CN106468981A - 集成有触摸传感器的显示装置及其驱动方法 - Google Patents

集成有触摸传感器的显示装置及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种集成有触摸传感器的显示装置及其驱动方法。显示装置包括：显示面板，包括显示输入图像的虚拟划分为多个触摸块的像素阵列，每个触摸块包括显示输入图像的像素以及感测触摸输入的包括第一驱动TFT的至少一个感测目标虚拟像素，第一驱动TFT基于栅极‑源极电压控制源极‑漏极电流；面板驱动电路，在触摸感测周期中，向虚拟像素提供扫描和感测控制信号，通过向第一驱动TFT的栅极节点施加触摸驱动数据电压并向源极节点施加基准电压将栅极‑源极电压设定为适于导通第一驱动TFT的电压，通过感测触摸输入导致的第一驱动TFT的源极‑漏极电流变化来输出感测值；和时序控制器，将感测值与预定基准值进行比较，以检测触摸输入。

Description

集成有触摸传感器的显示装置及其驱动方法
本申请要求2015年8月14日提交的韩国专利申请No.10-2015-0115033的优先权，为了所有目的在此援引该专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种集成有触摸传感器的显示装置及其驱动方法。
背景技术
已提出这样的触摸传感器，其能使用户在观看各种家用电子设备或数据通信装置的显示器的同时，直接触摸或接近屏幕并用他们的手指或笔输入数据。这些触摸传感器被用于各种显示装置，因为它们使用简便，具有低故障可能性，允许用户在不使用额外的输入装置的情况下输入，并且使得用户能够通过在屏幕上显示的内容快速且容易地操作。
触摸传感器可由诸如电容式感测、红外(IR)感测等公知的技术实现。
电容式感测可被划分为附加型(add-on type)、外置型(on-cell type)和内嵌型(in-cell type)。
在附加型中，如图1所示，显示装置1和2以及具有触摸传感器的触摸膜3被分别制造，并且将触摸膜3贴附到显示装置的表面。在图1中，参考标记1表示显示面板，参考标记2表示封装基板，并且参考标记4表示触摸IC。由于完成的触摸膜3安装于显示装置1和2之上，因此附加型存在以下问题：由其较大厚度以及显示装置1和2的低亮度导致的低可见性。
在外置型中，触摸传感器直接形成于显示装置的上玻璃基板的表面上。在外置型的情形中，触摸传感器形成于显示装置的上表面上，相比于附加型厚度减小，但是外置型仍具有构成触摸传感器的感测电极层和驱动电极层以及用于使这些层绝缘的绝缘膜，这增加了整体厚度和工艺步骤的数量，导致制造成本增加。
在内嵌型中，触摸传感器形成于显示装置内侧，因触摸传感器能够制造得很薄而在当前引起很大关注。内嵌型触摸传感器的已知实例包括互电容触摸传感器和自电容触摸传感器。在互电容感测中，驱动电极线和感测电极线在显示面板内彼此交叉以形成触摸传感器，触摸驱动信号被施加至驱动电极线，然后通过感测电极线检测触摸传感器处的互电容的变化来感测触摸输入。在自电容感测中，触摸电极和传感器线形成于显示面板上，触摸驱动信号通过传感器线被施加至触摸电极，并且通过检测触摸电极处的自电容的变化来感测触摸输入。
内嵌型也需要将与触摸相关的信号线(例如，驱动电极线、感测电极线和传感器线)添加在显示面板上。此外，内嵌型需要电极图案化工艺，因为用于显示的内部电极被用作触摸传感器的电极以实现纤薄外形，并且内嵌型由于触摸传感器与像素之间的耦合而具有大的寄生电容。这导致触摸灵敏度和触摸识别精确度降低。
在IR(红外)感测中，如图2所示，显示装置1和2以及具有触摸传感器的触摸边框5被分别制造，并将显示装置1和2以及触摸边框5结合在一起。在图2中，参考标记1表示显示面板，参考标记2表示封装基板，并且参考标记4表示触摸IC。IR(红外)感测由于低响应速率和低触摸分辨率而不支持多点触摸。
从上述内容可以看出，传统的触摸传感器技术需要将用于触摸感测的复杂元件添加在显示装置上，这使得制造工艺复杂，增加了制造成本，并且降低了触摸感测能力。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种能够最少化用于触摸感测的附加元件并提高触摸感测能力的集成有触摸传感器的显示装置。
在一个实施方式中，一种集成有触摸传感器的显示装置包括：显示面板，所述显示面板包括配置成显示输入图像的像素阵列，所述像素阵列被虚拟划分为多个触摸块，每个触摸块包括用于显示所述输入图像的像素以及用于感测触摸输入的至少一个感测目标虚拟像素，所述感测目标虚拟像素包括第一驱动薄膜晶体管(TFT)，所述第一驱动TFT配置成基于栅极-源极电压控制源极-漏极电流；面板驱动电路，所述面板驱动电路配置成在触摸感测周期中，向所述感测目标虚拟像素提供扫描控制信号和感测控制信号，通过向所述第一驱动TFT的栅极节点施加触摸驱动数据电压并向所述第一驱动TFT的源极节点施加基准电压而将所述第一驱动TFT的栅极-源极电压设定为适于导通所述第一驱动TFT的电压，并且通过感测由于所述触摸输入导致的所述第一驱动TFT的源极-漏极电流的变化来输出感测值；和时序控制器，所述时序控制器配置成将所述感测值与预定的基准值进行比较，以检测所述触摸输入。
在一个或多个实施方式中，给用于图像显示的垂直有效周期分配与所述触摸块数量相同的触摸感测周期，其中进一步给所述垂直有效周期分配图像显示数据寻址周期，在所述图像显示数据寻址周期中在每个触摸块的像素上写入图像显示数据，并且其中所述触摸感测周期和所述图像显示数据寻址周期交替位于所述垂直有效周期中。
在一个或多个实施方式中，关于第一触摸块的感测值的传输时序与和所述第一触摸块相邻的第二触摸块的图像显示数据寻址周期交叠。
在一个或多个实施方式中，给垂直有效周期之间的垂直消隐周期分配与所述触摸块数量相同的触摸感测周期，并且其中在所述垂直有效周期中在所述触摸块的全部像素上写入图像显示数据。
在一个或多个实施方式中，关于第一触摸块的感测值的传输时序与和所述第一触摸块相邻的第二触摸块的触摸感测周期交叠。
在一个或多个实施方式中，所述触摸块以每一触摸组为基础被同时感测，每一触摸组包括多个触摸块，其中同一触摸组的触摸块各自连接至所述面板驱动电路的不同感测单元，并且其中关于第一触摸组的感测值的传输时序与和所述第一触摸组相邻的第二触摸组的触摸感测周期交叠。
在一个或多个实施方式中，所述触摸感测周期进一步包括偏置应力减小周期，其中所述面板驱动电路在所述偏置应力减小周期期间向所述第一驱动TFT的栅极电极施加能够使所述第一驱动TFT截止的应力减小数据电压，并且其中所述应力减小数据电压等于或小于所述基准电压。
在一个或多个实施方式中，进一步给所述垂直消隐周期分配外部补偿周期，在所述外部补偿周期中感测用于显示所述输入图像的像素的每一个中包括的第二驱动TFT的电特性变化，并且其中在所述外部补偿周期中，所述面板驱动电路向所述第二驱动TFT的栅极节点施加大于所述触摸驱动数据电压的外部补偿数据电压并且向所述第二驱动TFT的源极节点施加所述基准电压。
在一个或多个实施方式中，进一步给所述垂直消隐周期分配外部补偿周期，在所述外部补偿周期中感测用于显示所述输入图像的像素的每一个中包括的第二驱动TFT的电特性变化，并且其中所述面板驱动电路在所述外部补偿周期中包括的感测周期期间施加处于导通电平的扫描控制信号和感测控制信号，以防止所述第二驱动TFT的栅极节点和源极节点之一单独处于浮置状态。
在一个或多个实施方式中，其中所述时序控制器包括：存储器；和存储器控制器，所述存储器控制器配置成以第一帧频将从外部输入的图像数据存储在所述存储器中并且之后以低于所述第一帧频的第二帧频输出所述存储器中存储的数据。
在一个或多个实施方式中，由所述触摸输入产生的触摸电容器连接至所述第一驱动TFT的栅极节点，以改变所述第一驱动TFT的栅极-源极电压。
在一个或多个实施方式中，由所述触摸输入产生的触摸电容器连接至所述第一驱动TFT的源极节点，以改变所述第一驱动TFT的栅极-源极电压。
在一个或多个实施方式中，所述显示面板还包括辅助电极，所述辅助电极以每一触摸块为基础被图案化并且连接至所述感测目标虚拟像素，并且所述辅助电极位于由所述触摸输入产生的触摸电容器的一个侧电极与所述显示面板的基板之间，并且所述辅助电极通过贯穿绝缘膜的接触孔电连接至所述触摸电容器的一个侧电极。
在一个或多个实施方式中，所述辅助电极形成在所述基板和所述绝缘膜之间。
在一个或多个实施方式中，所述显示面板还包括辅助电极，所述辅助电极以每一虚拟像素行为基础被图案化并且连接至所述感测目标虚拟像素，所述感测目标虚拟像素设置在所述虚拟像素行上，并且所述辅助电极位于由所述触摸输入产生的触摸电容器的一个侧电极与所述显示面板的基板之间，并且所述辅助电极直接电连接至所述触摸电容器的一个侧电极。
在一个或多个实施方式中，所述辅助电极是通过在所述虚拟像素行上延伸所述第一驱动TFT的栅极电极而形成的。
在一个或多个实施方式中，每个触摸块包括水平像素行和所述虚拟像素行，所述辅助电极仅形成在所述虚拟像素行上而不形成在除所述虚拟像素行以外的水平像素行上。
在一个或多个实施方式中，多条数据线和感测线以及多条栅极线在所述显示面板上彼此交叉，所述感测目标虚拟像素还包括连接在所述第一驱动TFT的源极和低电位驱动电压之间的电容器，并且所述感测目标虚拟像素连接至所述多条数据线之一。
在另一个方面中，提供了一种用于驱动集成有触摸传感器的显示装置的方法，包括：第一步骤：对于显示面板设定触摸感测周期，在所述显示面板中显示输入图像的像素阵列被虚拟划分为多个触摸块，每个触摸块包括用于显示所述输入图像的像素以及用于感测触摸输入的至少一个感测目标虚拟像素，所述感测目标虚拟像素包括第一驱动薄膜晶体管(TFT)，所述第一驱动TFT基于栅极-源极电压控制源极-漏极电流；第二步骤：在所述触摸感测周期中，向所述感测目标虚拟像素提供扫描控制信号和感测控制信号，通过向所述第一驱动TFT的栅极节点施加触摸驱动数据电压并向所述第一驱动TFT的源极节点施加基准电压而将所述第一驱动TFT的栅极-源极电压设定为适于导通所述第一驱动TFT的电压，并且通过感测由于所述触摸输入导致的所述第一驱动TFT的源极-漏极电流的变化来输出感测值；和第三步骤：将所述感测值与预定的基准值进行比较，以检测所述触摸输入。
在一个或多个实施方式中，给用于图像显示的垂直有效周期分配与所述触摸块数量相同的触摸感测周期，其中进一步给所述垂直有效周期分配图像显示数据寻址周期，在所述图像显示数据寻址周期中在每个触摸块的像素上写入图像显示数据，并且其中所述触摸感测周期和所述图像显示数据寻址周期交替位于所述垂直有效周期中。
在一个或多个实施方式中，关于第一触摸块的感测值的传输时序与和所述第一触摸块相邻的第二触摸块的图像显示数据寻址周期交叠。
在一个或多个实施方式中，给垂直有效周期之间的垂直消隐周期分配与所述触摸块数量相同的触摸感测周期，并且其中在所述垂直有效周期中在所述触摸块的全部像素上写入图像显示数据。
在一个或多个实施方式中，关于第一触摸块的感测值的传输时序与和所述第一触摸块相邻的第二触摸块的触摸感测周期交叠。
