CN110262696B - 栅极驱动器电路和触摸屏集成式显示装置 - Google Patents

栅极驱动器电路和触摸屏集成式显示装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种栅极驱动器电路和触摸屏集成式显示装置。所述显示装置使处于待命状态的级的漏电最小，以在触摸操作期间保持所述级的Q节点的电压。

Description

栅极驱动器电路和触摸屏集成式显示装置
本申请是申请日为2015年11月26日、申请号为201510843856.X、名称为“显示装置以及用于驱动该显示装置的装置和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种显示装置以及用于驱动该显示装置的装置和方法。
背景技术
触摸屏是一种为图像显示装置设置的输入装置，以使用户在观看图像显示装置的同时通过按压(或触摸)触摸屏中包含的触摸传感器来将预定信息输入到图像显示装置中，所述图像显示装置例如为液晶显示器、场发射显示器(FED)、等离子显示面板(PDP)、电致发光装置(EL)和电泳显示器。
显示装置的驱动器电路包括显示图像的像素阵列、给像素阵列的数据线提供数据信号的数据驱动器电路、按顺序给像素阵列的栅极线(或扫描线)提供与数据信号同步的栅极脉冲(或扫描脉冲)的栅极驱动器电路(或扫描驱动器电路)、以及控制数据驱动器电路和栅极驱动器电路的时序控制器。
每个像素可包括薄膜晶体管(TFT)，薄膜晶体管(TFT)响应于栅极脉冲给像素电极提供数据线的电压。栅极脉冲在栅极高电压(VGH)与栅极低电压(VGL)之间摆动。VGH是晶体管的导通电压并且被设为高于n型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中阈值电压的电压。VGL是晶体管的截止电压并且被设为低于n型MOSFET中阈值电压的电压。
现如今，将栅极驱动器电路与显示面板中的像素阵列安置在一起的技术已得到应用。下文中，面板内栅极(Gate In Panel，GIP)是安置在显示面板中的栅极驱动器电路。栅极驱动器电路包括移位寄存器。移位寄存器包括级联连接的多个级。各级响应于起始脉冲产生输出并且根据移位时钟将所述输出移位。
移位寄存器的各级包括给栅极线充电的Q节点、将栅极线放电的QB节点、以及与Q节点和QB节点连接的开关电路。开关电路通过响应于起始脉冲或前端级的输出而给Q节点充电来升高栅极线的电压，并且响应于复位脉冲或者下一后端级的输出而将QB节点放电。开关电路可由MOSFET结构的TFT实现。
触摸屏根据其结构能够分为外挂型(add-on type)、盒上型(on-cell type)和内嵌型(in-cell type)。外挂型触摸屏以如下方式构成：分开制造显示装置和触摸屏，然后将触摸屏贴附到显示装置的上基板。盒上型触摸屏以如下方式构造：组成触摸屏的元件直接形成在显示装置的上玻璃基板的表面上。内嵌型触摸屏通过将触摸屏嵌入显示装置中能够实现薄的显示装置并且提高耐久性。然而，外挂型触摸屏具有下述问题：触摸屏安装在显示装置上，从而增加了显示装置的厚度并且降低了显示装置的亮度，由此减低了可视性。与外挂型触摸屏相比，因为单独的触摸屏形成在显示装置的表面上，所以盒上型触摸屏能够减小显示装置的厚度，但仍具有下述问题：由于组成触摸屏的驱动电极和感测电极以及用于将驱动电极和感测电极绝缘的绝缘层，显示装置的厚度和制造工艺的数量增加，由此增加了制造成本。
内嵌型触摸屏能够解决外挂型触摸屏和盒上型触摸屏的问题，这是因为能够提高其耐久性并能够减小其厚度。内嵌型触摸屏能够分为光学触摸屏和电容触摸屏。
光学触摸屏具有形成在显示装置的薄膜晶体管阵列上的光感测层，以通过使用来自背光单元的光或红外光识别经由与触摸点对应的物体反射的光。然而，尽管光学触摸屏在暗环境中显示出相对稳定的驱动性能，但在亮环境中比反射的光更强的光成为噪声。这是因为由触摸反射的光的强度非常低，因而即使当周围环境稍微明亮时，仍可产生触摸识别错误。尤其是，光学触摸屏具有下述问题：当周围环境暴露于太阳光时，由于相当高强度的光，所以可能识别不到触摸。
电容触摸屏能够分为自电容型和互电容型。互电容型触摸屏以如下方式配置：公共电极被分割为驱动电极和感测电极，使得在驱动电极与感测电极之间产生互电容，从而通过测量当施加触摸时产生的互电容变化来识别触摸。然而，因为触摸识别过程中产生的互电容非常小，而组成包含该触摸屏的显示装置的栅极线与数据线之间的寄生电容非常大，所以互电容型触摸屏不能正确识别触摸点。此外，因为需要在公共电极上形成用于触摸操作的多条触摸驱动线和用于触摸感测的多条触摸感测线，所以互电容型触摸屏需要非常复杂的互连结构。为解决该问题，提出了显示和触摸分开驱动方法，通过该方法，在面板的显示区域中形成为与多个像素电极重叠的多个电极在显示时段作为用于与分别形成在像素处的像素电极一起驱动液晶的公共电极来操作，并且在触摸时段作为用于根据从触摸驱动器电路提供的触摸扫描信号来感测触摸点的触摸电极来操作。
在该显示和触摸分开驱动方法中，组成栅极驱动器电路的移位寄存器的各级包括具有Q节点的级，所述Q节点在触摸时段保持在待命状态(standby state)。该级的Q节点在触摸时段处于不提供电力的浮置(floating)状态，因而由于漏电流而产生压降。该问题导致输出至栅极线的异常信号，最终造成诸如暗线(dim)之类的缺陷，该暗线是在显示面板上与栅极线对应出现一水平线。此外，该待命级的Q节点处的压降增长了触摸时段。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种显示装置以及用于驱动该显示装置的装置和方法，其使在触摸操作期间处于待命状态的级的漏电流最小，从而保持该级的Q节点的电压。
本发明的另一个目的是提供一种显示装置以及用于驱动该显示装置的装置和方法，其通过减小显示时段与触摸时段之间的裕度时段(margin time)，能够确保高分辨率时的时钟时间。
本发明的另一个目的是提供一种显示装置以及用于驱动该显示装置的装置和方法，其根据待命级的稳定的Q节点电压保持，能够增长触摸时段。
为了实现本发明的目的，提供了一种栅极驱动器电路，所述栅极驱动器电路配置成将一帧时分为显示时段和触摸时段，其中触摸使能信号具有第一电平或第二电平，所述栅极驱动器电路包括第N级，所述第N级包括：第一晶体管，所述第一晶体管由前端级的输出信号控制，并且给Q节点提供具有所述第一电平的所述触摸使能信号；第二晶体管，所述第二晶体管由后端级的输出信号控制，并且给所述Q节点提供具有所述第二电平的所述触摸使能信号；和上拉晶体管，所述上拉晶体管由所述Q节点的电压控制，以将施加至此的第一时钟信号输出至第N个输出端，其中当所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述上拉晶体管是N型晶体管时，所述第一电平是高电平并且所述第二电平是低电平，而当所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述上拉晶体管是P型晶体管时，所述第一电平是低电平并且所述第二电平是高电平。因此，通过给与Q节点相对的、位于Q节点的电荷可能泄露经过的源极-漏极路径上的源极端或漏极端提供与高电平源电压对应的高电平VTEN，Q节点的电压能够被保持而不会降低并且甚至在自举(bootstrapping)期间增加。
本发明能够提供一种栅极驱动器电路及包括该栅极驱动器电路的触摸屏集成式显示装置，所述栅极驱动器电路能够使在触摸操作期间处于待命状态的级的漏电流最小，从而保持所述级的Q节点的电压，通过减小显示时段与触摸时段之间的裕度时段，确保高分辨率时的时钟时间，并且根据待命级的稳定的Q节点电压保持来增加触摸时段。
