，那么为触摸检测器的点P变为Hi-z且因此点P的电荷分离，且如果交流驱动电压施加于驱动电容器Cdrv，那么点P处检测的电压量与驱动电压量成正比，且产生具有连接至点P的电容器大小关系的驱动背后现象。

在此情况下，如果假定Cdrv、Cp以及Cvcom为固定值且施加于驱动电容器Cdrv的驱动电压量为恒定的，那么在点P处通过D/B现象检测的电压量依赖于触摸电容器Ct。因此，如果根据触摸电容器Ct的大小改变通过触摸检测器14检测的电压且因此检测由于驱动背后现象的驱动电压的差异，那么确定是否产生触摸并计算传感器图案10及触摸构件25的相对区域(或触摸区域)以及发现触摸点为可能的。

返回参考图22，形成于传感器图案10与类似手指25的导体之间的触摸电容Ct及Cdrv、Cvcom以及Cp连接至充电构件12的输出端子12-1。因此，如果在打开充电构件12的状态下将任何电压、电流等的预充电信号施加于输入单元12-2，那么以预充电电平对Cdrv、Ct、Cvcom以及Cp进行充电，且因此，触摸检测器14的输入端子的电位变为预充电电平。接下来，当关闭充电构件12时，只要其未单独放电，那么在四个电容器中充电的信号保持预充电(或充电)信号电平(signal level)。

为了稳定地分离充电信号，充电构件12的输出端子12-1及触摸检测器14的输入端子处于Hi-z状态。优选地，充电构件12的输出端子12-1及触摸检测器14的输入端子可具有至少210Kohm的阻抗。如果当对在四个电容器中充电的信号放电时观测触摸输入，那么分离通过其它方式的充电信号，或如果在放电开始计时时快速观测信号，那么触摸检测器14的输入端子不必为Hi-z。

触摸检测器14检测是否改变传感器图案10的信号电平。优选地，触摸检测器14检测当产生触摸时(即，当形成Ct时)通过D/B现象检测的电压量相较当未产生触摸时(即，当未形成Ct时)通过D/B现象检测的电压量的差异，由此获得触摸信号。触摸检测器14可具有各种组件或电路配置。下文描述的实施例描述使用作为触摸检测器14的开关组件及放大器但触摸检测器14的配置不限于所述实施例的实例。

当未产生触摸时通过施加于驱动电容器Cdrv的一个端子的驱动电压的驱动电容器Cdrv及缓冲器14-1的输出通过以下<等式1>确定。

<等式1>

当产生触摸时，将触摸电容Ct平行添加至触摸检测器14，且因此在触摸检测器14的输入端子处通过驱动背后检测的电压通过以下<等式2>确定。

<等式2>

在以上<等式1>及<等式2>中，ΔVsensor表示在触摸检测器14的输入端子处由D/B产生的电压，Vpre表示预充电电压，Vh表示施加于驱动电容器Cdrv的驱动电压的高电平电压，V1表示施加于驱动电容器Cdrv的驱动电压的低电平电压，Vcom表示共同电极电容，Cp表示寄生电容，且Ct表示触摸电容。

图23为示出根据本发明的实施例的触摸屏的配置图。图23为应用如图21或图22所示的触摸检测构件的实施例且说明以点矩阵形式设置传感器图案10的实例。

图23的下部具备显示驱动器IC 30的配置。显示驱动器IC 30可包含驱动器31、触摸检测器14、定时控制器33、信号处理器35、存储器单元28、共同电压检测器15、电源单元47以及通信单元46，且可进一步包含CPU 40。CPU 40为具有操作功能的微处理器，且也可位于显示驱动器IC 30外部。

触摸屏50通过图案化具备传感器图案10及传感器信号线22。传感器图案10由为透明导体、纳米碳管(CNT)等的ITO或IZO制成，且可具有正方形、圆形、三角形、星形或不限于所述形状的碎片形。传感器图案10及传感器信号线22由相同组件形成，且如果传感器图案10由ITO制成，那么传感器信号线22也由ITO制成。所述方法可图案化传感器图案10及具有屏蔽薄片的传感器信号线22，且本发明的触摸屏50可通过屏蔽薄片制造于单层中。

