CN106445224B - 利用接地调制的触摸显示系统 - Google Patents

Abstract

一种触摸显示系统包括：显示系统，包括多个像素；触摸系统，设置在显示系统上并包括多个触摸传感器电极；以及功率管理集成电路(PMIC)，被构造为将功率和调制的接地(GND)电压提供到显示系统和触摸系统。

Description

利用接地调制的触摸显示系统

本申请要求于2015年8月10日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0112725号韩国专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明构思涉及一种触摸显示系统，更具体地，涉及一种利用接地(GND)调制的触摸显示系统。

背景技术

薄显示装置已经越来越多地用于移动装置，以减小其重量、确保足够的电池空间以延长电池利用率以及实现柔性显示。显示装置包括显示面板和触摸屏面板，触摸屏面板允许用户利用手或笔通过选择显示在显示面板的屏幕上的内容来输入命令。随着显示装置形成为更薄，显示面板电极和触摸屏面板电极彼此更靠近，因此，形成在触摸屏面板上的触摸传感器的寄生电容增加。触摸传感器的大寄生电容会增加用于驱动触摸传感器的功耗并且还减小与触摸事件有关的感测灵敏度。

发明内容

根据本发明构思的示例性实施例，触摸显示系统包括显示系统，显示系统包括多个像素。触摸系统设置在显示系统上并包括多个触摸传感器电极。功率管理集成电路(PMIC)被构造为将功率和调制的接地(GND)电压提供到显示系统和触摸系统。

根据本发明构思的示例性实施例，触摸显示系统包括显示面板，显示面板包括多个像素。触摸屏面板设置在显示面板上并包括多个触摸传感器电极。显示驱动集成电路(DDI)被构造为驱动显示面板。触摸屏控制器(TSC)被构造为驱动触摸屏面板。功率管理集成电路(PMIC)被构造为将功率和调制的接地(GND)电压提供到显示面板、触摸屏面板、DDI和TSC。调制的GND电压提供到DDI的部分区域和TSC的部分区域。

根据本发明构思的示例性实施例，触摸显示系统包括主印刷电路板(PCB)、显示面板、设置在显示面板上的触摸屏面板以及设置在主PCB上的功率管理集成电路(PMIC)。PMIC被构造为将功率和调制的接地(GND)电压提供到显示驱动集成电路(DDI)和提供到触摸屏控制器(TSC)。DDI被构造为驱动显示面板。TSC被构造为驱动触摸屏面板。

附图说明

从结合附图进行的以下详细描述，本发明构思的示例性实施例将变得更清楚地被理解，其中：

图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括利用接地(GND)调制的触摸显示系统的移动装置的框图；

图2A至图2E是示出根据本发明构思的示例性实施例的可以在触摸显示系统中产生的负载的图；

图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器的触摸显示系统的电路图；

图4A、图4B和图4C是示出根据本发明构思的示例性实施例的由GND调制器输出的调制的GND电压的波形图；

图5是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器的触摸显示系统的电路图；

图6A至图6C是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器的触摸显示系统的示意图；

图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器的触摸显示装置的印刷电路板(PCB)结构的图；

图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器的触摸显示装置的PCB结构的图。

具体实施方式

在下文中，将参照示出本发明构思的示例性实施例的附图更全面地描述本发明构思。提供这些实施例使得本公开可以是彻底的和完整的，并且可以将本发明构思的范围全面地传达给本领域普通技术人员。因为本发明构思允许对其示例性实施例进行各种改变，所以未脱离本发明构思的精神和范围的对本发明构思的示例性实施例的改变、等价物和替代物被包括在本发明构思中。同样的附图标记可以在整个说明书中表示同样的元件。在附图中，为了解释清楚起见，可以夸大元件的尺寸和/或厚度。

本说明书中所使用的术语可以用于描述特定的实施例，并且并不意图限制本发明构思。除非上下文另外清楚地指出，否则用于以单数形式描述元件的术语可以包括复数形式。

图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括利用接地(ground，GND)调制的触摸显示系统300的移动装置100的框图。

参照图1，移动装置100可以是例如便携式终端或移动装置，其包括移动电话(诸如SAMSUNG GALAXY S手机、APPLE IPHONE)、平板(诸如SAMSUNG GALAXY TAB、APPLE IPAD)等。然而，移动装置100不限于这些装置。移动装置100包括通信单元110、控制器120或多个控制器120、存储单元130和触摸显示系统300。触摸显示系统300包括根据时间改变触摸显示系统300的GND电压电平并产生调制的GND电压的GND调制器400。

通信单元110发送或接收经由移动装置100的天线而输入或输出的数据的无线信号。另外，通信单元110可以发送或接收经由通用串行总线(USB)端口连接到通信单元110的计算机系统的数据。控制器120控制和处理移动装置100的各种操作。存储单元130存储用于执行移动装置100的各种操作的各种程序和数据。存储单元130可以包括至少一个动态随机存取存储器(DRAM)131和至少一个非易失性存储器132。