在一个或多个实施方式中，所述第二步骤包括：以每一触摸组为基础同时感测所述触摸块，每一触摸组包括多个触摸块，其中同一触摸组的触摸块各自连接至不同感测单元，并且其中关于第一触摸组的感测值的传输时序与和所述第一触摸组相邻的第二触摸组的触摸感测周期交叠。
在一个或多个实施方式中，所述触摸感测周期还包括偏置应力减小周期，其中所述第二步骤包括：在所述偏置应力减小周期期间向所述第一驱动TFT的栅极电极施加能够使所述第一驱动TFT截止的应力减小数据电压，并且其中所述应力减小数据电压等于或小于所述基准电压。
在一个或多个实施方式中，进一步给所述垂直消隐周期分配外部补偿周期，在所述外部补偿周期中感测用于显示所述输入图像的像素的每一个中包括的第二驱动TFT的电特性变化，并且其中所述第二步骤包括：在所述外部补偿周期中，向所述第二驱动TFT的栅极节点施加大于所述触摸驱动数据电压的外部补偿数据电压并且向所述第二驱动TFT的源极节点施加所述基准电压。
在一个或多个实施方式中，进一步给所述垂直消隐周期分配外部补偿周期，在所述外部补偿周期中感测用于显示所述输入图像的像素的每一个中包括的第二驱动TFT的电特性变化，并且其中所述第二步骤包括：在所述外部补偿周期中，向所述第二驱动TFT的栅极节点施加大于所述触摸驱动数据电压的外部补偿数据电压并且向所述第二驱动TFT的源极节点施加所述基准电压。
在一个或多个实施方式中，进一步给所述垂直消隐周期分配外部补偿周期，在所述外部补偿周期中感测用于显示所述输入图像的像素的每一个中包括的第二驱动TFT的电特性变化，并且其中所述第二步骤包括：在所述外部补偿周期中包括的感测周期期间施加处于导通电平的扫描控制信号和感测控制信号，以防止所述第二驱动TFT的栅极节点和源极节点之一单独处于浮置状态。
在一个或多个实施方式中，进一步给所述垂直消隐周期分配外部补偿周期，在所述外部补偿周期中感测用于显示所述输入图像的像素的每一个中包括的第二驱动TFT的电特性变化，并且其中所述第二步骤包括：在所述外部补偿周期中包括的感测周期期间施加处于导通电平的扫描控制信号和感测控制信号，以防止所述第二驱动TFT的栅极节点和源极节点之一单独处于浮置状态。
在一个或多个实施方式中，进一步包括以第一帧频将从外部输入的图像数据存储在存储器中并且之后以低于所述第一帧频的第二帧频输出所述存储器中存储的数据。
在一个或多个实施方式中，由所述触摸输入产生的触摸电容器连接至所述第一驱动TFT的栅极节点，以改变所述第一驱动TFT的栅极-源极电压。
在一个或多个实施方式中，由所述触摸输入产生的触摸电容器连接至所述第一驱动TFT的源极节点，以改变所述第一驱动TFT的栅极-源极电压。
在一个或多个实施方式中，多条数据线和感测线以及多条栅极线在所述显示面板上彼此交叉，所述感测目标虚拟像素还包括连接在所述第一驱动TFT的源极和低电位驱动电压之间的电容器，并且所述感测目标虚拟像素连接至所述多条数据线之一。
附图说明
被包括来给本发明提供进一步理解并结合在本申请文件中组成本申请文件一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出根据现有技术的通过电容感测来实现触摸传感器的方法的视图；
图2是示出根据现有技术的通过IR(红外)感测来实现触摸传感器的方法的视图；
图3是示出根据一个实施方式的集成有触摸传感器的显示装置的视图；
图4是示出源极驱动IC和能够被用作触摸传感器的包括多个像素的像素阵列的构造示例的视图；
图5是示出根据一个实施方式的像素的构造和连接至像素的感测单元的构造示例的视图；
图6是示出根据另一实施方式的像素的构造和连接至像素的感测单元的构造示例的视图；
图7示出根据一个实施方式的用于驱动集成有触摸传感器的显示装置的方法；
图8示出用于感测当触摸电容器连接至驱动TFT的栅极节点时由触摸输入导致的驱动TFT的栅极-源极电压(Vgs)变化的第一感测方法；
图9示出用于根据第一感测方法执行触摸感测的电容网络(capacitor network)的电路图；
图10示出根据第一感测方法的一个实施方式，用于感测由触摸输入导致的驱动TFT的Vgs变化的方法；
图11示出根据第一感测方法的另一实施方式，用于感测由触摸输入导致的驱动TFT的Vgs变化的方法；
图12示出用于感测当触摸电容器连接至驱动TFT的栅极节点时由触摸输入导致的驱动TFT的Vgs变化的第二感测方法；
图13示出用于根据第二感测方法执行触摸感测的电容网络的电路图；
图14示出根据第二感测方法的一个实施方式，用于感测由触摸输入导致的驱动TFT的Vgs变化的方法；
图15示出根据第二感测方法的另一实施方式，用于感测由触摸输入导致的驱动TFT的Vgs变化的方法；
图16示出根据图10的驱动方法的信号波形；
图17A示出像素在复位周期期间的操作；
图17B示出像素在感测周期期间的操作；
图18示出根据图10的驱动方法用于感测触摸的驱动晶体管的栅极和源极电压；
图19示出根据图10的驱动方法流经用于感测触摸的驱动晶体管的电流；
图20示出根据图11的驱动方法的信号波形；
图21A示出根据图11的驱动方法，像素在第一复位周期期间如何操作；
图21B示出根据图11的驱动方法，像素在第二复位周期期间如何操作；
图21C示出根据图11的驱动方法，像素在感测周期期间如何操作；
图22示出根据图11的驱动方法用于感测触摸的驱动晶体管的栅极和源极电压；
图23示出根据图11的驱动方法流经用于感测触摸的驱动晶体管的电流；
图24示出根据图14的驱动方法的信号波形；
图25A示出根据图14的驱动方法，像素在第一复位周期期间如何操作；
图25B示出根据图14的驱动方法，像素在第二复位周期期间如何操作；
图25C示出根据图14的驱动方法，像素在感测周期期间如何操作；
图26示出根据图14的驱动方法用于感测触摸的驱动晶体管的栅极和源极电压；
图27示出根据图14的驱动方法流经用于感测触摸的驱动晶体管的电流；
图28示出根据图15的驱动方法的信号波形；
图29示出像素的驱动TFT的截面结构的一个示例；
图30示出像素的驱动TFT的截面结构的另一示例；
图31示出像素的驱动TFT的截面结构的又一示例；
图32A至32C示出用于转换驱动模式的方法的各种示例；
图33图解了用于改变帧频的时序控制器的构造；
图34示出帧频变化的各种示例；
图35图解了触摸感测周期的配置；
图36图解了其中显示面板的像素阵列被划分为多个触摸块的构造；
图37图解了设置在每个触摸块的虚拟像素行上并且被用作触摸传感器的感测目标虚拟像素的连接构造；
图38图解了用于给垂直有效周期分配触摸感测周期的方法；
图39图解了用于给垂直消隐周期分配触摸感测周期的方法；
图40和41示出当如图38中所示给垂直有效周期分配触摸感测周期时，施加至一个块中的虚拟像素行以及与虚拟像素行相邻的水平像素行的栅极信号的示例；
图42示出当如图38中所示给垂直有效周期分配触摸感测周期时，用于减少触摸感测时间的感测值的传输时序；
图43和44示出当如图39中所示给垂直消隐周期分配触摸感测周期时，感测目标虚拟像素在垂直消隐周期中的驱动时序；
图45示出当如图39中所示给垂直消隐周期分配触摸感测周期时，用于减少触摸感测时间的感测值的传输时序；
图46示出当如图39中所示给垂直消隐周期分配触摸感测周期时，同时驱动多个触摸块中包括的感测目标虚拟像素的时序；
图47示出当如图46中所示同时驱动多个触摸块中包括的感测目标虚拟像素时，用于减少触摸感测时间的感测值的传输时序；
图48和49图解了在触摸驱动模式的外部补偿期间，用于使触摸输入的影响最小化的方法；
图50示出为了提高感测灵敏度而以每一触摸块为基础被图案化并且连接至感测目标虚拟像素的辅助电极的示例；
图51A图解了图50所示的感测目标虚拟像素中包括的驱动TFT的截面结构；
图51B图解了图50所示的非感测目标像素中包括的驱动TFT的截面结构；
图52示出为了提高感测灵敏度而以每一虚拟像素行为基础被图案化并且连接至感测目标虚拟像素的辅助电极的示例；
图53A图解了图52所示的感测目标虚拟像素中包括的驱动TFT的截面结构；
图53B图解了图52所示的非感测目标像素中包括的驱动TFT的截面结构；
图54示出为了提高感测灵敏度而以每一虚拟像素行为基础被图案化并且连接至感测目标虚拟像素的辅助电极的另一示例；以及
图55示出将感测目标虚拟像素中包括的驱动TFT的栅极电极延伸以形成辅助电极的示例。
具体实施方式
下文中，将参照图3至图55描述集成有触摸传感器的显示装置的各实施方式。
图3是示出根据一个实施方式的集成有触摸传感器的显示装置的视图。图4是示出源极驱动IC和能够被用作触摸传感器的包括多个像素的像素阵列的构造示例的视图。图5和图6是示出根据一个实施方式的像素的构造和连接至像素的感测单元的构造示例的视图。
集成有触摸传感器的显示装置由有机发光显示装置实现，尤其是由包括用于外部补偿的像素阵列的有机发光显示装置实现。集成有触摸传感器的显示装置不需要触摸电极和传感器线并且能够最少化用于触摸感测的附加元件，因为显示装置利用外部补偿型像素阵列来感测触摸输入。
外部补偿是这样一种技术，该技术感测有机发光二极管(下文中，OLED)和包括在像素中的驱动TFT(薄膜晶体管)的电特性并根据感测值来校正输入视频数据。一种包括用于外部补偿的像素阵列的有机发光装置公开于以下韩国专利申请号中：10-2013-0134256(2013/11/06)、10-2013-0141334(2013/11/20)、10-2013-0149395(2013/12/03)、10-2014-0086901(2014/07/10)、10-2014-0079255(2014/06/26)、10-2014-0079587(2014/06/27)、10-2014-0119357(2014/09/05)等，在此通过参考的方式将上述申请内容并入本文。
参照图3至图6，根据一典型实施方式的集成有触摸传感器的显示装置可包括显示面板10、时序控制器11、数据驱动电路12和栅极驱动电路13。数据驱动电路12和栅极驱动电路13可构成面板驱动电路。
多条数据线14A和感测线14B以及多条栅极线15在显示面板10上彼此交叉，并且能够被外部补偿的像素P以矩阵形式布置在交叉处以形成像素阵列。栅极线15包括被提供扫描控制信号SCAN的多条第一栅极线15A和被提供感测控制信号SEN的多条第二栅极线15B。
每个像素P可连接至数据线14A之一、感测线14B之一、第一栅极线15A之一以及第二栅极线15B之一。包括在像素单元UPXL中的多个像素P可共享一条感测线14B。像素单元UPXL可包括(但不限于)以下四个像素：红色像素、绿色像素、蓝色像素和白色像素。此外，包括在像素单元UPXL中的像素可单独地连接至多条感测线，而不是共享一条感测线。每个像素P从功率发生器(未示出)接收高电位驱动电压EVDD和低电位驱动电压EVSS。
用于外部补偿的像素P可包括OLED、驱动TFT DT、存储电容器Cst、第一开关TFTST1和第二开关TFT ST2。TFT可由p型、或n型、或p型和n型的混合型实现。此外，TFT的半导体层可包括非晶硅、多晶硅或氧化物。