附图说明
图1是图解n型MOSFET的Id随Vgs变化的示图。
图2是图解在n型MOSFET的亚阈值(sub-threshold)区域中Id随Vgs变化的示图。
图3和4是图解在栅极驱动器电路中Q节点可能放电的例子的示图。
图5到8B是图解根据本发明一实施方式的防止Q节点放电的示图。
图9到11是图解根据本发明一实施方式的驱动装置的示图。
图12是图解根据一实施方式的包括单个栅极驱动器电路的触摸屏集成式显示装置及其驱动单元的示图。
图13是图解显示面板的多个像素以及与其对应的图案电极的示图。
图14是图解图案电极与感测线的连接的示图。
图15是图解根据一实施方式的包括两个栅极驱动器电路的触摸屏集成式显示装置及其驱动单元的示图。
图16A是图解组成根据第一实施方式的移位寄存器的多个级的连接的示图。
图16B是图解组成根据第二实施方式的移位寄存器的多个级的连接的示图。
图17A是图解组成根据第三实施方式的移位寄存器的多个级的连接的示图。
图17B是图解组成根据第四实施方式的移位寄存器的多个级的连接的示图。
图18A是图解根据第一和第三实施方式的移位寄存器的正向和反向栅极扫描的示图。
图18B是图解根据第二和第四实施方式的移位寄存器的正向和反向栅极扫描的示图。
图18C是图解在单个方向(正向方向)上不存在虚拟级(dummy stage)的例子的示图。
图18D是图解在能够在两个方向上被驱动的移位寄存器中增设虚拟级的例子的示图。
图19是显示时分显示和触摸驱动操作的时间流程图。
图20是组成根据本发明一实施方式的移位寄存器的第N级的电路图。
图21是待命级的电路图。
图22是虚拟级的电路图。
图23是图解在正向驱动操作中，第N级的Q节点充电和栅极脉冲输出操作的示图。
图24是图解在正向驱动操作中，第N级的Q节点放电和QB节点充电的示图。
图25是图解在反向驱动操作中，第N级的Q节点充电和栅极脉冲输出操作的示图。
图26是图解在反向驱动操作中，第N级的Q节点放电和QB节点充电的示图。
图27是图解在正向驱动操作中，作为待命级的第N级的Q节点充电的示图。
图28是图解Q节点电压被保持的保持时段的示图。
图29是图解栅极脉冲输出操作的示图。
图30是图解Q节点和输出端放电操作的示图。
图31是图解用于驱动待命级的波形的示图。
图32是图解在正向驱动操作期间虚拟级的Q节点充电的示图。
图33是图解Q节点电压被保持的保持时段的示图。
图34是图解栅极脉冲输出操作的示图。
图35是图解Q节点和输出端放电操作的示图。
图36是图解用于驱动虚拟级的波形的示图。
图37是图解在待命级或虚拟级的操作期间，Q节点电压的波形的示图。
具体实施方式
将参照附图描述根据本发明实施方式的栅极驱动器电路及包括该栅极驱动器电路的触摸屏集成式显示装置。将通过优选实施方式详细描述本发明的上述和其他方面，使得本领域技术人员能够很容易理解和实现本发明。对优选实施方式的修改对于本领域普通技术人员来说将是很显然的，并且在不背离本发明和所附权利要求的精神和范围的情况下，在此列出的公开内容可应用于其他实施方式和应用。在附图中，为了清楚起见，可能放大了装置的尺寸和厚度。在附图的整个描述中，相似的标记表示相似的元件。
通过对随后附图和具体实施方式的检验，本发明的特征和优点及其实现方法将是很显然的。然而，实施方式可以以许多不同的形式实施，不应解释为限于在此列出的实施方式；而是，提供这些实施方式是使该公开内容全面和完整，并将构思完全传递给本领域技术人员。在附图的整个描述中，相似的标记表示相似的元件。在附图中，为了清楚和描述方便，可能放大了各层和各区域的尺寸及相对尺寸。
将理解，当称一元件“位于”另一元件“上”时，该元件能够直接位于该另一元件上或者可在它们之间存在中间元件。相反，当称一元件“直接位于”另一元件“上”时，不存在中间元件。
此外，在此可能使用相对术语，如“下”或“底”以及“上”或“顶”来描述附图中示出的一个元件相对于其他元件的关系。将理解，除附图中描述的定位以外，这些相对术语旨在还涵盖装置的不同定位。例如，如果附图之一中的装置被翻转，则被描述为位于其他元件“下”侧的元件将定位在所述其他元件的“上”侧。因此，根据附图的具体定位，示例性术语“下”能够涵盖“下”和“上”二者的定位。
在本发明的说明书中使用的术语仅是为了描述具体的实施方式的目的，并不旨在限制本发明。如在本发明的说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”和“所述”旨在还包括复数形式，除非上下文有明确指示。将进一步理解，当在本申请文件中使用术语“包括”或“包含”时，其指明存在所述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。
在本发明的栅极驱动器电路中，开关元件可由n型或p型MOSFET结构的晶体管实现。在下面的实施方式中，举例说明了n型晶体管，但本发明并不限于此。晶体管是包括栅极、源极和漏极的三电极元件。源极是给晶体管提供载流子的电极。载流子在晶体管内开始从源极流动。漏极是将载流子释放到晶体管外部的电极。就是说，在MOSFET中，载流子从源极流到漏极。在n型MOSFET(NMOS)中，因为载流子是电子，所以为了使电子能从源极流到漏极，源极电压低于漏极电压。在n型MOSFET中，因为电子从源极流向漏极，所以电流从漏极流向源极。在p型MOSFET(PMOS)中，因为载流子是空穴，所以为了使空穴能从源极流到漏极，源极电压高于漏极电压。在p型MOSFET中，因为空穴从源极流向漏极，所以电流从源极流向漏极。应当注意，MOSFET的源极和漏极不是固定的。例如，MOSFET的源极和漏极可根据施加的电压而改变。在下面的实施方式中，由于晶体管的源极和漏极的缘故，本发明并不受限。
本发明将1个帧周期时分为至少一个触摸时段和至少一个显示时段，以驱动像素和触摸传感器。通过在显示时段之间***触摸时段，显示时段分离。栅极驱动器电路的移位寄存器在触摸时段不应产生输出，并且从下一个显示时段重新开始时应当产生下一个输出。然而，移位寄存器的Q节点电压在触摸时段放电，当下一个显示时段重新开始时，栅极脉冲的电压降低，因而可能产生线形式的噪声，在该线形式的噪声中，与同一栅极线连接的像素的电荷量降低。
当晶体管的栅极与源极之间的电压Vgs低于阈值电压Vth时，晶体管截止，因而不应流动漏极电流Id，但在晶体管的截止状态或亚阈值区域中，可能产生漏电流。实际上，当Vgs低于Vth(Vgs<Vth)时，在晶体管的截止状态或亚阈值区域中，产生亚阈值电流，如图1中所示。随着晶体管的漏极与源极之间的电压Vds以及晶体管的栅极与源极之间的电压Vgs增大，漏电流或亚阈值电流增大，如图1和2中所示。这种漏电流不大，但随着漏电流的流动时间延长，漏电流量增大，从而对电路操作有坏的影响，并产生功耗。此外，随着操作温度升高，晶体管的漏电流增大，并且当暴露晶体管的半导体沟道时，漏电流与光的强度成比例地增大。
在本发明中，为了使连接在Q节点的放电路径上的晶体管的漏电流在触摸时段最小，通过减小晶体管的截止状态(Vgs<Vth)中的Vds，防止Q节点的放电。
图3和4是图解在栅极驱动器电路中Q节点可能放电的例子的示图。图3和4图解了在双向移位寄存器中通过以正向模式操作来产生第n个输出Vout的第N级。图3和4的栅极驱动器电路图解了可能产生Q节点放电的情况，应当注意，图3和4的栅极驱动器电路不是在本申请之前广泛已知的常规技术。图3和4的晶体管举例为n型MOSFET，但本发明并不限于此。