DRAM 131暂时存储在控制器120的控制下由移动装置100处理的数据。非易失性存储器132包括闪速存储器。非易失性存储器132可以下载和/或存储移动装置100的引导装载程序和操作系统(OS)。非易失性存储器132执行移动装置100的大容量存储功能。非易失性存储器132可以表示利用安全数字/多媒体卡(SD/MMC)接口协议的嵌入式存储器。非易失性存储器132经由SD/MMC接口接收存储在DRAM 131中的数据并存储接收的数据。

触摸显示系统300包括显示面板，显示面板显示移动装置100的状态信息以及在移动装置100的操作期间产生的数字、字母和其他信息。在控制器120的控制下，显示面板可以显示在非易失性存储器132中存储的内容项目列表和内容项目的版本信息片段。

显示面板包括多个像素。多个像素可以以矩阵布置并可以形成像素阵列。多个像素连接到多条栅极线和多条数据线。显示面板可以在显示驱动集成电路(DDI)的控制下通过控制多条栅极线和多条数据线的电压和电流来控制多个像素的输出。移动装置100的显示系统可以包括显示面板和DDI。

触摸显示系统300还包括能够使用户快速地操作或改变显示在触摸显示系统300的触摸屏面板上的内容的触摸屏面板。当用户的手指或触摸笔接近或接触触摸屏面板时，触摸屏面板将与触摸屏面板的接近或接触位置对应的信号输出到控制器120。

触摸屏面板还包括在透明基底上形成为诸如氧化铟锡(ITO)的透明电极的多个触摸传感器电极。当用户的手指或触摸笔接近或接触触摸屏面板时，触摸屏面板将对应于接近或接触位置的电容值提供到触摸屏控制器(TSC)。TSC感测触摸传感器电极的电容变化并产生触摸信号。当改变触摸传感器电极的电位时，通常利用测量电流或电荷量的变化的方法来感测触摸传感器电极的电容变化。移动装置100的触摸系统可以包括触摸屏面板和TSC。

触摸显示系统300包括将调制的GND电压NGND提供到显示面板和触摸屏面板两者的GND调制器400。GND调制器400产生使触摸显示系统300的GND电压在两个预定的电压电平之间振荡的调制的GND电压NGDN。调制的GND电压NGND具有以方波形状、正弦波形状或三角(chopping)(如锯齿)波形状振荡的电压电平。在本发明构思的示例性实施例中，GND调制器400被构造为基于由TSC输出的接口信号来产生调制的GND电压。

基于GND调制器400的调制的GND电压NGND，在显示面板驱动电极和触摸屏面板传感器电极之间的寄生电容的两端电位持续保持不变。另外，同时，触摸屏面板传感器电极的电位变为外部GND电压。因此，触摸可以被感测。在这种情况下，当触摸被感测时，显示电极和触摸传感器电极之间的寄生电容不需要充电或放电。因此，即使当显示面板驱动电极和触摸屏面板传感器电极之间的寄生电容随着触摸显示系统300的厚度减小而大大增加时，也可以防止功耗增加。

图2A至图2E是示出根据本发明构思的示例性实施例的可以在触摸显示系统中产生的负载的图。触摸显示系统具有触摸屏面板形成在显示面板上的结构。因此，在触摸显示系统中，显示面板基底和触摸屏面板基底可以是离散的基底或可以彼此集成。

参照图2A，随着触摸显示系统变得更薄，显示面板和触摸屏面板之间的距离减小。随着触摸屏面板的触摸传感器电极和显示共电极之间的距离逐渐减小到T1、T2和T3，触摸传感器电极和显示共电极之间的寄生电容按照Cv1<Cv2<Cv3的顺序逐渐增加。显示共电极表示显示面板的上板电极。例如，有机发光显示器(OLED)面板具有是阴极的ELVSS电极作为共电极。液晶显示器(LCD)面板具有VCOM电极作为共电极。触摸传感器电极和显示共电极之间的寄生电容的增加(Cv1<Cv2<Cv3)使功耗增加，如式1中所示。

[式1]

P＝(1/2)CV2f

其中，P表示当触摸传感器电极被驱动时的功耗，C表示触摸传感器电极和显示共电极之间的寄生电容Cv1、Cv2和Cv3，V和f分别表示基于显示共电极的电压的触摸传感器电极的驱动电压和驱动频率。

参照图2B，显示共电极220形成在显示面板210上，触摸屏面板230形成在显示共电极220上。多条源极线212以列布置在显示面板210上，多个触摸传感器电极232以行和列布置在触摸屏面板230上。在这样的布局下，第一寄生电容分量Cv存在于触摸传感器电极232与显示共电极220之间，第二寄生电容分量Cd存在于显示共电极220与显示面板210的源极线212之间。

显示共电极220连接到共电极电压驱动器222。共电极电压驱动器222接收并缓冲共电极电压并将共电极电压提供到显示共电极220。

发送到显示面板210的源极线212的图像数据可以通过第二寄生电容分量Cd导致在显示共电极220的电位中产生自发干扰噪声220_N。显示共电极220的干扰噪声220_N可以导致噪声流入触摸传感器电极232。