OLED包括连接至源极节点Ns的阳极、连接至低电位驱动电压EVSS的输入端子的阴极以及位于阳极和阴极之间的有机化合物层。有机化合物层可包括空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EML、电子传输层ETL和电子注入层EIL。
驱动TFT DT根据栅极-源极电压(下文中，Vgs)控制流向OLED的驱动TFT DT的源极-漏极电流(下文中，Ids)的量。驱动TFT DT具有连接至栅极节点Ng的栅极电极、连接至高电位驱动电压EVDD的输入端子的漏极电极以及连接至源极节点Ns的源极电极。存储电容器Cst连接在栅极节点Ng和源极节点Ns之间以使驱动TFT DT的Vgs保持一定的时间段。第一开关TFT ST1响应于扫描控制信号SCAN，将数据线14A和栅极节点Ng之间的电连接导通。第一开关TFT ST1具有连接至第一栅极线15A的栅极电极、连接至数据线14A的漏极电极以及连接至栅极节点Ng的源极电极。第二开关TFT ST2响应于感测控制信号SEN，将源极节点Ns和感测线14B之间的电连接导通。第二开关TFT ST2具有连接至第二栅极线15B的栅极电极、连接至感测线14B的漏极电极以及连接至源极节点Ns的源极电极。
具有这样的用于外部补偿的像素阵列的集成有触摸传感器的显示装置可按第一驱动模式或第二驱动模式操作，其中第一驱动模式用于显示图像和进行外部补偿，第二驱动模式用于显示图像、进行外部补偿和执行触摸感测。
当集成有触摸传感器的显示装置按第一驱动模式操作时，在图像显示期间的垂直消隐时段中进行外部补偿，或者在图像显示开始之前的开机序列时段中进行外部补偿，或者在图像显示结束之后的关机序列时段中进行外部补偿。垂直消隐时段是期间未写入图像数据的一段时间，其被布置在一个帧的图像数据被写入的各垂直有效周期之间。开机序列时段是驱动功率导通和图像显示开始之间的时间。关机序列时段是图像显示结束和驱动功率截止之间的时间。
当集成有触摸传感器的显示装置按第二驱动模式操作时，在图像显示期间的水平消隐时段中进行触摸感测，或者在图像显示期间的垂直消隐时段中进行触摸感测。水平消隐时段是期间未写入图像数据的一段时间，其被布置在一个水平行的图像数据被写入的各水平有效周期之间。当集成有触摸传感器的显示装置按第二驱动模式操作时，可与触摸感测分开地在垂直消隐时段中进行外部补偿，或者在开机序列时段中进行外部补偿，或者在关机序列时段中进行外部补偿。
时序控制器11可基于关于用户的模式选择、触摸输入存在与否以及显示装置与用户之间的距离等信息在各驱动模式之间切换。时序控制器11可根据关于用户经由远程控制、智能手机、按钮等的模式选择的信息从第一驱动模式切换至第二驱动模式或者相反。此外，时序控制器11可通过执行尽可能少的触摸感测来确定触摸输入存在与否，而不会影响图像质量，并且可以在感测到触摸输入时从第一驱动模式切换至第二驱动模式，或者在一定的时间段或更长的时间段没有感测到触摸输入时从第二驱动模式切换至第一驱动模式。此外，时序控制器11可基于来自照相机、红外传感器等的信息输入而确定显示装置与用户之间的距离，并且可以在用户进入给定距离时从第一驱动模式切换至第二驱动模式，或者在用户离开给定距离时从第二驱动模式切换至第一驱动模式。
时序控制器11基于诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、点时钟信号DCLK和数据使能信号DE之类的时序信号，产生用于控制数据驱动电路12的操作时序的数据控制信号DDC和用于控制栅极驱动电路13的操作时序的栅极控制信号GDC。在第一驱动模式中，时序控制器11可在时间上将图像显示周期和外部补偿周期分隔开，并针对图像显示和外部补偿分别产生不同的控制信号DDC和GDC。在第二驱动模式中，时序控制器11可在时间上将图像显示周期和外部补偿周期分隔开，并针对图像显示、外部补偿和触摸感测分别产生不同的控制信号DDC和GDC。
时序控制器11可相对于k/i Hz的帧频来调整栅极控制信号GDC和数据控制信号DDC的频率，从而使在k Hz的帧频下接收的数字视频数据以k/i(k和i是正整数)的频率被写入显示面板10的像素阵列中，以便确保用于外部补偿的感测周期和/或触摸感测周期。
栅极控制信号GDC包括栅极起始脉冲GSP、栅极移位时钟GSC和栅极输出使能信号GOE。栅极起始脉冲GSP被施加至用于产生第一扫描信号的栅极级(gate stage)并控制栅极级产生第一扫描信号。栅极移位时钟GSC是共同输入到多个栅极级并将栅极起始脉冲GSP移位的时钟信号。栅极输出使能信号GOE是控制栅极级的输出的掩蔽信号(masking signal)。
数据控制信号DDC包括源极起始脉冲SSP、源极采样时钟SSC和源极输出使能信号SOE。源极起始脉冲SSP控制数据驱动电路12的数据采样的起始时序。源极采样时钟SSC是基于上升沿或下降沿来控制每个源极驱动IC中的数据采样时序的时钟信号。源极输出使能信号SOE控制数据驱动电路12的输出时序。数据控制信号DDC包括用于控制包括在数据驱动电路12中的感测单元122的操作的基准电压控制信号PRE和采样控制信号SAM。基准电压控制信号PRE控制用于将基准电压施加至感测线14B的时序。采样控制信号SAM控制用于对因外部补偿产生的感测值或因触摸感测产生的感测值进行采样的时序。
时序控制器11可将因外部补偿产生的感测值存储在存储器(未示出)中，然后基于感测值来补偿数字视频数据RGB，以补偿各像素之间的驱动TFT的电特性的差异或补偿各像素之间的OLED劣化方面的差异。时序控制器11可将因触摸感测产生的感测值与预定的基准值进行比较，从而获得触摸输入位置的坐标。
时序控制器11在针对图像显示操作时，可将从外部视频源输入的数字视频数据RGB传输至数据驱动电路12。时序控制器11在针对外部补偿操作时，可将用于外部补偿的一定电平的数字数据传输至数据驱动电路12。时序控制器11在针对触摸感测操作时，可将用于触摸感测的一定电平的数字数据传输至数据驱动电路12。
数据驱动电路12包括至少一个源极驱动IC(集成电路)SDIC。源极驱动IC SDIC可包括锁存阵列(未示出)、连接至每条数据线14A的多个数字模拟转换器(下文中，DAC)121、连接至感测线14B的多个感测单元122、用于选择性地将感测单元122连接至模拟数字转换器(下文中，ADC)的MUX 123以及用于产生选择控制信号并依次导通MUX 123中的开关SS1和SS2的移位寄存器124。
锁存阵列基于数据控制信号DDC，锁存从时序控制器11输入的各种数字数据并将其提供至DAC。对于图像显示，DAC可将从时序控制器11输入的数字视频数据RGB转换为用于图像显示的数据电压并将其提供至数据线14A。在外部补偿操作中，DAC可将从时序控制器11输入的用于外部补偿的数字数据转换为用于外部补偿的数据电压并将其提供至数据线14A。在触摸感测操作中，DAC可将从时序控制器11输入的用于触摸感测的数字数据转换为用于触摸感测的数据电压并将其提供至数据线14A。
感测单元122可基于数据控制信号DDC将基准电压Vref提供至感测线14B，或者可对通过感测线14B输入的感测值进行采样并将其提供至ADC。这个感测值可以是用于外部补偿的感测值或者是用于触摸感测的感测值。
感测单元122可由如图5所示的电压感测型实现或者由如图6所示的电流感测型实现。
图5的电压感测型感测单元122根据驱动TFT DT的Ids来感测存储在感测线14B的线性电容器LCa中的电压，并且电压感测型感测单元122可包括基准电压控制开关SW1、采样开关SW2以及采样保持部S/H。基准电压控制开关SW1响应于基准电压控制信号PRE，将基准电压Vref的输入端子和感测线14B之间的电连接导通。采样开关SW2响应于采样控制信号SAM，将感测线14B和采样保持部S/H之间的电连接导通。当驱动TFT DT的源极节点电压随驱动TFT DT的Ids变化时，在采样开关SW2被导通时，采样保持部S/H对存储在感测线14B的线性电容器LCa中的驱动TFT DT的源极节点电压进行采样和保持并将其作为感测电压，然后将其传输至ADC。
图6的电流感测型感测单元122直接感测通过感测线14B传输的驱动TFT的Ids，并且电流感测型感测单元122可包括电流积分器CI和采样保持部SH。电流积分器CI对通过感测线14B输入的电流数据进行积分并产生感测值Vsen。电流积分器CI包括：放大器AMP，放大器AMP包括用于接收来自感测线14B的驱动TFT的Ids的反相输入端子(-)、用于接收放大器基准电压Vpre的非反相输入端子(+)和输出端子；集成电容器Cfb，集成电容器Cfb连接在放大器AMP的反相输入端子(-)和输出端子之间；以及复位开关RST，复位开关RST连接至集成电容器Cfb的两端。电流积分器CI通过采样保持部SH连接至ADC。采样保持部SH可包括采样开关SASS和保持开关HOLD，采样开关SASS用于对从放大器AMP输出的感测值Vsen进行采样并将其存储在采样电容器Cs中，保持开关HOLD用于将存储在采样电容器Cs中的感测值Vsen传输至ADC。
栅极驱动电路13基于栅极控制信号GDC产生用于图像显示、外部补偿或触摸感测的扫描控制信号SCAN，然后将其提供至第一栅极线15A。栅极驱动电路13基于栅极控制信号GDC产生用于图像显示、外部补偿或触摸感测的感测控制信号SEN，然后将其提供至第二栅极线15B。
将简要描述集成有触摸传感器的显示装置中的感测触摸输入的原理。当手指或导电物体(下文中，统称为手指)触摸显示装置的表面时，由于驱动TFT的Vgs预先设定，驱动TFT的Vgs因手指和驱动TFT之间的触摸电容器而变化。由于驱动TFT的Vgs变化导致驱动TFT的Ids变化，因此能够基于用手指触摸的像素与其它像素之间的驱动TFT的Ids差异而检测到触摸。Ids与驱动TFT的Vgs和阈值电压之差的平方成比例。因此，即使由触摸输入导致的Vgs变化量较小，但Ids作为放大电流被感测到，这为提高感测能力提供了优势。
下文中，将详细描述第二驱动模式下的用于触摸感测的具体驱动方法。
图7示出根据一个典型实施方式的用于驱动集成有触摸传感器的显示装置的方法。
参照图7，基于施加至显示面板10的栅极线15A和15B的扫描控制信号和感测控制信号以及用于控制感测线14B和基准电压Vref的输入端子之间的电连接的基准电压控制信号PRE，设定复位周期和感测周期(步骤S1)。
在一个实施方式中，在复位周期期间，通过数据线14A将用于触摸感测的数据电压施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng并且通过感测线14B将基准电压施加至驱动TFT DT的源极节点Ns，来设定导通驱动TFT DT所需的Vgs(步骤S1)。接下来，在复位周期之后的感测周期期间，通过感测由触摸输入导致的驱动TFT DT的Ids变化来输出感测值(步骤S2)。
将感测值与预定的基准值进行比较以检测触摸输入(步骤S3)。