参照图3和4，栅极驱动器电路的移位寄存器包括级联连接的各级。每个级包括：控制上拉晶体管Tup的Q节点、与Q节点连接的充电/放电单元21、Q节点稳定部(stabilizer)22、以及控制下拉晶体管Tdown的QB节点。
充电/放电单元21包括第一晶体管T1和第二晶体管T2。第一晶体管T1和第二晶体管T2将Q节点充电/放电。当双向移位寄存器以正向模式操作时，第一晶体管T1响应于第(N-1)级的输出G(n-1)将Q节点充电，并且第二晶体管T2响应于第(N+1)级的输出G(n+1)将Q节点放电。第一晶体管T1的漏极连接至正向电源端并且其源极连接至Q节点。第一晶体管T1的栅极连接至第一栅极端。在正向模式中，栅极高电压(VGH)被提供给正向电源端。在反向模式中，栅极低电压(VGL)被提供给正向电源端。第(N-1)级的前一时钟或输出G(n-1)被输入至第一栅极端。所述前一时钟是具有比施加给上拉晶体管Tup的第n个时钟CLK更早的相位的时钟。VGH被设为高于晶体管T1、T2和T3的阈值电压Vth的电压。VGL被设为低于晶体管T1、T2和T3的阈值电压Vth的电压。
第二晶体管T2的漏极连接至Q节点并且其源极连接至反向电源端。第二晶体管T2的栅极连接至第二栅极端。在正向模式中，VGL被提供给反向电源端。在反向模式中，VGH被提供给反向电源端。第(N+1)级的下一时钟或输出G(n+1)被输入至第二栅极端。所述下一时钟是具有比所述第n个时钟CLK更晚的相位的时钟。
Q节点由来自充电/放电单元21的VGH预充电，并且当给上拉晶体管Tup提供第n个时钟CLK时，Q节点的电位由于自举而升高至2VGH，以导通上拉晶体管Tup。上拉晶体管Tup根据Q节点电压而导通，以随着VGH的第n个时钟CLK而将输出电压Vout升高至VGH电位。上拉晶体管Tup的栅极连接至Q节点。上拉晶体管Tup的漏极连接至时钟端。上拉晶体管Tup的源极连接至输出端。给时钟端输入第n个时钟CLK。
Q节点稳定部22包括第三晶体管T3。第三晶体管T3响应于QB节点而将Q节点放电。基于第n个时钟以及施加给第一栅极端的时钟或与前一输出G(n-1)不重叠的时钟而产生的QB控制信号被输入至QB节点。通过同时导通第三晶体管T3和下拉晶体管Tdown，QB控制信号在将Q节点放电的同时使输出电压Vout下降。第三晶体管T3的栅极连接至QB节点。第三晶体管T3的漏极连接至Q节点。第三晶体管T3的源极连接至低电位电源端。给低电位电源端提供VGL。
通过响应于QB控制信号将输出端放电，下拉晶体管Tdown将输出电压Vout降至VGL。下拉晶体管Tdown的栅极连接至QB节点。下拉晶体管Tdown的漏极连接至输出端。下拉晶体管Tdown的源极连接至低电位电源端。
触摸时段比显示时段的1个水平时段更长。在触摸时段，给第二晶体管T2和第三晶体管T3的栅极施加VGL。因此，在触摸时段，因为第二晶体管T2和第三晶体管T3的Vgs为0，所以理想地不应当存在漏极与源极之间的电流Ids，但由于漏电流I的缘故而产生了Ids，因而Q节点的电压被放电。在触摸时段，因为第二晶体管T2和第三晶体管T3的漏极与源极之间的电压Vds高达VGH和VGL的电压差(Vds＝Vq–VGL≒VGH–VGL)，所以在晶体管的截止状态中，产生了漏电流I。当Q节点的放电时间延长时，Q节点电压Vq降低，因而栅极驱动器电路不会产生正常输出。
在图4中，CLKB是第n个时钟CLK和反相位的时钟。Vqb是QB节点的电压。
在本发明中，为了防止这种漏电流，在触摸时段，在存在于Q节点的放电路径上的第二晶体管T2和第三晶体管T3的截止状态(Vgs<Vth)中，将Vds控制为最小(Vds＝0)，如图5到8B中所示。
图5到8B是图解根据本发明一实施方式的防止Q节点放电的示图。
参照图5和6，本发明使用AC信号，即，触摸使能信号(VTEN)防止Q节点在触摸时段的放电。VTEN是在显示时段保持低电平电压(＝VGL)并且在触摸时段保持高电平电压(＝VGH)的AC信号。
在触摸时段，给晶体管T1、T2和T3的栅极施加VGL，以保持截止状态。在触摸时段，给晶体管T1、T2和T3的源极提供VTEN的VGH。第一晶体管T1在触摸时段给Q节点充上VGH。然而，第二晶体管T2和第三晶体管T3连接至Q节点的放电路径，以在触摸时段抑制Q节点的放电。在该情形中，第二晶体管T2和第三晶体管T3的源极可被认为是漏极。因此，因为晶体管T1、T2和T3每一个的Vds变为最小(Vds＝0)，所以穿过晶体管不存在漏电流，因而Q节点不被放电。
当输入时钟CLK时，Q节点的电压升高至2VGH。在该情形中，为了使晶体管的Vds最小，VTEN的电压可与时钟CLK同步而升高至2VGH。
在触摸时段，在晶体管T1、T2和T3每一个处，因为Vds＝Vq–VGH≒VGH–VGH＝0，所以不存在漏电流。因此，在本发明中，Q节点的电压Vq在触摸时段可以几乎保持恒定。
给第一晶体管T1施加VTEN的原因是为了根据时钟信号变化改变扫描方向。图5和7的虚拟级电路可仅应用于移位寄存器的全部级之中触摸时段开始和结束的位置处的那些级。其他级应使用现有的级电路。
VTEN可具有比图6的触摸时段更宽的高电平时段，以对应于移位寄存器的扫描方向变化。当VTEN和QB节点的电压同时升高至高电平(＝VGH)时，即使第一晶体管T1不导通，Q节点仍通过第三晶体管T3被充电，因而输出Vout在不期望的时间可升高至高电平(＝VGH)。考虑到这一点，当VTEN扩展至比触摸时段更宽时，如下限制VTEN。VTEN不应比触摸时段的开始提早1个时钟脉冲宽度地升高至高电平(＝VGH)，或者VTEN不应比紧接触摸时段结束之后的1个时钟脉冲宽度更晚地降至低电平(＝VGL)。1个时钟脉冲宽度是施加给移位寄存器的栅极移位时钟(CLK)的1个脉冲宽度。换句话说，当VTEN扩展至比触摸时段更大时，VTEN应当从比触摸时段的开始前1个时钟脉冲宽度内的时间更晚的时刻起升高至VGH电平，并且VTEN应当在紧接触摸时段结束之后的1个时钟脉冲宽度内的时刻处降至VGL电平。
参照图7到图8B，可给第一晶体管T1的漏极施加VGH。本实施方式可使移位寄存器的全部级的电路应用图7的电路或者可仅应用于特定级。
VTEN的高电平时段可与触摸时段同步。VTEN与触摸时段的开始同步地升高至VGH电平，并且在触摸时段结束的同时降至VGH电平。
图8A是在一个触摸时段结束之后在下一个显示时段开始之前，首先使CLK成为高电平的示例。
图8B是在一个触摸时段结束之后在下一个显示时段开始之前，首先使CLKB成为高电平的示例。被施加VTEN的栅极驱动器电路的级的数量需要与1个帧周期内设定的触摸时段的数量一样多。从一个触摸时段角度看，在这些级之中，应当保持Q节点的电压的级是一个，而在被施加VTEN的其余级中，Q节点和QB节点可浮置。在该情形中，在由于外部影响而注入Q节点的电荷的情况下，当立即启用CLK时，可能产生不期望的输出，因而在启用CLK之前，当首先启用CLKB时，在Q节点被初始化为VGL并且QB节点被初始化为VGH之后，开始显示时段操作，因而能够提高电路操作的稳定性。
本发明的驱动装置可由与图9到11的形式相同形式的集成电路(IC)封装来实现。
参照图9，驱动装置包括驱动IC(DIC)和触摸IC(TIC)。
DIC包括触摸传感器通道单元10、Vcom缓冲器11、开关阵列12、时序控制信号产生器13、多路复用器(MUX)14、和DTX补偿单元15。
触摸传感器通道单元10通过感测线(SL)连接至触摸传感器的图案电极120并且通过开关阵列12连接至Vcom缓冲器11和多路复用器14。多路复用器14将SL连接至TIC。在1：3多路复用器中，多路复用器14时分地将TIC的一个通道连接至三条感测线SL，由此减少TIC的通道数量。多路复用器14响应于MUX控制信号(MUX C1-C3)选择要与TIC的通道连接的感测线。多路复用器14通过触摸线连接至TIC的通道。
