CN106557199A - 显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

显示装置及其驱动方法。一种显示装置包括偏差补偿电路，该偏差补偿电路用于从连接至多个触摸传感器中的一个的传感器线接收反馈触摸驱动信号，从连接至多个像素中的一个的数据线接收第一反馈交流AC信号，从连接至所述像素的选通线接收第二反馈AC信号，检测所述反馈触摸驱动信号与所述第一反馈AC信号及所述第二反馈AC信号之间的相位偏差和振幅偏差，并且生成用于对所述相位偏差和所述振幅偏差进行补偿的补偿触摸驱动信号、第一补偿AC信号和第二补偿AC信号。

Description

显示装置及其驱动方法
技术领域
本公开涉及触摸传感器被嵌入在像素阵列中的显示装置及其驱动方法。
背景技术
用户接口(UI)被配置为使得用户能够与各种电子装置进行通信，进而能够如他们想要的那样容易地且舒适地控制这些电子装置。用户接口的示例包括小键盘、键盘、鼠标、屏上显示(OSD)以及具有红外通信功能或射频(RF)通信功能的远程控制器。用户接口技术已持续地扩展以增加用户的灵敏度和处理方便。用户接口最近已被发展为包括触摸UI、语音识别UI、3D UI等。
触摸UI已被基本上用在便携式信息装置(诸如智能电话)中，并且扩展到笔记本计算机、计算机监视器和家用电器。最近已提出一种技术(在下文中被称为“单元内(in-cell)触摸传感器技术”)来将触摸传感器嵌入在显示面板的像素阵列中。在单元内触摸传感器技术中，可以在不增加显示面板的厚度的情况下将触摸传感器安装在显示面板中。触摸传感器通过寄生电容连接至像素。为了减少可归因于像素与触摸传感器之间的耦合的相互影响和串扰，可以将一个帧周期时分为像素被驱动的周期(在下文中被称为“显示驱动周期”)以及触摸传感器被驱动的周期(在下文中被称为“触摸传感器驱动周期”)。
在单元内触摸传感器技术中，连接至显示面板的像素的电极被用作触摸传感器的电极。例如，在单元内触摸传感器技术中，向液晶显示器的像素供应公共电压的公共电极是分段的，并且分段的公共电极图案被用作触摸传感器的电极。
连接至单元内触摸传感器的寄生电容由于单元内触摸传感器与像素之间的耦合而增加。当寄生电容增加时，串扰的可能性增加，并且触摸识别的触摸灵敏度和准确度劣化。本申请人已提出无负载驱动方法以减少寄生电容对触摸感测的影响。在下面参照图1对无负载驱动方法进行描述。
参照图1，无负载驱动方法在触摸传感器驱动周期期间向显示面板的数据线和选通线供应具有与触摸驱动信号Vdrv相同的相位以及与触摸驱动信号Vdrv相同的振幅Vx的交流(AC)信号LFD1和AC信号LFD2，从而减少触摸传感器的寄生电容对触摸感测的影响。更具体地，无负载驱动方法在显示驱动周期期间向数据线供应输入图像的数据电压Vdata并且还向选通线供应与该数据电压Vdata同步的选通脉冲(包括电压VGH和VGL)，而在触摸传感器驱动周期期间向数据线和选通线供应与触摸驱动信号Vdrv同步的AC信号LFD1和AC信号LFD2。
在无负载驱动方法中，因为对寄生电容的两端施加具有相同的相位和相同的振幅的触摸驱动信号Vdrv以及AC信号LFD1和AC信号LFD2，所以能够排除寄生电容的影响。这是因为在寄生电容的两端处的电压同时改变，并且充电到寄生电容的电荷的量随着寄生电容的两端之间的电压差减小而减小。根据无负载驱动方法，充电到寄生电容的电荷的量理论上为零。因此，可以获得被识别为似乎不存在寄生电容的无负载效果。
当触摸驱动信号Vdrv以及AC信号LFD1和AC信号LFD2具有完全相同的相位和相同的振幅时可以获得无负载效果。然而，如果显示装置的尺寸增加，则连接器、电缆、印刷电路板(PCB)线等的尺寸可能增加。因此，AC信号LFD1和AC信号LFD2的相位和振幅可能因初始设定值而失真。触摸驱动信号Vdrv以及AC信号LFD1和AC信号LFD2可能因包括连接器接触电阻、电缆与金属壳体之间的距离差等的多个变量而失真。
参照图2，AC信号LFD1和AC信号LFD2的相位分别与触摸驱动信号Vdrv偏离了和并且AC信号LFD1和AC信号LFD2的振幅与触摸驱动信号Vdrv偏离了Va。如上所述，当在触摸驱动信号Vdrv与AC信号LFD1及AC信号LFD2之间存在相位差和振幅差时，无负载效果减弱，并且寄生电容的变化会使触摸检测劣化。
发明内容
本公开提供了能够通过接收触摸驱动信号和AC(交流)信号的反馈信号并且对该触摸驱动信号与该AC信号之间的偏差进行补偿来增加无负载效果的显示装置及其驱动方法。
在一个方面中，提供了一种显示装置，该显示装置包括：显示面板，该显示面板包括用于显示输入图像的多个像素和用于感测触摸输入的多个触摸传感器；偏差补偿电路，该偏差补偿电路用于从连接至所述多个触摸传感器中的一个触摸传感器的传感器线接收反馈触摸驱动信号，从连接至所述多个像素中的一个像素的数据线接收第一反馈交流(AC)信号，从连接至所述多个像素中的一个像素的选通线接收第二反馈AC信号，检测所述反馈触摸驱动信号与所述第一反馈AC信号及所述第二反馈AC信号之间的相位偏差和振幅偏差，并且生成用于对所述相位偏差和所述振幅偏差进行补偿的补偿触摸驱动信号、第一补偿AC信号和第二补偿AC信号；触摸传感器驱动器，该触摸传感器驱动器用于在感测所述触摸输入的触摸传感器驱动周期期间将所述补偿触摸驱动信号供应给所述传感器线；以及显示驱动器，该显示驱动器用于在所述触摸传感器驱动周期期间将所述第一补偿AC信号供应给所述数据线并将所述第二补偿AC信号供应给所述选通线。