当触摸传感器电极232被驱动时，第一寄生电容分量Cv可以引起在显示共电极220的电位中产生自发噪声。显示共电极220的噪声会影响发送到显示面板210的源极线212的图像数据并降低显示图像的质量。

参照图2C，通过感测触摸传感器电极232的电容变化的TSC 240的电荷放大器(amp)244，与窗口玻璃260接触的手指的触摸行为转化为感测信号V_CA。电荷放大器244是具有预定的电压增益的放大电路，在电荷放大器244内的电容器Cf的电荷被用来感测触摸传感器电极232的电容变化。

触摸传感器电极232的电容包括在触摸传感器电极232和显示面板210之间的寄生电容分量Cp。触摸传感器电极232的电容包括由于手指触摸导致的触摸传感器电极232的电容变化分量，即信号电容分量Csig。当将电容器Cf的电荷分配到寄生电容分量Cp和信号电容分量Csig时，电荷放大器244可以输出感测信号V_CA。

如图2D所示，当寄生电容分量Cp大时，通过触摸事件分配到信号电容分量Csig的电压区域Vsig可以大大减小。电荷放大器244的动态范围被限制到在电荷放大器244的电源电压和GND电压之间的电压范围。如图2D所示，动态范围的大部分分配到大寄生电容分量Cp并且被冗余地使用，如冗余所指示的。当代表触摸事件敏感度的电压区域Vsig减小时，需要非常精确地设计后端电路以获得期望的信号噪声比(SNR)。

当寄生电容分量Cp大时，触摸传感器带宽会减小。为了减小各种类型的外部引入的环境噪声(例如电池充电噪声和三波稳定器噪声)的影响，触摸感测频率需要是没有被噪声频率污染的选择的频率。然而，当触摸传感器带宽被大寄生电容分量Cp减小时，难以增大传感器驱动频率。因此，外部环境噪声降低触摸性能，引起触摸显示系统的频繁故障。

参照图2E，根据显示面板210的源极通道线255上的源极通道513的变化，在VCOM直流电流(DC)511中产生噪声。在源极通道513和共电极面板253之间产生的寄生电容器Cs的值为10nF或更大。在On-cell触摸显示系统的情况下，在触摸感测通道251和共电极面板253之间产生的寄生电容器Cb的值为几十pF或更大(即，非常大)。例如，当多个源极通道513同时被激活并且每个源极通道513的数据值施加到每个触摸感测通道251时，触摸感测通道251经受到大量噪声。

现在将根据本发明构思的示例性实施例描述各种GND调制。各种GND调制减小触摸显示系统的干扰噪声和触摸屏面板的功耗，增加触摸屏面板的触摸感测能力并解决外部噪声问题。

图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器400的触摸显示系统300a的电路图。

参照图3，触摸显示系统300a包括显示面板310、触摸屏面板320、DDI 330、TSC 340和功率管理集成电路(PMIC)350。PMIC 350可以包括将DDI 330的GND电压VSS和TSC 340的GND电压VSS提供为调制的GND电压NGND的GND调制器400。根据本发明构思的示例性实施例，GND调制器400可以实现为在PMIC 350外部的单独的集成电路(IC)。

显示面板310包括多条栅极线和多条数据线以及形成在栅极线和数据线之间的交点处的多个像素。多个像素可以以矩阵布置并可以形成像素阵列。显示面板310可以是例如LCD面板、发光二极管(LED)面板、OLED面板或者场发射显示(FED)面板。

当显示面板310为OLED面板时，显示面板310可以包括形成在有机发光基底312上的OLED以及分别电连接到OLED并提供驱动电流的驱动电路单元。每个驱动电路单元可以包括驱动晶体管DT和存储电容器SC。驱动晶体管DT和存储电容器SC电连接到与栅极线和数据线连接的开关晶体管并驱动OLED。

显示面板310可以在DDI 330的控制下通过控制多条栅极线和多条数据线的电压和电流来控制多个OLED的输出。简要地描述驱动OLED的原理，当栅极信号施加到栅极线且开关晶体管导通时，沿数据线传送的数据信号施加到驱动晶体管DT并导通驱动晶体管DT。数据信号存储于存储电容器SC中并在一帧内导通驱动晶体管DT，因此，用于驱动OLED的驱动电流从第一功率ELVDD施加到OLED并驱动OLED发光。

DDI 330控制显示面板310。DDI 330可以包括定时控制器、栅极驱动器和数据驱动器。定时控制器基于从诸如图形处理单元(GPU)的外部装置接收的图像数据信号和系统控制信号产生栅极驱动器控制信号、数据驱动器控制信号以及数据。

栅极驱动器基于栅极驱动器控制信号选择性地激活显示面板310的栅极线，并选择像素阵列的行。数据驱动器基于数据驱动器控制信号和数据将多个驱动电压施加到显示面板310的数据线。显示面板310可以通过栅极驱动器和数据驱动器的操作而驱动，并可以显示对应于图像数据信号的图像。

