CN111290654B - 触摸屏驱动器电路以及触摸传感器显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开一种触摸屏驱动器电路以及触摸传感器显示装置，能够改进触摸灵敏度，并在减少电路区的尺寸的同时改进触摸灵敏度和触摸感测信号的一致性。触摸屏驱动电路位于触摸传感器显示装置中，显示装置包括：显示面板，其中排列多个子像素；栅极驱动器电路，通过多条栅极线电连接至显示面板；数据驱动器电路，通过多条数据线电连接至显示面板；触摸屏驱动器电路，通过多条感测线驱动显示面板中的触摸传感器，触摸屏驱动器电路包括：极性控制电路，通过将经由多条感测线传送的触摸感测信号划分为多个信号来控制触摸感测信号的极性；积分器电路，充入从极性控制电路输出的电压；以及采样电路，通过采样充入在积分器电路中的电压来产生感测输出电压。

Description

触摸屏驱动器电路以及触摸传感器显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月10日提交的韩国专利申请No.10-2018-0157988的优先权，在此为了所有目的通过引用将其并入本文，如同在本文完全阐述一样。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种触摸屏驱动器电路以及触摸传感器显示装置。
背景技术
随着多媒体的发展，平板显示装置的重要性增大。相应地，诸如液晶显示(LCD)装置、等离子体显示面板(PDP)以及有机发光二极管(OLED)显示装置之类的平板显示装置已被引入到市场上。在这些平板显示装置中，由于其诸如卓越图像质量、薄外形和低功耗之类的优点，LCD装置被广泛用作移动平板显示装置。具体地，LCD装置在笔记本电脑、计算机显示器、电视(TV)等中以各种方式使用。
通过将触摸面板叠置在这种LCD装置上而分别设置的触摸屏显示装置得到广泛使用。当触摸面板通过手指、触笔等触摸时，基于触摸点的电特性比如电阻或电容的变化来检测触摸点，从而可输出对应于触摸点的信息，或者可执行与触摸点相关的操作。触摸屏显示装置是一种用户界面，其应用日益增长，例如应用于小型便携式终端、办公装置、移动装置等。
但是，通过将单独的触摸面板叠置在LCD面板上制造的这种触摸屏显示装置具有下述问题。叠置的触摸面板可增大触摸屏显示装置的厚度，由此使得难以设计这种触摸屏显示装置具有更薄的外形。光的透射可通过叠置的触摸面板而减少。此外，制造成本可增加。为了克服这些问题，近来提出了使用高级集成式(in-cell)触摸(AIT)技术的触摸传感器显示装置。在这种触摸传感器显示装置中，触摸传感器内置在其像素区域中。
在具有内置在像素区域中的触摸传感器的触摸传感器显示装置中，可以在不增加显示面板的厚度的条件下将触摸传感器安装在显示面板上。触摸传感器显示装置以时分方式划分显示驱动时段和触摸驱动时段，在显示驱动时段中驱动像素，在触摸驱动时段中驱动触摸传感器，以便减少由于像素与触摸传感器之间的耦合而带来的相互影响。
在此，使用放大器电路来对触摸感测信号进行积分，以改进显示面板的触摸灵敏度并且消除与触摸感测相关的噪声，并且添加电荷消除电路来消除来自放大器电路的充电电压，以便防止在放大器电路中的感测信号饱和。
但是，难以使用用于触摸感测信号的放大器电路和电荷消除电路改进触摸感测信号的一致性。此外，由多个电容器构成的电荷消除电路可增大触摸传感器显示装置的电路区，这成为问题。
发明内容
本发明的各个方面提供一种触摸屏驱动器电路以及触摸传感器显示装置，能够通过控制触摸感测信号的极性来改进触摸灵敏度。
本发明还提供了一种触摸屏驱动器电路以及触摸传感器显示装置，能够在通过包含触摸信号放大器电路而不具有电荷消除电路来减小电路区的尺寸的同时改进触摸灵敏度和触摸感测信号的一致性。
根据一个方面，一种触摸传感器显示装置可包括：显示面板，在所述显示面板中布置多条栅极线、多条数据线、多条感测线和多个子像素；触摸面板，设置在所述显示面板的内部；栅极驱动器电路，设置在所述显示面板的一侧上以驱动所述多条栅极线；数据驱动器电路，设置在所述显示面板的除了其上设置有所述栅极驱动器电路的一侧之外的一侧上，以驱动所述多条数据线；触摸屏驱动器电路，设置在所述显示面板的除了其上设置有所述栅极驱动器电路或者其上设置有所述数据驱动器电路的一侧之外的一侧上，以驱动所述多条感测线，所述触摸屏驱动器电路包括极性控制电路、积分器电路和采样电路，所述极性控制电路通过将经由所述多条感测线传送的触摸感测信号划分为多个信号来控制所述触摸感测信号的极性，所述积分器电路充入从所述极性控制电路输出的电压，所述采样电路通过采样充入在所述积分器电路中的电压来产生感测输出电压；控制器，用于控制施加至所述栅极驱动器电路、所述数据驱动器电路和所述触摸屏驱动器电路的信号。
所述极性控制电路可包括：多个电压跟随器，用于将所述触摸感测信号划分为所述多个信号并且将划分后的信号传输到另一元件；以及反相放大器，连接至所述多个电压跟随器中的一个电压跟随器。
所述多个电压跟随器的每一个可包括运算放大器，所述运算放大器具有非反相输入端子和反相输入端子，其中所述触摸感测信号施加到所述非反相输入端子，输出信号反馈到所述反相输入端子。