[用于感测驱动TFT的Vgs变化的第一感测方法]
图8和图9示出用于感测当触摸电容器连接至驱动TFT的栅极节点时由触摸输入导致的驱动TFT的Vgs变化的第一感测方法。
参照图8和图9，在复位周期中驱动TFT DT的Vgs在存储电容器Cst中被设定之后，当手指触摸显示装置的表面时，位于手指和驱动TFT DT之间的触摸电容器Ctouch连接至驱动TFT DT的栅极节点Ng。连接至栅极节点Ng的触摸电容器Ctouch是位于驱动TFT DT的栅极电极和手指之间的指状电容器。由于手指接触的面积比一个像素所占据的面积大，因此位于手指和驱动TFT DT之间的触摸电容器Ctouch也可连接至驱动TFT DT的源极节点Ns。连接至源极节点Ns的触摸电容器Ctouch是位于驱动TFT DT的源极电极和手指之间的指状电容器。由于位于驱动TFT DT的源极电极和手指之间的指状电容器比感测线14B的线性电容器LCa小，因此指状电容器对驱动TFT的Vgs的变化影响非常小。这是因为，在第一感测方法中，当栅极节点Ng处于浮置状态并且源极节点Ns连接至感测线14B时，触摸电容器Ctouch引起驱动TFT的Vgs发生变化。因此，在第一感测方法中，认为在驱动TFT DT的源极电极与手指之间不存在指状电容器。
当触摸电容器Ctouch连接至栅极节点Ng且栅极节点Ng处于浮置状态时，驱动TFTDT的Vgs发生变化并且驱动TFT DT的Ids由此发生变化。当触摸电容器Ctouch连接至栅极节点Ng且栅极节点Ng处于浮置状态时，通过改变施加至源极节点Ns的基准电压，能够快速地改变驱动TFT DT的Vgs，从而能够快速地改变驱动TFT DT的Ids。
图10和图11示出用于实现图8和图9的第一感测方法的具体驱动方法。
参照图10，在用于实现第一感测方法的一个驱动方法中，在复位周期期间，通过数据线14A将用于触摸感测的数据电压施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng并且通过感测线14B将基准电压施加至驱动TFT DT的源极节点Ns，来设定导通驱动TFT DT所需的Vgs(步骤S11)。
在一个驱动方法中，在复位周期之后的感测周期期间，当栅极节点Ng处于浮置状态时，通过感测因驱动TFT DT的Vgs变化产生的驱动TFT DT的Ids来获得感测值Vsen(步骤S12)。在连接至触摸电容器Ctouch的触摸区域处的驱动TFT DT的Ids小于非触摸区域处的驱动TFT DT的Ids，这导致感测值Vsen减小。
更具体地说，由于在复位周期中设定的驱动TFT DT的Vgs，Ids流经驱动TFT DT，源极节点Ns的电位Vs由于Ids而上升ΔVs。在这种情况下，当触摸电容器Ctouch不连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，不存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位上升ΔVs。因此，驱动TFT DT的Vgs没有变化，并且保持静态电流模式。相比之下，当触摸电容器Ctouch连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位上升ΔVs’，由于存储电容器Cst和触摸电容器Ctouch之间的分压导致ΔVs’小于ΔVs。因此，驱动TFT DT的Vgs相比于初始的Vgs减小，结果，驱动TFT DT的Ids也减小。
[等式1]
Vgs'＝Vgs-(ΔVs-ΔVs')
也就是说，触摸区域的驱动TFT DT的栅极-源极电压是等式1的Vgs’。因此，根据TFT电流的表达式(Ids＝K(Vgs-Vth)2)，触摸区域的驱动TFT DT的Ids小于非触摸区域的驱动TFT DT的Ids。通过感测驱动TFT DT的Ids的这种变化，能够检测到触摸输入。在等式1中，CST表示存储电容器Cst的电容，并且CTOUCH表示触摸电容器Ctouch的电容。
在一个驱动方法中，通过将感测值Vsen与存储的基准值进行比较来检测触摸输入(步骤S13)。如在此使用的，基准值是基于在复位周期期间设定的Vgs确定的。当像素的感测值Vsen与基准值之差小于或等于阈值时，与像素相关联的对应位置可被检测为非触摸区域，或者当像素的感测值Vsen与基准值之差大于阈值时，与像素相关联的对应位置可被检测为触摸区域。
图11示出用于实现第一感测方法的另一驱动方法。复位周期被划分为其中驱动TFT DT的栅极节点Ng连接至数据线14A的第一复位周期和其中驱动TFT DT的栅极节点Ng处于浮置状态的第二复位周期。
在另一驱动方法中，在第一复位周期期间，通过数据线14A将用于触摸感测的数据电压施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng并且通过感测线14B将基准电压施加至驱动TFT DT的源极节点Ns，来设定导通驱动TFT DT所需的Vgs(步骤S21)。
在另一驱动方法中，在第一复位周期之后的第二复位周期期间，当驱动TFT DT的栅极节点Ng处于浮置状态时，通过改变(减小或增加)基准电压而引起驱动TFT DT的Vgs的快速变化(步骤S22)。例如，在另一驱动方法中，在第二复位周期期间，当驱动TFT DT的栅极节点Ng处于浮置状态时，施加至源极节点Ns的基准电压可减小ΔVs。在这种情况下，当触摸电容器Ctouch不连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，不存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位下降ΔVs。因此，驱动TFT DT的Vgs没有发生变化，并且保持静态电流模式。相比之下，当触摸电容器Ctouch连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位下降ΔVs’，由于存储电容器Cst和触摸电容器Ctouch之间的分压导致ΔVs’小于ΔVs。因此，驱动TFT DT的Vgs相比于初始的Vgs增加，结果，驱动TFT DT的Ids也增加。通过引起驱动TFT DT的Vgs的快速变化，能够减少感测所需的时间。
在另一驱动方法中，在第二复位周期之后的感测周期期间，当栅极节点Ng处于浮置状态时，通过感测因驱动TFT DT的Vgs变化产生的驱动TFT DT的Ids来获得感测值Vsen(步骤S23)。在连接至触摸电容器Ctouch的触摸区域处的驱动TFT DT的Ids不同于非触摸区域处的驱动TFT DT的Ids，这导致感测值Vsen的差异。通过感测驱动TFT DT的Ids的这种变化，能够检测到触摸输入。
在另一驱动方法中，通过将感测值Vsen与存储的基准值进行比较来检测触摸输入(步骤S24)。如在此使用的，基准值是基于在第一复位周期期间设定的Vgs确定的。当像素的感测值Vsen与基准值之差小于或等于阈值时，与像素相关联的对应位置可被检测为非触摸区域，或者当像素的感测值Vsen与基准值之差大于阈值时，与像素相关联的对应位置可被检测为触摸区域。
[用于感测驱动TFT的Vgs变化的第二感测方法]
图12和图13示出用于感测当触摸电容器连接至驱动TFT的栅极节点时由触摸输入导致的驱动TFT的Vgs变化的第二感测方法。
参照图12和图13，在复位周期中驱动TFT DT的Vgs在存储电容器Cst中被设定之后，当手指触摸显示装置的表面时，位于手指和驱动TFT DT之间的触摸电容器Ctouch连接至驱动TFT DT的源极节点Ns。连接至源极节点Ns的触摸电容器Ctouch是位于驱动TFT DT的源极电极和手指之间的指状电容器。由于手指接触的面积比一个像素所占据的面积大，因此位于手指和驱动TFT DT之间的触摸电容器Ctouch也可连接至驱动TFT DT的栅极节点Ng。连接至栅极节点Ng的触摸电容器Ctouch是位于驱动TFT DT的栅极电极和手指之间的指状电容器。位于驱动TFT DT的栅极电极和手指之间的指状电容器对栅极节点Ng的电位没有影响。这是因为，在第二感测方法中，当栅极节点Ng的电位是固定的并且源极节点Ns处于浮置状态时，触摸电容器Ctouch引起驱动TFT的Vgs的变化。因此，在第二感测方法中，认为在驱动TFT DT的栅极电极与手指之间不存在指状电容器。
当源极节点Ns处于浮置状态的同时触摸电容器Ctouch连接至源极节点Ns时，驱动TFT DT的Vgs发生变化，因而相应地，驱动TFT DT的Ids发生变化。当源极节点Ns处于浮置状态的同时触摸电容器Ctouch连接至源极节点Ns时，通过改变施加至栅极节点Ng的用于触摸感测的数据电压，能够快速地改变驱动TFT DT的Vgs，从而能够快速地改变驱动TFT DT的Ids。
图14和图15示出用于实现感测由触摸输入导致的驱动TFT的Vgs变化的第二感测方法的具体驱动方法。
参照图14，在用于实现第二感测方法的一个驱动方法中，复位周期被划分为其中驱动TFT DT的源极节点Ns连接至基准电压的输入端子的第一复位周期和其中驱动TFT DT的源极节点Ns处于浮置状态的第二复位周期。
在一个驱动方法中，在第一复位周期期间，通过数据线14A将用于触摸感测的数据电压施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng并且通过感测线14B将基准电压施加至驱动TFT DT的源极节点Ns，来设定导通驱动TFT DT所需的Vgs(步骤S31)。
在一个驱动方法中，在第一复位周期之后的第二复位周期期间，通过使驱动TFTDT的源极节点Ns处于浮置状态并且按照源极跟随器类型来操作驱动TFT DT，引起驱动TFTDT的Vgs的快速变化(步骤S32)。
在一个驱动方法中，在复位周期之后的感测周期期间，当栅极节点Ng处于浮置状态时，通过感测因驱动TFT DT的Vgs变化产生的驱动TFT DT的Ids来获得感测值Vsen(步骤S33)。在连接至触摸电容器Ctouch的触摸区域处的驱动TFT DT的Ids高于非触摸区域处的驱动TFT DT的Ids，这导致感测值Vsen增加。
更具体地说，由于在第一复位周期中设定的驱动TFT DT的Vgs，Ids流经驱动TFTDT，由于Ids导致源极节点Ns的电位Vs在第二复位周期中上升，并且栅极节点Ng的电位Vg在第二复位周期中固定为用于触摸驱动的数据电压。在这种情况下，源极节点Ns的电位Vs的增加量根据触摸电容器Ctouch是连接至处于浮置状态的源极节点Ns(也就是说，存在触摸输入)或不连接至处于浮置状态的源极节点Ns(也就是说，不存在触摸输入)而有所不同。由于位于OLED两端处的寄生电容器Coled和触摸电容器Ctouch之间的分压，因此当存在触摸输入时所观察到的源极节点Ns的电位Vs的增加量ΔVs由等式2表示：
[等式2]
Vgs'＝Vgs-ΔVs
