CN105487730A - 用于控制偏差电容校准的触摸显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于控制偏差电容校准的触摸显示装置。一种触摸显示装置被构造成在线感测时段期间按第一多步驱动信号线并且按对应于所述第一多步的第二多步来调节偏差电容。

Description

用于控制偏差电容校准的触摸显示装置
技术领域
本发明构思的示例性实施例涉及触摸显示装置，特别地，涉及用于控制偏差电容(offsetcapacitance)的触摸显示装置。
背景技术
平板显示装置可装配有触摸屏面板。
存在许多类型的触摸屏面板。这些类型可包括例如电阻型、光学型、电容型、电感型、红外(IR)型、表面声波(SAW)型等。
广泛使用的是电容型触摸屏面板。电容型触摸屏面板可通过使用感测单元的电容变化来检测触摸。
发明内容
本发明构思的示例性实施例提供了触摸显示装置，在该触摸显示装置中，通过用多步消除由于触摸面板的自电容器而导致的大量偏差电容，嵌入芯片中的偏差控制电容器的大小减小。
根据本发明构思的示例性实施例，触摸显示装置可被构造成在线感测时段期间按第一多步驱动信号线并且按对应于第一多步的第二多步调节偏差电容。
在本发明构思的示例性实施例中，一种触摸显示装置可包括：触摸屏面板，包括在第一方向上延伸的栅极线和在第二方向上延伸的数据线；触摸屏传感器块，被构造成控制触摸屏面板，并且用使用栅极线和数据线作为线传感器检测到的电容来检测触摸位置，其中，用所述第二多步控制偏差电容。
在本发明构思的示例性实施例中，触摸屏传感器块可包括：电压转换器，被构造成通过栅极线和数据线感测电容变化并且将电容变化转换成电压；偏差控制器，被构造成在电压转换器感测电容变化的同时用所述第二多步控制信号线的偏差电容；电压控制器，设置在电压转换器和偏差控制器之间，并且被构造成控制偏差控制器的电压范围。
在本发明构思的示例性实施例中，偏差控制器可包括被构造成接收多个偏差信号的多个开关，在所述多个偏差信号的控制下可顺序地启用所述多个开关。
在本发明构思的示例性实施例中，偏差控制器可通过响应于启用的偏差信号把将要被补偿的信号线的偏差电容的总量除以预定量来控制信号线的偏差电容。
根据本发明构思的示例性实施例，一种触摸显示装置可包括：触摸屏面板，包括在第一方向上延伸的栅极线和在第二方向上延伸的数据线；触摸屏传感器块，被构造成控制触摸屏面板，用使用栅极线和数据线作为线传感器检测到的电容来检测触摸位置。使用多个偏差电容控制开关按第一多步补偿触摸屏面板的偏差电容。
在本发明构思的示例性实施例中，触摸屏传感器块可包括：电压转换器，被构造成当通过栅极线和数据线感测电容变化时，按第二多步将电容变化转换成电压；偏差控制器，被构造成在电压转换器感测电容变化的同时，按所述第一多步控制信号线的偏差电容；电压控制器，设置在电压转换器和偏差控制器之间，并且被构造成控制偏差控制器的电压范围。
在本发明构思的示例性实施例中，电压转换器可包括：运算放大器，被构造成通过其第一输入节点接收电容变化并且通过其第二输入节点接收感测驱动输入信号；电容器，并联连接在运算放大器的第一输入节点和输出节点之间；开关，与电容器并联连接。
在本发明构思的示例性实施例中，偏差控制器可包括：被构造成接收多个偏差信号的所述多个偏差电容控制开关；设置在所述多个偏差电容控制开关和电压转换器之间的偏差控制电容器。
在本发明构思的示例性实施例中，所述多个偏差电容控制开关可并联设置，以分别接收所述多个偏差信号。
在本发明构思的示例性实施例中，所述多个偏差电容控制开关可在接收启用的所述多个偏差信号的同时导通。
在本发明构思的示例性实施例中，偏差控制器可控制所述多个偏差信号的启用时序使其互不相同并且控制所述多个偏差信号的启用时段的部分使其彼此重叠。
在本发明构思的示例性实施例中，偏差控制器可通过响应于启用的所述多个偏差信号把将要被补偿的信号线的偏差电容的总量除以预定量来控制信号线的偏差电容。
在本发明构思的示例性实施例中，触摸显示装置还可包括设置在电压转换器的输入处的开关。
在本发明构思的示例性实施例中，电压控制器可包括开关，可使用设置在电压转换器的输入处的开关和设置在电压控制器处的开关，阻拦电压转换器的电流路径和偏差控制器的电流路径达预定时段。
根据本发明构思的示例性实施例，一种触摸显示装置可包括：触摸屏面板，包括在第一方向上延伸的栅极线和在第二方向上延伸的数据线；触摸屏传感器块，被构造成控制触摸屏面板并且用使用栅极线和数据线作为线传感器检测到的电容来检测触摸位置，其中，按第一多步执行信号线的感测，按第二多步补偿触摸屏面板的偏差电容。
在本发明构思的示例性实施例中，触摸屏传感器块可包括：电压转换器，被构造成当通过信号线感测电容变化时，通过所述第一多步向输出电压提供增加的预定电压电平；偏差控制器，被构造成在电压转换器感测电容变化的同时按所述多个第二步控制信号线的偏差电容；电压控制器，设置在电压转换器和偏差控制器之间，被构造成控制偏差控制器的电压范围。
在本发明构思的示例性实施例中，电压转换器可包括：运算放大器，被构造成通过其第一输入节点接收电容变化并且通过其第二输入节点接收感测驱动输入信号；电容器，并联连接在运算放大器的第一输入节点和输出节点之间；开关，与所述电容器并联连接。
在本发明构思的示例性实施例中，感测驱动输入信号可以是增至预定电压电平的步进脉冲信号。
在本发明构思的示例性实施例中，偏差控制器可包括：多个偏差电容控制开关，受多个偏差信号的控制并且并联设置成分别接收所述多个偏差信号；偏差控制电容器，设置在所述多个偏差电容控制开关和电压转换器之间。