Vcom缓冲器11输出像素的公共电压Vcom。开关阵列12在时序控制信号产生器13的控制下，在显示时段把来自Vcom缓冲器11的公共电压Vcom提供给触摸传感器通道单元10。开关阵列12在时序控制信号产生器13的控制下，在触摸时段将SL连接至TIC。
时序控制信号产生器13产生用于控制显示驱动器电路和TIC的操作时序的时序控制信号。显示驱动器电路包括用于在像素中写入输入图像的数据的数据驱动器电路和栅极驱动器电路。数据驱动器电路产生数据电压，以将数据电压提供给显示面板的数据线。数据驱动器电路可被集成在DIC中。栅极驱动器电路给显示面板的栅极线按顺序提供与数据电压同步的栅极脉冲(或扫描脉冲)。栅极驱动器电路可与像素一起设置在显示面板的基板上，如图12和15中所示。
时序控制信号产生器13实质上与图12的时序控制器400内的时序控制信号产生器相同。时序控制信号产生器13在显示时段驱动显示驱动器电路并且在触摸时段驱动TIC。
时序控制信号产生器13产生定义显示时段和触摸时段的触摸使能信号(TouchEN)，以使显示驱动器电路和TIC同步。显示驱动器电路在Touch EN的第一电平周期将数据写入像素中。TIC响应于Touch EN的第二电平来驱动触摸传感器并且感测触摸输入。TouchEN的第一电平可以是低电平，并且其第二电平可以是高电平，但Touch EN的第一电平和第二电平可相反设置。
基于由时序控制信号产生器13产生的数字逻辑电平的Touch EN，产生抑制栅极驱动器电路的Q节点放电的VTEN。时序控制信号产生器13通过在Touch EN的第二电平时段的前端和后端处进一步延伸1个时钟脉冲宽度内的一宽度来调制Touch EN，以使用Touch EN定义出图6的VTEN的时序或者定义出图8的VTEN的时序。因为电平转换器(level shifter)(未示出)用从时序控制信号产生器13输出的数字逻辑电平的Touch EN不能控制栅极驱动器电路的MOSFET，所以电平转换器转换Touch EN的电平，以产生在VGH与VGL之间摆动的VTEN。电平转换器将栅极移位时钟CLK以及从时序控制信号产生器13输出的数字逻辑电平的栅极起始脉冲VST的电平转换为VGH和VGL。来自电平转换器的VTEN、栅极起始脉冲VST和栅极移位时钟CLK被提供给栅极驱动器电路的移位寄存器。
根据输入图像数据的变化，在触摸传感器信号中噪声可能增加。DTX补偿单元15根据输入图像的灰度级变化，分析输入图像数据并且从触摸原始数据(TDATA)去除噪声分量，并且将TDATA传输给TIC。DTX是指显示和触摸串扰(Display and Touch crosstalk)。在触摸传感器的噪声根据输入图像的数据变化而不敏感地变化的***中，因为DTX补偿单元15是不必要的，所以可省略DTX补偿单元15。在图9中，DTX DATA是DTX补偿单元15的输出数据。
通过响应于来自时序控制信号产生器13的Touch EN而在触摸时段驱动多路复用器14，TIC通过多路复用器14和感测线SL接收触摸传感器的电荷。在图9中，MUX C1-C3是选择多路复用器的通道的信号。
TIC从触摸传感器的接收信号检测触摸输入前后的电荷变化量，将电荷变化量与一预定阈值进行比较，并且将具有大于或等于阈值的电荷变化量的触摸传感器的位置确定为触摸输入区域。TIC计算每个触摸输入的坐标并且将包括触摸输入坐标信息的触摸数据传输给外部主机***。TIC包括：放大触摸传感器的电荷的放大器、累积从触摸传感器接收的电荷的积分器、将积分器的电压转换为数字数据的模拟-数字转换器(ADC)、以及逻辑运算单元。逻辑运算单元执行触摸识别算法，所述触摸识别算法把从ADC输出的TDATA与一阈值进行比较，根据其比较结果确定触摸输入并且计算坐标。
DIC和TIC可通过串行***接口(SPI)传输和接收信号。
主机***表示能够应用本发明显示装置的电子装置的***主体。主机***可以是电话***、电视(TV)***、机顶盒、导航***、数字多功能盘(DVD)播放器、蓝光播放器、个人电脑(PC)和家庭影院***中的任意一种。主机***给DIC传输输入图像的数据并且从TIC接收触摸输入数据，以执行与触摸输入有关的应用程序。
参照图10，驱动装置包括驱动IC(DIC)和微控制器单元(MCU)。
DIC包括触摸传感器通道单元10、Vcom缓冲器11、开关阵列12、第一时序控制信号产生器13、多路复用器14、DTX补偿单元15、感测单元16、第二时序控制信号产生器17和存储器18。本实施方式与图9的前述实施方式相比的区别在于，在DIC内集成有感测单元16和第二时序控制信号产生器17。第一时序控制信号产生器13实质上与图9的相同。因此，第一时序控制信号产生器13产生用于控制显示驱动器电路和TIC的操作时序的时序控制信号。
感测单元16包括：放大触摸传感器的电荷的放大器、累积从触摸传感器接收的电荷的积分器、以及将积分器的电压转换为数字数据的ADC。从ADC输出的TDATA被传输至MCU。第二时序控制信号产生器17产生用于控制多路复用器14和感测单元16的操作时序的时序控制信号和时钟。可在DIC内省去DTX补偿单元15。存储器18在第二时序控制信号产生器17的控制下临时存储TDATA。
DIC和MCU可通过串行***接口(SPI)传输和接收信号。MCU执行触摸识别算法，所述触摸识别算法将TDATA与一阈值进行比较，根据其比较结果确定触摸输入并且计算坐标。
参照图11，驱动装置包括驱动IC(DIC)和存储器(MEM)。
DIC包括触摸传感器通道单元10、Vcom缓冲器11、开关阵列12、第一时序控制信号产生器13、多路复用器14、DTX补偿单元15、感测单元16、第二时序控制信号产生器17、存储器18和MCU 19。本实施方式与图10的前述实施方式相比的区别在于，MCU 19被集成在DIC内。MCU 19执行触摸识别算法，所述触摸识别算法将TDATA与一阈值进行比较，根据其比较结果确定触摸输入并且计算坐标。
MEM存储与显示驱动器电路和感测单元16的操作所需的时序信息有关的寄存器设置值。当开启显示装置的电源时，来自存储器MEM的寄存器设置值被加载至第一时序控制信号产生器13和第二时序控制信号产生器17。第一时序控制信号产生器13和第二时序控制信号产生器17基于从存储器读取的寄存器设置值，产生用于控制显示驱动器电路和感测单元16的时序控制信号。通过改变存储器MEM的寄存器设置值而无需驱动装置的结构变化，驱动装置可与模型变化对应。
图12是图解根据一实施方式的包括单个栅极驱动器电路的触摸屏集成式显示装置及其驱动单元的示图，图13是图解显示面板的多个像素以及与其对应的图案电极的示图，图14是图解图案电极与感测线的连接的示图。图15是图解根据一实施方式的包括两个栅极驱动器电路的触摸屏集成式显示装置及其驱动单元的示图。
如图所示，本发明的显示装置包括：用于显示图像的显示面板100、用于从主机***接收时序信号并且产生各种控制信号的时序控制器400、用于响应于控制信号来控制显示面板100的栅极驱动器电路200和数据驱动器电路300、以及用于触摸操作的触摸驱动器电路500。
显示面板100包括：以交叉方式在玻璃基板上以矩阵形式形成的K(K为自然数)条栅极线GL和多条数据线DL、以及形成在栅极线与数据线的交叉部分处的多个像素110。每个像素110包括薄膜晶体管(TFT)、液晶电容器Clc和存储电容器Cst。全部像素110形成一个显示区域A/A。不存在像素110的区域被定义为非显示区域N。