相反，当不存在触摸输入时所观察到的源极节点Ns的电位Vs的增加量ΔVs不受触摸电容器Ctouch的影响，因此不具有触摸电容器Ctouch情况下的增加量ΔVs变为Ids*Δt/COLED，其大于当存在触摸输入时所观察到的增加量ΔVs。也就是说，当触摸电容器Ctouch连接至处于浮置状态的源极节点Ns时，源极节点Ns的电位Vs上升的量小于当触摸电容器Ctouch不连接至处于浮置状态的源极节点Ns时所观察到的上升量。因此，驱动TFT DT的Vgs相对增加，结果，驱动TFT DT的Ids也增加。在等式2中，COLED表示OLED电容器Coled的电容，CTOUCH表示触摸电容器Ctouch的电容，并且Δt表示经过的时间。
在一个驱动方法中，通过将感测值Vsen与存储的基准值进行比较来检测触摸输入(步骤S34)。如在此使用的，基准值是基于在复位周期期间设定的Vgs确定的。当像素的感测值Vsen与基准值之差小于或等于阈值时，与像素相关联的对应位置可被检测为非触摸区域，或者当像素的感测值Vsen与基准值之差大于阈值时，与像素相关联的对应位置可被检测为触摸区域。
图15示出用于实现第二感测方法的另一驱动方法。复位周期被划分为其中驱动TFT DT的源极节点Ns连接至基准电压的输入端子的第一复位周期和其中驱动TFT DT的源极节点Ns处于浮置状态的第二复位周期。
在另一驱动方法中，在第一复位周期期间，通过数据线14A将用于触摸感测的数据电压施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng并且通过感测线14B将基准电压施加至驱动TFT DT的源极节点Ns，来设定导通驱动TFT DT所需的Vgs(步骤S41)。
在另一驱动方法中，在第一复位周期之后的第二复位周期期间，通过使驱动TFTDT的源极节点Ns处于浮置状态，按照源极跟随器类型来操作驱动TFT DT并且改变(减小或增加)用于触摸感测的数据电压，引起驱动TFT DT的Vgs的快速变化(步骤S42)。例如，在另一驱动方法中，在第二复位周期期间，当驱动TFT DT的源极节点Ns处于浮置状态时，施加至栅极节点Ng的用于触摸感测的数据电压可减小ΔVg。在这种情况下，当触摸电容器Ctouch不连接至处于浮置状态的源极节点Ns时(也就是说，不存在触摸输入)，根据源极跟随器方法，源极节点Ns的电位下降ΔVg并逐渐上升。相比之下，当触摸电容器Ctouch连接至处于浮置状态的源极节点Ns时(也就是说，存在触摸输入)，源极节点Ns的电位下降ΔVg’，由于OLED两端的寄生电容器Coled和触摸电容器Ctouch之间的分压导致ΔVg’小于ΔVg。因此，驱动TFT DT的Vgs根据触摸电容器Ctouch减小，结果，驱动TFT DT的Ids也相应减小。通过引起驱动TFT DT的Vgs的快速变化，能够减少感测所需的时间。
在另一驱动方法中，在第二复位周期之后的感测周期期间，当栅极节点Ns处于浮置状态时，通过感测因驱动TFT DT的Vgs变化产生的驱动TFT DT的Ids来获得感测值Vsen(步骤S43)。在连接至触摸电容器Ctouch的触摸区域处的驱动TFT DT的Ids不同于非触摸区域处的驱动TFT DT的Ids，这导致感测值Vsen的差异。通过感测驱动TFT DT的Ids的这种变化，能够检测到触摸输入。
在另一驱动方法中，通过将感测值Vsen与存储的基准值进行比较来检测触摸输入(步骤S44)。如在此使用的，基准值是基于在第一复位周期期间设定的Vgs确定的。当像素的感测值Vsen与基准值之差小于或等于阈值时，与像素相关联的对应位置可被检测为非触摸区域，或者当像素的感测值Vsen与基准值之差大于阈值时，与像素相关联的对应位置可被检测为触摸区域。
[用于实现第一感测方法的第一驱动实例]
图16示出根据图10的驱动方法的信号波形。图17A和图17B示出像素在复位周期和感测周期期间如何操作。图18示出根据图10的驱动方法用于感测触摸的驱动晶体管的栅极和源极电压。图19示出根据图10的驱动方法流经用于感测触摸的驱动晶体管的电流。
参照图16，用于实现第一感测方法的一个驱动方法包括用于触摸感测的复位周期①和感测周期②，并且可进一步包括图像恢复周期③。
参照图16和图17A，在复位周期①期间，第一开关TFT ST1响应于具有导通电平的扫描控制信号SCAN被导通，第二开关TFT ST2响应于具有导通电平的感测控制信号SEN被导通，并且基准电压控制开关SW1响应于具有导通电平的基准电压控制信号PRE被导通。在复位周期①期间，用于触摸感测的数据电压VT(例如5V)被施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng，并且基准电压Vref(例如0V)被施加至驱动TFT DT的源极节点Ns。因此，导通驱动TFT DT所需的Vgs(高于阈值电压Vth)被设定。
参照图16和图17B，在感测周期②期间，第一开关TFT ST1响应于具有截止电平的扫描控制信号SCAN被截止，第二开关TFT ST2响应于具有导通电平的感测控制信号SEN被导通，并且基准电压控制开关SW1响应于具有截止电平的基准电压控制信号PRE被截止。在感测周期②期间，驱动TFT DT的栅极节点Ng与数据线断开并处于浮置状态，并且驱动TFT DT的源极节点Ns与基准电压Vref的输入端子断开并处于浮置状态。
当驱动TFT DT的栅极节点Ng和驱动TFT DT的源极节点Ns处于浮置状态时，驱动TFT DT的源极节点Ns的电位由于Ids而上升ΔVs。在这种情况下，当触摸电容器Ctouch不连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，不存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位上升ΔVs。因此，如图18的(A)中所示，驱动TFT DT的Vgs没有发生变化，并且保持静态电流模式。相比之下，当触摸电容器Ctouch连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位上升ΔVs’，由于存储电容器Cst和触摸电容器Ctouch之间的分压导致ΔVs’小于ΔVs，因此，如图18的(B)中所示，驱动TFT DT的Vgs减小。因此，如图19所示，被触摸像素的驱动TFT DT的Ids小于未被触摸像素的驱动TFT DT的Ids。采样单元响应于具有导通电平的采样信号SAM，对驱动TFT DT的Ids进行采样并将其作为感测值Vsen。在一个方面，驱动TFT DT的源极节点在复位周期①和感测周期②期间保持在低于OLED的导通电压(例如9V)的电压，使得OLED在复位周期①和感测周期②期间不发光。
图像恢复周期③需要在触摸感测之前和之后保持图像完整性。在图像恢复周期③期间，第一开关TFT ST1响应于具有导通电平的扫描控制信号SCAN被导通，使得数据线与驱动TFT DT的栅极节点Ng电连接；第二开关TFT ST2响应于具有导通电平的感测控制信号SEN被导通，使得感测线与驱动TFT DT的源极节点Ns电连接，并且响应于具有导通电平的基准电压控制信号PRE，基准电压Vref的输入端子与感测线电连接。因此，在图像恢复周期③期间，用于图像恢复的数据电压VR被施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng，并且基准电压Vref被施加至驱动TFT DT的源极节点Ns。驱动TFT DT通过将由用于图像恢复的数据电压VR和基准电压Vref之差确定的Ids提供至OLED并且使OLED发光而允许在触摸感测之前和之后显示相同的图像。
[用于实现第一感测方法的第二驱动实例]
图20示出根据图11的驱动方法的信号波形。图21A、图21B和图21C示出像素在第一复位周期、第二复位周期和感测周期期间如何操作。图22示出根据图11的驱动方法用于感测触摸的驱动晶体管的栅极和源极电压；图23示出根据图11的驱动方法流经用于感测触摸的驱动晶体管的电流。
参照图20，用于实现第一感测方法的另一驱动方法包括用于触摸感测的第一复位周期①和第二复位周期②以及感测周期③，并且可进一步包括图像恢复周期④。
参照图20和图21A，在第一复位周期①期间，第一开关TFT ST1响应于具有导通电平的扫描控制信号SCAN被导通，第二开关TFT ST2响应于具有导通电平的感测控制信号SEN被导通，并且基准电压控制开关SW1响应于具有导通电平的基准电压控制信号PRE被导通。在第一复位周期①期间，用于触摸感测的数据电压VT(例如7V)被施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng，并且具有第一电平(LV1)的基准电压Vref(例如6V)被施加至驱动TFT DT的源极节点Ns。因此，导通驱动TFT DT所需的Vgs(高于阈值电压Vth)被设定。
参照图20和图21B，在第二复位周期②期间，第一开关TFT ST1响应于具有截止电平的扫描控制信号SCAN被截止，第二开关TFT ST2响应于具有导通电平的感测控制信号SEN被导通，并且基准电压控制开关SW1响应于具有导通电平的基准电压控制信号PRE被导通。在第二复位周期②期间，驱动TFT DT的栅极节点Ng与数据线断开并处于浮置状态，并且低于第一电平(LV1)的第二电平(LV2)的基准电压Vref(例如0V)被施加至驱动TFT DT的源极节点Ns，因此电位减小ΔVs(例如6V)。
在第二复位周期②期间，当触摸电容器Ctouch不连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，不存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位下降ΔVs(例如6V)。因此，驱动TFTDT的Vgs没有发生变化，并且保持静态电流模式。相比之下，当触摸电容器Ctouch连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位下降ΔVs’，由于存储电容器Cst和触摸电容器Ctouch之间的分压导致ΔVs’小于ΔVs(例如6V)。因此，驱动TFT DT的Vgs增加，结果，驱动TFT DT的Ids也增加。通过引起驱动TFT DT的Vgs的快速变化，能够减少感测所需的时间。
参照图20和图21C，在感测周期③期间，第一开关TFT ST1响应于具有截止电平的扫描控制信号SCAN被截止，第二开关TFT ST2响应于具有导通电平的感测控制信号SEN被导通，并且基准电压控制开关SW1响应于具有截止电平的基准电压控制信号PRE被截止。在感测周期③期间，驱动TFT DT的栅极节点Ng与数据线断开并处于浮置状态，并且驱动TFT DT的源极节点Ns与基准电压Vref的输入端子断开并处于浮置状态。