触摸屏面板320包括在透明基底322上形成为透明电极的多个触摸传感器电极SU。透明基底322可以由例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚砜(PES)、环烯烃聚合物(COC)、三乙酰纤维素(TAC)膜、聚乙烯醇(PVA)膜、聚酰亚胺(PI)膜、聚苯乙烯(PS)、包含K树脂的双轴取向聚苯乙烯(BOPS)、玻璃或钢化玻璃形成。

透明电极可以由诸如ITO、氧化锌(ZnO)、金属网、石墨、导电聚合物(例如聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐PEDOT/PSS)、碳纳米管(CNT)和银(Ag)纳米线的各种导电材料形成。

当触摸屏面板320利用自电容方法驱动时，每个触摸传感器电极SU可以作为点传感器(dot sensor)操作。作为点传感器的每个触摸传感器电极SU的电容根据触摸事件而变化，作为点传感器的每个触摸传感器电极SU可以经由与触摸传感器电极SU连接的通道将改变的电容发送到TSC 340。

根据本发明构思的示例性实施例，当触摸屏面板320利用互电容方法驱动时，触摸传感器电极SU可以按行和/或列彼此连接并作为线传感器操作。恒定的电压脉冲施加到驱动电极的作为线传感器的触摸传感器电极SU，接收电极的作为线传感器的触摸传感器电极SU收集对应于电压脉冲的电荷。驱动电极和接收电极之间的电容可以根据触摸事件而变化，线传感器可以将改变的电容发送到TSC 340。

TSC 340根据触摸屏面板320的触摸事件来感测触摸传感器电极SU的电容变化并产生感测信号。通过处理感测信号，TSC 340可以输出用于确定是否已经对触摸屏面板320执行了触摸操作和用于确定触摸屏面板320上的触摸位置的触摸数据。

PMIC 350将电力稳定地提供到触摸显示系统300a。PMIC 350产生提供到显示面板310的第一内部功率ELVDD0和第二内部功率ELVSS0。PMIC 350产生提供到DDI 330的第三内部功率VDD_D和提供到TSC 340的第四内部功率VDD_T。PMIC 350产生共同地提供到DDI 330和TSC 340的调制的GND电压NGND。PMIC 350可以转变充电电压(例如从电池370接收的主功率电压VDD)以产生第一内部功率ELVDD0、第二内部功率ELVSS0、第三内部功率VDD_D和第四内部功率VDD_T。

PMIC 350可以包括低压降(LDO)调节器、降压-升压转换器、降压调节器和升压调节器。LDO调节器是以非常小的输入-输出差分电压操作的线性电压调整器。LDO调节器可以调节降压-升压转换器的输出电压以输出第一内部功率ELVDD0、第二内部功率ELVSS0、第三内部功率VDD_D和第四内部功率VDD_T。可以包括与调节器第一内部功率ELVDD0、第二内部功率ELVSS0、第三内部功率VDD_D和第四内部功率VDD_T的数量一样多的LDO调节器。根据本发明构思的示例性实施例，第一至第四LDO调节器361-364设置在PMIC 350的外部。

在PMIC 350中，降压-升压转换器可以感测主功率电压VDD，当主功率电压VDD高于降压-升压转换器的输出电压时操作于降压模式；当主功率电压VDD低于降压-升压转换器的输出电压时在升压模式操作，从而产生始终恒定的输出电压。

在PMIC 350中，降压调节器是降压DC-DC转换器，并可以解压输入电压并产生设定电压。降压调节器可以具有这样的结构，即，当定期地导通或截止的开关装置导通时，输入功率连接到电路；当开关装置截止时，输入功率与电路断开。定期地接通或断开的脉冲电压可以经由LC滤波器进行平均，因此可以输出DC电压。降压调节器通过对通过周期性地截断DC电压而获得的脉冲电压进行平均来形成输出电压。降压调节器的输出电压总是具有比降压调节器的输入电压(即主功率电压VDD)小的值。

PMIC 350中的升压调节器是升压DC-DC转换器。当升压调节器导通时，主功率电压可以施加在电感器的端部之间，从而电流充电。当升压调节器截止时，充电电流可以传输到负载。因此，在升压调节器的输出端上的电流总是比其输入端上的电流小。由于没有分量因升压调节器的操作原理而受损，所以基于“输入电流×输入电压＝输出电流×输出电压”的关系，输出电压呈现比输入电压高。

在PMIC 350中，GND调制器400通过利用根据时间改变触摸显示系统300a的GND电压电平的方法来产生调制的GND电压NGND。调制的GND电压NGND可以产生为具有在两个预定的电压电平之间振荡的方波形状、正弦波形状、或者三角(chopping)波形状。

由PMIC 350输出的第一内部功率ELVDD0可以经由第一二极管D1输入到第一LDO调节器361并作为第一功率ELVDD输出。第一功率ELVDD连接到显示面板310并提供用于驱动OLED的驱动电流。第一功率ELVDD具有预定的正电压电平。调制的GND电压NGND连接到第一LDO调节器361。第一电容器C1连接在第一LDO调节器361的输入与调制的GND电压NGND之间，第二电容器C2连接在第一LDO调节器361的输出与调制的GND电压NGND之间。