由于另一传感器图案10或传感器信号线22不在传感器图案10或传感器信号线22上方或下方通过，因此使用单层的本发明的触摸屏50可减小触摸屏50的厚度，提高透射率并减少由于产量提高的成本。

返回参考图23，驱动器31类似于图22的实施例包含充电构件12及驱动电容器Cdrv。此外，存在共同电压检测电路。取决于以上<等式1>或<等式2>，通过Cdrv的大小产生所检测电压的量的差，且因此，可改变Cdrv的大小的构件需要包含于TDI中。由于Cdrv的大小增加，因此所检测电压的大小越来越大，此意味着检测灵敏度良好。然而，当Cdrv的大小也增加时，TDI的容量增加，其为TDI的价格提升的因素。因此，Cdrv的大小需要设计为合适大小。为了调节Cdrv的大小，用于调节大小的寄存器安装在TDI中。寄存器(register)具有多个地址(address)，且不同Cdrv值映像至每一地址。对应于寄存器的所选择值的Cdrv连接至触摸检测器14中包含的触摸信号检测电路。

根据图23的实施例，有35个传感器图案10(在宽度上有5个传感器图案10x在长度上有7个传感器图案10)，且当传感器图案10位于显示装置的A/A的上表面时，A/A分为35个触摸区域。此仅为一个实施例，且超过100个传感器图案10可安装于实际触摸屏50上。如果一一对应于许多传感器图案10的如图22所示的触摸检测器14存在于显示驱动器IC 30的驱动器31中，那么TDI的区域较宽，其为价格上升的因素。因此，少量触摸检测器14安装在驱动器中，且可通过分时法多路传输传感器图案10以检测触摸信号。

例如，图22所示的一个触摸检测器14安装于驱动器31中。传感器图案10连接至充电构件12、触摸检测器14以及触摸信号检测电路，所述触摸信号检测电路通过连续逐个地多路传输连接至与其连接的电容器。也就是说，由于触摸信号检测电路单元的数目仅为一个但传感器图案10的数目为35个，因此需要设计具有35个输入并选择35个输入中的一个且将所选择的一个输入连接至检测电路的多路复用器(multiplexer)。

根据另一实施例，多个触摸信号触摸检测器14安装于驱动器31中。然而，多个触摸信号触摸检测器14安装为少于传感器图案10的数目，且在图23的实施例中，安装5个或7个触摸信号触摸检测器14。当安装5个触摸信号检测电路单元时，可同时检测5个传感器图案10的触摸信号，逐个对应于安装于水平方向上的5个传感器图案10，且因此，所有35个传感器图案10的触摸信号可通过7倍扫描检测。此外，如果使用七个检测电路单元14，那么可对在垂直方向上划分的7个传感器图案10扫描一次以检测触摸信号，且因此，可在垂直方向上以5倍扫描检测35个传感器图案10的信号。

传感器图案10用于检测触摸信号或用于检测共同电压。例如，在图23中，水平方向上的第六线的第一传感器图案(在斜线中处理)不是当在包含第一线至第五线的传感器图案10中检测触摸信号时检测触摸的顺序，且因此连接至共同电压检测电路单元以检测共同电压。如果完成直至第五线的触摸检测且因此第一传感器图案到达其检测作为用于检测共同电压的传感器图案10的触摸的顺序，那么使用已完成触摸检测的传感器图案10或尚未执行触摸检测的传感器图案10。信号处理器35控制驱动器的MUX以确定传感器图案10是否连接至在图22中划分的触摸检测电路或连接至共同电压检测电路，且将要求的控制信号传输至驱动器31。取决于自信号处理器35传输的信号，驱动器31将传感器图案10连接至触摸检测电路单元或共同电压检测电路单元。在此情况下，使用一或多个共同电压检测电路单元，且多个共同电压检测电路单元连接至多个不同传感器图案10以检测共同电压。