所述反相放大器可设置为运算放大器，所述运算放大器经由其反相输入端子接收通过第一电阻器传送的触摸感测信号，其中第二电阻器连接在所述反相输入端子与所述运算放大器的输出端子之间，并且参考电压施加至所述运算放大器的非反相输入端子。
所述积分器电路可包括：连接至所述极性控制电路的多个开关；以及至少一个电容器，使得所述积分器电路响应于***控的多个开关利用从所述极性控制电路输出的电压对所述电容器充电。
所述采样电路可包括：运算放大器，具有与所述积分器电路的输出端子连接的反相输入端子以及被施加参考电压的非反相输入端子；以及并联连接在所述运算放大器的反相输入端子与所述运算放大器的输出端子之间的反馈电容器和复位开关。
所述触摸传感器显示装置还可包括校准电路，用于根据所述多条感测线或者与所述触摸屏驱动器电路内的电路元件有关的偏移偏差来补偿偏移。
所述校准电路可根据所述感测线将设置在所述显示面板中的晶体管的阈值电压反馈到所述感测输出电压，以作为用于校准的补偿值。
所述极性控制电路可包括：第一极性控制电路，在触摸驱动信号的上升区间向所述第一极性控制电路施加所述触摸感测信号；以及第二极性控制电路，在所述触摸驱动信号的下降区间向所述第二极性控制电路施加所述触摸感测信号。
所述积分器电路可包括：第一积分器电路，包括：多个开关，连接至所述第一极性控制电路；至少一个电容器，响应于***控的多个开关利用从所述第一极性控制电路输出的电压对所述电容器充电；以及第二积分器电路，包括：多个开关，连接至所述第二极性控制电路；和至少一个电容器，响应于***控的多个开关利用从所述第二极性控制电路输出的电压对所述第二积分器电路的电容器充电。
所述采样电路可包括：运算放大器，经由其反相输入端子接收从所述第一积分器电路输出的电压，并且经由其非反相输入端子接收从所述第二积分器电路输出的电压；反馈电容器和复位开关，并联连接在所述运算放大器的反相输入端子和输出端子之间；以及反馈电容器和复位开关，并联连接在所述运算放大器的非反相输入端子和输出端子之间。
根据另一个方面，提供一种触摸屏驱动器电路，位于触摸传感器显示装置中，所述触摸传感器显示装置包括：显示面板，在所述显示面板中排列多个子像素；栅极驱动器电路，通过多条栅极线电连接至所述显示面板；数据驱动器电路，通过多条数据线电连接至所述显示面板；和所述触摸屏驱动器电路，用于通过多条感测线驱动所述显示面板中的触摸传感器，所述触摸屏驱动器电路可包括：极性控制电路，通过将经由所述多条感测线传送的触摸感测信号划分为多个信号来控制所述触摸感测信号的极性；积分器电路，充入从所述极性控制电路输出的电压；以及采样电路，通过采样充入在所述积分器电路中的电压来产生感测输出电压。
根据示例性实施方式，本发明的触摸屏驱动器电路以及触摸传感器显示装置能够通过控制触摸感测信号的极性来改进触摸灵敏度。
此外，本发明的触摸屏驱动器电路以及触摸传感器显示装置能够在通过包含触摸信号放大器电路而不具有电荷消除电路来减小电路区的尺寸的同时改进触摸灵敏度和触摸感测信号的一致性。
附图说明
从下文结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和优点，在附图中：
图1是示出根据实施方式的触摸传感器显示装置的框图；
图2是示出根据实施方式的触摸传感器显示装置的显示面板中设置的触摸传感器的框图；
图3是示出在根据实施方式的触摸传感器显示装置中，集成式自触摸方案的时分驱动的信号流图；
图4是示出一触摸传感器显示装置的触摸屏驱动器电路的电路图；
图5是示出根据实施方式的触摸传感器显示装置的触摸屏驱动器电路的电路图；
图6A和6B是示出在根据实施方式的触摸传感器显示装置中，触摸感测操作的信号流图；
图7是示出在根据实施方式的触摸传感器显示装置中，通过校准电路对触摸屏驱动器电路的偏移偏差进行补偿的处理的框图；以及
图8是示出在根据实施方式的触摸传感器显示装置中，在差分模式中的触摸屏驱动器电路的电路图。
具体实施方式
下文，将参照示例性附图详细描述本发明的一些实施方式。在由附图标记指代图中的要素时，尽管在不同的图中示出，也将由相同的参考标记指代相同的要素。此外，在本发明的下文描述中，当对本文涉及的已知功能和构造的详细描述可能使本发明的主题反而不清楚时，将省略此详细描述。
为了说明示例性实施方式而在附图中描述的形状、尺寸、比例、角度、数量等仅是举例说明性的，本发明不限于附图中示出的实施方式。在整个文件中，将使用相同的参考标记和符号指代相同或相似的部件。在本发明下面的描述中，在本发明的主题反而会变得不清楚的情况下，将省略对本文涉及的已知功能和部件的详细描述。将理解到，在此使用的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变型旨在涵盖非排他性的包含，除非明确有相反描述。
在对要素的分析中，应当理解包括误差范围，即便是在没有明确描述的情况下。
还将理解到，尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”和“(b)”之类的术语来描述各元件，但这些术语仅用来区分一个元件与其他元件。这些元件的实质、顺序、次序或数量不受这些术语限制。将理解到，当称一元件“连接至”、“耦接至”或“链接至”另一元件时，其不仅可“直接连接、耦接或链接”至其他元件，而且还可经由“中间”元件“间接连接、耦接或链接”至其他元件。在相同的上下文语境中，将理解到，当称一元件形成在另一元件“上”或“下”时，其不仅可直接位于另一元件上或下，而且还可经由中间元件间接位于另一元件上或下。