在本发明构思的示例性实施例中，当所述多个偏差电容控制开关通过接收启用的所述多个偏差信号来导通时，所述多个偏差信号的启用时序可互不相同，所述多个偏差信号的启用时段的部分可彼此重叠。
在本发明构思的示例性实施例中，偏差控制器可通过响应于启用的多个偏差信号将信号线的偏差电容的总量除以预定量来控制信号线的偏差电容。
在本发明构思的示例性实施例中，多个偏差信号的工作频率可比感测驱动输入信号的工作频率快。
在本发明构思的示例性实施例中，触摸显示装置还可包括设置在电压转换器的输入处的开关。
在本发明构思的示例性实施例中，电压控制器可包括开关，可使用设置在电压转换器的输入处的开关和设置在电压控制器中的开关，阻拦电压转换器的电流路径和偏差控制器的电流路径达预定时段。
根据本发明构思的示例性实施例，一种触摸显示装置包括：触摸屏面板，包括多条栅极线和数据线；触摸屏传感器电路，包括电容器和多个开关，其中，使用多个开关按第一多步控制电容器的电容，其中，按对应于所述第一多步的第二多步驱动感测驱动输入信号。
在本发明构思的示例性实施例中，开关中的每个可并联连接。
在本发明构思的示例性实施例中，可响应于对应的偏差信号启用各个开关。
在本发明构思的示例性实施例中，感测驱动输入信号可被输入到运算放大器的第一输入端子，其电容受多个开关控制的电容受控信号可被输入到运算放大器的第二输入端子。
在本发明构思的示例性实施例中，感测驱动输入信号的电压可增大或减小。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的以上和其它特征将变得更清楚。在附图中：
图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置的框图；
图2是根据本发明构思的示例性实施例的图1中示出的触摸屏面板的详细框图；
图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的当对触摸屏面板执行触摸操作时产生的电容变化的示图；
图4是根据本发明构思的示例性实施例的触摸屏传感器块的框图；
图5是根据本发明构思的示例性实施例的图4中示出的触摸屏传感器块的详细电路图；
图6是示出根据本发明构思的示例性实施例的输入信号的电压变化和偏差信号(offsetsinal，偏置信号)的电压变化的曲线图；
图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸屏面板的偏差电容和第二电容器的补偿电容的变化的图像；
图8是根据本发明构思的示例性实施例的触摸屏传感器块的框图；
图9是根据本发明构思的示例性实施例的图8中示出的触摸屏传感器块的详细电路图；
图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的产生第一偏差信号、第二偏差信号、第三偏差信号和第四偏差信号的电路图；
图11是示出根据本发明构思的示例性实施例的输入信号和多个偏差信号的电压变化的曲线图；
图12是示出根据本发明构思的示例性实施例的图8中示出的触摸屏面板的偏差电容和第二电容器的补偿电容的变化的图像；
图13是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸屏面板的电容变化的曲线图；
图14是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置的操作的流程图；
图15是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置的操作的流程图；
图16是根据本发明构思的示例性实施例的包括触摸显示装置的显示驱动电路的框图；以及
图17A、图17B和图17C示出应用根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置的各种示例。
具体实施方式
现在，将参照附图更充分地描述本发明构思的示例性实施例。然而，本发明构思可按不同形式实施并且不应该被理解为限于本文中阐述的实施例。在整个说明书中，相同的参考标号可代表相同的元件。
应该理解，当元件被称为正“连接到”或“结合到”另一个元件时，它可连接或结合到另一个元件或者可存在中间元件。
本文献中使用单数形式不应该排除存在不止一个指示物。换句话讲，用单数表示的本发明构思的元件可总计一个或多个，除非上下文另外清楚地指示。
还应该注意，在一些实现方式中，这些块中指出的功能/动作可不按流程图中指出的次序出现。例如，根据涉及的功能/动作，接连示出的两个块可事实上基本同时执行或者这些块可有时按倒序执行。
图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置100的框图。
参照图1，触摸显示装置100可包括触摸屏面板110和触摸屏传感器块120。触摸屏传感器块120包括多个电路组件。
在图1中，在触摸显示装置100中，为了方便描述，主要描述触摸屏面板110和触摸屏传感器块120。因此，没有示出诸如显示面板和显示驱动集成电路(IC)的其它电路。然而，触摸显示装置100不限于仅仅图1中示出的电路。
电容型触摸屏面板可包括自电容(self-cap或self-capacitance)方法和互电容(mutual-cap或mutual-capacitance)方法。
在自电容方法中，例如，使用设置在面板的x方向和y方向上的各条线作为线传感器来检测电容。