此外，显示面板100包括嵌入其中的触摸屏。触摸屏感测用户的触摸点。尤其是，根据本发明的显示面板可包括自电容内嵌式触摸屏。此外，显示面板100的像素110可被分组为多个像素组，并且显示面板100可进一步包括与像素组一一对应的多个图案电极120，如图13中所示。图案电极120可通过感测线SL连接至触摸驱动器电路500，如图14中所示。
图案电极120可被提供有用于驱动显示面板100的显示的公共电压，从而图案电极120作为与像素电极一起驱动液晶的公共电极来操作。此外，图案电极120可被提供有用于感测触摸的触摸扫描信号，从而图案电极120作为用于感测触摸点的触摸电极来操作。例如，根据本发明一实施方式的触摸屏集成式显示装置在一帧内以时分方式进行显示操作和触摸操作。就是说，当显示面板100处于显示模式中时，图案电极120通过被提供有公共电压而作为用于与像素电极一起驱动显示装置的公共电极来操作，并且当显示面板100处于触摸模式中时，图案电极120通过被提供有来自触摸驱动器电路500的触摸屏信号而作为用于感测触摸点的触摸电极来操作。在此，公共电压可由触摸驱动器电路500施加，或者公共电压可从显示装置中包括的额外公共电压产生器被直接提供给显示面板100，而不经过触摸驱动器电路500。
触摸驱动器电路500可包括：用于产生触摸扫描信号的触摸扫描信号产生器、使用接收的触摸感测信号之间的差来感测触摸的触摸传感器、以及开关，通过所述开关给多个图案电极施加公共电压或触摸扫描信号。触摸驱动器电路500根据显示面板100的驱动模式来通过感测线SL给图案电极120施加公共电压或触摸扫描信号，从图案电极120接收根据触摸扫描信号而产生的触摸感测信号，并且使用接收的触摸感测信号之间的差来感测是否存在触摸。
图案电极120可被分组并以组为单位对于一帧按顺序地操作。每一组的图案电极120的数量可基于触摸时段和显示时段而变化。
时序控制器400把从主机***接收的输入视频信号(RGB)传输给数据驱动器电路200。时序控制器400使用与RGB一起接收的时序信号，如时钟信号(DCLK)、水平同步信号(Hsync)、垂直同步信号(Vsync)和数据使能信号(DE)，产生用于控制栅极驱动器电路200和数据驱动器电路300的操作时序的时序控制信号。
在此，Hsync是表示显示画面的一个水平行所花费的时间的信号，Vsync是表示显示与一帧对应的图像所花费的时间的信号，DE是表示给显示面板100的像素提供数据电压的周期的信号。
而且，时序控制器400产生与输入到此的时序信号同步的栅极驱动器电路200的控制信号GCS和数据驱动器电路300的控制信号DCS。
此外，时序控制器400产生用于确定栅极驱动器电路200的每个级的驱动时序的多个时钟信号，并且将驱动时序提供给栅极驱动器电路200。时序控制器400将输入到此的视频数据RGB进行布置并且调制成能够由数据驱动器电路300处理的形式，并且输出调制后的视频数据。布置后的视频数据可具有被应用了色坐标修正算法的形式。
时序控制器400产生用于触摸操作的Touch EN。Touch EN被提供给触摸驱动器电路500。Touch EN通过电平转换器402被提供给栅极驱动器电路200。在提供高电平Touch EN的同时触摸驱动器电路500被驱动，以感测触摸输入。
数据驱动器电路300通过根据源极移位时钟(SSC)信号把从时序控制器400提供的源极起始脉冲(SSP)信号移位来产生采样信号。此外，数据驱动器电路300根据采样信号把响应于SSC时钟信号而输入至此的视频数据锁存，从而将视频数据变为数据信号，然后响应于源极输出使能(SOE)信号以水平行为基础将数据信号提供给数据线DL。为此，数据驱动器电路300可包括数据采样单元、锁存单元、数字-模拟转换器、输出缓冲器以及诸如此类的装置。
栅极驱动器电路200根据栅极移位时钟(GSC)把从时序控制器400传输的栅极起始脉冲(GSP)信号移位，并且给栅极线GL1到GLn按顺序提供VGH电平的栅极脉冲信号。栅极驱动器电路200在不提供所述栅极脉冲信号的周期中给栅极线GL1到GLn提供栅极低电压VGL。
尽管应用于本发明的栅极驱动器电路200可独立于面板配置并且以各种方式电连接至面板，但栅极驱动器电路200可在显示面板100的基板的制造过程中通过面板内栅极(GIP)方法以薄膜图案的形式配置在非显示区域N中。在该情形中，用于驱动移位寄存器的第一操作级的时钟信号CLK和起始信号VST可以是用于控制栅极驱动器电路200的栅极控制信号。
参照图15，可给显示面板100两侧的非显示区域N设置两个栅极驱动器电路200a和200b。第一栅极驱动器电路200a和第二栅极驱动器电路200b由组成移位寄存器的多个级构成。第一栅极驱动器电路200a和第二栅极驱动器电路200b可响应于从时序控制器400提供的栅极控制信号GCS，通过形成在显示面板100中的栅极线GL1到GLn交替地输出栅极脉冲。在此，输出的栅极脉冲可在预定水平周期重叠，以将栅极线GL1到GLn预充电，从而当施加数据电压时能够实现更加稳定的像素充电。
图16A、16B、17A和17B图解了组成根据本发明不同实施方式的移位寄存器的多个级的连接。图18A图解了组成图16A和17A中所示的移位寄存器的多个级的正向和反向栅极扫描，图18B图解了组成图16B和17B中所示的移位寄存器的多个级的正向和反向栅极扫描。图19是显示时分显示和触摸驱动操作的时间流程图。
如图18A中所示，各级在正向驱动操作期间按照B、C(虚拟级)和A这一顺序被驱动并且在反向驱动操作期间按照A、C(虚拟级)和B这一顺序被驱动。在正向驱动操作中，B是在触摸操作之前输出最后一个栅极脉冲的级，C是在触摸时段期间保持其Q节点的充电状态的虚拟级，A是在完成触摸操作之后输出第一个栅极脉冲的级。在反向驱动操作中，A是在触摸操作之前输出最后一个栅极脉冲的级，C是在触摸时段期间保持其Q节点的充电状态的虚拟级，B是在完成触摸操作之后输出第一个栅极脉冲的级。
如图18B中所示，各级在正向驱动操作期间按照B和A这一顺序被驱动，而在反向驱动操作期间按照A和B这一顺序被驱动。在正向驱动操作中，B是在触摸操作之前输出最后一个栅极脉冲的级，A是在触摸时段期间保持其Q节点的充电状态并且在完成触摸操作之后输出第一个栅极脉冲的级。在反向驱动操作中，A是在触摸操作之前输出最后一个栅极脉冲的级，B是在触摸操作期间保持其Q节点的充电状态并且在完成触摸操作之后输出第一个栅极脉冲的级。
图18C图解了在单个方向上不存在虚拟级的例子的示图。A是在触摸驱动期间Q节点保持已充电状态的保持级并且是在触摸驱动结束之后输出第一个栅极脉冲的级。
图18D图解了在两个方向(正向方向、反向方向)上能够驱动栅极时增设虚拟级C的例子。
为了简便起见，以多个级之中的第N(N是自然数)级的连接以及从第N级输出VGH电平的栅极脉冲信号至相应栅极线为基础，给出下面的描述。
<第一和第三移位寄存器>
参照图16A和16B，根据第一和第二实施方式的移位寄存器210是被包含在图1中所示的根据第一实施方式的栅极驱动器电路200中的移位寄存器。参照图17A和17B，根据第三和第四实施方式的移位寄存器210是被包含在图15中所示的根据第二实施方式的栅极驱动器电路200a和200b中的移位寄存器。
图16A和17A显示了第N级、第(N+1)级和第(N+2)级以及虚拟级，所述第N级、第(N+1)级和第(N+2)级以及虚拟级作为组成根据第一和第三实施方式的移位寄存器的多个级。第N级、第(N+1)级和第(N+2)级每一级可通过时钟信号线CLK(在根据第二实施方式的栅极驱动器电路200a和200b中包含的移位寄存器的情形中，通过第一时钟信号线CLK1和第二时钟信号线CLK2)被提供有至少两个时钟信号，接收相邻级的输出信号中的一个输出信号作为起始信号，并且接收另一个输出信号作为复位信号。