在另一方面中，提供了一种用于驱动包括显示面板的显示装置的方法，所述显示面板包括用于显示输入图像的多个像素和用于感测触摸输入的多个触摸传感器，该方法包括以下步骤：从连接至所述多个触摸传感器中的一个触摸传感器的传感器线接收反馈触摸驱动信号，从连接至所述多个像素中的一个像素的数据线接收第一反馈交流(AC)信号，从连接至所述多个像素中的一个像素的选通线接收第二反馈AC信号，检测所述反馈触摸驱动信号与所述第一反馈AC信号及所述第二反馈AC信号之间的相位偏差和振幅偏差，然后生成用于对所述相位偏差和所述振幅偏差进行补偿的补偿触摸驱动信号、第一补偿AC信号和第二补偿AC信号；以及在感测所述触摸输入的触摸传感器驱动周期期间将所述补偿触摸驱动信号供应给所述传感器线，在所述触摸传感器驱动周期期间将所述第一补偿AC信号供应给所述数据线，并且在所述触摸传感器驱动周期期间将所述第二补偿AC信号供应给所述选通线。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来说明本发明的原理。附图中：
图1示出了在现有技术的无负载驱动方法中触摸驱动信号和AC(交流)信号理论上具有相同的相位和相同的振幅；
图2示出了在现有技术的无负载驱动方法中在触摸驱动信号与AC信号之间存在相位差和振幅差；
图3例示了根据本发明的示例性实施方式的显示装置；
图4例示了嵌入在像素阵列中的触摸传感器的示例；
图5是例示了用于时分驱动显示面板的像素和图4所例示的触摸传感器的方法的定时图；
图6是例示了根据本发明的示例性实施方式的按照时分驱动在显示驱动周期和触摸传感器驱动周期中供应给触摸传感器、数据线和选通线的信号的波形图；
图7例示了连接至触摸传感器和感测电路的多路开关(multiplexer)；
图8例示了根据本发明的示例性实施方式的显示面板、定时控制器、触摸驱动装置和显示驱动器的连接关系；
图9例示了图8所例示的SRIC的内部配置；
图10例示了来自显示面板的触摸驱动信号和AC信号的反馈配置的示例；
图11例示了包括在触摸驱动装置中的偏差补偿电路的详细配置；
图12例示了图11所例示的相位检测器的配置和操作；
图13例示了用于在图11所例示的控制器中检测相位偏差的操作；
图14例示了图11所例示的振幅检测器的配置和操作；
图15例示了用于对相位偏差和振幅偏差进行补偿的控制器、PWM生成器和触摸电源IC的操作；
图16和图17例示了根据本发明的示例性实施方式使用偏差补偿电路来对反馈触摸驱动信号与反馈AC信号之间的相位差和振幅差进行补偿。
图18例示了根据本发明的示例性实施方式的由偏差补偿电路执行的偏差补偿方法；以及
图19、图20和图21例示了根据本发明的示例性实施方式的触摸驱动装置的各种示例。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施方式，其示例被例示在附图中。只要可能，相同的附图标记将在所有附图中用于指代相同或相似的部分。应当注意，如果确定了技术可能误导本发明的实施方式，则将省略对已知技术的详细描述。
图3、图4、图5、图6和图7例示了根据本发明的示例性实施方式的显示装置。
参照图3、图4、图5、图6和图7，可以基于诸如液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)、有机发光二极管显示器和电泳显示器(EPD)的平板显示器来实现根据本发明的实施方式的显示装置。在以下描述中，将使用液晶显示器作为平板显示器的示例对本发明的实施方式进行描述。可以使用其它平板显示器。
所述显示装置包括显示模块和触摸模块。
显示模块可以包括显示面板10、显示驱动器、定时控制器TCON 16和主机系统19。
显示面板10包括形成在上基板与下基板之间的液晶层。显示面板10的像素阵列包括形成在由数据线D1至Dm和选通线G1至Gn限定的像素区域中的像素101，其中m和n是正整数。各个像素101包括形成在数据线D1至Dm和选通线G1至Gn的交叉点处的薄膜晶体管(TFT)、充电至数据电压的像素电极、连接至像素电极并保持液晶单元的电压的存储电容器等。
黑底、滤色器等可以形成在显示面板10的上基板上。可以按照COT(TFT上滤色器)结构配置显示面板10的下基板。在这种情况下，黑底和滤色器可以形成在显示面板10的下基板上。供应有公共电压Vcom的公共电极可以形成在显示面板10的上基板或下基板上。偏振板分别附接至显示面板10的上基板和下基板。用于设定液晶的预倾斜角的配向层分别形成在显示面板10的上基板和下基板中的接触液晶的内表面上。柱状间隔体形成在显示面板10的上基板与下基板之间，以使液晶单元的单元间隙保持恒定。
背光单元可以在显示面板10的背面下面。背光单元可以作为侧光式背光单元和直下式背光单元中的一种被实现，并将光辐射到显示面板10上。可以在包括扭曲向列(TN)模式、垂直配向(VA)模式、面内切换(IPS)模式、边缘场切换(FFS)模式等的任何已知模式下实现显示面板10。
显示驱动器包括数据驱动器12和选通驱动器14。显示驱动器在定时控制器16的控制下对显示面板10的像素101施加输入图像的数字视频数据RGB。数据驱动器12将从定时控制器16接收到的数字视频数据RGB转换为正和负模拟伽玛补偿电压并输出数据电压。数据驱动器12然后将该数据电压供应给数据线D1至Dm。选通驱动器14向选通线G1至Gn顺序地供应与数据电压同步的选通脉冲(或扫描脉冲)并选择显示面板10的施加有数据电压的像素线。
定时控制器16从主机系统19接收定时信号，诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和主时钟MCLK。定时控制器16使数据驱动器12和选通驱动器14的操作定时彼此同步。定时控制器16使用定时信号来生成数据定时控制信号和扫描定时控制信号以用于分别控制数据驱动器12和选通驱动器14的操作定时。数据定时控制信号包括源采样时钟SSC、源输出使能信号SOE、极性控制信号POL等。扫描定时控制信号包括选通起始脉冲GSP、选通移位时钟GSC、选通输出使能信号GOE等。