在互电容方法中，例如，向设置在x方向上的线施加特定信号，从布置在y方向上的线检测设置在x方向上的线中感生出的电容。
根据本发明构思的本实施例，可使用电容型触摸屏面板中的自电容方法。
参照图1，触摸屏面板110可包括多条栅极线X0至Xn和多条数据线Y0至Ym。栅极线X0至Xn可被设置成在x方向(换句话讲，行方向)上延伸，数据线Y0至Ym可被设置成在y方向(换句话讲，列方向)上延伸。
栅极线X0至Xn的设置可根据设计人员的意图和产品规格而有所不同。然而，在本发明构思的本实施例中，例如，控制栅极线X0至Xn中的奇数线以向触摸屏面板110的左侧传输信号，控制栅极线X0至Xn中的偶数线以向触摸屏面板110的右侧传输信号。然而，本发明构思不限于此，因此，偶数栅极线可向触摸屏面板110的左侧传输信号并且奇数栅极线可向触摸屏面板110的右侧传输信号。
当在触摸屏面板110的特定位置上出现用户的触摸时，触摸屏传感器块120可检测接触点的触摸位置(例如，X坐标、Y坐标)。这可通过感测行方向(例如，x方向)上的栅极线X0至Xn的电容变化和列方向(例如，y方向)上的数据线Y0至Ym的电容变化中的每个来发生。换句话讲，当使用自电容方法时，可使用栅极线X0至Xn和数据线Y0至Ym作为线传感器，并且可独立检测其各自的电容。将参照图4详细描述触摸屏传感器块120。
图2是根据本发明构思的示例性实施例的图1的触摸屏面板110的详细框图。
参照图2，触摸屏面板110被示出为单层电容触摸屏面板，单层电容触摸屏面板的感测图案配置有菱形图案。然而，触摸屏面板110不限于此。触摸屏面板110可包括各种图案。
参照图2，可使用多个感测图案(例如，菱形图案)检测行方向上的栅极线X0至Xn的电容和列方向上的数据线Y0至Ym的电容，这些感测图案被布置成沿着水平轴和垂直轴相对于彼此以直角交叉。
当同时向感测图案中的每个(例如，单个的菱形图案)独立施加感测信号时，可使用同一信号线测量由于用户触摸而产生的感测信号的电容变化量。由此，可确定触摸屏面板110是否被触摸。
图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的当对触摸屏面板110执行触摸操作时产生的电容变化的示图。
参照图3，触摸屏面板110和Vcom板可以以预定距离分隔开。
另外，可在触摸屏面板110和Vcom板之间产生垂直电容，该垂直电容可被称为触摸屏面板110的偏差电容Cx。
接下来，当接触物体(图3中示出为手指)触摸触摸屏面板110时，可产生电压差并且可产生由于电压差而导致的电场。因此，可估计附加信号分量电容Csig的变化。通过感测电容的这种变化，可确定是否发生触摸以及触摸位置。
上述的偏差电容Cx可包括对应于信号分量电容Csig的相当大的电容。例如，最大偏差电容可在40pF至50pF的范围内。因此，由于偏差电容本身大，因此在进行数据处理期间可只使用信号分量电容Csig。
因此，根据本发明构思的示例性实施例，可包括被构造成补偿偏差电容的偏差控制器。
偏差控制器可包括自电容并且检测偏差电容Cx，然后通过使用自电容器来补偿检测到的电容量。
图4是根据本发明构思的示例性实施例的触摸屏传感器块120的框图。
参照图4，触摸屏传感器块120可包括电压转换器122和偏差控制器124。
电压转换器122可通过感测节点A输出电压，即，电容的变化。输出电压可被作为输出信号Vop1提供。感测节点A是用于从感测线施加信号的节点。
第一电容器C1可作为具有偏差电容Cx的寄生偏差电容器操作。为了方便描述，尽管被表达为第一电容器C1，但第一电容器C1可以是具有在触摸屏面板110和VCOM板之间产生电容的虚拟电容器，如以上参照图3描述的。
偏差控制器124可抵消流入电压转换器122中的偏差电容分量。偏差控制器124可被构造成输出仅仅对应于最终信号的电容值并且补偿偏差电容分量。因此，触摸屏面板110可具有增加的感测敏感性和改善的信号质量。
图5是根据本发明构思的示例性实施例的图4中示出的触摸屏传感器块120的详细电路图。
参照图5，电压转换器122可包括运算放大器122-1、第三电容器C3和开关P11。
信号经由感测节点A输入到运算放大器122-1的第一输入节点(例如，负输入节点)。在一定周期运行的输入信号SELF_TX被输入到运算放大器122-1的第二输入节点(例如，正输入节点)。
第三电容器C3可设置在运算放大器122-1的输入节点(例如，负输入节点)和输出节点之间。
第三电容器C3和开关P11可并联连接。
输入信号SELF_TX可以是被构造成产生感测节点A的电流并且感测由于触摸而导致的电流变化的电压信号。当输入信号SELF_TX的电压在预定电压范围内摆动时，运算放大器122-1可将感测到的电流转换成电压。运算放大器122-1的输出电压可通过开关P11被反馈回节点a。
偏差控制器124可包括第二电容器C2，第二电容器C2结合到节点a，换句话讲，以与第一电容器C1并联的方式结合到位于感测节点A和运算放大器122-1的第一输入节点之间的节点a。第二电容器C2的电容变化范围可被构造成与第一电容器C1中测得的电容相同。
更具体地，通过将第二电容器C2设置成具有与第一电容器C1的极性相反的极性，可补偿触摸屏面板(图1中的附图标记110)的寄生电容分量。
将更详细地描述触摸屏传感器块120的操作。例如，当出现触摸时，可产生对应于信号分量的额外电容(ΔC)。可通过感测节点A的电流信号将电荷充入第一电容器C1中。