当驱动TFT DT的栅极节点Ng和驱动TFT DT的源极节点Ns处于浮置状态时，驱动TFT DT的源极节点Ns的电位由于Ids而上升ΔVs2。在这种情况下，当触摸电容器Ctouch不连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，不存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位上升ΔVs2。因此，如图22的(A)中所示，驱动TFT DT的Vgs没有发生变化，并且保持静态电流模式。相比之下，当触摸电容器Ctouch连接至处于浮置状态的栅极节点Ng时(也就是说，存在触摸输入)，栅极节点Ng的电位上升ΔVs2’，由于存储电容器Cst和触摸电容器Ctouch之间的分压导致ΔVs2’小于ΔVs2，因此，如图22的(B)中所示，驱动TFT DT的Vgs发生变化。相比于未被施加触摸输入的驱动TFT DT的Vgs，已被施加触摸输入的驱动TFT DT的Vgs在第二复位周期②中已相对增加。因此，即使被施加触摸输入的驱动TFT DT的Vgs变为较低电平，其仍旧比未被施加触摸输入的驱动TFT DT的Vgs高。因此，如图23所示，被触摸像素的驱动TFTDT的Ids高于未被触摸像素的驱动TFT DT的Ids。采样单元响应于具有导通电平的采样信号SAM，对驱动TFT DT的Ids进行采样并将其作为感测值Vsen。在一个方面，驱动TFT DT的源极节点在第一复位周期①、第二复位周期②和感测周期③期间保持在低于OLED的导通电压(例如9V)的电压，使得OLED在第一复位周期①、第二复位周期②和感测周期③期间不发光。
图像恢复周期④的操作效果与上文阐述的那些相同。
[用于实现第二感测方法的第一驱动实例]
图24示出根据图14的驱动方法的信号波形。图25A、图25B和图25C示出像素在第一复位周期、第二复位周期和感测周期期间如何操作。图26示出根据图14的驱动方法用于感测触摸的驱动晶体管的栅极和源极电压。图27示出根据图14的驱动方法流经用于感测触摸的驱动晶体管的电流。
参照图24，用于实现第二感测方法的一个驱动方法包括用于触摸感测的第一复位周期①和第二复位周期②以及感测周期③，并且可进一步包括图像恢复周期④。
参照图24和图25A，在第一复位周期①期间，第一开关TFT ST1响应于具有导通电平的扫描控制信号SCAN被导通，第二开关TFT ST2响应于具有导通电平的感测控制信号SEN被导通，并且基准电压控制开关SW1响应于具有导通电平的基准电压控制信号PRE被导通。在第一复位周期①期间，用于触摸感测的数据电压VT(例如5V)被施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng，并且基准电压Vref(例如0V)被施加至驱动TFT DT的源极节点Ns。因此，导通驱动TFT DT所需的Vgs(高于阈值电压Vth)被设定。
参照图24和图25B，在第二复位周期②期间，第一开关TFT ST1响应于具有导通电平的扫描控制信号SCAN被导通，第二开关TFT ST2响应于具有截止电平的感测控制信号SEN被截止，并且基准电压控制开关SW1响应于具有导通电平的基准电压控制信号PRE被导通。
在第二复位周期②期间，驱动TFT DT的栅极节点Ng的电位固定为用于触摸感测的数据电压VT(例如5V)，并且驱动TFT DT的源极节点Ns处于浮置状态。在第二复位周期②期间，由于在第一复位周期中设定的驱动TFT DT的Vgs，Ids流经驱动TFT DT，并且由于Ids导致源极节点Ns的电位Vs上升ΔVs’。也就是说，在第二复位周期②期间，按照源极跟随器类型来操作驱动TFT DT，从而引起驱动TFT DT的Vgs发生变化。
在第二复位周期②期间，源极节点Ns的电位Vs的增加量根据触摸电容器Ctouch是连接至处于浮置状态的源极节点Ns(也就是说，存在触摸输入)或不连接至处于浮置状态的源极节点Ns(也就是说，不存在触摸输入)而有所不同。由于位于OLED两端处的寄生电容器Coled和触摸电容器Ctouch之间的分压，导致当存在触摸输入时所观察到的源极节点Ns的电位Vs的增加量ΔVs’变为Ids*Δt/(COLED+CTOUCH)。相反，当不存在触摸输入时所观察到的源极节点Ns的电位Vs的增加量ΔVs’不受触摸电容器Ctouch的影响，因此不具有触摸电容器Ctouch情况下的增加量ΔVs’变为Ids*Δt/COLED，其大于当存在触摸输入时所观察到的增加量ΔVs’。也就是说，当触摸电容器Ctouch连接至处于浮置状态的源极节点Ns时，源极节点Ns的电位Vs上升的量小于当触摸电容器Ctouch不连接至处于浮置状态的源极节点Ns时所观察到的上升量。因此，驱动TFT DT的Vgs根据触摸电容器Ctouch增加，结果，驱动TFT DT的Ids也增加。
参照图24和图25C，在感测周期③期间，第一开关TFT ST1响应于具有截止电平的扫描控制信号SCAN被截止，第二开关TFT ST2响应于具有导通电平的感测控制信号SEN被导通，并且基准电压控制开关SW1响应于具有截止电平的基准电压控制信号PRE被截止。在感测周期③期间，驱动TFT DT的栅极节点Ng与数据线断开并处于浮置状态，并且驱动TFT DT的源极节点Ns与基准电压Vref的输入端子断开并处于浮置状态。
当驱动TFT DT的栅极节点Ng和驱动TFT DT的源极节点Ns处于浮置状态时，驱动TFT DT的源极节点Ns的电位由于Ids而上升。当触摸电容器Ctouch不连接至源极节点Ns时(也就是说，不存在触摸输入)，源极节点Ns的电位的增加量等于第一值，并且栅极节点Ng的电位上升了第一值。因此，驱动TFT DT的Vgs保持在第二值，如图26的(A)中所示。相比之下，当触摸电容器Ctouch连接至源极节点Ns时(也就是说，存在触摸输入)，源极节点Ns的电位的增加量变为ΔVs2，由于OLED两端的寄生电容器Coled和触摸电容器Ctouch之间的分压导致ΔVs2小于第一值，栅极节点Ng的电位上升ΔVs2，因此，驱动TFT DT的Vgs变为大于第二值的值，如图26的(B)中所示。在一个方面，驱动TFT DT的源极节点在第一复位周期①、第二复位周期②和感测周期③期间保持在低于OLED的导通电压(例如9V)的电压，使得OLED在第一复位周期①、第二复位周期②和感测周期③期间不发光。
如图27所示，被触摸像素的驱动TFT DT的Ids高于未被触摸像素的驱动TFT DT的Ids。采样单元响应于具有导通电平的采样信号SAM，对驱动TFT DT的Ids进行采样并将其作为感测值Vsen。
图像恢复周期④的操作效果与上文阐述的那些相同。
[用于实现第二感测方法的第二驱动实例]
图28示出根据图15的驱动方法的信号波形。
参照图28，用于实现第二感测方法的另一驱动方法包括用于触摸感测的第一复位周期①和第二复位周期②以及感测周期③，并且可进一步包括图像恢复周期④。
此驱动方法与图24的驱动方法的不同之处在于，在第二复位周期②期间，通过使驱动TFT DT的源极节点Ns处于浮置状态以按照源极跟随器类型来操作驱动TFT DT并且改变(减小或增加)用于触摸感测的数据电压，引起驱动TFT DT的Vgs的快速变化，其它构造元件与参照图24所描述的那些基本上相同。
具体而言，在此驱动方法中，在第二复位周期②期间，当驱动TFT DT的源极节点Ns处于浮置状态时，施加至栅极节点Ng的用于触摸感测的数据电压可减小ΔVg。在这种情况下，当触摸电容器Ctouch不连接至处于浮置状态的源极节点Ns时(也就是说，不存在触摸输入)，根据源极跟随器方法，源极节点Ns的电位下降ΔVg并逐渐上升。相比之下，当触摸电容器Ctouch连接至处于浮置状态的源极节点Ns时(也就是说，存在触摸输入)，源极节点Ns的电位下降ΔVg’，由于OLED两端的寄生电容器Coled和触摸电容器Ctouch之间的分压导致ΔVg’小于ΔVg。因此，驱动TFT DT的Vgs根据触摸电容器Ctouch减小，结果，驱动TFT DT的Ids也相应减小。通过引起驱动TFT DT的Vgs的快速变化，能够减少感测所需的时间。在一个方面，驱动TFT DT的源极节点在第一复位周期①、第二复位周期②和感测周期③期间保持在低于OLED的导通电压(例如9V)的电压，使得OLED在第一复位周期①、第二复位周期②和感测周期③期间不发光。
图29至图31示出像素的驱动TFT的截面结构的各个示例。
在上述第一感测方法中，触摸电容器Ctouch连接在驱动TFT DT的栅极节点Ng和手指之间。因此，驱动TFT DT需要以这样的方式配置，使得栅极电极GAT用作触摸电容器Ctouch的电极，以便实现第一感测方法。驱动TFT DT的结构的一个示例如图29和图30所示，只要栅极电极GAT通过基板GLS朝向发光面暴露，驱动TFT DT可具有任何结构。
在上述第二感测方法中，触摸电容器Ctouch连接在驱动TFT DT的源极节点Ns和手指之间。因此，驱动TFT DT需要以这样的方式配置，使得源极电极SD用作触摸电容器Ctouch的电极，以便实现第二感测方法。驱动TFT DT的结构的一个示例如图31所示，并且只要源极电极SD通过基板GLS朝向发光面暴露，驱动TFT DT可具有任何结构。在图31中，电连接至源极电极SD的金属光阻挡图案LS通过基板GLS暴露于发光面。
在图29至图31中，GLS表示基板，LS表示金属光阻挡图案，ACT表示驱动TFT的有源层，GAT、GAT1、GAT2和GAT3表示栅极电极，SD表示驱动TFT的源极电极(或漏极电极)，并且GI、BUF、ILD、ESL和PAS表示绝缘膜。
[驱动模式转换方法]
图32A至32C示出用于转换驱动模式的方法的各种示例。
当集成有触摸传感器的显示装置总是执行触摸感测操作时，集成有触摸传感器的显示装置就功耗和图像质量而言可能是无效的。因此，要求集成有触摸传感器的显示装置仅在需要时执行触摸感测操作。因而，根据本发明实施方式的集成有触摸传感器的显示装置可在输入与触摸有关的信息之前，在用于实现高质量图像的非触摸驱动模式中进行驱动，并且当输入与触摸有关的信息时可在触摸驱动模式中进行驱动，由此执行触摸感测操作。
根据本发明实施方式的时序控制器11可基于是否存在触摸输入、用户的模式选择信息、显示装置与用户之间的距离信息等而在非触摸驱动模式与触摸驱动模式之间切换。
更具体地说，如图32A中所示，时序控制器11通过不影响图像质量的最少触摸感测操作来确定是否存在触摸输入。当在非触摸驱动模式中感测到触摸输入时，时序控制器11可将非触摸驱动模式变为触摸驱动模式。当在触摸驱动模式中在预定时间段未感测到触摸输入时，时序控制器11可将触摸驱动模式变为非触摸驱动模式。此外，时序控制器11可根据通过如图32B中所示的遥控器、智能手机、按钮等输入的用户模式选择信息在非触摸驱动模式与触摸驱动模式之间切换。此外，时序控制器11基于从安装在显示装置上的照相机或者图32C中所示的红外传感器CC等输入的信息确定显示装置与用户之间的距离。当在非触摸驱动模式中显示装置与用户之间的距离处于预定距离内时，时序控制器11可将非触摸驱动模式变为触摸驱动模式。当在触摸驱动模式中显示装置与用户之间的距离超出预定距离时，时序控制器11可将触摸驱动模式变为非触摸驱动模式。
[用于确保感测时间的方法]
图33图解了用于改变帧频的时序控制器的构造，图34示出帧频变化的各种示例。