主机系统19将数字视频数据RGB以及定时信号Vsync、Hsync、DE和MCLK发送到定时控制器16。此外，主机系统19可以执行与从触摸驱动装置18接收到的触摸坐标信息TDATA(XY)关联的应用。
触摸模块包括触摸传感器C1至C4以及驱动触摸传感器C 1至C4的触摸驱动装置18。
触摸传感器C1至C4可以通过电容方式作为感测触摸输入的电容传感器被实现。触摸传感器C1至C4各自具有电容。可以将所述电容划分为自电容和互电容。可以沿着按照一个方向形成的单个层的导体线形成自电容，而互电容可以形成在彼此垂直的两条导体线之间。
如图4所例示的，可以将触摸传感器C1至C4嵌入在显示面板10的像素阵列中。参照图4，显示面板10的像素阵列包括触摸传感器C1至C4以及连接至触摸传感器C1至C4的传感器线L1至Li，其中“i”是小于m和n的正整数。像素101的公共电极COM被划分为多个段。触摸传感器C1至C4被实现为经划分的公共电极COM。一个公共电极段共同地连接至多个像素101并形成一个触摸传感器。触摸传感器C1至C4在显示驱动周期Td1和Td2期间向像素101供应公共电压Vcom。在触摸传感器驱动周期Tt1和Tt2期间，触摸传感器C1至C4接收触摸驱动信号并感测触摸输入。作为示例，图4示出了自电容触摸传感器。其它类型的触摸传感器可以被用于触摸传感器C1至C4。
触摸驱动装置18感测在触摸操作之前和之后的触摸传感器C1至C4的电荷变化并确定使用导电材料(例如，手指(或触针笔))的触摸操作是否被执行以及该触摸操作的位置。触摸驱动装置18分析触摸传感器C1至C4的电荷变化，确定是否接收到触摸输入，并计算触摸输入的位置的坐标。触摸输入的位置的坐标信息TDATA(XY)被发送到主机系统19。
根据本发明的实施方式的显示装置将一个帧周期时分为感测触摸输入的周期以及显示输入图像的周期。为此，如图5所例示的，定时控制器16可以基于触摸使能信号TEN来将一个帧周期时分为感测触摸输入的至少一个触摸传感器驱动周期Tt以及显示输入图像的至少一个显示驱动周期Td。
在显示驱动周期Td1和Td2期间，数据驱动器12在定时控制器16的控制下将数据电压供应给数据线D1至Dm，并且选通驱动器14在定时控制器16的控制下将与数据电压同步的选通脉冲顺序地供应给选通线G1至Gn。在显示驱动周期Td1和Td2期间，触摸驱动装置18停止触摸感测操作。
在触摸传感器驱动周期Tt1和Tt2期间，触摸驱动装置18驱动触摸传感器C1至C4。触摸驱动装置18通过传感器线L1至Li将触摸驱动信号供应给触摸传感器C 1至C4并感测触摸输入。
在触摸传感器驱动周期Tt1和Tt2期间，显示驱动器(12、14)向连接至像素101的信号线D1至Dm和信号线G1至Gn供应与触摸驱动信号同步的第一AC(交流)信号和第二AC信号，从而使连接至像素101的信号线D1至Dm和信号线G1至Gn与触摸传感器C1至C4之间的寄生电容最小化。当触摸驱动信号以及第一AC信号和第二AC信号具有完全相同的相位和相同的振幅时能够获得这种无负载效果。然而，如果显示装置的尺寸增加，则连接器、电缆、印刷电路板(PCB)线等的尺寸可能增加。因此，触摸驱动信号以及第一AC信号和第二AC信号的相位和振幅可能因初始设定值而失真。
触摸驱动装置18包括偏差补偿电路20和触摸传感器驱动器RIC，以便解决触摸驱动信号与AC信号之间的同步偏差的问题。
偏差补偿电路20从连接至触摸传感器C1至C4的传感器线L1至Li中的至少一条接收反馈触摸驱动信号Vdrv_FB，从连接至像素101的数据线D1至Dm中的至少一条接收第一反馈AC信号LFD1_FB，并且从连接至像素101的选通线G1至Gn中的至少一条接收第二反馈AC信号LFD2_FB。偏差补偿电路20检测反馈触摸驱动信号Vdrv_FB与第一反馈AC信号LFD1_FB及第二反馈AC信号LFD2_FB之间的相位偏差和振幅偏差，然后产生用于对该相位偏差和该振幅偏差进行补偿的补偿触摸驱动信号CVdrv、第一补偿AC信号CLFD1和第二补偿AC信号CLFD2。偏差补偿电路20将补偿触摸驱动信号CVdrv供应给触摸传感器驱动器RIC并将第一补偿AC信号CLFD1和第二补偿AC信号CLFD2供应给显示驱动器(12、14)。
如图6所例示的，触摸传感器驱动器RIC在触摸传感器驱动周期Tt1和Tt2期间将补偿触摸驱动信号CVdrv供应给触摸传感器C1至C4。如图6所例示的，显示驱动器(12、14)在触摸传感器驱动周期Tt1和Tt2期间将第一补偿AC信号CLFD1供应给数据线D1至Dm并将第二补偿AC信号CLFD2供应给选通线G1至Gn。
如图7所例示的，触摸传感器驱动器RIC可以包括多路开关MUX和感测电路SU。
多路开关MUX在微控制器单元(MCU)的控制下选择由感测电路SU访问的触摸传感器TS，然后将补偿触摸驱动信号CVdrv供应给所选择的触摸传感器TS。如图7所例示的，当触摸传感器TS的分辨率是M×N时，该分辨率所需的多路开关MUX的数量是M，其中M和N是等于或大于2的正整数。当触摸传感器TS的分辨率是M×N时，触摸传感器TS被划分为M×N个。各个多路开关MUX通过N条传感器线L1至Li连接至N个触摸传感器TS，并将N条传感器线L1至Li顺序地连接至一个感测电路SU。
感测电路SU通过多路开关MUX连接至传感器线L1至Li。感测电路SU测量从触摸传感器TS接收到的电压的波形的变化并将该变化转换为数字数据。感测电路SU包括对所接收到的触摸传感器TS的电压进行放大的放大器、累积经放大的放大器的电压的积分器以及将积分器的电压转换为数字数据的模数转换器(ADC)。从ADC输出的数字数据是触摸原始数据并被发送到MCU。
图8例示了显示面板10、定时控制器TCON 16、触摸驱动装置18和显示驱动器(12、14)的连接关系。[在图8中不包括项12、14和18]图9例示了图8所例示的组合式源驱动器和触摸驱动器SRIC的内部配置。图10例示了来自显示面板10的触摸驱动信号和AC信号的反馈配置的示例。