通过在本发明构思的本实施例中提供第二电容器C2，可使用自电容方法，使触摸屏面板(图1中的附图标记110)的偏差电容Cx不费力地衰减。
首先，为了使偏差电容Cx衰减，检测将衰减的电容量。因此，触摸屏传感器块120可感测充入第一电容器C1中的电荷量。
可通过将第一电容器C1的电容乘以第一电容器C1两端之间的电压差，计算在第一电容器C1中感测到的电荷量(参照等式1)。
[等式1]
QX＝Cx·ΔVX＝Cx·(SELF_TX)＝Cx·(VTOP-VBOT)
(其中，QX是第一电容器C1中的电荷量，SELF_TX是电压范围，VTOP是SELF_TX的最大电压，VBOT是SELF_TX的最小电压，Cx是第一电容器C1的电容，ΔVX是第一电容器C1两端之间的电压差)。
这里，输入信号SELF_TX可以在0.75V至2.25V的范围内。
因此，可通过归并(summarizing)等式1来得到等式2。
[等式2]
QX＝Cx·1.5V
使用偏差控制器124，第一电容器C1中感测到的基本上相同量的电荷可衰减。
第二电容器C2的一端接收偏差信号(offsetsinal，偏置信号)OFF，第二电容器C2的另一端接收节点a的信号。可通过以下等式3代表第二电容器C2的两端之间的电压差ΔVOFF。
[等式3]
ΔVOFF＝OFF-SELF_TX
(其中，OFF是偏差信号的电压范围，SELF_TX是输入信号的电压范围)。
这里，偏差信号OFF的电压可在0V至3V的范围内，输入信号SELF_TX可在0.75V至2.25V的范围内。
因此，可通过等式4计算充入第二电容器C2中的电荷量。
[等式4]
QOFF＝COFF·ΔVOFF＝COFF·1.5V
(其中，QOFF是充入第二电容器C2中的电荷量，COFF是第二电容器C2的偏差电容)。
因此，当提供具有与第一电容器C1的偏差电容对应的电容的第二电容器C2时，可通过等式2和等式4的结果，抵消偏差电容对电压转换器122的影响。参照下面的等式5。
[等式5]
COFF＝CX。
换句话讲，充入触摸屏面板(图1中的附图标记110)中或者从触摸屏面板释放的电荷量可以是Cx·X·(VTOP-VBOT)，并且只有在补偿了对应于该电荷量的电荷量时运算放大器122-1才可输出稳定电压。换句话讲，运算放大器122-1可输出像与因触摸/悬停而改变的绝对电容量那样多的转换的电压。
偏差信号OFF可以是像输入信号SELF_TX一样的时钟信号。在启用输入信号SELF_TX的同时，可启用偏差信号OFF。
图6是根据本发明构思的示例性实施例的示出输入信号SELF_TX的电压变化的曲线图和示出偏差信号OFF的电压变化的曲线图。
参照图6，输入信号SELF_TX可以是在预定电压范围内(例如，0.75V的VBOT至2.25V的VTOP的范围内)摆动从而保持最大电压和最小电压之差是1.5V的信号。
另外，偏差信号OFF可以是在0V至3V的范围内摆动的信号。
这里，当启用输入信号SELF_TX时启用偏差信号OFF，而当禁用输入信号SELF_TX时禁用偏差信号OFF。
输入信号SELF_TX和偏差信号OFF可按相同时段进行操作。
图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸屏面板110的偏差电容Cx和第二电容器C2的补偿电容的变化的图像。
参照图5和图7，当100pF的自电容例如充入(+)触摸屏面板(图1中的附图标记110)中时，从偏差控制器124的第二电容器C2释放(-)100pF的电容。相反地，当从触摸屏面板(图1中的附图标记110)释放(-)例如100pF的自电容时，100pF的电容充入(+)偏差控制器124的第二电容器C2中。
因此，根据本发明构思的示例性实施例，第二电容器C2可具有与偏差电容Cx的量是相同量的电容。
在智能电话的情况下，触摸屏面板(图1中的附图标记110)中因信号变化而产生的电容可以是数十pF，偏差电容Cx也可以是数十pF。因此，可使用第二电容器C2补偿偏差电容Cx，使得触摸信号的动态范围得以稳定保持。
另外，当通过感测线(例如，栅极线和数据线)感测电容时，感测线可被分组以提高信号敏感性。
例如，可同时启用两条数据线。在这种情况下，偏差电容Cx的量可加倍。结果，可需要用第二电容器C2的大小的两倍来补偿偏差电容Cx的量的两倍。然而，这种大电容器可不被装配到有限面积的触摸屏面板中。
下文中，将根据本发明的示例性实施例描述为了进行偏差电容校准在减小电容器大小的同时有效补偿偏差电容的方案。
图8是根据本发明构思的示例性实施例的触摸屏传感器块120的框图。
参照图8，触摸屏传感器块120可包括电压转换器122、电压控制器123和偏差控制器125。
电压转换器122可感测通过感测节点A检测到的电容变化，并且将感测到的变化作为电压输出。输出电压可被作为输出信号Vop1提供。
第一电容器C1可以是具有电容Cx的寄生电容器。
偏差控制器125可抵消流入电压转换器122中的偏差电容Cx的影响。偏差控制器125可被构造成只输出对应于最终信号的电容量并且补偿其偏差电容Cx的分量。由此，由于作为电压转换器122中的运算放大器的寄生电容的偏差电容Cx而导致的噪声放大可减小。
特别地，根据本发明构思的本实施例的偏差控制器125可调节将通过多步补偿的电容量。触摸显示装置在线感测时段期间按第一多步驱动信号线，并且偏差控制器125按对应于所述第一多步的第二多步来调节偏差电容。例如，偏差控制器125可使用多个偏差信号OFF1、OFF2、OFF3和OFF4通过第二多步来调节偏差电容。
电压控制器123可设置在电压转换器122和偏差控制器125之间，以控制偏差控制器125中包括的电容器一侧的电压。
