CN107562258A - 用于驱动触摸传感器的方法和电路以及使用其的显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于驱动触摸传感器的方法和电路以及使用其的显示装置。驱动触摸传感器的方法包括：在噪声测量部分期间将多个触摸传感器的传感器线连接至感测单元；和在所述传感器线连接至所述感测单元的状态下以预先选择的噪声测量频率驱动所述感测单元，或者给所述传感器线施加所述噪声测量频率的信号，以在每个噪声测量频率处测量所述触摸传感器的噪声。

Description

用于驱动触摸传感器的方法和电路以及使用其的显示装置
本申请要求于2016年6月30日提交的韩国专利申请No.10-2016-0083085的权益，为了所有目的在此援引该专利申请的全部内容作为参考，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种用于驱动触摸传感器的方法和电路以及使用其的显示装置。
背景技术
用于界面(UI)配置成允许用户与各种电子装置进行交互并且按照他们希望的那样容易且舒适地控制电子装置。UI的示例包括小键盘、键盘、鼠标、在屏显示(OSD)、以及具有红外通讯功能或射频(RF)通讯功能的遥控器。用户界面技术不断扩展，以增加用户的感觉和操控便利性。UI近来已发展为包括触摸UI、声音识别UI、3D UI等。
触摸屏可由电容触摸传感器实现。此外，触摸屏可由电阻触摸传感器、表面声波(SAW)型触摸传感器、压力型电阻触摸传感器、红外型触摸传感器等实现。决定触摸屏性能的最重要的因素是信噪比(通常缩写为“SNR”或“S/N”)。当引入到触摸屏中的噪声减小时，SNR的值增加。因此，能够增加触摸驱动电路的操作裕度(operation margin)，并且能够提高触摸感测的灵敏度。
为了提高SNR，用于精确测量引入到触摸传感器中的噪声的方法是重要的。因为引入到触摸传感器中的噪声根据周围环境而实时变化，所以需要连续不断地测量噪声。已知的是存在一种在改变触摸传感器驱动信号的频率时避免与高噪声相关的频率来提高SNR的方法。这种方法的示例包括根据噪声的电平来改变触摸传感器的频率的方法，其公开在对应于本申请人的韩国公开专利申请No.10-2012-0057009(2012年6月5日)中。
用于测量触摸传感器的噪声的方法可测量整个触摸屏中的特定位置处的触摸传感器的噪声。然而，该方法不能测量除预先确定的位置以外的其他位置处的噪声。作为分析各产品组中触摸屏的性能的结果，触摸传感器的噪声在整个触摸屏中以各种形式出现。
发明内容
本发明提供了一种能够快速精确地测量整个触摸屏的噪声的用于驱动触摸传感器的方法和电路以及使用其的显示装置。
在一个方面中，提供了一种驱动触摸传感器的方法，包括：在噪声测量部分期间将多个触摸传感器的传感器线连接至感测单元；和在所述传感器线连接至所述感测单元的状态下以预先选择的噪声测量频率驱动所述感测单元，或者给所述传感器线施加所述噪声测量频率的信号，以在每个噪声测量频率处测量所述触摸传感器的噪声。所述噪声测量部分包括多个子噪声测量部分。所述多个子噪声测量部分的至少两个子噪声测量部分中的噪声测量频率彼此不同。所述噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期等于或大于显示装置的一个帧周期。
所述传感器线通过所述传感器线与所述感测单元之间的多路复用器同时连接至所述感测单元。
所述方法进一步包括：在触摸输入感测部分期间以第一频率驱动所述感测单元或者给所述传感器线施加所述第一频率的信号，并且执行利用放大增益放大触摸传感器信号的模拟放大、将模拟放大信号积分的模拟积分、将模拟积分信号转换为数字数据的数字转换、以及将所述数字数据积分的数字积分；以及在所述噪声测量部分期间以包括所述第一频率的噪声测量频率驱动所述感测单元或者给所述传感器线施加包括所述第一频率的噪声测量频率的信号，并且以每个噪声测量频率执行所述模拟放大、所述模拟积分、所述数字转换和所述数字积分。在所述噪声测量部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量大于在所述触摸输入感测部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量。所述放大增益、模拟积分的个数和数字积分的个数中的至少一个在所述触摸输入感测部分和所述噪声测量部分中具有不同的值。