参照图8、图9和图10，触摸驱动装置18[此项不在图8、图9和图10中]可以包括安装在触摸印刷电路板(PCB)TPCB上的反馈检测器205和控制器240以及安装在控制PCB CPCB上的脉冲宽度调制(PWM)生成器250和触摸电源集成电路(IC)TPIC 260。可以将定时控制器TCON 16附加地安装在控制PCB CPCB上。触摸PCBTPCB和控制PCB CPCB可以通过电缆彼此电连接。可以将触摸PCB TPCB和控制PCB CPCB组合为一体。
触摸PCB TPCB和控制PCB CPCB中的每一个可以通过电缆电连接至源PCBSPCB。源PCB SPCB和显示面板10可以通过第一COF(膜上芯片)彼此电连接。实现数据驱动器12和触摸传感器驱动器RIC的源驱动器IC SIC被组合以形成SRIC。SRIC被安装在第一COF上。第二COF附接至显示面板10，并且实现选通驱动器14的选通驱动器IC GIC被安装在第二COF上。
如以上参照图7所描述的，触摸传感器驱动器RIC包括多路开关MUX和感测电路SU。在触摸传感器驱动周期期间，触摸传感器驱动器RIC将从触摸电源IC 260接收到的补偿触摸驱动信号CVdrv供应给所选择的触摸传感器TS，累积从所选择的触摸传感器TS接收到的电荷，并且输出触摸原始数据T1至T3。在显示驱动周期期间，传感器线L1至Li与多路开关MUX之间的连接被释放，并且传感器线L1至Li连接至公共电压输入端子(未示出)。因此，公共电压Vcom在显示驱动周期期间被供应给触摸传感器TS。
源驱动器IC SIC包括响应于触摸使能信号TEN而被导通或截止的输出控制开关SW。在触摸传感器驱动周期期间，输出控制开关SW将输出第一补偿AC信号CLFD1的触摸电源IC 260连接至数据线D1至D5并且使第一补偿AC信号CLFD1被供应给数据线D1至D5。在显示驱动周期期间，输出控制开关SW将输出数据电压DATA1至DATA5的输出缓冲器BUF连接至数据线D1至D5并且使数据电压DATA1至DATA5被供应给数据线D1至D5。
在触摸传感器驱动周期期间，选通驱动器IC GIC将输出第二补偿AC信号CLFD2的触摸电源IC 260连接至选通线G1至Gn并且使第二补偿AC信号CLFD2被供应给选通线G1至Gn。选通驱动器IC GIC和触摸电源IC 260通过第一COF、LOG(玻璃上线)线(未示出)、第二COF等彼此连接。LOG线是显示面板10的显示基板上的信号线。选通驱动器IC GIC与触摸电源IC 260之间的电连接在显示驱动周期期间被释放。
如图10所例示的，反馈检测器205可以通过显示面板10和源PCB SPCB来接收反馈信号Vdrv_FB、LFD1_FB和LFD2_FB。反馈检测器205可以接收在显示面板10的相位偏差和振幅偏差具有最小值的最好位置处的反馈触摸驱动信号Vdrv_FB以及在显示面板10的相位偏差和振幅偏差具有最大值的最差位置处的反馈触摸驱动信号Vdrv_FB总共两次。反馈检测器205可以按照与反馈触摸驱动信号Vdrv_FB相同的方式接收第一反馈AC信号LFD1_FB和第二反馈AC信号LFD2_FB中的每一个总共两次。最好位置和最差位置是通过实验预先确定的。
在下文中，由偏差补偿电路20处理的反馈触摸驱动信号Vdrv_FB可以是在最好位置和最差位置处的两个反馈触摸驱动信号Vdrv_FB的平均值；由偏差补偿电路20处理的第一反馈AC信号LFD1_FB可以是在最好位置和最差位置处的两个第一反馈AC信号LFD1_FB的平均值；并且由偏差补偿电路20处理的第二反馈AC信号LFD2_FB可以是在最好位置和最差位置处的两个第二反馈AC信号LFD2_FB的平均值。能够通过使用平均值来改进遍及显示面板10的补偿的均匀性。
图11至图17例示了包括在触摸驱动装置18中的偏差补偿电路20的配置和操作。
参照图11至图17，偏差补偿电路20包括包含相位检测器210和振幅检测器220的反馈检测器205、控制器240、PWM生成器250以及触摸电源IC 260(或TPIC)。
相位检测器210检测反馈触摸驱动信号Vdrv_FB、第一反馈AC信号LFD1_FB和第二反馈AC信号LFD2_FB的相位。
振幅检测器220检测反馈触摸驱动信号Vdrv_FB、第一反馈AC信号LFD1_FB和第二反馈AC信号LFD2_FB的振幅。
控制器240检测反馈触摸驱动信号Vdrv_FB与第一反馈AC信号LFD1_FB及第二反馈AC信号LFD2_FB之间的相位偏差和振幅偏差，并且输出用于对相位偏差进行补偿的第一补偿控制信号CC1以及用于对振幅偏差进行补偿的第二补偿控制信号CC2。
PWM生成器250响应于第一补偿控制信号CC1而输出第一PWM信号DVdrv、第二PWM信号DLFD1和第三PWM信号DLFD2，其中的每一个信号具有经补偿的相位。
触摸电源IC 260基于第一PWM信号DVdrv产生补偿触摸驱动信号CVdrv，基于第二PWM信号DLFD1产生第一补偿AC信号CLFD1，并且基于第三PWM信号DLFD2产生第二补偿AC信号CLFD2。触摸电源IC 260响应于第二补偿控制信号CC2而调节补偿触摸驱动信号CVdrv、第一补偿AC信号CLFD1和第二补偿AC信号CLFD2中的每一个的最大电压。
如图15所例示的，触摸电源IC 260从主电源IC 300(或PMIC)接收直流(DC)电平的选通低电压VGL和公共电压Vcom。选通低电压VGL是能够使包括在显示面板10中的TFT截止的电压。触摸电源IC 260基于公共电压Vcom来使从PWM生成器250接收到的第一PWM信号DVdrv被电平转换并产生如图16所例示的补偿触摸驱动信号CVdrv。触摸电源IC 260基于公共电压Vcom来使从PWM生成器250接收到的第二PWM信号DLFD1被电平转换并产生如图16所例示的第一补偿AC信号CLFD1。触摸电源IC 260基于公共电压Vcom来使从PWM生成器250接收到的第三PWM信号DLFD2被电平转换并产生如图16所例示的第二补偿AC信号CLFD2。