另外，根据本发明构思的本实施例，电压控制器123可防止电压转换器122受节点a电压的最小变化的影响。因此，电压转换器122的操作可保持稳定。
另外，根据本发明构思的本实施例，由于通过划分时间来控制偏差控制器125补偿偏差电容的操作，因此偏差控制器125中包括的电容器的大小可减小。
以下，将提供图8的更详细描述。
图9是根据本发明构思的示例性实施例的根据图8的触摸屏传感器块120的详细电路图。
参照图9，电压转换器122可包括运算放大器122-1、第三电容器C3和第一开关P11。
经过感测节点A的信号可输入到运算放大器122-1的第一输入节点(例如，负输入节点)。在一定周期运行的输入信号SELF_TX可被输入到运算放大器122-1的第二输入节点(例如，正输入节点)。
第三电容器C3可连接在运算放大器122-1的输入节点(例如，负输入节点)和输出节点之间。
第三电容器C3和第一开关P11可并联连接。
另外，第八开关SW8可设置在节点a和第一电容器C1之间。可通过开关脉冲信号SWP的反转信号(换句话讲，反转的开关脉冲信号SWPB)控制第八开关SW8。
电压控制器123可包括运算放大器123-1、第二开关SW2和第三开关SW3。
节点b信号可被反馈回运算放大器123-1的第一输入节点(例如，负输入节点)。输入信号SELF_TX可被输入到运算放大器123-1的第二输入节点(例如，正输入节点)。
第二开关SW2可设置在节点b和运算放大器123-1之间。
第三开关SW3可设置在节点b和节点a之间。第二开关SW2和第三开关SW3可受相对于彼此反转的信号控制。
例如，可向第二开关SW2施加开关脉冲信号SWP，可向第三开关SW3施加反转的开关脉冲信号SWPB。
偏差控制器125可连接到节点b，并且包括第二电容器C2和多个开关SW4、SW5、SW6和SW7。
第二电容器C2可并联连接在感测节点A和运算放大器122-1的第一输入节点之间。
根据本发明构思的本实施例的偏差控制器125可使用多个开关SW4、SW5、SW6和SW7用多步控制第二电容器C2的电容。开关SW4、SW5、SW6和SW7中的每个可并联连接。
因此，可响应于第一偏差信号OFF1控制第四开关SW4。
另外，可响应于第二偏差信号OFF2控制第五开关SW5。
另外，可响应于第三偏差信号OFF3控制第六开关SW6。
可响应于第四偏差信号OFF4控制第七开关SW7。
图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的产生第一偏差信号OFF1、第二偏差信号OFF2、第三偏差信号OFF3和第四偏差信号OFF4的电路图。参照图10，可包括多个延迟器件iv1、iv2、iv3、iv4、iv5和iv6。因此，第二偏差信号OFF2可以是比第一偏差信号OFF1延迟多达预定时间量的信号。
另外，第三偏差信号OFF3可以是比第二偏差信号OFF2延迟多达预定时间量的信号。
另外，第四偏差信号OFF4可以是比第三偏差信号OFF3延迟多达预定时间量的信号。
可供选择地，第三偏差信号OFF3可以是通过将第一偏差信号OFF1延迟达预定时间量而产生的信号。
第四偏差信号OFF4还可以是通过将第一偏差信号OFF1延迟达预定时间量而产生的信号。
然而，本发明构思可不限于此。例如，第一偏差信号OFF1、第二偏差信号OFF2、第三偏差信号OFF3和第四偏差信号OFF4中的每个可被作为具有不同启用时间的信号产生。另外，可分别地使用不同延迟装置产生第一偏差信号OFF1、第二偏差信号OFF2、第三偏差信号OFF3和第四偏差信号OFF4。
另外，在本发明构思的本实施例中使用四个开关SW4、SW5、SW6和SW7以及第一偏差信号OFF1、第二偏差信号OFF2、第三偏差信号OFF3和第四偏差信号OFF4；然而，可上调或下调开关的数量和偏差信号的数量。
例如，根据本发明构思的示例性实施例，可根据设计人员或某些要求使用两个开关和两个偏差信号。另外，为了加大电容器的尺寸减小效果，可使用例如六个开关和六个偏差信号。换句话讲，通过设置开关的数量和偏差信号的数量来控制偏差电容，可减小偏差控制器中包括的电容器的大小。
再参照图9，当出现触摸时，施加(例如，驱动)输入信号SELF_TX。这里，可用与偏差控制器125中包括的开关的数量对应的多步，来输入输入信号SELF_TX。
例如，可按四个信号步骤来设置输入信号SELF_TX，这基本上与用于控制偏差电容的开关的数量相同，并且控制输入信号SELF_TX逐步地逐渐增大或减小。这里，输入信号SELF_TX可以是步进脉冲信号。
将施加的电压的整个范围(例如，1.5V)可通过被划分成四步来输入。更具体地，当偏差控制器125中包括的开关的数量是n时，在各步中施加的输入信号SELF_TX的电压可以是V/n。
将参照图9和图11描述触摸屏传感器块120的详细操作。
图11是示出根据本发明构思的示例性实施例的输入信号SELF_TX和多个偏差信号OFF1、OFF2、OFF3和OFF4的电压变化的曲线图。
首先，可按分压值逐步地递增地施加输入信号SELF_TX。
这里，与输入信号SELF_TX的总体电压范围的四分之一对应的电容可被充入电压转换器122的第三电容器C3中。此时，可启用开关脉冲信号SWP，因此第二开关SW2可导通。
因此，第三开关SW3可截止。
在时间t1，响应于反转的开关脉冲信号SWPB，启用第一偏差信号OFF1。
第一偏差信号OFF1可以是在0V至3V的范围内运行的电压信号。