若可能，降低来自待连接至显示驱动器IC 30的传感器图案10的传感器信号线22的电阻为优选的。为此目的，如图23所示，传感器信号线22在传感器图案10的五点钟方向连接至拐角，且因此，传感器图案10与TDI之间的连接路径可为最短距离。传感器图案10的五点钟方向为最小化传感器图案10与TDI之间的路径的路径，且如果显示驱动器IC 30在与图23相同的传感器图案10的配置中位于上侧处，那么从位于待连接至显示驱动器IC 30的传感器图案10的11点钟或2点钟方向处的拐角部分附近获得传感器信号线22的来源。

此外，由于传感器图案10远离显示驱动器IC 30，传感器信号线22的电阻或通过传感器信号线22检测的寄生电容得以增加，且因此，由于传感器图案10远离显示驱动器IC30，传感器信号线22的线宽度较宽以减小电阻大小且加宽传感器信号线22之间的间距，由此减小Cp。也就是说，根据本发明的实施例，传感器信号线22的宽度基于传感器图案10与显示驱动器IC 30之间的距离设定为不同，由此取决于触摸板10的位置防止触摸检测恶化。

如上文所描述，触摸检测器14检测通过D/B的电压，放大所检测电压，并将放大电压输出至ADC转换器14-5(或被命名为ADC)。作为触摸检测器14中包含的ADC转换器14-5，使用一个ADC或使用多个ADC转换器14-5。由于所使用ADC转换器14-5的数目增加，将所检测模拟信号转换为数字信号的时间可逐渐变短。然而，由于ADC转换器14-5的数目增加，功率消耗增加且显示驱动器IC 30的面积增加，其为成本增加的因素。因此，考虑功率消耗、显示驱动器IC 30的面积以及成本增加的因素，需要适当地选择ADC的数目。DAC转换器14-3也包含于触摸检测器14中。DAC转换器14-3的输出信号用以用作强制接到在下文描述的差分放大器的配置中的差分放大器的参考信号并校正每一传感器图案10中检测的电压。

定时控制器33用以产生TDI中所需的多个不同时脉(clock)。例如，需要时脉操作CPU40，且也需要时脉操作ADC或连续操作驱动器31的多路复用器。因而，每一功能所需的时脉可为几个，且定时控制器33可产生及提供多个不同时脉。

已经描述了共同电压检测器15，且因此将忽略其详细描述。

信号处理器35将由触摸检测器14产生的ADC值传送至CPU 40，控制通信单元46以通过内部集成电路(I2C)或串行***接口总线(serial peripheral interface bus；SPI)信号线将ADC值传输至显示驱动器IC 30的外部，或产生及提供诸如信号处理器35或驱动器的显示驱动器IC 30内部了的所有功能组件中所需的信号。用于每一功能或每一功能块的组件代表图23所示的每一功能。例如，九个功能块包含于当前的TDI内部，且CPU 40为功能块中的一个。信号处理器35适应存储器单元28中的触摸检测器14中产生的ADC值或执行所需操作。例如，信号处理器35可意指触摸检测器14中产生的ADC值以计算由于传感器图案10及触摸构件的触摸的触摸区域，且可使用ADC值或操作区域值操作触摸坐标(touchcoordinate)。

存储器单元28配置为闪存存储器、E2PROM、SRAM或DRAM。闪存存储器或E2PROM储存有操作CPU 40所需的工厂校准或程序的结果值或注册值。如果图23中由5个x 7个组成的传感器图案10的集合定义为帧(frame)，那么包含于一个帧中的包含传感器图案10的检测电压值的存储器可被称为帧存储器(frame memory)。如果帧被感测若干次且其平均值或滤波器用于检测触摸信号，那么需要多个帧存储器。当10比特(bit)、12比特或14比特的ADC用于检测触摸信号时，ADC的分辨率越高，则帧存储器的大小越大，且因此，基于首先在第一帧存储器中检测及存储的数据存储仅一个增量(第一值与第二值之间的差)帮助减小存储器的大小。

同时，存储器单元28还可需要行存储器。例如，在图23的实施例中，当同时检测在水平方向上划分的5个传感器图案10或在垂直方向上的7个传感器图案10时，需要可存储5个或7个触摸信号的行存储器(line memory)。当通过多次扫描线检测所检测触摸数据用于取其平均值或使用滤波器时，需要多个行存储器。行存储器的容量比帧存储器的容量小，且因此，使用行存储器而非使用帧存储器在减小存储器大小方面更有效。