主电源IC 300产生选通高电压VGH、选通低电压VGL、公共电压Vcom、高电位驱动电压VDD等。选通高电压VGH是能够使包括在显示面板10中的TFT导通的电压。选通高电压VGH和选通低电压VGL是用于产生施加到选通线的选通脉冲(或扫描脉冲)的电压。高电位驱动电压VDD是施加到包括在源驱动器IC SIC中的伽玛串的电源电压。
如图12所例示的，相位检测器210包括用于在正(+)方向上对反馈触摸驱动信号Vdrv_FB、第一反馈AC信号LFD1_FB和第二反馈AC信号LFD2_FB中的每一个进行钳位的正钳位器210A、用于缩减已钳位信号的振幅A1的分压器210B、用于产生低基准电压VL和高基准电压VH以便测量上升时间的数模转换器DAC 210C、用于将低基准信号VL和高基准信号VH与具有振幅A2的缩减的信号的一个脉冲进行比较并且输出经缩减的信号的上升起始时间点TG1和上升结束时间点TG2的比较器210D以及用于检测上升起始时间点TG1与上升结束时间点TG2之间的时间段作为上升时间的上升时间检测器210E。
只有当反馈触摸驱动信号Vdrv_FB的上升时间超过预先设定的临界值时，控制器240才产生用于对相位偏差进行补偿的第一补偿控制信号CC1。第一补偿控制信号CC1包括用于对反馈触摸驱动信号Vdrv_FB与第一反馈AC信号LFD1_FB之间的上升时间偏差进行补偿的第一相位控制值以及用于对反馈触摸驱动信号Vdrv_FB与第二反馈AC信号LFD2_FB之间的上升时间偏差进行补偿的第二相位控制值。
如图13所例示的，第一相位控制值是根据反馈触摸驱动信号Vdrv_FB的上升结束时间点TG2与第一反馈AC信号LFD1_FB的上升结束时间点TG2之间的差来确定的。按照与第一相位控制值相同的方式，第二相位控制值是根据反馈触摸驱动信号Vdrv_FB的上升结束时间点TG2与第二反馈AC信号LFD2_FB的上升结束时间点TG2之间的差来确定的。
如图14所例示的，振幅检测器220包括用于在正(+)方向上对反馈触摸驱动信号Vdrv_FB、第一反馈AC信号LFD1_FB和第二反馈AC信号LFD2_FB中的每一个进行钳位的正钳位器220A、用于缩减已钳位信号的振幅A1的分压器220B、用于将具有振幅A2的缩减的信号转换为模拟DC电压的半波整流器220C以及用于将模拟DC电压转换为数字DC电压的模数转换器ADC 220D。
控制器240将反馈触摸驱动信号Vdrv_FB、第一反馈AC信号LFD1_FB和第二反馈AC信号LFD2_FB中的每一个的数字DC电压与基准值进行比较，并且输出用于对振幅偏差进行补偿的第二补偿控制信号CC2。
触摸电源IC 260响应于第二补偿控制信号CC2而单独地调节补偿触摸驱动信号CVdrv的最大电压VH2、第一补偿AC信号CLFD1的最大电压VH2以及第二补偿AC信号CLFD2的最大电压VH2。
如图16所例示的，AC信号LFD1和AC信号LFD2的相位分别与触摸驱动信号Vdrv偏离了和并且AC信号LFD1和AC信号LFD2的振幅与触摸驱动信号Vdrv偏离了Va。如上所述，当在触摸驱动信号Vdrv与AC信号LFD1及AC信号LFD2之间存在相位差和振幅差时，无负载效果减少。
如图16和图17所例示的，本发明的实施方式的电路从显示面板10接收反馈触摸驱动信号Vdrv_FB以及第一反馈AC信号LFD1_FB和第二反馈AC信号LFD2_FB，并将用于对反馈触摸驱动信号Vdrv_FB与第一反馈AC信号LFD1_FB及第二反馈AC信号LFD2_FB之间的相位差和振幅差进行补偿的补偿触摸驱动信号CVdrv、第一补偿AC信号CLFD1和第二补偿AC信号CLFD2供应给显示面板10，从而增加无负载效果。
图18例示了根据本发明的实施方式的由偏差补偿电路20执行的偏差补偿方法。
参照图18，在根据本发明的实施方式的偏差补偿方法中，在步骤S11中电路从连接至触摸传感器的传感器线中的至少一条接收反馈触摸驱动信号Vdrv_FB，从连接至像素的数据线中的至少一条接收第一反馈AC信号LFD1_FB，并且从连接至像素的选通线中的至少一条接收第二反馈AC信号LFD2_FB。
在步骤S12中，根据本发明的实施方式的偏差补偿方法的电路检测反馈触摸驱动信号Vdrv_FB与第一反馈AC信号LFD1_FB及第二反馈AC信号LFD2_FB之间的相位偏差和振幅偏差，然后产生用于对该相位偏差和该振幅偏差进行补偿的补偿触摸驱动信号、第一补偿AC信号和第二补偿AC信号。
在步骤S13中，根据本发明的实施方式的偏差补偿方法的电路在感测触摸输入的触摸传感器驱动周期期间将补偿触摸驱动信号供应给传感器线，将第一补偿AC信号供应给数据线，并将第二补偿AC信号供应给选通线。
图19、图20和图21例示了根据本发明的实施方式的触摸驱动装置18的各种示例。
可以将根据本发明的实施方式的触摸驱动装置18实现为如图19、图20和图21所例示的IC封装。
参照图19，触摸驱动装置18包括驱动器IC DIC和触摸感测IC TIC。
驱动器IC DIC包括触摸传感器通道电路100、Vcom缓冲器110、开关阵列120、定时控制信号生成器130、多路开关(MUX)140和DTX补偿电路150。
触摸传感器通道电路100通过传感器线连接至触摸传感器的电极并且通过开关阵列120连接至Vcom缓冲器110和多路开关140。多路开关140将传感器线连接至触摸感测IC TIC。在1对3多路开关的情况下，多路开关140按照时分方式将触摸感测IC TIC的一个通道顺序地连接至三条传感器线，进而减少触摸感测IC TIC的通道的数量。多路开关140响应于MUX控制信号MUXC1至MUXC3而顺序地选择将要连接至触摸感测IC TIC的通道的传感器线。多路开关140通过触摸线连接至触摸感测IC TIC的通道。