换句话讲，在时段t0至t1期间，运算放大器123-1和触摸屏面板(图1中的参考标号110)之间的连接可被断开，使得面板杆(panelrod)不可见，然后，施加输入信号SELF_TX，使得节点a的电压瞬时跟随输入信号SELF_TX。运算放大器123-1可以是其电压增益是1的放大器。因此，可向节点b直接施加输入信号。
因此，在时段t0至t1期间，第二电容器C2的电容可以增加与输入信号SELF_TX的预定电压变化对应的电容量。这与时间t1之后将被充入第一电容器C1中的电荷量基本上对应。因此，可控制用于补偿偏差电容的电容，使其具有预定大小。这里，该预定大小可对应于输入信号SELF_TX的变化量。
在时间t1，禁用开关脉冲信号SWP并且启用反转的开关脉冲信号SWPB。因此，经电压转换器122处理的信号可被传输到感测节点A。在考虑到电压转换器122的运算放大器122-1的操作时间的情况下，可调节信号被反馈回感测节点A的时间。这里，开关脉冲信号SWP和反转的开关脉冲信号SWPB的电压也可在0V至3V的范围内。
然后，在时间t1之后，仍然启用反转的开关脉冲信号SWPB并且仍然禁用开关脉冲信号SWP。此时，向一侧(换句话讲，第二电容器C2的节点b)施加的电压可以在与反转的开关脉冲信号SWPB相同的范围内，换句话讲，在全摆幅范围(fullswingrange，全摆动范围)内。因此，第二电容器C2两端之间的电压差可在全摆幅范围内。因此，通过第二电容器C2补偿偏差电容的效率提高。
换句话讲，在时段t0至t1期间，可感测输入信号SELF_TX的变化并且与感测到的量对应的电荷可被充入第二电容器C2中，并且在时段t1至t2期间，可被充入第二电容器C2中的电荷可被释放。由于可被充入第二电容器C2中的电荷被高效释放，因此第二电容器C2的补偿能力可提高。
在一定时间间隔之后，可在时间t2施加递增的电压信号，换句话讲，递增的输入信号SELF_TX。在运算放大器122-1进行处理期间，通向节点a的路径可受阻达预定时间。
此时，可启用开关脉冲信号SWP，并且第二开关SW2可导通。
因此，第三开关SW3可截止。
在时间t3，响应于反转的开关脉冲信号SWPB启用第二偏差信号OFF2。
以这种方式，可顺序地启用偏差信号OFF1、OFF2、OFF3和OFF4，以逐渐增大将要补偿的电荷量。每当启用开关SW4、SW5、SW6和SW7中的一个时，启用时段彼此重叠，因此，第二电容器C2中的电荷量可被累积。
这可通过等式6来归纳。
[等式6]
步骤1QOFF＝COFF·ΔVOFF＝COFF·3
步骤2QOFF＝COFF·ΔVOFF·activeperiod＝COFF·3·2
步骤3QOFF＝COFF·ΔVOFF·activeperiod＝COFF·3·3
步骤4QOFF＝COFF·ΔVOFF·activeperiod＝COFF·3·4.
通过等式6，可按等式7计算补偿偏差电容Cx所需的第二电容器C2的大小。
[等式7]
QX＝Cx·(VTOP-VBOT)＝COFF·3V·4步
COFF＝Cx·1.5/12.
换句话讲，当将使用第二电容器C2补偿偏差电容Cx的量时，第二电容器C2所需的大小可以只是第一电容器C1的大小的八分之一。因此，由于补偿偏差电容所需的电容器的尺寸可减小，因此触摸屏块的面积效率可增加。
然而，当提供与第一电容器C1具有相同大小的第二电容器C2时，可控制偏差电容的八倍(Cx·8)。
另外，根据本发明构思的本实施例，可控制设置在电压转换器122中的运算放大器122-1的输入节点(例如，负节点)，使其不受第二电容器C2的补偿电容的影响。
由于设置在电压转换器122中的运算放大器122-1的模拟操作对于微小电压变化可以是敏感的，因此如果运算放大器122-1的模拟操作直接受大电容的影响，则运算放大器122-1的模拟操作可变得不稳定。
这可变成应用模拟前端(AFE)技术的领域中的问题。然而，根据本发明构思的本实施例，在电压转换器122被驱动的同时，通向电压转换器122的路径可被分离，以便不与第二电容器C2的操作发生冲突。
如上所述，在电压转换器122中执行感测操作的同时，可通过使用第三开关SW3防止因偏差补偿电容器的操作而带来的直接影响。
在电压转换器122中的感测时段期间，可使用第三开关SW3和第八开关SW8阻拦源自节点a的电流路径，并且在电压转换器122中的感测时段之后，可使用第三开关SW3和第八开关SW8连接从节点a起的电流路径。
因此，根据本发明构思的本实施例，将被补偿的偏差电容可按时间进行划分并且因此受选择性控制，因此可提供第二电容器C2，换句话讲，占用小面积的自电容器。
在时间t7之后，施加输入信号SELF_TX的最大电压。换句话讲，当感测操作完成时，输入信号SELF_TX可被施加到逐渐减小达预定电压量的步进脉冲信号。从时间t7至时间t15，这是可持续的。
响应于输入信号SELF_TX，可顺序地禁用第一偏差信号OFF1、第二偏差信号OFF2、第三偏差信号OFF3和第四偏差信号OFF4。
这里，输入信号SELF_TX和多个偏差信号OFF1、OFF2、OFF3和OFF4可具有不同的工作时段。多个偏差信号OFF1、OFF2、OFF3和OFF4的工作频率可比输入信号SELF_TX的工作频率快。
图12是示出根据本发明构思的示例性实施例的图8中示出的触摸屏面板的偏差电容和第二电容器的电容的变化的图像。
参照图12，触摸屏面板110的自电容(例如，100pF的总量)可按多步增加，例如，按25pF的步进增加。另外，偏差控制器125的电容(例如，100pF的对应量)可按多步减小，换句话讲，按25pF的步进减小。