虚拟级可从时钟信号线CLK接收至少两个时钟信号，从触摸使能信号线接收TouchEN(VTEN、VTEN1、VTEN2)，接收相邻级的输出信号中的一个输出信号作为起始信号VST，并且接收相邻级的输出信号中的另一个输出信号作为复位信号RST。
所述多个级在接收到起始信号VST时可进行用于提供栅极脉冲信号的操作，并且在接收到复位信号RST时可进行用于将栅极线GL放电的操作。
具体地说，第N级包括起始信号VST输入端和复位信号RST输入端，第N级通过VST输入端接收从作为前端级的第(N-1)级的输出端G(n-1)输出的栅极脉冲信号，并且通过RST输入端接收从作为后端级的虚拟级的输出端G(n+1/2)输出的进位信号(carry signal)Vc。
虚拟级包括起始信号VST输入端和复位信号RST输入端，虚拟级通过VST输入端接收从作为前端级的第N级的输出端G(n)输出的栅极脉冲，并且通过RST输入端从作为后端级的第(N+1)级的输出端G(n+1)输出的扫描信号。
尤其是，虚拟级在触摸时段期间使用VGH电平的触摸使能信号(TEN)防止漏电流的同时可保持充在Q节点处的电压，并且在触摸时段结束时虚拟级响应于施加至此的VGH电平的时钟信号，通过输出端G(n+1/2)给后端级---第(N+1)级输出进位信号Vc。
第(N+1)级包括起始信号VST输入端和复位信号RST输入端，第(N+1)级通过VST输入端接收从作为前端级的虚拟级的输出端G(n+1/2)输出的进位信号Vc，并且通过RST输入端从作为后端级的第(N+2)级的输出端G(n+2)输出的扫描信号。
第(N+2)级包括起始信号VST输入端和复位信号RST输入端，第(N+2)级通过VST输入端接收从作为前端级的第(N+1)级的输出端G(n+1)输出的栅极脉冲，并且通过RST输入端从作为后端级的第(N+3)级的输出端G(n+3)输出的扫描信号。
如上所述，根据本发明实施方式的移位寄存器可包括多个虚拟级。例如，如图18A中所示，移位寄存器可包括布置在第一到第六十四级与第六十五到第一百二十八级之间的单个虚拟级，第一到第六十四级用于给第一到第六十四栅极线GL1到GL64按顺序提供栅极脉冲，第六十五到第一百二十八级用于给第六十五到第一百二十八栅极线GL65到GL128按顺序提供栅极脉冲。尽管每一组的栅极线GL的数量为64，但本发明并不限于此，与在一帧内的多个显示时段之中的一个显示时段被激活的栅极线相对应的级可被分组，并且可在各组之间布置虚拟级，如图19中所示。
尽管基于从第一级到最后一级进行的正向操作给出了上面的描述，但本发明并不限于此，本发明可应用于从最后一级到第一级进行的反向操作，例如第(N+1)级的栅极脉冲输出之后进行虚拟级的操作并且之后进行第N级操作的情形。
多个级的每一级可与一个时钟信号CLK同步地给多条栅极线GL1到GLn之一输出栅极脉冲信号。
此外，所有级可被提供有来自高电压源的高电源电压VDD、来自低电压源的低电源电压VGL、正向电压FWD和反向电压REV，并且所有虚拟级每一个可被提供有触摸使能信号。正向电压FWD在正向扫描模式中被生成为VGH电平而在反向扫描模式中被生成为VGL电平。与此相对，反向电压REV在反向扫描模式中被生成为VGH电平而在正向扫描模式中被生成为VGL电平。
<第二和第四移位寄存器>
图16B和17B显示了第N级、第(N+1)级、第(N+2)级和第(N+3)级，所述第N级、第(N+1)级、第(N+2)级和第(N+3)级作为组成根据第二和第四实施方式的移位寄存器的多个级。
第N级、第(N+1)级、第(N+2)级和第(N+3)级可通过时钟信号线CLK(在包括第一栅极驱动器电路200a和第二栅极驱动器电路200a的第二实施方式情形中，通过第一时钟信号线CLK1和第二时钟信号线CLK2)被提供有至少两个时钟信号。第一时钟信号和第二时钟信号可具有相反的逻辑电平。每个级可接收相邻级的输出信号中的一个输出信号作为起始信号VST，并且接收相邻级的输出信号中的另一个输出信号作为复位信号RST。
所述多个级中的部分级用作在触摸时段保持Q节点电压所需的待命级。这种待命级可通过时钟信号线CLK接收至少两个时钟信号，通过触摸使能信号线接收Touch EN(VTEN、VTEN1、VTEN2)，接收相邻级的输出信号中的一个输出信号作为起始信号VST，并且接收相邻级的输出信号中的另一个输出信号作为复位信号RST。
前述多个级在接收到起始信号VST时可进行提供栅极脉冲信号的操作，并且在接收到复位信号RST时可进行将栅极线放电的操作。
具体地说，第N级包括起始信号VST输入端和复位信号RST输入端，第N级通过VST输入端接收从作为前端级的第(N-1)级的输出端G(n-1)输出的栅极脉冲，并且通过RST输入端接收从作为后端级的第(N+1)级的输出端G(n+1)输出的栅极脉冲信号。
第(N+1)级包括起始信号VST输入端和复位信号RST输入端，第(N+1)级通过VST输入端接收从作为前端级的第N级的输出端G(n)输出的栅极脉冲信号，并且通过RST输入端接收从作为后端级的第(N+2)级的输出端G(n+2)输出的扫描信号。
第(N+2)级包括起始信号VST输入端和复位信号RST输入端，第(N+2)级通过VST输入端接收从作为前端级的第(N+1)级的输出端G(n+1)输出的栅极脉冲信号，并且通过RST输入端接收从作为后端级的第(N+3)级的输出端G(n+3)输出的扫描信号。
尤其是，在多个级之中第(N+1)级被设为待命级，所述待命级在触摸时段期间使用VGH电平的触摸使能信号(TEN)防止漏电流的同时能够保持其Q节点的电压，并且在触摸时段结束时所述待命级响应于施加至此的VGH电平的时钟信号，通过输出端G(n+1)给后端级---第(N+2)级输出栅极脉冲信号。
如上所述，根据本发明实施方式的移位寄存器210可包括多个待命级。例如，如图18B中所示，在第一到第六十四级以及第六十五到第一百二十八级之中，移位寄存器可以具有作为待命级的第六十五级，第一到第六四级用于给第一到第六十四栅极线GL1到GL64按顺序提供栅极脉冲信号，第六十五到第一百二十八级用于给第六十五到第一百二十八栅极线GL65到GL128按顺序提供栅极脉冲。尽管每一组的栅极线GL的数量为64，但本发明并不限于此，可基于触摸时段和驱动周期来不同地设置每一组的栅极线GL的数量。
前述多个级的每一级可与一个时钟信号CLK同步地给多条栅极线GL1到GLn之一输出栅极脉冲信号。
此外，多个级的每一级可被提供有来自高电压源的高电源电压VDD、来自低电压源的低电源电压VGL、正向电压FWD和反向电压REV，所有待命级每一个可被提供有触摸使能信号。
<第N级的电路图>
图20是组成根据本发明一实施方式的移位寄存器的第N级的电路图。
参照图20，第N级不是待命级或虚拟级，其是在显示时段将Q节点充电并且与输入时钟信号同步地按顺序输出栅极脉冲信号的级之一。第N级可包括上拉晶体管Tup、下拉晶体管Tdown、第一电容器CQ和第二电容器CQB，并且另外包括充电/放电单元211和Q节点稳定部212。
第N级的前述元件如下连接。上拉晶体管Tup具有与Q节点连接的栅极端、与第一时钟信号CLK1供给端连接的漏极端、以及与第N级的输出端G(n)连接的源极端。用于在放电时段期间稳定地将输出端放电的下拉晶体管具有与QB节点连接的栅极端、与第N级的输出端G(n)连接的漏极端、以及与VGL的输入端连接的源极端。第一电容器CQ可与Q节点和VGL的输入端连接。第二电容器CQB可与QB节点和VGL的输入端连接。