Vcom缓冲器110输出像素的公共电压Vcom。开关阵列120在显示驱动周期期间在定时控制信号生成器130的控制下将从Vcom缓冲器110输出的公共电压Vcom供应给触摸传感器通道电路100。开关阵列120在触摸传感器驱动周期期间在定时控制信号生成器130的控制下将传感器线连接至触摸感测IC TIC。
定时控制信号生成器130生成用于控制显示驱动器和触摸感测IC TIC的操作定时的定时控制信号。显示驱动器包括选通驱动器14以及用于对像素施加输入图像的数据的数据驱动器12。数据驱动器12生成数据电压并将该数据电压供应给显示面板10的数据线D1至Dm。可以将数据驱动器12集成到驱动器IC DIC中。选通驱动器14向显示面板10的选通线G1至Gn顺序地供应与数据电压同步的选通脉冲(或扫描脉冲)。可以将选通驱动器14与像素一起设置在显示面板10的基板上。
驱动器IC DIC的定时控制信号生成器130与存在于图3所例示的定时控制器16中的定时控制信号生成器基本上相同。定时控制信号生成器130在显示驱动周期期间驱动显示驱动器，而在触摸传感器驱动周期期间驱动触摸感测IC TIC。
如图5所例示的，定时控制信号生成器130产生限定显示驱动周期Td1和Td2以及触摸传感器驱动周期Tt1和Tt2的触摸使能信号TEN，并且使显示驱动器与触摸感测IC TIC同步。显示驱动器在触摸使能信号TEN的第一电平周期期间对像素施加数据。触摸感测IC TIC响应于触摸使能信号TEN的第二电平而驱动触摸传感器并感测触摸输入。触摸使能信号TEN的第一电平可以是高电平，而触摸使能信号TEN的第二电平可以是低电平，或者反之亦然。
触摸感测IC TIC连接至驱动功率电路(未示出)并接收驱动功率。触摸感测IC TIC响应于触摸使能信号TEN的第二电平而产生触摸传感器驱动信号，并将该触摸传感器驱动信号施加到触摸传感器。可以按照包括方波、正弦波、三角波等的各种脉冲形状生成触摸传感器驱动信号。然而，优选但不要求，触摸传感器驱动信号是按照方波的脉冲形状生成的。可以将触摸传感器驱动信号施加到触摸传感器中的每一个N次，使得电荷被累积在触摸感测IC TIC的积分器上N次或更多次，其中N是等于或大于2的自然数。
触摸传感器驱动信号的噪声可以根据输入图像的数据的变化而增加。DTX补偿电路150分析输入图像的数据，根据输入图像的灰度级的变化从触摸原始数据中去除噪声分量，并将其发送到触摸感测IC TIC。DTX代表显示和触摸串扰。在来自本申请人并在此通过应用整体地并入的韩国专利申请第10-2012-0149028号(2012年12月19日)中详细地公开了与DTX补偿电路150有关的内容。在触摸传感器的噪声不根据输入图像的数据的变化灵敏地改变的系统的情况下，DTX补偿电路150不是必要的，进而可以被省略。在图19中，“DTX数据”是DTX补偿电路150的输出数据。
触摸感测IC TIC在触摸传感器驱动周期Tt1和Tt2期间响应于来自定时控制信号生成器130的触摸使能信号TEN而驱动多路开关140，并且通过多路开关140和传感器线来接收触摸传感器的电荷。
触摸感测IC TIC根据触摸传感器定时信号检测在触摸输入之前和之后的电荷变化并将电荷变化与预定阈值进行比较。触摸感测IC TIC确定具有等于或大于阈值的电荷变化的触摸传感器的位置作为触摸输入的区域。触摸感测IC TIC计算各个触摸输入的坐标并且向外部主机系统19发送包括该触摸输入的坐标信息的触摸数据TDATA(XY)。触摸感测IC TIC包括对触摸传感器的电荷进行放大的放大器、累积从触摸传感器接收到的电荷的积分器、将积分器的电压转换为数字数据的模数转换器(ADC)以及算术逻辑电路。该算术逻辑电路将从ADC输出的触摸原始数据与阈值进行比较并且基于比较的结果来确定触摸输入。该算术逻辑电路执行计算坐标的触摸识别算法。
驱动器IC DIC和触摸感测IC TIC可以通过串行外围接口(SPI)或总线低电压差分信号(BLVDS)接口来发送和接收信号。
主机系统19是根据本发明的显示装置适用于的电子装置的系统主体。主机系统19可以作为电话系统、电视系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机(PC)和家庭影院系统等中的一种被实现。主机系统19从触摸感测IC TIC接收触摸输入数据TDATA(XY)并执行与该触摸输入关联的应用。
参照图20，在举例说明的实施方式的一个方面中，触摸驱动装置18包括读出ICRIC和微控制器单元(MCU)。
读出IC RIC包括触摸传感器通道电路100、Vcom缓冲器110、开关阵列120、第一定时控制信号生成器130、多路开关(MUX)140、DTX补偿电路150、感测电路160、第二定时控制信号生成器170和存储器180。图20所例示的读出IC RIC与图19所例示的驱动器IC DIC不同，因为感测电路160和第二定时控制信号生成器170被集成在读出IC RIC内部。图20的第一定时控制信号生成器130与图19的定时控制信号生成器130基本上相同。因此，第一定时控制信号生成器130生成用于控制显示驱动器和读出IC RIC的操作定时的定时控制信号。
多路开关140在MCU的控制下使由感测电路160访问的触摸传感器的电极浮置。由感测电路160访问的触摸传感器电极由感测电路160在除连接至被充电到数据电压的像素的触摸传感器电极之外的其它触摸传感器电极当中选择。多路开关140可以在MCU的控制下供应公共电压Vcom。
感测电路160通过多路开关140连接至传感器线。感测电路160测量从触摸传感器接收到的电压的波形的变化并将该变化转换为数字数据。感测电路160包括对所接收到的触摸传感器电极22的电压进行放大的放大器、累积经放大的放大器的电压的积分器以及将积分器的电压转换为数字数据的模数转换器(ADC)。从ADC输出的数字数据是触摸原始数据TDATA并被发送到MCU。