此外，在此可使用诸如“第一”和“第二”之类的术语描述各种部件。然而，应当理解，这些部件不受这些术语限制。这些术语仅用来区分一个元件或部件与其他元件或部件。因而，在本发明的精神内，下文中被称为第一的第一部件可以是第二部件。
本发明示例性实施方式的特征可彼此部分或整体地结合或组合并且可彼此协同工作或者可以以各种技术方法操作。此外，各个示例性实施方式可独立实施，或者可以与其他实施方式相关联并协同地实施。
下文将参照附图详细描述本发明的实施方式。
图1是示出根据实施方式的触摸传感器显示装置的框图。
参照图1，根据实施方式的触摸传感器显示装置可包括显示面板DP、栅极驱动器电路110、数据驱动器电路120、触摸屏驱动器电路130、时序控制器(T-CON)140以及微控制单元(MCU)150。
显示面板DP基于通过栅极线GL从栅极驱动器电路110传输的扫描信号SCAN和通过数据线DL从数据驱动器电路120传输的图像数据Vdata显示图像。显示面板DP包括设置在两个基板之间的液晶层。液晶层可以按任何已知模式比如扭曲向列(TN)模式、垂直取向(VA)模式、面内切换(IPS)模式或边缘场切换(FFS)模式来驱动。
显示面板DP的多个子像素SP可由多条数据线DL和多条栅极线GL限定。单个子像素SP包括：薄膜晶体管(TFT)，设置在单条数据线DL与单条栅极线GL交叉的区域中；像素电极，比如有机发光二极管(OLED)，其中充入图像数据Vdata；电连接至OLED以保持电压的存储电容器Cst等。
黑矩阵、滤色器等可设置在显示面板DP的上基板上，而TFT、像素电极、公共电极等可设置在显示面板DP的下基板上。显示面板DP可使用TFT上滤色器(COT)结构来设置。在这种情形下，黑矩阵和滤色器可设置在显示面板DP的下基板上。
被提供公共电压Vcom的公共电极可设置在显示面板DP的上基板或下基板上。偏振器贴附至显示面板DP的上基板和下基板的每一个，并且用于设定液晶分子的倾斜角的取向膜设置在与液晶分子接触的内表面上。
用于保持液晶单元的单元间隙的柱状间隔件设置在显示面板DP的上基板和下基板之间。背光单元设置在显示面板DP的下偏振器的底表面的下方。背光单元可实现为边缘型背光单元或直下型背光单元以照明显示面板DP。
在此，触摸面板可设置为以集成式自触摸型内置在显示面板DP的像素阵列区中。具有集成式自触摸方案的触摸面板使用以多个块(或多个点)设置在显示面板DP内部的电极作为触摸传感器。
时序控制器140控制栅极驱动器电路110和数据驱动器电路120。时序控制器140从主机***(未示出)接收时序信号，比如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE、主时钟信号MCLK以及图像数据Vdata。
时序控制器140基于扫描时序控制信号比如栅极起始脉冲信号GSP、栅极移位时钟信号GSC、栅极输出使能信号GOE控制栅极驱动器电路110。此外，时序控制器140基于数据时序控制信号比如源极采样时钟信号SSC、极性控制信号POL、源极输出使能信号SOE控制数据驱动器电路120。
栅极驱动器电路110通过经由多条栅极线GL向显示面板DP依次提供扫描信号SCAN，依次驱动多条栅极线GL。在此，栅极驱动器电路110还可称为扫描驱动器电路或栅极驱动器集成电路(GDIC)。
栅极驱动器电路110在时序控制器140的控制下向多条栅极线G L依次提供具有导通或截止电压的扫描信号SCAN。关于这一点，栅极驱动器电路110可包括移位寄存器、电平移位器等。
栅极驱动器电路110可设置在显示面板DP的一侧上(例如在显示面板DP的左部或右部上或与显示面板DP的左部或右部相邻)。在一些情形下，栅极驱动器电路110可设置在显示面板DP的两侧上(例如在显示面板DP的左部和右部上或与显示面板DP的左部和右部相邻)。
在此，数据驱动器电路120通过向多条数据线DL提供从时序控制器140接收的图像数据Vdata，驱动多条数据线DL。在此，数据驱动器电路120还可称为源极驱动器电路或源极驱动器集成电路(SDIC)。
当通过栅极驱动器电路110导通具体的栅极线GL时，数据驱动器电路120将从时序控制器140接收的图像数据Vdata转换成模拟数据电压，并将模拟数据电压提供给多条数据线DL。
基于驱动***、设计等，数据驱动器电路120可位于显示面板DP的一侧上(例如在显示面板DP的上部或下部上或与显示面板DP的上部或下部相邻)，或者可位于显示面板DP的两侧上(例如在显示面板DP的上部和下部上或与显示面板DP的上部和下部相邻)。
数据驱动器电路120可包括移位寄存器、锁存电路、数模转换器(DAC)、输出缓存器等。在此，数模转换器是用于将从时序控制器140接收的图像数据Vdata转换成要提供给数据线DL的模拟图像数据电压的部件。
触摸屏驱动器电路130检测对显示面板DP的触摸，并且检测在显示面板DP的表面上的触摸位置。触摸屏驱动器电路130包括用于产生用于驱动触摸传感器的驱动电压的驱动电路以及用于产生用于感测触摸传感器并且检测触摸、与触摸坐标有关的信息等的数据的感测电路。触摸屏驱动器电路130的驱动电路和感测电路可根据功能设置为单个集成电路(IC)或可分开并划分。