充电/放电单元211可将Q节点充电或放电。充电/放电单元211可包括第一晶体管T1和第二晶体管T2。第一晶体管T1具有与第(N-1)级的输出端G(n-1)连接的栅极端、与正向电压FWD的输入端连接的漏极端以及与Q节点连接的源极端。第二晶体管T2具有与第(N+1)级的输出端G(n+1)连接的栅极端、与反向电压REV的输入端连接的漏极端以及与Q节点连接的源极端。
Q节点稳定部212将Q节点放电并且可包括第三晶体管T3。第三晶体管T3具有与QB节点连接的栅极端、与Q节点连接的漏极端、以及与VGL的输入端连接的源极端。如图所示，QB节点可被提供有第二时钟信号CLK2，或者QB节点可与一端子连接，与后端级的输出信号或Q节点放电时序同步，所述端子被提供有用于导通第三晶体管T3的电压。第二时钟信号可以是具有一电平和时序的时钟信号，所述时钟信号用于在第一晶体管T1导通并且因而Q节点被充电时将第三晶体管T3控制为截止，并且在紧随根据Q节点的自举而将栅极脉冲信号输出至相应输出端之后Q节点被放电时将第三晶体管T3控制为导通。
图21是待命级的电路图。
<待命级>
参照图21，待命级，它是应用于图16B或17B中所示的移位寄存器的待命级，该待命级在触摸时段保持被充电的Q节点电压，并且在触摸时段结束时通过其输出端与输入时钟信号同步地输出栅极脉冲信号。待命级可包括上拉晶体管Tup、下拉晶体管Tdown、第一电容器CQ和第二电容器CQB并且另外包括充电/放电单元211和Q节点稳定部212。
作为待命级的第N级的元件如下连接。上拉晶体管Tup具有与Q节点连接的栅极端、与第一时钟信号CLK1供给端连接的漏极端、以及与第N级的输出端G(n)连接的源极端。下拉晶体管具有与QB节点连接的栅极端、与第N级的输出端G(n)连接的漏极端、以及与VGL的输入端连接的源极端。第一电容器CQ可与Q节点和VGL的输入端连接。第二电容器CQB可与QB节点和VGL的输入端连接。
充电/放电单元211可将Q节点充电或放电。充电/放电单元211可包括第一晶体管T1和第二晶体管T2。第一晶体管T1具有与第(N-1)级的输出端G(n-1)连接的栅极端、与VTEN或正向电压FWD的输入端连接的漏极端以及与Q节点连接的源极端。第二晶体管T2具有与第(N+1)级的输出端G(n+1)连接的栅极端、与VTEN的输入端连接的漏极端以及与Q节点连接的源极端。
Q节点稳定部212将Q节点放电并且可包括第三晶体管T3。第三晶体管T3具有与第二时钟信号CLK2供给端连接的栅极端、与Q节点连接的漏极端、以及与VTEN的输入端连接的源极端。
图22是虚拟级的电路图。
<虚拟级>
参照图22，虚拟级是应用于图16A或17A的移位寄存器的级并且布置在第N级与第(N+1)级之间。虚拟级可包括上拉晶体管Tup、下拉晶体管Tdown、第一电容器CQ和第二电容器CQB并且另外包括充电/放电单元211和Q节点稳定部212。
虚拟级的元件如下连接。上拉晶体管Tup具有与Q节点连接的栅极端、与第一时钟信号CLK1供给端连接的漏极端、以及与虚拟级的输出端G(n+1/2)连接的源极端。下拉晶体管具有与QB节点连接的栅极端、与虚拟级的输出端G(n+1/2)连接的漏极端、以及与VGL的输入端连接的源极端。第一电容器CQ可与Q节点和VGL的输入端连接。第二电容器CQB可与QB节点和VGL的输入端连接。
充电/放电单元211可将Q节点充电或放电。充电/放电单元211可包括第一晶体管T1和第二晶体管T2。第一晶体管T1具有与第N级的输出端G(n)连接的栅极端、与VTEN的输入端连接的漏极端以及与Q节点连接的源极端。第二晶体管T2具有与第(N+1)级的输出端G(n+1)连接的栅极端、与VTEN的输入端连接的漏极端以及与Q节点连接的源极端。
Q节点稳定部212将Q节点放电并且可包括第三晶体管T3。第三晶体管T3具有与第二时钟信号CLK2供给端连接的栅极端、与Q节点连接的漏极端、以及与VTEN的输入端连接的源极端。
<级的正向和反向驱动方法>
图23是图解在正向驱动操作中，第N级的Q节点充电和栅极脉冲输出操作的示图，图24是图解在正向驱动操作中，第N级的Q节点放电和QB节点充电的示图。
<显示驱动方法：正向驱动>
在显示时段T1的第一周期，第一晶体管T1可被第(N-1)级的输出信号导通，使得正向电压FWD被提供给Q节点，并且上拉晶体管Tup可响应于第一时钟信号CLK1的VGL电平根据自举而导通，因而VGH电平的栅极脉冲被输出至第N级的输出端G(n)。
在显示时段T1中的随第一周期之后的第二周期，第二晶体管T2被第(N+1)级的输出信号导通，使得反向电压REV被提供给Q节点，从而将Q节点放电，并且QB节点被VGH电平的第二时钟信号CLK2充电，从而导通第三晶体管T3和下拉晶体管Tdown，使得第N级的输出端G(n)和Q节点每一个可被VGL放电。
图25是图解在反向驱动操作中，第N级的Q节点充电和栅极脉冲输出操作的示图，图26是图解第N级的Q节点放电和QB节点充电的示图。
<显示驱动方法：反向驱动>
在显示时段T1的第一周期，第二晶体管T2可被第(N+1)级的输出信号导通，使得反向电压REV被提供给Q节点，并且上拉晶体管Tup可响应于第一时钟信号CLK1的VGL电平根据自举而导通，因而VGH电平的栅极脉冲可被输出至第N级的输出端G(n)。
在显示时段T1中的随第一周期之后的第二周期，第一晶体管T1被第(N-1)级的输出信号导通，使得正向电压FWD被提供给Q节点，从而将Q节点放电，并且QB节点被VGH电平的第二时钟信号CLK2充电，从而导通第三晶体管T3和下拉晶体管Tdown，使得第N级的输出端G(n)和Q节点每一个可被VGL放电。
第一晶体管T1和第二晶体管T2中仅一个可在栅极驱动器电路200的正向操作或反向操作中进行操作来给Q节点提供正向电压FWD或反向电压REV。正向电压FWD在正向驱动操作期间可高于反向电压REV而在反向驱动操作期间可低于反向电压REV。
<待命级的正向驱动方法>
图27是图解在正向驱动操作中，作为待命级的第N级的Q节点充电的示图，图28是图解Q节点电压被保持的保持时段的示图，图29是图解栅极脉冲输出操作的示图。图30是图解Q节点和输出端放电操作的示图，图31是图解用于驱动待命级的波形的示图。
-Q节点充电时段
参照图27和31，在紧接触摸时段T2之前的显示时段T1，可从第(N-1)级输出栅极脉冲信号并且VTEN可被转变为VGH电平。在此，第一晶体管T1被第(N-1)级的输出信号导通，因而转变为VGH电平的VTEN被提供给Q节点，从而将Q节点充电。
-Q节点电压保持时段(＝触摸时段)
参照图28和31，触摸时段T2开始，并且在触摸时段T2，在Q节点处经充电的电压被保持。在此，VTEN保持VGH电平，因而VGH电平电压被提供给第一晶体管T1的源极端、第二晶体管T2的漏极端和第三晶体管T3的源极端。如此，通过给第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3的源极端或漏极端提供高电平电压，可消除漏电流可能流经的第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3的源极-漏极路径。
-输出时段
参照图29和31，在随触摸时段T2之后的显示时段T3，上拉晶体管Tup响应于第一时钟信号CLK1的VGL电平，根据自举而导通，因而可通过第N级的输出端G(n)稳定地输出VGH电平栅极脉冲。
-放电时段
参照图30和31，在随输出时段之后的放电时段，第二晶体管T2被第(N+1)级的输出信号导通，使得VGL电平VTEN被提供给Q节点，从而将Q节点放电，并且高电平第二时钟信号CLK2将QB节点充电，以导通第三晶体管T3和下拉晶体管Tdown，因而第N级的输出端G(n)和Q节点可被VGL放电。
<虚拟级的正向驱动方法>