CPU 40的功能与信号处理器35的功能显着重叠。因此，CPU 40可不包含于显示驱动器IC 30中，或可位于显示驱动器IC 30外部。如果同时使用CPU 40及信号处理器35，那么可不使用其中一者。

CPU可执行由信号处理器35执行的大部分任务，且执行提取触摸坐标或执行诸如变焦、旋转及移动的手势的各种功能。所述功能可包含“手掌误触”、手柄设计等。此外，CPU可通过计算触摸输入的区域以产生变焦信号、计算触摸输入的强度及当同时触摸诸如键盘的GUI物件时将用户期望的仅GUI对象(例如，具有较大检测区域)识别为有效输入等以各种形式处理数据，且使用显示驱动器IC 30内部的数据或通过通信线将数据传输至外部。

用于控制CPU 40的程序安装于存储器单元28中，且可在产生更改时通过新的程序替换。可使用包含于通信单元46中的通信总线、例如I2C、SPI、USB等的串行通信或诸如CPU接口(下文称为I/F)的平行通信来执行新程序。CPU 40调用行存储器或帧存储器中存储的多个信号检测值以获得平均值或使用滤波器来提取稳定值。存储于存储器中的值为ADC值或区域值。

通信单元46用以将所需信息输出至显示驱动器IC 30外部或将自显示驱动器IC30外部提供的信息输入至TDI内部。通信单元使用诸如I2C及SPI的串行通信或诸如CPU接口(CPU interface)的平行I/F。

如图21及图22所示，点P处的电压通过触摸检测器14的ADC转换器14-3转换为ADC值，且优选地在转换为ADC之前通过放大器14-2放大。

作为放大器，可使用诸如反转放大器、非反转放大器、差分放大器以及仪表放大器的具有各种形式的所有放大器。参考以上<等式1>及<等式2>，检测触摸信号的含义为检测当将Ct添加至以上等式的分母时以上<等式2>的结果与不存在Ct的状态下计算的以上<等式1>的结果之间的差的含义。例如，假定以上<等式1>始终为常量且值为4V。由于Ct包含于以上<等式2>的分母中，值可不大于4V且始终等于或小于4V。差分放大器可用于基于Ct差检测以上<等式1>及<等式2>中产生的细微差别。

参考图23，其它传感器信号线22或传感器图案10存在于传感器信号线22的左侧及右侧。在此结构中，基于图18的等式的电容形成于传感器信号线22之间或传感器信号线22与传感器图案10之间，且基于以上等式，相对距离越长，电容越大。此外，当传感器信号线22及传感器图案10彼此相邻时，由于与传感器信号线22相邻的传感器图案10的数目较大，因此电容越来越大。此外，甚至在传感器信号线22连接至显示驱动器IC 30的部分处产生电容，其取决于用于连接、处理条件、连接区域等的材料而改变。此外，即使在显示驱动器IC30中，传感器信号线22通过与信号线干扰产生电容，所述信号线在布局过程期间安置在上侧及下侧以及左侧及右侧。所有电容为在制造触摸屏50期间及制造显示驱动器IC 30期间必然产生的寄生电容，且通过以上<等式1>或<等式2>中的Cp示出。

取决于传感器信号线22、处理条件、显示驱动器IC 30中的布局等改变寄生电容器Cp，由此执行建模以形成图23的传感器图案10中的每一者中具有不同大小的寄生电容。取决于建模，由以上<等式1>或<等式2>或以下<等式7>或<等式8>表示的检测电压对于每一传感器图案10为不同的，且因此Vout输出对于传感器图案10中的每一者为不同的。