第二定时控制信号生成器170生成用于控制多路开关140和感测电路160的操作定时的定时控制信号和时钟。可以在读出IC RIC中省略DTX补偿电路150。存储器180在第二定时控制信号生成器170的控制下暂时存储触摸原始数据TDATA。
读出IC RIC和MCU可以通过串行外围接口(SPI)或总线低电压差分信号(BLVDS)接口来发送和接收信号。MCU将触摸原始数据TDATA与预定阈值进行比较并且基于比较的结果来确定触摸输入。MCU执行计算坐标的触摸识别算法。
参照图21，触摸驱动装置18包括驱动器IC DIC和存储器MEM。
驱动器IC DIC包括触摸传感器通道电路100、Vcom缓冲器110、开关阵列120、第一定时控制信号生成器130、多路开关140、DTX补偿电路150、感测电路160、第二定时控制信号生成器170、存储器180和MCU 190。图21所例示的驱动器IC DIC与图20所例示的读出IC RIC不同，因为MCU 190被集成在驱动器IC DIC内部。MCU 190将触摸原始数据TDATA与预定阈值进行比较并且基于比较的结果来确定触摸输入。MCU 190执行计算坐标的触摸识别算法。
存储器MEM存储与在显示驱动器和感测电路160的操作中所需的定时信息有关的寄存器设定值。当显示装置10被加电时，寄存器设定值被从存储器MEM加载到第一定时控制信号生成器130和第二定时控制信号生成器170。第一定时控制信号生成器130和第二定时控制信号生成器170基于从存储器MEM读取的寄存器设定值来生成用于控制显示驱动器和感测电路160的定时控制信号。本发明的实施方式能够在无需通过改变存储器MEM的寄存器设定值对驱动装置的结构进行改变的情况下对驱动装置的模型的变化做出响应。
如上所述，本发明的实施方式接收反馈触摸驱动信号和反馈AC信号并且对反馈触摸驱动信号与反馈AC信号之间的偏差进行补偿，从而增加无负载效果。
尽管已经参照本发明的许多例示性实施方式描述了实施方式，但是应该理解，本领域技术人员能够设计出落入本公开的原理的范围内的许多其它修改和实施方式。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，主题组合布置的组件部分和/或布置方面的各种变化和修改是可能的。除组件部分和/或布置方面的变化和修改之外，另选的用途对于本领域技术人员而言也将是显而易见的。
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年9月30日提交的韩国专利申请第10-2015-0138258号的权益，通过引用将其整体地并入以用于所有目的，如同在本文中充分阐述一样。

Claims (14)

1.一种显示装置，该显示装置包括：
显示面板，该显示面板包括用于显示输入图像的多个像素和用于感测触摸输入的多个触摸传感器；
偏差补偿电路，该偏差补偿电路从连接至所述多个触摸传感器中的一个触摸传感器的传感器线接收反馈触摸驱动信号，从连接至所述多个像素中的一个像素的数据线接收第一反馈交流AC信号，从连接至所述多个像素中的一个像素的选通线接收第二反馈AC信号，检测所述反馈触摸驱动信号与所述第一反馈AC信号及所述第二反馈AC信号之间的相位偏差和振幅偏差，并且生成用于对所述相位偏差和所述振幅偏差进行补偿的补偿触摸驱动信号、第一补偿AC信号和第二补偿AC信号；
触摸传感器驱动器，该触摸传感器驱动器在感测所述触摸输入的触摸传感器驱动周期期间将所述补偿触摸驱动信号供应给所述传感器线；以及
显示驱动器，该显示驱动器在所述触摸传感器驱动周期期间将所述第一补偿AC信号供应给所述数据线并将所述第二补偿AC信号供应给所述选通线。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述偏差补偿电路包括：
相位检测器，该相位检测器检测所述反馈触摸驱动信号的相位、所述第一反馈AC信号的相位和所述第二反馈AC信号的相位；
振幅检测器，该振幅检测器检测所述反馈触摸驱动信号的振幅、所述第一反馈AC信号的振幅和所述第二反馈AC信号的振幅；
控制器，该控制器检测所述反馈触摸驱动信号与所述第一反馈AC信号及所述第二反馈AC信号之间的所述相位偏差和所述振幅偏差，并且输出用于对所述相位偏差进行补偿的第一补偿控制信号以及用于对所述振幅偏差进行补偿的第二补偿控制信号；
脉冲宽度调制PWM生成器，该PWM生成器响应于所述第一补偿控制信号而输出第一PWM信号、第二PWM信号和第三PWM信号，所述第一PWM信号、所述第二PWM信号和所述第三PWM信号各自具有经补偿的相位；以及
触摸电源集成电路IC，该触摸电源IC基于所述第一PWM信号产生所述补偿触摸驱动信号，基于所述第二PWM信号产生所述第一补偿AC信号，基于所述第三PWM信号产生所述第二补偿AC信号，并且响应于所述第二补偿控制信号来调节所述补偿触摸驱动信号、所述第一补偿AC信号和所述第二补偿AC信号中的每一个信号的最大电压。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述相位检测器包括：
正钳位器，该正钳位器在正方向上对所述反馈触摸驱动信号、所述第一反馈AC信号和所述第二反馈AC信号中的每一个信号进行钳位；
分压器，该分压器缩减经钳位的信号的振幅；
数模转换器DAC，该DAC产生用于测量上升时间的低基准电压和高基准电压；
比较器，该比较器将所述低基准电压和所述高基准电压与经缩减的信号进行比较并且输出经缩减的所述信号的上升起始时间点和上升结束时间点；以及