当触摸屏面板110的自电容(例如，100pF的总量)被减小时，它可按多步减小，例如，按25pF的步进减小。另外，偏差控制器125的电容(例如，100pF的对应电容)可按多步增加，换句话讲，按25pF的步进增加。
以这种方式，根据本发明构思的本实施例，可提供具有与偏差电容Cx的量的八分之一对应的电容的自电容器，以补偿偏差电容Cx。
图13是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸屏面板的电容变化的曲线图。
当没有触摸触摸屏面板时，可仅仅测量自电容器的电容Cx。然而，当触摸触摸屏面板时，电容分量(例如，Csig＝ΔC)可增加。可通过增加的电容分量(例如，Csig)确定是否出现触摸以及触摸位置。
根据本发明构思的示例性实施例，可补偿偏差电容Cx，只有触摸信号(换句话讲，触摸电容分量(例如，Csig))可被传输到后续电路。
图14是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置的操作的流程图。
参照图4和图14，触摸屏面板IC可检测感测节点A的电容(S10)。
当除了默认偏差电容Cx之外还存在附加电容(例如，ΔC)时，可补偿默认偏差电容Cx(S20)。可通过减掉增加的偏差电容Cx的量或者增加被减小的偏差电容Cx的量来补偿默认偏差电容Cx。
由此，只有与附加信号分量对应的电容可被传输到后续电路(S30)。
图15是示出根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置的操作的流程图。
参照图8和图15，触摸屏面板IC可检测感测节点A的电容(S110)。
输入信号SELF_TX的电压可被改变成预定电压电平并且输入运算放大器123-1，以感测感测节点A的电压变化(S120)。
可启用开关脉冲信号SWP(S130)。响应于开关脉冲信号SWP，第二电容器C2的电容可增加与改变的输入信号SELF_TX的量对应的偏差电容Cx。此时，响应于反转的开关脉冲信号SWPB，通向第二电容器C2的路径可受阻，以减小在电压转换器122的感测操作期间噪声对电压转换器122中的运算放大器122-1的输入节点的电压的影响。
响应于开关脉冲信号SWP，可施加多个偏差信号OFF1、OFF2、OFF3和OFF4中的一个(S140)。可控制启用的偏差信号OFF1、OFF2、OFF3和OFF4中的一个，使其具有用于第二电容器C2的补偿操作的启用时段。此时，第二电容器C2两端之间的电压范围可基本上等于偏差信号OFF1、OFF2、OFF3和OFF4的摆动范围。因此，第二电容器C2的电容补偿能力可增加。
可确定输入信号SELF_TX的电压是否是预定电压范围内的最大值(S150)。
当输入信号SELF_TX的电压是最大值(“是”)时，输入信号SELF_TX的施加完成并终止。另外，可通过按多步减小输入信号SELF_TX的电压，执行完成输入信号SELF_TX的施加的操作。
当输入信号SELF_TX的电压不是最大值(“否”)时，输入信号SELF_TX可增加至预定电压电平并且再次被施加(S120)。
以这种方式，根据本发明构思的本实施例，在感测触摸屏面板(图1的附图标记110)的电容的时段中，还可使用输入信号SELF_TX按多步执行感测操作。因此，可按与偏差电容量对应的预定电容量来控制偏差电容量，进行补偿。
图16是根据本发明构思的示例性实施例的包括触摸显示装置100的显示驱动电路400的示意性框图。
显示驱动电路400可包括用于驱动触摸显示装置100的显示驱动单元200和中央处理单元(CPU)300。
触摸显示装置100可包括触摸屏面板110和触摸屏传感器块120。
显示驱动单元200可包括被构造成在触摸屏面板110上实现图像的时序控制器210、栅极驱动器220和源极驱动器230。
触摸显示装置100可通过感测线感测电容，将电容转换成电压，并且产生触摸数据。可通过基于触摸数据执行预定逻辑运算，确定是否执行触摸操作以及触摸位置。
这里，触摸显示装置100可包括具有预定大小以消除偏差电容影响的自电容器。
另外，触摸显示装置100可从设置在显示驱动单元200中的时序控制器210接收至少一条时序信息，并且基于接收到的时序信息，以启用时序产生控制信号。
例如，时序控制器210可直接从CPU300接收垂直同步信号或水平同步信号，或者基于CPU300提供的数据使能信号产生垂直同步信号或水平同步信号。另外，时序控制器210可产生用于控制公共电极电压(例如，电压VCOM)的产生的至少一个时序信号和栅极线信号。
触摸显示装置100可基于时序控制器210提供的时序信息输出控制信号，并且可通过控制信号控制触摸数据的输出时序。
另外，根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置100和显示驱动单元200可在同一芯片或不同芯片中实现。
图17A、图17B和图17C示出应用根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置100的各种示例。
图17A示出应用根据本发明构思的示例性实施例的包括被构造成消除偏差电容的偏差电容控制器125的触摸显示装置100的移动电话。
图17B示出作为各种媒体播放器之一的相机，根据本发明构思的示例性实施例的包括被构造成消除偏差电容的偏差电容控制器125的触摸显示装置100被应用于该相机。