当显示装置在非触摸驱动模式中操作时，本发明的实施方式需要用于外部补偿的感测时间，并且当显示装置在触摸驱动模式中操作时，需要触摸感测时间以及用于外部补偿的感测时间。如图33中所示，为了确保感测时间，时序控制器11可包括存储器DDR和存储器控制器11A。存储器控制器11A可控制存储器DDR的写入操作和读取操作并且以第一帧频(例如，120Hz)将从外部输入的图像数据存储在存储器DDR中。然后，时序控制器11可以以低于第一帧频的第二帧频(例如，60Hz)输出存储器DDR中存储的图像数据。
例如，存储器控制器11A可以以两帧的间隔时段读取存储器DDR中存储的120Hz的输入图像数据(如图34的(A)中所示)并将其输出，由此将数据的输出帧频减小至60Hz，如图34的(B)中所示。此外，存储器控制器11A可以以四帧的间隔时段读取存储器DDR中存储的120Hz的输入图像数据并将其输出，由此将数据的输出帧频减小至30Hz，如图34的(C)中所示。此外，存储器控制器11A可以以八帧的间隔时段读取存储器DDR中存储的120Hz的输入图像数据并将其输出，由此将数据的输出帧频减小至15Hz，如图34的(D)中所示。输出帧频越低，一个屏幕的刷新周期越长。因而，同一图像的增加的保持周期的一部分可被用作感测时间。因此，本发明的实施方式能够通过改变帧频很容易确保感测时间。
[用于确保触摸驱动模式中的触摸感测时间的方法]
参照图35到44描述在触摸驱动模式中驱动显示装置期间用于确保触摸感测时间的各种方法。
图35图解了触摸感测周期的配置。图36图解了其中显示面板的像素阵列被划分为多个触摸块的构造，每个触摸块都包括感测目标像素行。
参照图35，触摸感测周期TSEN包括复位周期、感测周期和偏置应力(bias stress)减小周期。如上所述，本发明的实施方式在复位周期中设定适于导通驱动TFT的Vgs，在感测周期中响应于触摸输入来感测驱动TFT的Ids变化，以获得感测值，并且在偏置应力周期中调整驱动TFT的Vgs，以缓解累积在驱动TFT的栅极电极上的栅极偏置应力。
图36详细图解了其中显示面板的像素阵列被划分为多个触摸块的构造。图37图解了设置在每个触摸块的虚拟像素行上并且被用作触摸传感器的感测目标虚拟像素的连接构造。
如图36中所示，在触摸块BL1、BL2、BL3和BL4的每一个上执行触摸感测。例如，触摸块BL1、BL2、BL3和BL4的每一个可包括一个虚拟像素行(例如，DHL1、DHL2、DHL3和DHL4)和四个水平像素行(例如，HL1-HL4、HL5-HL8、HL9-HL12和HL13-HL16)。可在虚拟像素行DHL1、DHL2、DHL3和DHL4的每一上设置至少一个感测目标虚拟像素TPXL。在这种情形中，就水平分辨率和垂直分辨率而言，触摸分辨率可小于显示面板的物理分辨率。本发明的实施方式不限于图36中所示的构造。可使用其他构造。例如，每个触摸块中的虚拟像素行的位置和数量以及感测目标虚拟像素的位置和数量可进行各种变化。
在图36中，因为第一到第四虚拟像素行DHL1到DHL4的感测目标虚拟像素TPXL通过不同的感测线14B连接至不同的感测单元SU，所以能够在第一到第四虚拟像素行DHL1到DHL4的感测目标虚拟像素TPXL上同时执行触摸感测操作。这将在后面参照图46和47进行描述。
参照图37，感测目标虚拟像素TPXL可配置成包括源极电容器Cs而不是OLED，并且感测目标虚拟像素TPXL可连接至与像素单元连接的四条数据线14A之一。
图38图解了用于给垂直有效周期分配触摸感测周期的方法。图39图解了用于给垂直消隐周期分配触摸感测周期的方法。
可在触摸块的水平像素行上写入图像显示数据的同时在具体虚拟像素行上执行触摸感测。为此，如图38中所示，在垂直有效周期AP中布置其间感测目标虚拟像素被感测的多个触摸感测周期TSEN(1)到TSEN(n)，并且可给每个触摸块分配一个触摸感测周期。多个触摸感测周期TSEN(1)到TSEN(n)和多个图像显示数据寻址周期TDRV(1)到TDRV(n)交替布置在垂直有效周期AP中。通过图像显示数据寻址周期，图像显示数据被写入在每个触摸块的水平像素行上。例如，在第一触摸感测周期TSEN(1)期间感测第一触摸块BL1中包含的虚拟像素行的触摸输入，并且在第一图像显示数据寻址周期TDRV(1)期间在第一触摸块BL1中包含的水平像素行上写入图像显示数据。可给图38中所示的垂直消隐周期VBP额外分配外部补偿周期TRT。为了外部补偿的目的，可在外部补偿周期TRT中感测驱动TFT(或OLED)的电特性(例如，阈值电压、迁移率等)的变化。
可在触摸块的全部水平像素行上写入图像显示数据之后在虚拟像素行上执行触摸感测。为此，如图39中所示，在分配给垂直有效周期AP的多个图像显示数据寻址周期TDRV(1)到TDRV(n)中，在触摸块的全部水平像素行上写入图像显示数据。此外，给垂直消隐周期VBP分配其间感测目标虚拟像素被感测的多个触摸感测周期TSEN(1)到TSEN(n)，并且可给每个触摸块分配一个触摸感测周期。可给垂直消隐周期VBP额外分配外部补偿周期TRT，在外部补偿周期TRT中感测并补偿驱动TFT(或OLED)的电特性(例如，阈值电压、迁移率等)的变化。
图40和41示出当如图38中所示给垂直有效周期分配触摸感测周期时，施加至位于一个块中的虚拟像素行以及与虚拟像素行相邻的水平像素行的栅极信号的示例。图42示出当如图38中所示给垂直有效周期分配触摸感测周期时，用于减小触摸感测时间的感测值的传输时序。
结合图36参照图40和41，能够在垂直有效周期AP中执行触摸感测的栅极信号(例如，扫描控制信号SCAN和感测控制信号SEN)被施加至设置在第二触摸块BL2的第二虚拟像素行DHL2上的感测目标虚拟像素TPXL。可在图16、20、24和28中所示的栅极信号之中选择栅极信号，并且在相应图中描述了用于触摸感测的驱动方法。在垂直有效周期AP中可按行顺序方式(line sequential manner)给非感测目标像素P施加同相的扫描控制信号SCAN和感测控制信号SEN。
触摸感测时间甚至包括将通过数据驱动电路12的ADC转换为数字值的感测值传输至时序控制器11所需的时间。为了减少触摸感测时间，如图42中所示，当如上所述给垂直有效周期AP分配触摸感测周期时，本发明的实施方式可将感测值的传输时序与图像显示数据寻址周期交叠。例如，本发明的实施方式可在第(a+1)触摸块BLa+1的图像显示数据寻址周期TDRV(a+1)期间传输针对第a触摸块BLa的感测值。
图43和44示出当如图39中所示给垂直消隐周期分配触摸感测周期时，在垂直消隐周期中感测目标虚拟像素的驱动时序。图45示出当如图39中所示给垂直消隐周期分配触摸感测周期时，用于减少触摸感测时间的感测值的传输时序。
结合图36参照图43和44，给第一到第四虚拟像素行DHL1到DHL4施加栅极信号(例如，扫描控制信号SCAN和感测控制信号SEN)，使得在垂直消隐周期VBP期间触摸块BL1到BL4的感测目标虚拟像素TPXL被依次感测。可在图16、20、24和28中所示的栅极信号之中选择栅极信号，并且在相应图中描述了用于触摸感测的驱动方法。图44示出在垂直消隐周期VBP中依次布置期间感测第一触摸块BL1的第一虚拟像素行DHL1的第一触摸感测周期TSEN(a)、期间感测第二触摸块BL2的第二虚拟像素行DHL2的第二触摸感测周期TSEN(a+1)、期间感测第三触摸块BL3的第三虚拟像素行DHL3的第三触摸感测周期TSEN(a+2)、以及期间感测第四触摸块BL4的第四虚拟像素行DHL4的第四触摸感测周期TSEN(a+3)。
为了减少触摸感测时间，如图45中所示，当如上所述给垂直消隐周期VBP分配触摸感测周期时，本发明的实施方式可将关于一触摸块的感测值的传输时序与和该触摸块相邻的触摸块的触摸感测周期交叠。例如，本发明的实施方式可在第二触摸块BL2的触摸感测周期TSEN(a+1)期间传输关于第一触摸块BL1的感测值ADC(a)。
图46示出当如图39中所示给垂直消隐周期分配触摸感测周期时，同时驱动多个触摸块中包括的感测目标虚拟像素的时序。图47示出当如图46中所示同时驱动多个触摸块中包括的感测目标虚拟像素时，用于减少触摸感测时间的感测值的传输时序。
如上面参照图36所述的，因为垂直相邻的触摸块BL1到BL4中包括的虚拟像素行DHL1到DHL4的感测目标虚拟像素TPXL通过不同的感测线14B连接至不同的感测单元SU，所以能够在感测目标虚拟像素TPXL上同时执行触摸感测操作。例如，如图46中所示，触摸组BL1-BL4、BL5-BL8和BL9-BL12的每一个中包括的四个垂直相邻的触摸块可被同时感测。被同时感测的感测值依次施加至ADC，被转换为数字值。在图46所示的示例中，同时感测方法中的触摸感测时间可减少至依次感测方法中的触摸感测时间的1/4或更少。
为了进一步减少触摸感测时间，如图47中所示，当如上所述给垂直消隐周期分配触摸感测周期时，本发明的实施方式可将关于一触摸组的感测值的传输时序与和该触摸组相邻的触摸组的触摸感测周期交叠。例如，可在与第一触摸组BL5-BL8相邻的第二触摸组BL9-BL12的触摸感测周期TSEN(9-12)期间传输关于第一触摸组BL5-BL8的感测值ADC(5-8)。
[在触摸驱动模式中的外部补偿期间，用于使触摸影响最小化的方法]
图48和49图解了在触摸驱动模式的外部补偿期间，用于使触摸输入的影响最小化的方法。
如上所述，甚至在执行触摸感测的触摸驱动模式中，与触摸感测操作并排执行用于补偿驱动TFT的电特性变化的外部补偿操作。可在垂直消隐周期VBP的外部补偿周期TRT中执行外部补偿操作。当使用外部补偿周期TRT感测驱动TFT的电特性(例如，阈值电压、迁移率等)时，外部补偿的感测值可能受触摸输入影响而畸变。因为外部补偿的感测值是感测每个像素P中包括的驱动TFT DT的源极节点电压的结果，所以当每个像素P的驱动TFT DT的Vgs和Ids由于触摸输入而变化时，每个像素P的驱动TFT DT的源极节点电压在外部补偿感测期间可能畸变。
作为用于使由于触摸输入导致的外部补偿的感测值的畸变最小化的方法，本发明的实施方式可在外部补偿周期TRT中给每个像素P的驱动TFT的栅极节点施加大于触摸驱动数据电压的外部补偿数据电压，并且在外部补偿周期TRT中给每个像素P的驱动TFT的源极节点施加基准电压，由此将驱动TFT的Vgs增加至大于在触摸感测期间在虚拟像素中设定的值。当驱动TFT的Vgs增加时，驱动TFT的Ids可与Vgs的增加成比例地增加。因此，感测速度增大，因而能够使感测值的畸变最小化。图48示出了其驱动波形。在其间驱动TFT的Vgs被设定为较大值的复位周期Ti、以及其间驱动TFT的源极节点电压被以最大感测速度感测的感测周期Ts期间执行外部补偿。在外部补偿中，基于感测值的大小确定驱动TFT的电特性变化。