在另一个方面中，提供了一种驱动显示装置的方法，包括：在显示周期期间给显示面板的像素写入输入图像的数据；和在噪声测量部分期间，在触摸传感器的传感器线连接至感测单元的状态下以预先选择的噪声测量频率驱动所述感测单元，或者给所述传感器线施加所述噪声测量频率的信号，以在每个噪声测量频率处测量所述触摸传感器的噪声。至少两个子噪声测量部分中的噪声测量频率彼此不同。所述噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期等于或大于所述显示装置的一个帧周期。
在又一个方面中，提供了一种触摸传感器电路，包括触摸传感器驱动器，所述触摸传感器驱动器配置成在噪声测量部分期间，在触摸传感器的传感器线连接至感测单元的状态下以预先选择的噪声测量频率驱动所述感测单元，或者给所述传感器线施加所述噪声测量频率的信号，并且在每个噪声测量频率处测量所述触摸传感器的噪声。至少两个子噪声测量部分中的噪声测量频率彼此不同。所述噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期等于或大于显示装置的一个帧周期。
在再一个方面中，提供了一种显示装置，包括：显示面板，所述显示面板上设置有触摸传感器和像素；显示面板驱动器，所述显示面板驱动器配置成在显示周期期间给所述显示面板的所述像素写入输入图像的数据；和触摸传感器驱动器，所述触摸传感器驱动器配置成在噪声测量部分期间，在所述触摸传感器的传感器线连接至感测单元的状态下以预先选择的噪声测量频率驱动所述感测单元，或者给所述传感器线施加所述噪声测量频率的信号，并且在每个噪声测量频率处测量所述触摸传感器的噪声。至少两个子噪声测量部分中的噪声测量频率彼此不同。所述噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期等于或大于所述显示装置的一个帧周期。
附图说明
被包括来给本发明提供进一步理解且并入本申请构成本申请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实施方式的原理。在附图中：
图1图解了根据实施方式的显示装置；
图2图解了自电容触摸传感器的电极图案；
图3图解了触摸传感器驱动器的构造；
图4A到4C图解了显示周期和触摸传感器驱动周期；
图5是图解在显示周期和触摸传感器驱动周期期间施加至像素阵列的信号线的信号的波形图；
图6是图解感测单元的电路构造和触摸输入感测部分的操作的电路图；
图7是图解图6中所示的积分器的操作的波形图；
图8是图解图6中所示的电荷去除单元的操作的波形图；
图9图解了在噪声测量部分期间，根据第一实施方式的触摸传感器驱动器的操作；
图10图解了在噪声测量部分期间，根据第二实施方式的触摸传感器驱动器的操作；
图11A到11G图解了在噪声测量部分期间，感测单元的通道短路的各种示例；
图12和13是图解在触摸输入感测部分和噪声测量部分期间，用于控制多路复用器的方法的波形图；
图14是分阶段图解根据实施方式的用于测量噪声的方法的控制过程的流程图；
图15A到15C图解了根据触摸传感器驱动频率的变化而测量的噪声；
图16和17图解了噪声测量部分的各种示例；
图18A到18C图解了在噪声测量部分期间，在一个频率处测量触摸传感器的噪声的周期根据同时连接至感测单元的MUX通道的数量而变化的示例；
图19和20图解了用于测量噪声的方法的各种示例；
图21图解了其中频率根据噪声测量的结果而变化的示例；
图22图解了其中在触摸输入感测部分和噪声测量部分中独立设定参数的示例；
图23和24图解了互电容触摸传感器的正常触摸输入感测操作；
图25图解了用于测量互电容触摸传感器的噪声的方法；
图26图解了连接至差分放大器的开关。
具体实施方式
根据实施方式的显示装置可由包括触摸屏的显示装置，例如诸如液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子显示面板(PDP)、有机发光二极管(OLED)显示器和电泳显示器(EPD)之类的平板显示器实现。在下面的描述中，将使用液晶显示器作为平板显示器的示例描述实施方式。然而，实施方式不限于此，可使用其他类型的平板显示器。
根据实施方式的触摸屏可由电容传感器实现。电容传感器可分为互电容触摸传感器和自电容触摸传感器。
互电容触摸传感器包括两个电极Tx和Rx之间的互电容Cm。触摸传感器驱动电路给Tx触摸感测线施加触摸传感器驱动信号(或激励信号)，通过Rx触摸感测线接收互电容Cm的电荷，并且基于触摸输入前后互电容Cm中的电荷变化量来感测触摸输入。当手指或导体接近互电容Cm时，互电容Cm减小。触摸传感器驱动电路使用这种原理来感测触摸输入。
自动触摸传感器包括形成在每个传感器电极中的自电容Cs。触摸传感器驱动电路给自动电容Cs提供电荷并且基于触摸输入前后自电容Cs中的电荷变化量来感测触摸输入。当手指或导体接近自电容Cs时，自电容Cs增加。触摸传感器驱动电路使用这种原理来感测触摸输入。