图17C示出应用根据本发明构思的示例性实施例的具有被构造成消除偏差电容的偏差电容控制器125的触摸显示装置100的个人计算机。
根据本发明构思的示例性实施例的触摸显示装置可按多步补偿触摸屏面板的偏差电容。因此，可控制电容量，从而可通过在触摸显示装置中提供小尺寸的电容器来增大面积效率。
虽然已经参照本发明构思的示例性实施例具体示出和描述了本发明构思，但本领域的普通技术人员应该理解，可在不脱离由随附权利要求书限定的本发明构思的精神和范围的情况下，进行各种形式和细节上的变化。

Claims (20)

1.一种触摸显示装置，所述触摸显示装置被构造成在线感测时段期间按第一多步驱动信号线并且按对应于所述第一多步的第二多步来调节偏差电容。
2.根据权利要求1所述的触摸显示装置，包括：
触摸屏面板，包括在第一方向上延伸的栅极线和在第二方向上延伸的数据线；
触摸屏传感器块，被构造成控制触摸屏面板，并且用使用栅极线和数据线作为线传感器检测到的电容来检测触摸位置，其中，用所述第二多步控制偏差电容。
3.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其中，触摸屏传感器块包括：
电压转换器，被构造成通过栅极线和数据线感测电容变化并且将电容变化转换成电压；
偏差控制器，被构造成在电压转换器感测电容变化的同时用所述第二多步控制信号线的偏差电容，
电压控制器，设置在电压转换器和偏差控制器之间，并且被构造成控制偏差控制器的电压范围。
4.根据权利要求3所述的触摸显示装置，其中，偏差控制器包括被构造成接收多个偏差信号的多个开关，在所述多个偏差信号的控制下顺序地启用所述多个开关。
5.根据权利要求4所述的触摸显示装置，其中，偏差控制器通过响应于启用的偏差信号按预定量划分将被补偿的信号线的偏差电容的总量来控制信号线的偏差电容。
6.一种触摸显示装置，包括：
触摸屏面板，包括在第一方向上延伸的栅极线和在第二方向上延伸的数据线；
触摸屏传感器块，被构造成控制触摸屏面板，用使用栅极线和数据线作为线传感器检测到的电容来检测触摸位置，
其中，使用多个偏差电容控制开关按第一多步补偿触摸屏面板的偏差电容。
7.根据权利要求6所述的触摸显示装置，其中，触摸屏传感器块包括：
电压转换器，被构造成当通过栅极线和数据线感测电容变化时，按第二多步将电容变化转换成电压；
偏差控制器，被构造成在电压转换器感测电容变化的同时，按所述第一多步控制信号线的偏差电容；
电压控制器，设置在电压转换器和偏差控制器之间，并且被构造成控制偏差控制器的电压范围。
8.根据权利要求7所述的触摸显示装置，其中，电压转换器包括：
运算放大器，被构造成通过运算放大器的第一输入节点接收电容变化并且通过运算放大器的第二输入节点接收感测的驱动输入信号；
电容器，并联连接在运算放大器的第一输入节点和输出节点之间；
开关，与所述电容器并联连接。
9.根据权利要求7所述的触摸显示装置，其中，偏差控制器包括：
被构造成接收多个偏差信号的所述多个偏差电容控制开关；
设置在所述多个偏差电容控制开关和电压转换器之间的偏差控制电容器。
10.根据权利要求9所述的触摸显示装置，其中，所述多个偏差电容控制开关并联设置，以分别接收所述多个偏差信号。
11.根据权利要求9所述的触摸显示装置，其中，所述多个偏差电容控制开关在接收启用的所述多个偏差信号的同时导通。
12.根据权利要求9所述的触摸显示装置，其中，偏差控制器将所述多个偏差信号的启用时序控制成互不相同并且将所述多个偏差信号的启用时段的部分控制成彼此重叠。
13.根据权利要求12所述的触摸显示装置，其中，偏差控制器通过响应于启用的所述多个偏差信号按预定量划分将被补偿的信号线的偏差电容的总量来控制信号线的偏差电容。
14.根据权利要求7所述的触摸显示装置，还包括设置在电压转换器的输入处的开关。
15.根据权利要求14所述的触摸显示装置，其中，电压控制器包括开关，
使用设置在电压转换器的输入处的开关和设置在电压控制器中的开关，阻拦电压转换器的电流路径和偏差控制器的电流路径达预定时段。
16.一种触摸显示装置，包括：
触摸屏面板，包括在第一方向上延伸的栅极线和在第二方向上延伸的数据线；
触摸屏传感器块，被构造成控制触摸屏面板并且用使用栅极线和数据线作为线传感器检测到的电容来检测触摸位置，其中，按第一多步执行信号线的感测，按第二多步补偿触摸屏面板的偏差电容。
17.根据权利要求16所述的触摸显示装置，其中，触摸屏传感器块包括：
电压转换器，被构造成当通过信号线感测电容变化时，通过所述第一多步向输出电压提供增加的预定电压电平；
偏差控制器，被构造成在电压转换器感测电容变化的同时按所述多个第二步控制信号线的偏差电容；
电压控制器，设置在电压转换器和偏差控制器之间，被构造成控制偏差控制器的电压范围。
18.根据权利要求17所述的触摸显示装置，其中，电压转换器包括：
运算放大器，被构造成通过运算放大器的第一输入节点接收电容变化并且通过运算放大器的第二输入节点接收感测的驱动输入信号；
电容器，并联连接在运算放大器的第一输入节点和输出节点之间；
开关，与所述电容器并联连接。
19.根据权利要求18所述的触摸显示装置，其中，感测的驱动输入信号是增至预定电压电平的步进脉冲信号。
20.根据权利要求17所述的触摸显示装置，其中，偏差控制器包括：
多个偏差电容控制开关，受多个偏差信号的控制并且并联设置成分别接收所述多个偏差信号；
偏差控制电容器，设置在所述多个偏差电容控制开关和电压转换器之间。
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