由PMIC 350输出的第二内部功率ELVSS0可以提供到第二LDO调节器362并作为第二功率ELVSS输出。第二二极管D2连接在第二LDO调节器362和第二内部功率ELVSS0之间。第二功率ELVSS连接到显示面板310的OLED。第二功率ELVSS具有预定的负电压电平。调制的GND电压NGND连接到第二LDO调节器362。第三电容器C3连接在第二LDO调节器362的输入与调制的GND电压NGND之间，第四电容器C4连接在第二LDO调节器362的输出与调制的GND电压NGND之间。

由于由PMIC 350输出的调制的GND电压NGND提供到第一LDO 361和第二LDO 362，但是分别由第一LDO调节器361和第二LDO调节器362产生的第一功率ELVDD和第二功率ELVSS之间的电位差持续保持，所以显示面板310正常地操作而不受调制的GND电压NGND影响。

由PMIC 350输出的第三内部功率VDD_D可以经由第三二极管D3提供到第三LDO调节器363并作为第三功率AVDD输出。第三功率AVDD连接到DDI 330并将操作电压提供到DDI330。第三功率AVDD可以具有比第一功率ELVDD高的正电压电平。

调制的GND电压NGND连接到第三LDO调节器363。第五电容器C5连接在第三LDO调节器363的输入与调制的GND电压NGND之间，第六电容器C6连接在第三LDO调节器363的输出与调制的GND电压NGND之间。由第三LDO调节器363产生的第三功率AVDD和调制的GND电压NGND分别作为DDI 330的操作功率VDD和GND电压VSS而提供。由于在DDI330的操作功率VDD和GND电压VSS之间的电位差通过第三LDO调节器363和第六电容器C6持续保持，所以即使当调制的GND电压NGND连接到GND电压VSS时，DDI 330也正常操作。

由PMIC 350输出的第四内部功率VDD_T可以经由第四二极管D4提供到第四LDO调节器364并作为第四功率VDD输出。第四功率VDD连接到TSC 340并将操作电压提供到TSC340。

调制的GND电压NGND连接到第四LDO调节器364。第七电容器C7连接在第四LDO调节器364的输入与调制的GND电压NGND之间，第八电容器C8连接在第四LDO调节器364的输出与调制的GND电压NGND之间。由第四LDO调节器364产生的第四功率VDD和调制的GND电压NGND分别作为TSC 340的操作功率VDD和GND电压VSS而提供。由于在TSC 340的操作功率VDD和GND电压VSS之间的电位差通过第四LDO调节器364和第八电容器C8持续保持，所以即使当调制的GND电压NGND连接到GND电压VSS时，TSC 340也正常操作。

在触摸显示系统300a中，基于第一功率ELVDD、第二功率ELVSS、第三功率AVDD和第四功率VDD分别由第一LDO调节器361、第二LDO调节器362、第三LDO调节器363和第四LDO调节器364产生的事实，在第二功率ELVSS(即，显示面板310的共电极)和触摸传感器电极SU之间的寄生电容Cpara3的两端电位均匀地保持不变。触摸显示系统300a的GND电压VSS通常连接到调制的GND电压NGND。因此，由于寄生电容Cpara3不需要充电或放电，所以即使当在第二功率ELVSS和触摸传感器电极SU之间的寄生电容Cpara3增加时，也不发生功耗。

在触摸显示系统300a中，通过调制的GND电压NGND充电或放电的寄生电容分量是寄生电容Cpara1和寄生电容Cpara2，它们分别存在于装置的显示面板310与GND电压VSS之间以及装置的触摸屏面板320与GND电压VSS之间。由于寄生电容Cpara1和寄生电容Cpara2比在第二功率ELVSS(即，显示面板310的共电极)和触摸传感器电极SU之间的寄生电容Cpara3小很多，所以根据本发明构思的示例性实施例的GND调制方法几乎不消耗功率。

在触摸显示系统300a中，根据调制的GND电压NGND由DDI 330和TSC 340输出的接口信号DIS和TIS的电平可以变化。为了补偿改变的电平，PMIC 350还可以包括第一电平位移器(level shifter)353和第二电平位移器354。

第二电平位移器354可以补偿经由TSC 340的接口(IF)端口输出的第二接口信号TIS的电平，并将具有补偿的电平的第二接口信号TIS提供到主机。第一电平位移器353和第二电平位移器354可以彼此连接，因此能够使接口信号DIS和TIS在DDI 330和TSC 340之间直接传送。在本发明构思的示例性实施例中，GND调制器400被构造为基于由TSC 340输出的接口信号TIS来产生调制的GND电压。

图4A、图4B和图4C是示出根据本发明构思的示例性实施例的由GND调制器产生的调制的GND电压NGND的波形图。

调制的GND电压NGND可以在两个预定的电压电平V1和V2之间振荡，并且可以以方波形状振荡，如图4A所示；以正弦波形状振荡，如图4B所示；或者以三角波形状振荡，如图4C所示。

图5示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器400的触摸显示系统300b的电路图。

参照图5，除了调制的GND电压NGND提供到DDI 630的部分区域和TSC 640的部分区域以及PMIC 350不包括电平位移器之外，触摸显示系统300b与图3中的触摸显示系统300a基本相同。