上升时间检测器，该上升时间检测器检测所述上升起始时间点与所述上升结束时间点之间的时间段作为上升时间。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其中，只有当所述反馈触摸驱动信号的上升时间超过预先设定的临界值时，所述控制器才产生用于对所述相位偏差进行补偿的所述第一补偿控制信号。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述第一补偿控制信号包括用于对所述反馈触摸驱动信号与所述第一反馈AC信号之间的上升时间偏差进行补偿的第一相位控制值以及用于对所述反馈触摸驱动信号与所述第二反馈AC信号之间的上升时间偏差进行补偿的第二相位控制值。
6.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述振幅检测器包括：
正钳位器，该正钳位器在正方向上对所述反馈触摸驱动信号、所述第一反馈AC信号和所述第二反馈AC信号中的每一个信号进行钳位；
分压器，该分压器缩减经钳位的信号的振幅；
半波整流器，该半波整流器用于将经缩减的信号转换为模拟直流DC电压；以及
模数转换器ADC，该ADC用于将所述模拟DC电压转换为数字DC电压。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述控制器将所述反馈触摸驱动信号、所述第一反馈AC信号和所述第二反馈AC信号中的每一个信号的所述数字DC电压与基准值进行比较并且输出用于对所述振幅偏差进行补偿的所述第二补偿控制信号。
8.一种用于驱动包括显示面板的显示装置的方法，所述显示面板包括用于显示输入图像的多个像素和用于感测触摸输入的多个触摸传感器，该方法包括以下步骤：
从连接至所述多个触摸传感器中的一个触摸传感器的传感器线接收反馈触摸驱动信号，从连接至所述多个像素中的一个像素的数据线接收第一反馈交流AC信号，从连接至所述多个像素中的一个像素的选通线接收第二反馈AC信号；
检测所述反馈触摸驱动信号与所述第一反馈AC信号及所述第二反馈AC信号之间的相位偏差和振幅偏差，接着生成用于对所述相位偏差和所述振幅偏差进行补偿的补偿触摸驱动信号、第一补偿AC信号和第二补偿AC信号；以及
在感测所述触摸输入的触摸传感器驱动周期期间将所述补偿触摸驱动信号供应给所述传感器线，在所述触摸传感器驱动周期期间将所述第一补偿AC信号供应给所述数据线，并且在所述触摸传感器驱动周期期间将所述第二补偿AC信号供应给所述选通线。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，生成所述补偿触摸驱动信号、所述第一补偿AC信号和所述第二补偿AC信号的步骤包括以下步骤：
检测所述反馈触摸驱动信号的相位、所述第一反馈AC信号的相位和所述第二反馈AC信号的相位；
检测所述反馈触摸驱动信号的振幅、所述第一反馈AC信号的振幅和所述第二反馈AC信号的振幅；
检测所述反馈触摸驱动信号与所述第一反馈AC信号及所述第二反馈AC信号之间的所述相位偏差和所述振幅偏差，并且输出用于对所述相位偏差进行补偿的第一补偿控制信号以及用于对所述振幅偏差进行补偿的第二补偿控制信号；
响应于所述第一补偿控制信号而输出第一PWM信号、第二PWM信号和第三PWM信号，所述第一PWM信号、所述第二PWM信号和所述第三PWM信号各自具有经补偿的相位；以及
基于所述第一PWM信号生成所述补偿触摸驱动信号，基于所述第二PWM信号生成所述第一补偿AC信号，基于所述第三PWM信号生成所述第二补偿AC信号，并且响应于所述第二补偿控制信号来调节所述补偿触摸驱动信号、所述第一补偿AC信号和所述第二补偿AC信号中的每一个信号的最大电压。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，检测所述反馈触摸驱动信号的相位、所述第一反馈AC信号的相位和所述第二反馈AC信号的相位的步骤包括以下步骤：
在正方向上对所述反馈触摸驱动信号、所述第一反馈AC信号和所述第二反馈AC信号中的每一个信号进行钳位；
缩减经钳位的信号的振幅；
产生用于测量上升时间的低基准电压和高基准电压；
将所述低基准电压和所述高基准电压与经缩减的信号进行比较，并且输出经缩减的所述信号的上升起始时间点和上升结束时间点；以及
检测所述上升起始时间点与所述上升结束时间点之间的时间段作为上升时间。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，只有当所述反馈触摸驱动信号的上升时间超过预先设定的临界值时，才输出所述第一补偿控制信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一补偿控制信号包括用于对所述反馈触摸驱动信号与所述第一反馈AC信号之间的上升时间偏差进行补偿的第一相位控制值以及用于对所述反馈触摸驱动信号与所述第二反馈AC信号之间的上升时间偏差进行补偿的第二相位控制值。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，检测所述反馈触摸驱动信号的振幅、所述第一反馈AC信号的振幅和所述第二反馈AC信号的振幅的步骤包括以下步骤：
在正方向上对所述反馈触摸驱动信号、所述第一反馈AC信号和所述第二反馈AC信号中的每一个信号进行钳位；
缩减经钳位的信号的振幅；
将经缩减的信号转换为模拟直流DC电压；以及
将所述模拟DC电压转换为数字DC电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，检测所述反馈触摸驱动信号的振幅、所述第一反馈AC信号的振幅和所述第二反馈AC信号的振幅的步骤包括以下步骤：将所述反馈触摸驱动信号、所述第一反馈AC信号和所述第二反馈AC信号中的每一个信号的所述数字DC电压与基准值进行比较，以输出用于对所述振幅偏差进行补偿的所述第二补偿控制信号。
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