触摸屏驱动器电路130可设置在与显示面板DP接触的外基板上。触摸屏驱动器电路130经由多条感测线SL连接至显示面板DP。触摸屏驱动器电路130可基于在显示面板DP的触摸传感器之间的电容变化来检测触摸和触摸位置。也就是说，电容变化发生在由用户手指触摸的位置与未被手指触摸的位置之间，触摸屏驱动器电路130通过检测电容变化来检测触摸和触摸位置。触摸屏驱动器电路130产生用于感测触摸的存在和位置的触摸感测信号，并将触摸感测信号传送至微控制单元150。
微控制单元150控制触摸屏驱动器电路130。微控制电路150可从时序控制器140接收控制同步信号Csync，并基于控制同步信号Csync产生触摸同步信号Tsync，以控制触摸屏驱动器电路130。微控制单元150利用与触摸屏驱动器电路130之间定义的接口向/从触摸屏驱动器电路130发送/接收触摸感测信号等。
在此，微控制单元150可与触摸屏驱动器电路130组合成由单个集成电路(IC)构成的触摸控制电路，或者可与时序控制器140组合成由单个IC构成的控制电路。
此外，触摸传感器显示装置还可包括存储器(MEM)。存储器可临时存储从时序控制器140输出的图像数据，并且可以在预设的时序向数据驱动器电路120输出图像数据Vdata。存储器可设置在数据驱动器电路120的内部或外部。在存储器设置在数据驱动器电路120的外部的情形下，存储器可设置在时序控制器140和数据驱动器电路120之间。此外，存储器可包括缓冲存储器，用于存储从外部源接收的图像数据Vdata并将存储的图像数据Vdata提供给时序控制器140。
此外，触摸传感器显示装置还可包括接口，用于向/从其他外部电子装置或电子部件输入/输出信号，或者与其他外部电子装置或电子部件通信。例如，接口可包括低压差分信令(LVDS)接口、移动行业处理器接口(MIPI)、串行接口的至少之一或其组合。
图2是示出根据实施方式的触摸传感器显示装置的显示面板中设置的触摸传感器的框图。
参照图2，触摸面板可被配置成基于集成式自触摸方案，内置在显示面板DP的像素阵列区中。在此，基于集成式自触摸方案的触摸面板可使用按照多个块或多个点设置在显示面板DP的内部的公共电极CE作为触摸传感器TS。
在基于集成式自触摸方案的触摸面板中，包括在位于显示面板DP的内部的多个子像素SP中的一些子像素中的一部分公共电极CE形成单个触摸传感器TS。触摸传感器TS可由显示面板DP中的公共电极CE的划分部分(segments)来限定。
多个触摸传感器TS可在显示面板DP的有源区内部排列成多个行和多个列。每个触摸传感器TS可连接至用于传输触摸感测信号的感测线SL。
图3是示出在根据实施方式的触摸传感器显示装置中，集成式自触摸方案的时分驱动的信号流图。
参照图3，在基于集成式自触摸方案的触摸传感器显示装置中，可以按照时分方式划分显示驱动时段Td和触摸驱动时段(或触摸屏驱动时段)Tt，其中在显示驱动时段Td中，在显示面板DP上显示图像；在触摸驱动时段(或触摸屏驱动时段)Tt中，感测显示面板DP。由此，触摸传感器显示装置以时分方式在显示驱动时段Td和触摸驱动时段Tt中驱动。
触摸屏驱动器电路130通过与显示面板DP之间连接的感测线SL来向显示面板DP施加触摸驱动信号Vtd。在触摸驱动时段Tt期间，触摸驱动信号Vtd可提供给感测线SL，从而可通过触摸传感器TS输入触摸感测信号。在显示驱动时段Td期间，可向感测线SL提供公共电压Vcom，从而可在显示面板DP上显示图像。在此，可以通过触摸同步信号Tsync实现在显示驱动时段Td和触摸驱动时段Tt之间的时间划分。
图4是示出一触摸传感器显示装置的触摸屏驱动器电路的电路图。
参照图4，触摸屏驱动器电路130可通过电荷转移法使用开关电容器电路执行触摸感测。触摸屏驱动器电路130可包括多路复用器MUX、预放大器电路132、积分器电路134、采样电路136和电荷消除电路138。用于将触摸感测信号转换成数字值的模数转换器(ADC)可连接至采样电路136的输出端子。
从连接至显示面板DP的多条感测线SL传送的触摸感测信号TSS经由多路复用器MUX传输至触摸屏驱动器电路130。
预放大器电路132可包括运算放大器(OP amp)、反馈电容器Cfb1和复位开关SWrst1。运算放大器通过反相输入端子接收对应于触摸感测信号TSS的触摸感测电压Vtss。反馈电容器Cfb1并联连接在运算放大器的非反相输入端子和输出端子之间。根据频率在高电平Vtop和低电平Vbot之间改变的公共电压Vcom可施加至运算放大器的非反相输入端子。预放大器电路132的输出电压V1施加至积分器电路134。
在此，当脉冲形式的公共电压Vcom施加至预放大器电路132时，预放大器电路132的输出电压V1可根据手指(或触笔)是否触摸了显示面板DP而变化。
积分器电路134可包括多个开关SW1、SW2、…、SW4以及多个电容器C1和C2，并且可修改成各种结构。由于积分器电路134的结构，预放大器电路134的输出电压V1根据施加的公共电压Vcom的脉冲数量而累积在电容器C1和C2中。
采样电路136可包括运算放大器、反馈电容器Cfb2和复位开关SWrst2。运算放大器具有与积分器电路134的输出线连接的反相输入端子和被施加参考电压Vref的非反相输入端子。反馈电容器Cfb2并联连接在运算放大器的反相输入端子和输出端子之间。累积在积分器电路134的电容器C1和C2中的电压可充入反馈电容器Cfb2，从而可将电压传输给模数转换器(ADC)作为感测输出电压Vout。