图32是图解在正向驱动操作中，虚拟级的Q节点充电的示图，图33是图解Q节点电压被保持的保持时段的示图，图34图解了栅极脉冲输出操作。图35是图解Q节点和输出端放电操作的示图，图36是图解用于驱动虚拟级的波形的示图。
-Q节点充电时段
参照图32和36，在紧接触摸时段T2之前的显示时段T1的第一周期，可从第N级输出栅极脉冲信号并且VTEN可被转变为VGH电平。在此，第一晶体管T1被第N级的输出信号导通，因而VGH电平VTEN被提供给Q节点，从而将Q节点充电。
-Q节点电压保持时段(＝触摸时段)
参照图33和36，触摸时段T2开始，并且在触摸时段T2，在Q节点处经充电的电压被保持。在此，VTEN保持VGH电平，因而VGH电平电压被提供给第一晶体管T1的源极端、第二晶体管T2的漏极端和第三晶体管T3的源极端。如此，通过给第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3的源极端或漏极端提供高电平电压，可消除漏电流可能流经的第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3的源极-漏极路径。
-输出时段
参照图34和36，在触摸时段T2结束时，上拉晶体管Tup响应于第一时钟信号CLK1的VGL电平，根据自举而导通，因而可通过虚拟级的输出端G(n+1/2)稳定地输出VGH电平进位信号Vc。
-放电时段
参照图35和36，在随输出时段之后的显示时段T3中的放电时段，第二晶体管T2被第(N+1)级的输出信号导通，使得VGL电平VTEN被提供给Q节点，从而将Q节点放电，并且VGH电平的第二时钟信号CLK2将QB节点充电，以导通第三晶体管T3和下拉晶体管Tdown，因而虚拟级的输出端G(n+1/2)和Q节点可被VGL放电。
在根据第二和第四实施方式的使用在触摸时段处于保持状态的待命级而不包括虚拟级的移位寄存器的情形中，Q节点电压保持时段对应于触摸时段，而在根据第一和第三实施方式的使用在触摸时段处于保持状态的虚拟级的移位寄存器的情形中，Q节点电压保持时段和输出时段对应于触摸时段。
图37是图解在待命级或虚拟级的操作期间，Q节点电压的波形的示图。
参照图37，通过给与Q节点相对的、位于Q节点的电荷可能泄露经过的源极-漏极路径上的源极端或漏极端提供与高电平源电压对应的VGH电平VTEN，待命级或虚拟级可保持其Q节点的电压并可在自举期间增大所述电压。因此，输出VGH电平的栅极脉冲信号，因而可消除出现水平线的暗线现象。
如上所述，因为可在触摸时段期间保持待命级或虚拟级的Q节点的电压，所以能够减少一帧的触摸时段的数量，并且能够增加触摸时段的持续时间。此外，通过减小显示时段与触摸时段之间的裕度时段，能够确保高分辨率时的时钟时间。
尽管在上面的描述中各级的晶体管和显示面板100的TFT是N型晶体管，但本发明并不限于此，各级的第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、上拉晶体管Tup和下拉晶体管Tdown以及显示面板100的TFT可以是P型晶体管。在该情形中，前述所有信号的逻辑高或低电平变为逻辑低或高电平。因此，通过保持第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3的源极-漏极电压，能够防止电流泄漏，由此在触摸时段期间稳定地保持相应级的Q节点的电压。
本领域技术人员将理解到，在不背离本发明的精神和实质特性的情况下，本发明可以以除在此列出的方式以外的其他具体方式进行实施。因此，上面的实施方式解释为在各方面都是举例说明性的而非限制性的。本发明的范围应由所附权利要求及它们的法律等同物来确定，而并不是由上面的描述确定，旨在把落入所附权利要求的含义及等同范围内的所有变化涵盖于其中。
<附图标记的描述>
10：显示装置
100：显示面板
110：像素
120：图案电极
200：栅极驱动器电路
200a：第一栅极驱动器电路
200b：第二栅极驱动器电路
210：移位寄存器
211：充电/放电单元
212：稳定部
300：数据驱动器电路
400：时序控制器
500：触摸驱动器电路

Claims (10)

1.一种栅极驱动器电路，所述栅极驱动器电路将一帧时分为显示时段和触摸时段，并且其中在所述触摸时段时触摸使能信号变为第一电平并且在所述显示时段所述触摸使能信号变为第二电平，所述栅极驱动器电路包括：
移位寄存器，
其中所述移位寄存器的第N级包括：
第一晶体管，所述第一晶体管由前端级的输出信号控制，以给Q节点提供具有所述第一电平的所述触摸使能信号；
第二晶体管，所述第二晶体管由后端级的输出信号控制，以给所述Q节点提供具有所述第二电平的所述触摸使能信号；和
上拉晶体管，所述上拉晶体管由所述Q节点的电压控制，以将施加至所述上拉晶体管的第一时钟信号输出至第N个输出端，
其中当所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述上拉晶体管是N型晶体管时，所述第一电平是高电平并且所述第二电平是低电平，当所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述上拉晶体管是P型晶体管时，所述第一电平是低电平并且所述第二电平是高电平，
其中N是正整数。
2.根据权利要求1所述的栅极驱动器电路，其中所述第N级是虚拟级，并且所述显示时段包括所述触摸时段之前的第一显示时段以及随所述触摸时段之后的第二显示时段，
其中在所述第一显示时段所述Q节点被充电，在所述触摸时段通过所述第N个输出端输出进位信号，并且在所述第二显示时段所述Q节点被放电。
3.根据权利要求1所述的栅极驱动器电路，其中所述显示时段包括所述触摸时段之前的第一显示时段以及随所述触摸时段之后的第二显示时段，
其中在所述第一显示时段所述Q节点被充电，并且在所述第二显示时段栅极脉冲被输出给所述第N个输出端。
4.根据权利要求2或3所述的栅极驱动器电路，其中所述第N级进一步包括第三晶体管，所述第三晶体管由QB节点的电压控制，以给所述Q节点提供所述触摸使能信号。
5.根据权利要求4所述的栅极驱动器电路，进一步包括下拉晶体管，所述下拉晶体管由所述QB节点的电压控制，以将所述第N个输出端放电。
6.一种触摸屏集成式显示装置，包括：
根据权利要求1所述的栅极驱动器电路；
显示图像的面板；和
用于感测施加给所述面板的触摸的触摸驱动器电路，
其中所述面板包括被分组为多个像素组的多个像素、与所述多个像素组一一对应的多个图案电极、以及用于分别将所述图案电极连接至所述触摸驱动器电路的感测线。
7.根据权利要求6所述的触摸屏集成式显示装置，其中所述第N级是虚拟级，并且所述显示时段包括所述触摸时段之前的第一显示时段以及随所述触摸时段之后的第二显示时段，
其中在所述第一显示时段所述Q节点被充电，在所述触摸时段进位信号被输出给所述第N个输出端，并且在所述第二显示时段所述Q节点被放电。
8.根据权利要求6所述的触摸屏集成式显示装置，其中所述显示时段包括所述触摸时段之前的第一显示时段以及随所述触摸时段之后的第二显示时段，
其中在所述第一显示时段所述Q节点被充电，并且在所述第二显示时段栅极脉冲被输出给所述第N个输出端。
9.根据权利要求7或8所述的触摸屏集成式显示装置，其中所述第N级进一步包括第三晶体管，所述第三晶体管由QB节点的电压控制，以给所述Q节点提供所述触摸使能信号。
10.根据权利要求9所述的触摸屏集成式显示装置，所述栅极驱动器电路进一步包括下拉晶体管，所述下拉晶体管由所述QB节点的电压控制，以给所述第N个输出端提供低电平电压。
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