DDI 630将调制的GND电压NGND提供到包括形成在半导体基底632上的n阱区域634的部分区域。n阱区域634包括n+接触区域636和p阱区域638。n+接触区域636连接到第三功率AVDD并提供n阱区域634的偏置电压。p阱区域638包括p+接触区域639。p+接触区域639连接到调制的GND电压NGND并提供p阱区域638的偏置电压。

包括n阱区域634的DDI 630的部分区域以分别作为操作功率VDD和GND电压VSS接收的第三功率AVDD和调制的GND电压NGND来操作。可以设计包括n阱区域634的DDI 630的部分区域，使得与显示面板310的驱动操作相关的电路布置在其中。在DDI 630的其余区域中，布置与主机交互的电路。DDI 630的其余区域以不同于调制的GND电压NGND和操作功率VDD的正常GND电压VSS来操作。因此，DDI 630和主机可以向彼此发送或从彼此接收第一接口信号DIS而没有电平补偿。

TSC 640将调制的GND电压NGND提供到包括形成在半导体基底642上的n阱区域的部分区域。n阱区域644包括n+接触区域646和p阱区域648。n+接触区域646连接到第四功率VDD并提供n阱区域644的偏置电压。p阱区域648包括p+接触区域649。p+接触区域649连接到调制的GND电压NGND并提供p阱区域648的偏置电压。

TSC 640的包括n阱区域644的部分区域以分别作为操作电压VDD和GND电压VSS接收的第四功率VDD和调制的GND电压NGND来操作。可以设计TSC 640的包括n阱区域644的部分区域，使得与触摸屏面板320的驱动操作相关的电路布置在其中。在TSC 640的其余区域中，布置与主机交互的电路。TSC 640的其余部分以不同于调制的GND电压NGND和操作功率VDD的正常GND电压VSS来操作。因此，TSC 640和主机可以向彼此发送或从彼此接收第二接口信号TIS而没有电平补偿。

在本发明构思的示例性实施例中，根据由TSC 640输出的接口信号TIS，调制的GND电压NGND可以在两个预定的电压电平V1和V2之间振荡并以方波形状振荡，如图4A中所示；以正弦波形状振荡，如图4B中所示；或者以三角波形状振荡，如图4C中所示。

图6A至图6C是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器的触摸显示系统的示意图。

参照图6A，触摸显示系统600包括驱动显示面板610的DDI 601以及驱动触摸屏面板的触摸传感器电极611和612的TSC 602。触摸传感器电极611和612被图案化在显示面板610上。多个第一触摸传感器电极611感测在第一方向(例如x轴方向)上的触摸的位置，多个第二触摸传感器电极612感测在第二方向(例如y轴方向)上的触摸的位置。第一方向和第二方向彼此交叉。多条通道线614可以电连接到第一触摸传感器电极611和第二触摸传感器电极612并将从外部施加的信号发送到第一触摸传感器电极611和第二触摸传感器电极612。多条信号线614可以将在第一触摸传感器电极611和第二触摸传感器电极612中产生的信号输出到外部。

第一触摸传感器电极611和第二触摸传感器电极612的与第一触摸传感器电极611相邻的部分可以被包括在感测节点613中。在互电容型触摸屏面板中，恒定的电压脉冲施加到驱动电极，接收电极收集对应于电压脉冲的电荷。当诸如人的手指或触摸笔的导电材料放置在两个电极之间时，电场变化，因此经由两个电极之间的电容的变化，感测到接触。根据本发明构思的示例性实施例，第二触摸传感器电极612可以是驱动电极，第一触摸传感器电极611可以是接收电极。可选择地，第一触摸传感器电极611可以是驱动电极，第二触摸传感器电极612可以是接收电极。

DDI 601和TSC 602连接到产生调制的GND电压NGND的GND调制器604。如上面参照图4A至图4C所描述的，GND调制器604可以产生在两个预定的电压电平V1和V2之间振荡的方波形状的、正弦波形状的或者三角波形状的调制的GND电压NGND。

参照图6B，触摸显示系统620包括驱动显示面板630的DDI 621和驱动触摸屏面板的触摸传感器电极631的TSC 622。触摸传感器电极631被图案化在显示面板630上。

触摸传感器电极631以行布置，每行中的触摸传感器电极631彼此电连接。触摸传感器电极631以列布置，每列中的触摸传感器电极631彼此电连接。TSC 621可以通过感测多个行的触摸传感器电极631和多个列的触摸传感器电极613的电容变化来产生感测信号。TSC 621可以处理感测信号以产生触摸数据。

DDI 621和TSC 622连接到产生调制的GND电压NGND的GND调制器623。如上面参照图4A至图4C所描述的，GND调制器623可以产生在两个预定的电压电平V1至V2之间振荡的方波形状的、正弦波形状的或三角波形状的调制的GND电压NGND。