在此，触摸屏驱动器电路130可包括电荷消除电路138，用以消除残留在预放大器电路132的反相输入端子中的初始电荷。随着如在大屏幕显示面板的情形下触摸传感器TS的电容的增大，预放大器电路132的输出电压V1可增大。因此，在触摸屏驱动器电路130中的电压可超出可允许范围，并且饱和。在这种情形下，由于在显示面板DP的触摸状态下的输出电压与非触摸状态下的显示面板DP的输出电压相同或基本相同，所以难以确定触摸输入。为了解决这个问题，可将电荷消除电路138连接至预放大器电路132的前端。
电荷消除电路137具有由被施加电荷消除脉冲电压Vcr的并联连接的多个电容器Ccr组成的结构。由于电荷消除电路138设置在每个通道中，所以触摸传感器显示装置的电路区的尺寸增大，由于待补偿的电荷的大小增大了使用的电容器Ccr的数量。因此，需要高功率电荷消除脉冲电压Vcr，这成为问题。
本发明提供了一种触摸屏驱动器电路，能够通过控制从显示面板DP传输的触摸感测信号TSS的极性改善触摸灵敏度；并且本发明还提供了一种包括这种触摸屏驱动器电路的触摸传感器显示装置。具体地，当显示面板DP的单个位置被手指和触笔同时触摸时，可基于极性来分开处理触摸，或者可改进与具有相对较低强度的笔触摸信号有关的触摸灵敏度。
图5是示出根据实施方式的触摸传感器显示装置的触摸屏驱动器电路的电路图。
参照图5，根据实施方式的触摸屏驱动器电路130可包括极性控制电路232、积分器电路234和采样电路236。用于将感测输出电压Vout转换成数字值的数模转换器可连接至采样电路236的输出端子。
从与显示面板DP的多条感测线SL传送的触摸感测电压Vtss经由多路复用器MUX被传输给触摸屏驱动器电路130。基于输入方式是手指还是电子装置比如触笔，或者输入是触摸输入还是悬停输入(hovering input)，触摸感测电压Vtss可以是正间距信号(pitchsignal)或负间距信号。在此，具有不同极性的触摸感测电压Vtss被累积，并且其幅度可被消除，从而不会正确执行触摸感测或者可在触摸感测中出现误差。因此，根据实施方式的触摸传感器显示装置可利用极性控制电路232将触摸感测信号TSS转换成单向极性信号，并且累积单向极性信号，从而能够有效执行触摸感测。
极性控制电路232可包括用于将触摸感测电压Vtss划分成两个信号并将划分后的信号传输给下游元件的两级电压跟随器、以及连接至两级电压跟随器中的一个电压跟随器电路的反相放大器。
两级电压跟随器可具有由并联连接的多个运算放大器构成的结构。在每个运算放大器中，触摸感测电压Vtss施加至非反相输入端子，输出信号反馈给反相输入端子。在此，第一级电压跟随器经由第一电阻器R1将触摸感测电压Vtss传输给反相放大器，而第二级电压跟随器照原样输出触摸感测电压Vtss(Vinb)。
反相放大器使用反相输入端子接收经由第一电阻器R1传输的触摸感测电压Vtss，其中第二电阻器R2连接在反相放大器的反相输入端子和输出端子之间。此外，参考电压Vref施加至反相放大器的非反相输入端子。参考电压Vref可以是地电压，可被设定为触摸驱动信号Vtd的高电平和低电平的平均值。在此，反相放大器的增益可以是-(R2/R1)，由此输出电压Vin可以是极性与触摸感测电压Vtss相反的信号。如果第一电阻器R1和第二电阻器R2相等，反相放大器的输出电压Vin可以是幅度与触摸感测电压Vtss相同但是极性相反的信号。结果，极性控制电路232将触摸感测电压Vtss划分为同时输出的非极性反转信号Vinb和极性反转信号Vin。
由于上述两级电压跟随器用于传输触摸感测电压Vtss，所以可根据需要省略两级电压跟随器。
积分器电路234可包括：连接至极性控制电路232的多个开关SW1和SW2；以及电容器C1。在此，积分器电路234的开关和电容器的数量和位置可以进行各种变化，从而可累积地充入极性控制电路232的输出电压Vin和Vinb。在通过在此举例说明的结构中，第一开关SW1分别连接至极性控制电路232的输出端子，第二开关SW2分别连接至采样电路236的输入端子，电容器C1连接在第一开关SW1和第二开关SW2之间，从而极性控制电路232的输出电压Vin和Vinb可被同时充入和放电。
由此，在第一开关SW1导通的区间内，电容器C1被充入极性控制电路232的输出电压Vin和Vinb。在第二开关SW2导通的区间内，电荷可从电容器C1转移到采样电路236。
采样电路236可包括运算放大器、反馈电容器C2和复位开关SWrst。运算放大器具有与积分器电路234的输出线连接的反相输入端子以及被施加参考电压Vref的非反相输入端子。反馈电容器C2并联连接在运算放大器的反相输入端子与输出端子之间。在第二开关SW2处于截止状态时，在积分器电路234的电容器C1中累积的电压可充入采样电路236的反馈电容器C2，从而电压可被传输至模数转换器作为感测输出电压Vout。
从根据实施方式的触摸屏驱动器电路130传输给模数转换器的感测输出电压Vout可使用如下公式来计算。
首先，根据电荷守恒定律，积分器电路234的电容器C1中的电荷量可与采样电路236的电容器C2中的电荷量相同。在此，当积分器电路234的电容器C1中的电荷量表示为Q1并且采样电路236的电容器C2中的电荷量表示为Q2时，由于根据第一开关SW1和第二开关SW2的相位，积分器电路234的电容器C1中的电荷量Q1与采样电路236的电容器C2中的电荷量Q2相同，因此可以获得等式Q1(SW2＝高)-Q1(SW1＝高)＝Q2(SW2＝高)-Q2(SW1＝高)。