为计算触摸区域或触摸坐标，许多值存储于存储器单元28中。例如，为计算任何传感器图案的触摸区域或触摸坐标，取决于以上<等式1>(即在传感器图案中的非接触时)检测的电压通过ADC转换器14-3转换为数字信号，且因此存储于存储器中，且为充电电压的Vpre也存储于存储器中，且Vdrv及Cdrv值也存储于存储器中。原因是，Vpre、Vdrv或Cdrv可施加于不同大小的每一传感器图案。如果Cp在任何传感器图案10中太大，且因此触摸灵敏度恶化，取决于以上<等式1>或<等式2>，增加Vdrv或Cdrv的量以增加通过D/B检测的电压的大小，由此提高灵敏度。

在不校正所述值的情况下实时使用存储器中写入的值可在触摸检测时产生错误。例如，在非触摸时检测的电压为取决于以上<等式1>的理论实际检测的值。自放大器14-2输出的模拟电压通过ADC转换器14-3转换为数字值，且检测在触摸时检测的ADC值与取决于以上<等式2>在非触摸时检测的ADC值之间的差以提取触摸区域或触摸坐标。在此情况下，取决于以上<等式1>的非触摸时的电压储存于存储器中，且当所述值用于检测存储器中存储的电压与取决于以上<等式2>实时检测的电压之间的差时，实时检测的信号反映根据环境的变化，但存储器中存储的值为通过工厂校准在内销时存储的值且并不反映由于环境因素的特征变化，以使得可发生检测误差。因此，存储于存储器中的值在反映通过RTC改变的特征时也需要再次存储。

为此目的，存储校准值的存储器单元28的存储器区域优选地分为两个。当需要除工厂校准或RTC的另一校准时，存储器区域需为更分离的。

首先，当仅考虑工厂校准及RTC时，分为两个的存储器区域的一侧存储有通过工厂校准检测或计算的值，且存储器区域的另一侧存储有在RTC过程期间检测或在计算过程期间提取的值。还可需要确定在触摸检测过程期间是否使用工厂校准数据或RTC数据。原因是，通过RTC存储于存储器中的数据很可能为在噪音严重的环境下受嗓音影响的值，且因此，为了减小检测误差，使用RTC数据较使用由工厂校准接收的数据可产生更严重检测误差。如果CPU40或信号处理器35包含能够检测噪音大小的构件，那么取决于噪音大小确定是否使用工厂校准数据或RTC数据为可能的。

CPU 40或信号处理器35可使用ADC转换器14-5的值来检测噪音大小。当通过连续扫描单个传感器图案10或垂直或水平组中包含的传感器图案10检测触摸信号时，通常，通过D/B的电压不仅检测一次而是检测多次以执行过滤，由此提供所要数据。技术为去除检测电压中包含的噪音及提取更稳定信号。如果任何传感器图案10扫描100次且存储在每一扫描处的检测值，那么将形成检测100次的信号的波段。例如，所述波段范围可为2V至4V，且也可为1V至5V。在两个波段的情况下，中心值等于3V，但第一波段为2V(4V-2V)，且第二波段为4V(5V-1V)。因此，在产生4V波段的触摸信号的情况下，可预期噪音大于2V波段。通过使用所述技术，显示驱动器IC 30可使用ADC转换器14-5的输出以确认噪音大小，且因此，显示驱动器IC 30可取决于噪音大小确定是否使用存储器中存储的工厂校准数据或使用RTC数据。取决于噪音大小不同地采用存储器数据为一个实施例，且显示驱动器IC 30可确定在给定条件下将使用哪一数据。确定方法可通过显示驱动器IC 30中的程序执行，且也可通过寄存器执行。

优选的是，在不产生触摸的状态下执行RTC。例如，当用户使用使用本发明的触摸屏50的移动电话执行呼叫或其它操作时，当完成呼叫或其它操作时需执行RTC，且无触摸输入。校准的基本思路发现DAC以在未产生触摸时将ADC值设定为目标值，存储存储器中的发现值，且当检测对应传感器图案10的触摸信号时调用DAC值并使用所述值。因此，如果在产生触摸时执行校准，那么触摸检测误差出现。