参照图6C，触摸显示系统700包括驱动显示面板710的DDI 720和驱动触摸显示面板的触摸传感器电极712的TSC 730。DDI 720和TSC 730连接到产生调制的GND电压NGND的GND调制器740。如上面参照图4A至图4C所描述的，GND调制器740可以产生在两个预定的电压电平V1至V2之间振荡的方波形状的、正弦波形状的或三角波形状的调制的GND电压NGND。GND调制器740可以实现为在PMIC外部的单独的IC。

每个触摸传感器电极712经由连接到触摸传感器电极712的对应的通道714连接到TSC 730。每个触摸传感器电极712作为点传感器操作。在点传感器中，假性触控点(ghostpoint)未出现在触摸显示面板上的多点触摸处。

由于调制的GND电压NGND共同连接到DDI 720和TSC 730且因此在显示面板710的ELVSS共电极和触摸传感器电极712之间的寄生电容的两端电位均匀地保持不变，所以寄生电容不需要充电或放电。因此，即使当显示面板710的ELVSS共电极和触摸传感器电极712之间的寄生电容增加时，功耗也不增加。

图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器852的触摸显示装置的印刷电路板(PCB)结构的图。

参照图7，触摸显示系统800包括作为离散的面板的显示面板810和触摸屏面板820。在本发明构思的示例性实施例中，触摸屏面板820设置在显示面板810上。DDI 830安装在显示面板810上，显示面板810通过柔性印刷电路板(FPCB)864连接到主PCB 805。触摸屏面板820通过FPCB 862连接到主PCB 805。TSC 840可以安装在FPCB 862上。根据本发明构思的示例性实施例，TSC 840可以安装在主PCB 805上。

DDI 830和TSC 840分别通过FPCB 864和FPBC 862接收来自安装在主PCB 805上的PMIC 850的功率电压。PMIC 850将由GND调制器852产生的调制的GND电压NGND提供到DDI830和TSC 840两者。根据本发明构思的示例性实施例，GND调制器852可以实现为在PMIC850外部的单独的IC。例如，GND调制器852可以设置在主PCB 805上。

由于调制的GND电压NGND共同连接到DDI 830和TSC 840且因此在显示面板810的ELVSS共电极和触摸屏面板820的触摸传感器电极之间的寄生电容的两端电位均匀地保持不变，所以寄生电容不需要充电或放电。因此，即使当触摸面板810的ELVSS共电极和触摸屏面板820的触摸传感器电极之间的寄生电容增加时，也不发生功耗。

图8示出根据本发明构思的示例性实施例的包括GND调制器952的触摸显示装置的PCB结构。

参照图8，触摸显示系统900包括集成有显示面板和触摸屏面板的触摸显示面板910。在触摸显示面板910中，触摸屏面板不需要形成在单独的玻璃基底上，而是可以通过将在显示面板的上板上的透明电极进行图案化来形成。触摸显示面板910包括形成于其上的触摸显示驱动器集成(TDDI)920。通过将DDI和TSC集成到单个半导体芯片来获得TDDI 920。TDDI 920驱动触摸显示面板910并经由FPCB 930连接到主PCB 905。

TDDI 920从安装在主PCB 905上的PMIC 950接收功率电压。PMIC 950将由GND调制器952产生的调制的GND电压NGND提供到TDDI 920。根据本发明构思的示例性实施例，GND调制器952可以实现为在PMIC 950外部的单独的IC。由于调制的GND电压NGND连接到TDDI 920且因此在显示面板的ELVSS共电极和触摸屏面板的触摸传感器电极之间的寄生电容的两端电位被均匀地保持不变，所以寄生电容不需要充电或放电。因此，即使当显示面板的ELVSS共电极和触摸屏面板的传感器电极之间的寄生电容增加时，也不发生功耗。

尽管已经参照本发明构思的示例性实施例具体地示出和描述了本发明构思，但对本领域普通技术人员来说将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (19)