在此，随着第二开关SW2处于高电平，由于运算放大器的虚拟短路，相同的参考电压Vref施加至采样电路236的运算放大器的反相输入端子和非反相输入端子。因此，在积分器电路234的电容器C1的两个端子具有相同电压的状态下，当第一开关SW1和复位开关SWrst处于高电平时，采样电路236的反馈电容器C2的两个端子具有相同电压。
这可以由下述等式来表示：C1(Vref-Vref)-C1(Vinb-Vin)＝C2(Vref–Vout)-C2(Vout–Vout)。排列后可以表示为Vout＝(Vinb-Vin)C1/C2+Vref。
图6A和6B是示出在根据实施方式的触摸传感器显示装置中，触摸感测操作的信号流图。
可交替地或不规律地产生触摸感测电压Vtss作为正向触摸感测信号和负向触摸感测信号。在此，触摸感测电压Vtss可在正向或负向上具有幅度Δ。图6A示出了在施加负向触摸感测电压Vtss之前施加正向触摸感测电压Vtss的实例。
从极性控制电路232产生具有幅度Δ的触摸感测电压Vtss作为两种输出信号，即极性反转信号Vin和非极性反转信号Vinb。
关于从极性控制电路232传输的两种输出信号Vin和Vinb，可通过控制积分器电路234中的开关来连续地传输具有相同极性的信号。在具有相同极性的信号充入到积分器电路234的电容器中的情形下，充入在电容器中的电压可累积成诸如初始触摸感测电压Vtss的幅度Δ的两倍或三倍之类的多倍电压。根据这个实例，具有幅度Δ的相同极性的触摸感测电压Vtss两倍累积在积分器电路234中，从而将幅度为幅度Δ的两倍(即，2Δ)的信号V1传输至采样电路236。
传输至采样电路236的信号V1可充入在采样电路236的电容器中，从而感测输出电压Vout可在采样时序传输至模数转换器ADC。
与此相对照，图6B示出了在施加正向触摸感测电压Vtss之前施加负向触摸感测电压Vtss的实例。还可以将触摸感测电压Vtss的幅度视为Δ。
以相同方式，从极性控制电路232将触摸感测电压Vtss产生为两种输出信号，即，极性反转信号Vin和非极性反转信号Vinb。此外，关于从极性控制电路232传输的两种输出信号Vin和Vinb，可通过控制积分器电路234中的开关来连续地传输具有相同极性的信号。在此，负向触摸感测电压Vtss可连续充入在积分器电路234的电容器中，从而幅度为初始触摸感测电压Vtss的幅度Δ的两倍(2Δ)或三倍(3Δ)的负向触摸感测电压Vtss可累积在积分器电路234中。
从积分器电路234传输的信号V1可充入在采样电路236的电容器中，从而可以在采样时序将感测输出电压Vout传输至模数转换器ADC。
结果，根据实施方式的触摸传感器显示装置通过将信号的相反极性转换成相同极性并累积相同极性的信号来增大触摸感测信号TSS的累积电压。因此，可以在不额外设置电荷消除(CR)电路的条件下有效改进触摸灵敏度。
此外，在具有大屏幕或高负载水平的触摸传感器显示装置中，由于触摸传感器TS在宽区域上设置在显示面板DP中，触摸灵敏度需要保持为一致。
在此，基于显示面板DP的感测线SL的偏移、在触摸屏驱动器电路130中的运算放大器和反馈电容器C2的偏移、以及模数转换器的偏移特性可反映在采样电路236的感测输出电压Vout上。由于参考电平会因放大器误配(mismatch)和工艺变化而不同，所以可能出现这些偏移。因此，有必要使用一致的参考值来补偿由于偏移造成的偏差(或偏移偏差(offsetdeviation))。
图7是示出在根据实施方式的触摸传感器显示装置中，通过校准电路对触摸屏驱动器电路的偏移偏差进行补偿的处理的框图。
参照图7，根据实施方式的触摸传感器显示装置可包括设置在触摸屏驱动器电路130中的校准电路300。
校准电路300旨在补偿基于显示面板DP的感测线SL的偏移，或者关于触摸屏驱动器电路130内的电路元件的偏移偏差。可以在微控制单元150的控制下，在断电序列期间执行校准电路300的补偿处理。校准电路300能够通过在校准模式下将测试电流施加至触摸屏驱动器电路130来获得用于校准的感测数据，并且可基于用于校准的感测数据来计算用于校准的补偿值，通过用于校准的补偿数据能够补偿触摸屏驱动器电路130的偏移偏差。
可选地，可使用通过考虑基于显示面板DP的感测线SL的特性或放大器的特性确定的补偿参考值，计算用于校准的补偿值。例如，显示面板DP的感测线SL可具有独有的寄生电容或独有的寄生电阻，其可以对应于设置在每个子像素SP中的晶体管的阈值电压Vth。因此，校准电路300可通过将用于校准的补偿值Cal+和Cal-(通过利用晶体管的阈值电压来调节触摸屏驱动器电路130的感测输出电压Vout而获得)反馈给触摸屏驱动器电路130的感测输出电压Vout，补偿偏移偏差。尽管图中未示出，但可通过数模转换器(DAC)以模拟信号电平将用于校准的补偿值Cal+和Cal-传输给触摸屏驱动器电路130。
此外，根据实施方式的触摸传感器显示装置可以按照相同的方式应用在差分模式中，在差分模式中，对关于对显示面板DP作出的触摸的触摸数据与表示未执行触摸的非触摸数据之间的差进行积分。
图8是示出在根据实施方式的触摸传感器显示装置中，在差分模式中的触摸屏驱动器电路的电路图。