为了执行RTC，在执行RTC时区分是否产生触摸至关重要，且因此，首先执行是否产生触摸的确定至关重要。

接下来，执行确定是否产生触摸的实施例。需要在首先执行RTC时使用工厂校准数据。在分辨率为10比特的情况下，通过使用工厂校准数据检测的ADC值范围为0至1023码。CPU40或信号处理器35可使用ADC值计算触摸区域，且所述区域还存在于类似ADC的预定范围内。因此，响应于传感器图案10及诸如手指25的触摸构件的接触区域，所提取ADC值或计算面积线性地或非线性地增加或减少(在本说明书中，假定当接触区域较宽时，其线性地增加)。由于ADC值或面积响应于触摸区域在0至1023码之间线性地增加，因此未产生触摸时的ADC值变为前述“目标值”，且由于在产生触摸时接触面积较宽，因此ADC值或面积值逐渐增加。在此情况下通过设定阈值来确定是否产生触摸是可能的。如果确定在ADC值或面积超过300时产生触摸，那么面积值确定为300。因此，如果检测到ADC值或面积等于或大于300，那么可确定产生触摸。当确定是否产生触摸时，参照多个相邻较宽区域中分布的传感器图案10的组为更便利的，而不是考虑一个传感器图案10的ADC或面积值。如果诸如手指25的触摸构件与多个传感器图案10接触，那么形成高斯曲线。显示驱动器IC 30可确定检测到正常高斯曲线处于触摸状态下的状态，并确定未检测到高斯曲线处于非触摸状态下的状态。即使当阈值等于或小于300，如果确定检测到高斯曲线且因此产生较弱触摸，那么可不执行RTC。

通过与工厂校准相同的程序执行RTC。提取用于输出先前输入的目标值的DAC(校准)值并将所提取值存储于存储器中，其具有用于每一传感器图案10的唯一值。如果传感器图案10到达对应传感器图案10的触摸检测顺序，那么对应于传感器图案10的DAC输出值连接至放大器。

显示驱动器IC 30具有用于使用工厂校准数据或使用RTC数据确定是否检测触摸的构件。通常，显示驱动器IC 30可设定为寄存器或可位于存储器或程序中。当显示驱动器IC 30设定为寄存器时，其在对应比特设定为高或低时采取RTC或工厂校准数据。对应比特的变化在显示驱动器IC 30中确定，且因此对应比特可自动改变，且可通过使用者改变。

图24说明传感器图案10用作背景的本发明的实施例。参考图24，在触摸检测电路中，传感器图案10连接至开关单元16，且因此，传感器图案10具有三种状态。第一状态为传感器图案10未连接至开关单元的浮动状态，第二状态为传感器图案10连接至开关单元(其待连接至为开关单元的一侧的接地电位)的状态，且第三状态为传感器图案10连接至触摸检测器14(其连接至开关单元的一侧)的状态。

此外，由于通过充电构件12在预定时间施加通过Vpre的充电电压以形成放电路径，因此检测触摸的传感器图案10还可将诸如ESD的噪音排出触摸屏50外部，且因此可充当背景。因此，检测触摸的传感器图案10a或未检测触摸的传感器图案10b可充当背景。

在图24的实施例中，如果完成检测触摸信号的传感器图案10a的信号检测操作，那么完成的传感器图案10a通过操作开关单元接地。接下来，释放取决于所定义顺序的传感器图案10与地面的连接，且传感器图案10重新连接至触摸信号检测器14以检测触摸信号。如果使用图24所示的多个检测电路，那么当如图19所示垂直及水平地形成传感器图案10时，连续扫描垂直传感器图案10或水平传感器图案10以检测触摸并完成触摸检测，且随后连接至地面，且因此，比扫描单独传感器图案10更快地检测触摸信号为可能的。

根据依据本发明的集成触摸屏的显示装置，单层的触摸屏形成于显示装置的制造过程中，从而将由于形成触摸屏的显示装置厚度的增加最小化。

此外，通过允许传感器信号线定位于与传感器图案及像素电极堆叠的结构中的像素电极的驱动信号线相同的线上来防止在显示装置上观测信号线为可能的。

此外，多条传感器信号线可形成于矩阵结构中安置的单个传感器图案中以防止由于传感器信号线断开产生的触摸信号的识别错误，从而稳定地维持显示装置的触摸识别性能。

此外，显示装置的遮光区域中安置的传感器信号线可形成为金属布线以减小布线电阻，由此将通过用户观测信号线最小化。

上文中描述了本发明的实施例，但是本发明的技术理念不限于前述实施例。因此，可在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式实施集成触摸屏的显示装置。