实施方式给触摸传感器提供触摸传感器驱动信号以感测触摸输入，并且在不给触摸传感器提供触摸传感器驱动信号的同时测量触摸传感器的第一噪声。实施方式在不给触摸传感器提供触摸传感器驱动信号的同时测量触摸传感器的第二噪声，将第一噪声与第二噪声进行比较，并且基于所述比较控制用于测量触摸传感器的噪声的驱动电路的操作频率。
根据实施方式的触摸传感器可由内嵌式(in-cell)触摸传感器实现并且可内置在像素阵列中。然而，实施方式不限于此。当触摸传感器内置在像素阵列中时，根据实施方式的显示装置可将一个帧周期时分为至少一个显示周期和至少一个触摸传感器驱动周期，以便时分驱动像素阵列的像素和触摸传感器。然而，实施方式不限于此。此外，当在根据实施方式的显示装置中同时使用触摸传感器电极和用于显示的公共电极时，根据实施方式的显示装置可同时驱动内嵌式触摸传感器和像素。
由于诸如收发器(transceiver)之类的外部高频干扰或其他原因，噪声可能施加至触摸传感器。在触摸传感器驱动周期期间，通过触摸传感器感测触摸输入。多个触摸传感器驱动周期中的至少一个包括噪声测量部分。
实施方式在噪声测量部分期间将两个或更多个触摸传感器短路并且通过该两个或更多个触摸传感器同时测量噪声，由此在噪声测量部分的较短周期期间测量所有触摸传感器的噪声。
现在将详细参照本发明的实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。只要可能，在整个附图中将使用相同的参考标记指代相同或相似的部分。如果已知技术的详细描述会误导本发明的实施方式，则将省略其详细描述。
参照图1到4C，根据实施方式的显示装置包括显示面板100、显示驱动电路(102、104和106)、以及触摸传感器驱动器110。触摸屏TSP包括电容触摸传感器。
显示面板100包括用于显示输入图像的像素阵列。用于实现触摸屏TSP的触摸传感器Cs设置在显示面板100上。触摸传感器Cs使用互电容Cm或自电容Cs感测触摸输入。
触摸传感器Cs可贴附至显示面板100。在一些实施方式中，触摸传感器可与像素阵列一起形成在显示面板100的下基板上并且以内嵌形式内置在显示面板100中。在下面的描述中，实施方式将通过示例的方式描述内置在显示面板100中的触摸传感器，但并不限于此。图2和3通过示例的方式图解了内置在显示面板100中的自电容触摸传感器。
显示面板100的像素阵列包括由数据线101和栅极线103界定的像素。每个像素包括红色子像素R、绿色子像素G和蓝色子像素B，以便实现彩色。每个像素可进一步包括白色子像素W。每个像素包括：设置在数据线101和栅极线103的交叉部分的薄膜晶体管(TFT)、通过TFT被提供数据电压的像素电极11、按触摸传感器Cs的电极图案被分割的公共电极12、以及存储电容器Cst，存储电容器Cst连接至像素电极11并保持液晶单元Clc的电压。
用于将触摸传感器Cs连接至触摸传感器驱动器110的传感器线111设置在显示面板100的像素阵列上。
在自电容触摸传感器中，传感器线111是在同一方向上彼此平行设置的线。在自电容触摸传感器中，传感器线111可分别连接至触摸传感器Cs的电极。
在互电容触摸传感器中，传感器线111可包括Tx线和Rx线。Tx线和Rx线可连接至触摸传感器Cs的电极。
液晶单元Clc的液晶分子被施加至像素电极11的数据电压与施加至触摸传感器Cs的电极的公共电压Vcom之间的差而产生的电场驱动，并因而根据输入图像的数据控制像素的透射率。
黑矩阵、滤色器等可形成在显示面板100的上基板上。显示面板100的下基板可配置成COT(TFT上滤色器)结构或TOC(滤色器上TFT)结构。在该情形中，滤色器可形成在显示面板100的下基板上。
偏振板分别贴附至显示面板100的上基板和下基板。用于设定液晶的预倾角的取向层分别形成在显示面板100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100的上基板与下基板之间，以保持液晶层的单元间隙基本恒定。
背光单元可设置在显示面板100的后表面下方。背光单元可由边缘型背光单元和直下型背光单元之一实现并将光照射到显示面板100上。
显示面板100可以以包括扭曲向列(TN)模式、垂直取向(VA)模式、共平面开关(IPS)模式、边缘场开关(FFS)模式等在内的任何已知的模式实现。在诸如有机发光二极管(OLED)显示器之类的自发光显示装置中可省略背光单元。