参照图8，在将差分模式应用于根据实施方式的触摸传感器显示装置的情形下，可以在施加给显示面板DP的触摸传感器TS的触摸驱动信号Vtd的上升区间和下降区间的每一个中采样触摸感测信号TSS。
关于这一点，根据实施方式的触摸屏驱动器电路130可包括：用于在触摸驱动信号Vtd的上升区间进行触摸感测的第一极性控制电路332a和第一积分器电路334a；用于在触摸驱动信号Vtd的下降区间进行触摸感测的第二极性控制电路332b和第二积分器电路334b；以及差分采样电路336，用于比较第一积分器电路334a的输出电压和第二积分器电路334b的输出电压。
第一极性控制电路332a和第一积分器电路334a与图5所示的极性控制电路332和积分器电路334相同。触摸驱动信号Vtd可应用于第一极性控制电路332a的运算放大器的非反相输入端子。
此外，第二极性控制电路332b和第二积分器电路334b与图5所示的极性控制电路332和积分器电路334相同。触摸驱动信号Vtd可应用于第二极性控制电路332b的运算放大器的非反相输入端子。
差分采样电路336的运算放大器可以使用反相输入端子接收第一积分器电路334a的输出电压V1p，使用非反相输入端子接收输出电压V1n。反馈电容器C2和复位开关SWrstp可并联连接在运算放大器的反相输入端子和输出端子之间。反馈电容器C2和复位开关SWrstn可连接在运算放大器的非反相输入端子和输出端子之间。
随着第一积分器电路334a的第二开关SW2p的导通，累积在第一积分器电路334a的第一电容器C1中的电压V1p被充入差分采样电路336的反馈电容器C2中，然后被输出作为第一感测输出电压Voutp。
随着第二积分器电路334b的第二开关SW2n的导通，累积在第二积分器电路334b的第一电容器C1中的电压V1n被充入差分采样电路336的反馈电容器C2中，然后被输出作为第二感测输出电压Voutn。
因此，差分采样电路336将在触摸驱动信号Vtd的上升区间感测的第一感测输出电压Voutp和在触摸驱动信号Vtd的下降区间感测的第二感测输出电压Voutn之间的差施加至模数转换器(ADC)。
采样电路336的感测输出电压Vout可通过与图5相同的方法来计算。感测输出电压Vout可由下述等式来表示：
Voutp＝-(Vinpb-Vinp)C1/C2,
Voutn＝-(Vinnb-Vinn)C1/C2,
Vout＝-[(Vinpb-Vinp)-(Vinnb-Vinn)]+Vref
在此，参考电压可以是(Voutp+Voutn)/2，即第一感测输出电压Voutp和第二感测输出电压Voutn的平均值。
如上所述，即使在使用显示面板DP的触摸驱动信号Vtd的差分模式中，根据实施方式的触摸传感器显示装置通过将触摸感测信号TSS的相反极性转换成相同极性并且累积相同极性的信号也能够改进触摸感测灵敏度。因此，可以在触摸传感器显示装置中不额外设置电荷消除电路的条件下有效改进触摸灵敏度。
上述描述和附图仅为了说明性的目的而提供了本发明的技术构思的实例。在本发明所属技术领域的普技术人员将认识到，在不脱离本发明的实质特征的条件下，形式上的各种修改和变化，比如构造的组合、分离、替代和改变都是可能的。因此，本发明中公开的实施方式旨在例示本发明的技术构思的范围，本发明的范围不受实施方式的限制。应基于所附权利要求书将本发明的范围解释为：在权利要求书等效范围内包括的所有技术构思都属于本发明。

Claims (18)

1.一种触摸传感器显示装置，包括：
显示面板，在所述显示面板中布置多条栅极线、多条数据线、多条感测线和多个子像素；
触摸面板，设置在所述显示面板的内部；
栅极驱动器电路，设置在所述显示面板的一侧上以驱动所述多条栅极线；
数据驱动器电路，设置在所述显示面板的除了其上设置有所述栅极驱动器电路的一侧之外的一侧上，以驱动所述多条数据线；
触摸屏驱动器电路，设置在所述显示面板的除了其上设置有所述栅极驱动器电路或者其上设置有所述数据驱动器电路的一侧之外的一侧上，以驱动所述多条感测线，所述触摸屏驱动器电路包括极性控制电路、积分器电路和采样电路，所述极性控制电路通过将经由所述多条感测线传送的触摸感测信号划分为多个信号来控制所述触摸感测信号的极性，所述积分器电路充入从所述极性控制电路输出的电压，所述采样电路通过采样充入在所述积分器电路中的电压来产生感测输出电压；以及
控制器，用于控制施加至所述栅极驱动器电路、所述数据驱动器电路和所述触摸屏驱动器电路的信号，
其中所述极性控制电路包括：
多个电压跟随器，用于将所述触摸感测信号划分为所述多个信号并且将划分后的信号传输到另一元件；以及
反相放大器，连接至所述多个电压跟随器中的一个电压跟随器。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器显示装置，其中所述多个电压跟随器的每一个包括运算放大器，所述运算放大器具有非反相输入端子和反相输入端子，其中所述触摸感测信号施加到所述非反相输入端子，输出信号反馈到所述反相输入端子。
3.根据权利要求1所述的触摸传感器显示装置，其中所述反相放大器包括运算放大器，所述运算放大器经由其反相输入端子接收通过第一电阻器传送的触摸感测信号，其中第二电阻器连接在所述反相输入端子与所述运算放大器的输出端子之间，并且参考电压施加至所述运算放大器的非反相输入端子。