1.一种触摸显示系统，所述触摸显示系统包括：

显示系统，包括多个像素；

触摸系统，设置在显示系统上并包括多个触摸传感器电极；

显示驱动集成电路，被构造为驱动显示系统；

触摸屏控制器，被构造为驱动触摸系统；

接地调制器，被构造为基于由触摸屏控制器输出的接口信号来产生调制的接地电压；以及

功率管理集成电路，被构造为将功率和调制的接地电压提供到显示系统和触摸系统，

其中，调制的接地电压连接到显示驱动集成电路和触摸屏控制器的接地电压，使得在显示系统的显示共电极和触摸系统的触摸传感器电极之间的寄生电容的两端电位保持不变。

2.根据权利要求1所述的触摸显示系统，其中，触摸显示系统的调制的接地电压在两个预定的电压电平之间振荡。

3.根据权利要求2所述的触摸显示系统，其中，调制的接地电压以方波形状、正弦波形状或三角波形状振荡。

4.根据权利要求1所述的触摸显示系统，

其中，接地调制器设置在功率管理集成电路的内部或外部。

5.根据权利要求1所述的触摸显示系统，其中，

功率管理集成电路产生具有正电压电平的第一内部功率和具有负电压电平的第二内部功率，

第一内部功率和调制的接地电压提供到第一低压降调节器，其中，第一低压降调节器输出第一功率，

第二内部功率和调制的接地电压提供到第二低压降调节器，其中，第二低压降调节器输出第二功率，

第一功率和第二功率提供到显示系统。

6.根据权利要求5所述的触摸显示系统，其中，

功率管理集成电路产生具有比第一内部功率的电压电平低的电压电平的第三内部功率和具有比第三内部功率的电压电平低的电压电平的第四内部功率，

第三内部功率和调制的接地电压提供到第三低压降调节器，其中，第三低压降调节器输出第三功率，显示驱动集成电路基于第三功率和调制的接地电压而被驱动，

第四内部功率和调制的接地电压提供到第四低压降调节器，其中，第四低压降调节器输出第四功率，触摸屏控制器基于第四功率和调制的接地电压而被驱动。

7.根据权利要求6所述的触摸显示系统，其中，

分别由显示驱动集成电路和触摸屏控制器输出的接口信号具有被调制的接地电压改变的电平，

功率管理集成电路还包括多个电平位移器，所述多个电平位移器被构造为补偿分别由显示驱动集成电路和触摸屏控制器输出的接口信号的改变的电平，并将具有补偿的电平的接口信号提供到主机。

8.根据权利要求7所述的触摸显示系统，其中，

所述多个电平位移器中的被供以由显示驱动集成电路输出的第一接口信号的第一电平位移器连接到所述多个电平位移器中的被供以由触摸屏控制器输出的第二接口信号的第二电平位移器，

第一接口信号和第二接口信号在显示驱动集成电路和触摸屏控制器之间传送。

9.根据权利要求1所述的触摸显示系统，其中，触摸屏面板的触摸传感器电极是经由分别连接到触摸传感器电极的通道以自电容方法驱动的点传感器。

10.一种触摸显示系统，所述触摸显示系统包括：

显示面板，包括多个像素；

触摸屏面板，设置在显示面板上并包括多个触摸传感器电极；

显示驱动集成电路，被构造为驱动显示面板；

触摸屏控制器，被构造为驱动触摸屏面板；以及

功率管理集成电路，被构造为将功率和基于由触摸屏控制器输出的接口信号生成的调制的接地电压提供到显示面板、触摸屏面板、显示驱动集成电路和触摸屏控制器，

其中，调制的接地电压提供到显示驱动集成电路的部分区域和触摸屏控制器的部分区域，

其中，调制的接地电压连接到显示驱动集成电路和触摸屏控制器的接地电压，使得在显示面板的显示共电极和触摸系统的触摸传感器电极之间的寄生电容的两端电位保持不变。

11.根据权利要求10所述的触摸显示系统，其中，

与显示面板的驱动操作相关的电路设置在显示驱动集成电路的部分区域中，

产生提供到主机的第一接口信号的电路设置在显示驱动集成电路的除了显示驱动集成电路的所述部分区域之外的区域中。

12.根据权利要求10所述的触摸显示系统，其中，

与触摸屏面板的驱动操作相关的电路设置在触摸屏控制器的部分电路中，

产生提供到主机的第二接口信号的电路设置在触摸屏控制器的除了触摸屏控制器的所述部分区域之外的区域中。

13.根据权利要求10所述的触摸显示系统，其中，调制的接地电压根据由触摸屏控制器输出的接口信号以方波形状、正弦波形状或三角波形状振荡。

14.根据权利要求10所述的触摸显示系统，其中，触摸屏面板的所述多个触摸传感器电极是利用电连接所述多个触摸传感器电极和触摸屏控制器的相应的触摸传感器电极的通道以自电容方法驱动的点传感器。

15.一种触摸显示系统，所述触摸显示系统包括：

主印刷电路板；

显示面板；

触摸屏面板，设置在显示面板上；以及

功率管理集成电路，设置主印刷电路板上，

其中，功率管理集成电路被构造为将功率和调制的接地压提供到显示驱动集成电路以及提供到触摸屏控制器，

其中，显示驱动集成电路被构造为驱动显示面板，

其中，触摸屏控制器被构造为驱动触摸屏面板，

其中，调制的接地电压基于由触摸屏控制器输出的接口信号而生成，

其中，调制的接地电压连接到显示驱动集成电路和触摸屏控制器的接地电压，使得在显示面板的显示共电极和触摸系统的触摸传感器电极之间的寄生电容的两端电位保持不变。

16.根据权利要求15所述的触摸显示系统，其中，功率管理集成电路通过第一柔性印刷电路板电连接到显示面板，功率管理集成电路通过第二柔性印刷电路板电连接到触摸屏面板。

17.根据权利要求16所述的触摸显示系统，其中，触摸屏控制器设置在第二柔性印刷电路板上，显示驱动集成电路设置在显示面板上。

18.根据权利要求15所述的触摸显示系统，其中，由功率管理集成电路提供到显示驱动集成电路和触摸屏控制器的调制的接地电压由设置在主印刷电路板上的接地调制器产生。

19.根据权利要求15所述的触摸显示系统，其中，触摸屏面板包括电连接到触摸屏控制器的透明电极。

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