作为用于使由于触摸输入导致的外部补偿的感测值的畸变最小化的另一个方法，如图49中所示，本发明的实施方式可在感测周期Ts期间施加处于导通电平的扫描控制信号SCAN和感测控制信号SEN，由此防止驱动TFT的栅极节点和源极节点之一在感测周期Ts中单独处于浮置状态。如上所述，只有当仅驱动TFT的栅极节点和源极节点之一在复位周期Ti中处于浮置状态时，驱动TFT的Vgs由于触摸输入而变化。当驱动TFT的栅极节点和源极节点在感测周期Ts期间同时连接至各自信号线(例如，栅极线和数据线)时，即使存在触摸输入，驱动TFT的Vgs也不变化。在这种情形中，驱动TFT的Ids仅依赖于驱动TFT的电特性。图49示出了其驱动波形。根据本发明实施方式的外部补偿在感测周期Ts期间同时施加处于导通电平的扫描控制信号SCAN和感测控制信号SEN，由此预先防止触摸输入影响驱动TFT的Vgs。在外部补偿中，基于关于驱动TFT的源极节点电压的感测值的大小确定驱动TFT的电特性变化。
[用于提高触摸驱动模式中的触摸感测性能的方法]
触摸性能受触摸电容器Ctouch的电容和存储电容器Cst的电容影响。在存储电容器Cst的电容均匀的情况下，随着触摸电容器Ctouch的电容增加，触摸性能提高。此外，在触摸电容器Ctouch的电容均匀的情况下，随着存储电容器Cst的电容减小，触摸性能提高。因为存储电容器Cst影响驱动TFT的Vgs的保持能力，所以存储电容器Cst的电容的减小存在限制。
为了提高触摸性能，本发明的实施方式提出了在保持存储电容器Cst的电容的同时增加触摸电容器Ctouch的电容的方法。
图50示出为了提高感测灵敏度而以每一触摸块为基础被图案化并且连接至感测目标虚拟像素的辅助电极的示例。图51A图解了图50所示的感测目标虚拟像素中包括的驱动TFT的截面结构，图51B图解了图50所示的非感测目标像素中包括的驱动TFT的截面结构。
参照图50，为了提高触摸感测灵敏度，根据本发明实施方式的像素阵列进一步包括辅助电极TEO。辅助电极TEO以每一触摸块为基础被图案化并且连接至感测目标虚拟像素TPXL。更具体地说，如图51A中所示，辅助电极TEO位于基板GLS与触摸电容器Ctouch的一个侧电极GAT1之间并且通过贯穿绝缘膜PAC的接触孔CH1电连接至触摸电容器Ctouch的一个侧电极GAT1。在此公开的实施方式中，触摸电容器Ctouch的一个侧电极GAT1可以是感测目标虚拟像素TPXL中包括的驱动TFT的栅极电极(或源极电极)。辅助电极TEO通过将触摸电容器Ctouch的一个侧电极GAT1的面积增加至触摸块的尺寸，极大地增加了触摸电容器Ctouch的电容。
如图51B中所示，由于绝缘膜PAC，辅助电极TEO与隶属于此触摸块的非感测目标像素P中包括的驱动TFT电绝缘。因而，因为触摸块的非感测目标像素P不受触摸输入的影响，所以即使存在触摸输入，也能够实现优良质量的图像。辅助电极TEO可由透明材料的导体实现。
图52示出为了提高感测灵敏度而以每一虚拟像素行为基础被图案化并且连接至感测目标虚拟像素的辅助电极的示例。图53A图解了图52所示的感测目标虚拟像素中包括的驱动TFT的截面结构，图53B图解了图52所示的非感测目标像素中包括的驱动TFT的截面结构。
参照图52，为了提高触摸感测灵敏度，根据本发明实施方式的像素阵列可进一步包括辅助电极TEO，辅助电极TEO以每一虚拟像素行为基础被图案化并且连接至感测目标虚拟像素TPXL。
更具体地说，如图53A中所示，辅助电极TEO位于基板GLS与触摸电容器Ctouch的一个侧电极GAT1之间并且直接电连接至触摸电容器Ctouch的一个侧电极GAT1。在此公开的实施方式中，触摸电容器Ctouch的一个侧电极GAT1可以是感测目标虚拟像素TPXL中包括的驱动TFT的栅极电极(或源极电极)。辅助电极TEO通过将触摸电容器Ctouch的一个侧电极GAT1的面积增加至虚拟像素行的尺寸，增加了触摸电容器Ctouch的电容。
辅助电极TEO仅形成在触摸块的虚拟像素行上而不形成在除虚拟像素行以外的水平像素行上。辅助电极TEO与隶属于此触摸块的非感测目标像素P中包括的驱动TFT电绝缘。因而，触摸输入对触摸块的非感测目标像素P的影响被最小化。辅助电极TEO可由导电材料形成。
图54示出为了提高感测灵敏度而以每一虚拟像素行为基础被图案化并且连接至感测目标虚拟像素的辅助电极的另一示例。图55示出将感测目标虚拟像素中包括的驱动TFT的栅极电极延伸以形成辅助电极的示例。
参照图54，为了提高触摸感测灵敏度，根据本发明实施方式的像素阵列可进一步包括辅助电极TEO，辅助电极TEO以每一虚拟像素行为基础被图案化并且连接至感测目标虚拟像素TPXL。
更具体地说，通过在虚拟像素行DHL上延伸图29中所示的感测目标虚拟像素中包括的驱动TFT的栅极电极GAT1来形成辅助电极TEO。驱动TFT的栅极电极GAT1成为触摸电容器Ctouch的一个侧电极。辅助电极TEO将触摸电容器Ctouch的一个侧电极的面积增加至虚拟像素行DHL的尺寸。结果，可增加触摸电容器Ctouch的电容。
如图55中所示，辅助电极TEO仅形成在触摸块的虚拟像素行上而不形成在除虚拟像素行以外的水平像素行上。因为辅助电极TEO与感测目标虚拟像素中包括的驱动TFT的栅极电极GAT1形成一体，所以不需要单独额外的工艺。辅助电极TEO可由栅极金属材料形成。
如上所述，根据本发明实施方式的集成有触摸传感器的显示装置不需要触摸电极和传感器线。因而，本文公开的集成有触摸传感器的显示装置的各种实施方式因为利用外部补偿型像素阵列来感测触摸输入，所以能够最少化用于触摸感测的附加元件。
此外，根据本发明实施方式的集成有触摸传感器的显示装置感测由触摸输入导致的驱动TFT的Vgs的变化产生的驱动TFT的Ids的变化。因此，即使由触摸输入导致的Vgs变化的量较小，但Ids作为放大电流也能被感测到，这为提高感测能力提供了优势。
此外，根据本发明实施方式的集成有触摸传感器的显示装置能够提高触摸驱动模式中的触摸感测性能，并且还能够在触摸驱动模式中的外部补偿期间使触摸输入的影响化最小，由此提高触摸感测的精确度。
此外，根据本发明实施方式的集成有触摸传感器的显示装置将像素阵列虚拟划分为多个触摸块并且在每个触摸块上设置感测目标虚拟像素以及图像显示像素。根据本发明实施方式的集成有触摸传感器的显示装置在触摸感测期间仅感测所述感测目标虚拟像素，因而能够进一步简化感测操作。
尽管参照多个示例性的实施方式描述了实施方式，但应当理解，所属领域技术人员能设计出多个其他修改例和实施方式，这落在本发明的原理的范围内。更具体地说，在说明书、附图和所附权利要求书的范围内，在组成部件和/或主题组合构造的配置中可进行各种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和修改之外，可选择的使用对于所属领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (10)

1.一种集成有触摸传感器的显示装置，包括：
显示面板，所述显示面板包括配置成显示输入图像的像素阵列，所述像素阵列被虚拟划分为多个触摸块，每个触摸块包括用于显示所述输入图像的像素以及用于感测触摸输入的至少一个感测目标虚拟像素，所述感测目标虚拟像素包括第一驱动薄膜晶体管(TFT)，所述第一驱动TFT配置成基于栅极-源极电压控制源极-漏极电流；
面板驱动电路，所述面板驱动电路配置成在触摸感测周期中，向所述感测目标虚拟像素提供扫描控制信号和感测控制信号，通过向所述第一驱动TFT的栅极节点施加触摸驱动数据电压并向所述第一驱动TFT的源极节点施加基准电压而将所述第一驱动TFT的栅极-源极电压设定为适于导通所述第一驱动TFT的电压，并且通过感测由于所述触摸输入导致的所述第一驱动TFT的源极-漏极电流的变化来输出感测值；和
时序控制器，所述时序控制器配置成将所述感测值与预定的基准值进行比较，以检测所述触摸输入。
2.根据权利要求1所述的集成有触摸传感器的显示装置，其中给用于图像显示的垂直有效周期分配与所述触摸块数量相同的触摸感测周期，
其中进一步给所述垂直有效周期分配图像显示数据寻址周期，在所述图像显示数据寻址周期中在每个触摸块的像素上写入图像显示数据，并且
其中所述触摸感测周期和所述图像显示数据寻址周期交替位于所述垂直有效周期中。
3.根据权利要求2所述的集成有触摸传感器的显示装置，其中关于第一触摸块的感测值的传输时序与和所述第一触摸块相邻的第二触摸块的图像显示数据寻址周期交叠。
4.根据权利要求1所述的集成有触摸传感器的显示装置，其中给垂直有效周期之间的垂直消隐周期分配与所述触摸块数量相同的触摸感测周期，并且
其中在所述垂直有效周期中在所述触摸块的全部像素上写入图像显示数据。
5.根据权利要求4所述的集成有触摸传感器的显示装置，其中关于第一触摸块的感测值的传输时序与和所述第一触摸块相邻的第二触摸块的触摸感测周期交叠。
6.根据权利要求4所述的集成有触摸传感器的显示装置，其中所述触摸块以每一触摸组为基础被同时感测，每一触摸组包括多个触摸块，
其中同一触摸组的触摸块各自连接至所述面板驱动电路的不同感测单元，并且
其中关于第一触摸组的感测值的传输时序与和所述第一触摸组相邻的第二触摸组的触摸感测周期交叠。
7.根据权利要求1所述的集成有触摸传感器的显示装置，其中所述触摸感测周期进一步包括偏置应力减小周期，
其中所述面板驱动电路在所述偏置应力减小周期期间向所述第一驱动TFT的栅极电极施加能够使所述第一驱动TFT截止的应力减小数据电压，并且
其中所述应力减小数据电压等于或小于所述基准电压。
8.根据权利要求2所述的集成有触摸传感器的显示装置，其中进一步给所述垂直消隐周期分配外部补偿周期，在所述外部补偿周期中感测用于显示所述输入图像的像素的每一个中包括的第二驱动TFT的电特性变化，并且
其中在所述外部补偿周期中，所述面板驱动电路向所述第二驱动TFT的栅极节点施加大于所述触摸驱动数据电压的外部补偿数据电压并且向所述第二驱动TFT的源极节点施加所述基准电压。
9.根据权利要求4所述的集成有触摸传感器的显示装置，其中进一步给所述垂直消隐周期分配外部补偿周期，在所述外部补偿周期中感测用于显示所述输入图像的像素的每一个中包括的第二驱动TFT的电特性变化，并且
其中在所述外部补偿周期中，所述面板驱动电路向所述第二驱动TFT的栅极节点施加大于所述触摸驱动数据电压的外部补偿数据电压并且向所述第二驱动TFT的源极节点施加所述基准电压。
10.一种用于驱动集成有触摸传感器的显示装置的方法，包括：
第一步骤：对于显示面板设定触摸感测周期，在所述显示面板中显示输入图像的像素阵列被虚拟划分为多个触摸块，每个触摸块包括用于显示所述输入图像的像素以及用于感测触摸输入的至少一个感测目标虚拟像素，所述感测目标虚拟像素包括第一驱动薄膜晶体管(TFT)，所述第一驱动TFT基于栅极-源极电压控制源极-漏极电流；
第二步骤：在所述触摸感测周期中，向所述感测目标虚拟像素提供扫描控制信号和感测控制信号，通过向所述第一驱动TFT的栅极节点施加触摸驱动数据电压并向所述第一驱动TFT的源极节点施加基准电压而将所述第一驱动TFT的栅极-源极电压设定为适于导通所述第一驱动TFT的电压，并且通过感测由于所述触摸输入导致的所述第一驱动TFT的源极-漏极电流的变化来输出感测值；和
第三步骤：将所述感测值与预定的基准值进行比较，以检测所述触摸输入。
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