Claims (18)

1.一种集成触摸屏的显示装置，在所述显示装置中堆叠有第一衬底、液晶层以及第二衬底，其中

滤色器及共同电极安置在所述第一衬底的上表面上，

像素电极及驱动信号线安置在所述液晶层与所述第二衬底之间，且

传感器图案及传感器信号线安置在所述第二衬底的下表面上，

其中所述传感器图案安置在具有至少一列及至少一行的矩阵结构中，且所述传感器图案中的每一个连接至触摸驱动器IC，且

其中所述触摸驱动器IC位于驱动所述显示装置的显示驱动器IC内部，且与所述显示驱动器IC同步驱动。

2.根据权利要求1所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述传感器信号线及所述驱动信号线垂直安置在同一线上。

3.根据权利要求1所述的集成触摸屏的显示装置，其中多个所述滤色器安置在所述第一衬底的所述上表面上；且

所述驱动信号线垂直安置在与黑色矩阵相同的线上，所述黑色矩阵形成于多个所述滤色器之间。

4.根据权利要求1所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述传感器图案及所述传感器信号线安置在同一层上，并由透明导电材料组成。

5.根据权利要求1所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述传感器信号线的一部分为由透明导电材料组成的第一布线，且所述传感器信号线的剩余部分为由不透明导电金属材料组成的第二布线。

6.根据权利要求5所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述第二布线安置在与所述触摸屏的边缘部分对应的遮光区域中。

7.根据权利要求1所述的集成触摸屏的显示装置，其中保护层进一步堆叠在第一层与第二层之间，所述传感器图案及所述传感器信号线安置在所述第一层上，所述像素电极及所述驱动信号线安置在所述第二层上。

8.根据权利要求7所述的集成触摸屏的显示装置，其中钝化层进一步堆叠在所述第一层与所述保护层之间以及所述保护层与所述第二层之间。

9.根据权利要求1所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述传感器图案中的每一个通过至少两条传感器信号线连接至所述触摸驱动器IC。

10.一种集成触摸屏的显示装置，在所述显示装置中堆叠有第一衬底、液晶层以及第二衬底，其中

像素电极及驱动信号线安置在所述第一衬底的上表面上，

滤色器及共同电极安置在所述液晶层与所述第二衬底之间，且

传感器图案及传感器信号线安置在所述第二衬底的下表面上，

其中保护层进一步堆叠在第一层与第二层之间，所述传感器图案及所述传感器信号线安置在所述第一层上，所述滤色器安置在所述第二层上。

11.根据权利要求10所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述传感器信号线及所述驱动信号线垂直安置在同一线上。

12.根据权利要求10所述的集成触摸屏的显示装置，其中多个滤色器安置在所述液晶层与所述第二衬底之间，且

所述驱动信号线垂直安置在与黑色矩阵相同的线上，所述黑色矩阵形成于所述多个滤色器之间。

13.根据权利要求10所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述传感器图案及所述传感器信号线安置在同一层上，并由透明导电材料组成。

14.根据权利要求10所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述传感器信号线的一部分为由透明导电材料组成的第一布线，且其剩余部分为由不透明导电金属材料组成的第二布线。

15.根据权利要求14所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述第二布线安置在与所述触摸屏的边缘部分对应的遮光区域中。

16.根据权利要求10所述的集成触摸屏的显示装置，其中钝化层进一步堆叠在所述第一层与所述保护层之间以及所述保护层与所述第二层之间。

17.根据权利要求10所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述传感器图案安置在具有至少一列及至少一行的矩阵结构中；且

所述传感器图案中的每一个通过至少两条传感器信号线连接至触摸驱动器IC。

18.根据权利要求17所述的集成触摸屏的显示装置，其中所述触摸驱动器IC位于驱动所述显示装置的显示驱动器IC外部，且与所述显示驱动器IC异步驱动。

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