4.根据权利要求1所述的触摸传感器显示装置，其中所述积分器电路包括：连接至所述极性控制电路的多个开关；以及至少一个电容器，使得所述积分器电路响应于***控的多个开关利用从所述极性控制电路输出的电压对所述电容器充电。
5.根据权利要求1所述的触摸传感器显示装置，其中所述采样电路包括：
运算放大器，具有与所述积分器电路的输出端子连接的反相输入端子以及被施加参考电压的非反相输入端子；以及
并联连接在所述运算放大器的反相输入端子与所述运算放大器的输出端子之间的反馈电容器和复位开关。
6.根据权利要求1所述的触摸传感器显示装置，还包括校准电路，用于根据所述多条感测线或者与所述触摸屏驱动器电路内的电路元件有关的偏移偏差来补偿偏移。
7.根据权利要求6所述的触摸传感器显示装置，其中所述校准电路根据所述感测线将设置在所述显示面板中的晶体管的阈值电压反馈到所述感测输出电压，以作为用于校准的补偿值。
8.根据权利要求1所述的触摸传感器显示装置，其中所述极性控制电路包括：
第一极性控制电路，在触摸驱动信号的上升区间向所述第一极性控制电路施加所述触摸感测信号；以及
第二极性控制电路，在所述触摸驱动信号的下降区间向所述第二极性控制电路施加所述触摸感测信号。
9.根据权利要求8所述的触摸传感器显示装置，其中所述积分器电路包括：
第一积分器电路，包括：多个开关，连接至所述第一极性控制电路；至少一个电容器，响应于***控的多个开关利用从所述第一极性控制电路输出的电压对所述电容器充电；以及
第二积分器电路，包括：多个开关，连接至所述第二极性控制电路；和至少一个电容器，响应于***控的多个开关利用从所述第二极性控制电路输出的电压对所述第二积分器电路的电容器充电。
10.根据权利要求9所述的触摸传感器显示装置，其中所述采样电路包括：
运算放大器，经由其反相输入端子接收从所述第一积分器电路输出的电压，并且经由其非反相输入端子接收从所述第二积分器电路输出的电压；
反馈电容器和复位开关，并联连接在所述运算放大器的反相输入端子和输出端子之间；以及
反馈电容器和复位开关，并联连接在所述运算放大器的非反相输入端子和输出端子之间。
11.一种触摸屏驱动器电路，位于触摸传感器显示装置中，所述触摸传感器显示装置包括：显示面板，在所述显示面板中排列多个子像素；栅极驱动器电路，通过多条栅极线电连接至所述显示面板；数据驱动器电路，通过多条数据线电连接至所述显示面板；和所述触摸屏驱动器电路，用于通过多条感测线驱动所述显示面板中的触摸传感器，所述触摸屏驱动器电路包括：
极性控制电路，通过将经由所述多条感测线传送的触摸感测信号划分为多个信号来控制所述触摸感测信号的极性；
积分器电路，充入从所述极性控制电路输出的电压；以及
采样电路，通过采样充入在所述积分器电路中的电压来产生感测输出电压，
其中所述极性控制电路包括：
多个电压跟随器，用于将所述触摸感测信号划分为所述多个信号并且将划分后的信号传输到另一元件；以及
反相放大器，连接至所述多个电压跟随器中的一个电压跟随器。
12.根据权利要求11所述的触摸屏驱动器电路，其中所述多个电压跟随器的每一个包括运算放大器，所述运算放大器具有非反相输入端子和反相输入端子，其中所述触摸感测信号施加到所述非反相输入端子，输出信号反馈到所述反相输入端子。
13.根据权利要求11所述的触摸屏驱动器电路，其中所述反相放大器包括运算放大器，所述运算放大器经由其反相输入端子接收通过第一电阻器传送的触摸感测信号，其中第二电阻器连接在所述反相输入端子与所述运算放大器的输出端子之间，并且参考电压施加至所述运算放大器的非反相输入端子。
14.根据权利要求11所述的触摸屏驱动器电路，其中所述积分器电路包括：连接至所述极性控制电路的多个开关；以及至少一个电容器，使得所述积分器电路响应于***控的多个开关利用从所述极性控制电路输出的电压对所述电容器充电。
15.根据权利要求11所述的触摸屏驱动器电路，其中所述采样电路包括：
运算放大器，具有与所述积分器电路的输出端子连接的反相输入端子以及被施加参考电压的非反相输入端子；以及
并联连接在所述运算放大器的反相输入端子与所述运算放大器的输出端子之间的反馈电容器和复位开关。
16.根据权利要求11所述的触摸屏驱动器电路，其中所述极性控制电路包括：
第一极性控制电路，在触摸驱动信号的上升区间向所述第一极性控制电路施加所述触摸感测信号；以及
第二极性控制电路，在所述触摸驱动信号的下降区间向所述第二极性控制电路施加所述触摸感测信号。
17.根据权利要求16所述的触摸屏驱动器电路，其中所述积分器电路包括：
第一积分器电路，包括：多个开关，连接至所述第一极性控制电路；至少一个电容器，响应于***控的多个开关利用从所述第一极性控制电路输出的电压对所述电容器充电；以及
第二积分器电路，包括：多个开关，连接至所述第二极性控制电路；和至少一个电容器，响应于***控的多个开关利用从所述第二极性控制电路输出的电压对所述第二积分器电路的电容器充电。
18.根据权利要求17所述的触摸屏驱动器电路，其中所述采样电路包括：
运算放大器，经由其反相输入端子接收从所述第一积分器电路输出的电压，并且经由其非反相输入端子接收从所述第二积分器电路输出的电压；
反馈电容器和复位开关，并联连接在所述运算放大器的反相输入端子和输出端子之间；以及
反馈电容器和复位开关，并联连接在所述运算放大器的非反相输入端子和输出端子之间。
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