当触摸传感器Cs内置在像素阵列中时，如图4A到4C中所示，一个帧周期被时分为其中驱动像素以进行显示的一个或多个显示周期TD、以及其中驱动触摸传感器Cs以进行触摸感测的一个或多个触摸传感器驱动周期TT。触摸传感器Cs在显示周期TD期间给像素提供公共电压Vcom并且在触摸传感器驱动周期TT期间感测触摸输入。触摸传感器驱动周期TT分为其中感测触摸输入的触摸输入感测部分TT1以及其中测量触摸传感器Cs的噪声的噪声测量部分TT2。
显示驱动电路(102、104和106)将输入图像的数据写入显示面板100的像素。显示驱动电路(102、104和106)包括数据驱动器102、栅极驱动器104和时序控制器106。
数据驱动器102将从时序控制器106接收的输入图像的数字视频数据DATA转换为正负模拟伽马补偿电压并且输出数据电压。然后，数据驱动器102通过数据线101将数据电压提供至像素。
栅极驱动器104给栅极线103按顺序提供与数据电压同步的栅极脉冲(或扫描脉冲)并且选择要被施加数据电压的显示面板100的行。栅极脉冲在栅极高电压VGH与栅极低电压VGL之间摆动。栅极高电压VGH设为大于TFT的阈值电压的电压，栅极低电压VGL设为小于TFT的阈值电压的电压。当栅极高电压VGH施加至像素阵列的每个TFT的栅极时，TFT导通并且将来自数据线101的数据电压提供至像素电极11。
时序控制器106将从主机系统108接收的输入图像的数据RGB传输至数据驱动器102。时序控制器106可使用已知算法从每个像素的数据RGB产生白色数据W。
时序控制器106从主机系统108接收与输入图像的数据RGB同步的诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和主时钟MCLK之类的时序信号并且使用这些时序信号控制数据驱动器102、栅极驱动器104和触摸传感器驱动器110的操作时序。在图1中，“SDC”是用于控制数据驱动器102的操作时序的数据时序信号，“GDC”是用于控制栅极驱动器104的操作时序的栅极时序信号。时序控制器106可使用输入的时序信号产生用于定义显示周期TD和触摸传感器驱动周期TT的触摸同步信号TSYNC(见图16和17)并且将数据驱动器102、栅极驱动器104和触摸传感器驱动器110彼此同步。
主机系统108可以是电视系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人电脑(PC)、家庭影院系统、电话系统、以及包括显示器或与显示器配合操作的其他系统之一。主机系统包括内置有缩放器的系统芯片(SoC)并且将输入图像的数字视频数据转换为适于在显示面板100上显示输入图像的格式。主机系统108将输入图像的数字视频数据以及时序信号Vsync、Hsync、DE和MCLK传输至时序控制器106。主机系统108执行与从触摸传感器驱动器110接收的触摸输入的坐标信息(例如，X-Y坐标点)相关的应用程序。
在触摸输入感测部分TT1期间，触摸传感器驱动器110将触摸输入前后触摸传感器Cs中的电荷变化量转换为数字数据并产生触摸原始数据(下文中称为“触摸数据”)。触摸传感器驱动器110执行已知的触摸感测算法并计算每个触摸输入的坐标值。触摸感测算法将触摸数据与预定的阈值进行比较，基于比较的结果确定触摸输入，给每个触摸输入添加识别代码和坐标信息XY，并且将识别代码和坐标信息XY传输至主机系统108。
在噪声测量部分TT2期间，触摸传感器驱动器110在改变触摸传感器Cs的驱动频率的同时测量触摸传感器Cs的噪声。触摸传感器驱动器110选择具有较小噪声的频率并且在触摸输入感测部分TT1期间以选择的具有较小噪声的频率产生触摸传感器驱动信号。
触摸传感器驱动器110包括多个多路复用器(MUX)112、多个感测单元113、触摸传感器控制器114等。
多路复用器112选择连接至触摸传感器Cs的传感器线111。每个多路复用器112在触摸输入感测部分TT1期间在触摸传感器控制器114的控制下通过MUX通道按顺序将传感器线111连接至感测单元113的输入端，由此减少触摸传感器驱动器110的接收通道的数量。多路复用器112在噪声测量部分TT2期间同时将多个MUX通道连接至感测单元113的输入端。MUX通道是指每个多路复用器112中的、传感器线111与感测单元113之间的电流通路。
感测单元113在第一周期期间以第一频率进行驱动，以执行利用由参数定义的放大增益将触摸传感器信号放大的模拟放大、将模拟放大信号积分的模拟积分、将模拟积分信号转换为数字数据的数字转换、以及将数字数据积分的数字积分。感测单元113在第二周期期间以包括第一频率在内的各种频率进行驱动，以对触摸传感器信号执行模拟放大、模拟积分、数字转换以及数字积分。在第二周期期间同时连接至感测单元113的多路复用器112的通道的数量(即，MUX通道的数量)大于在第一周期期间同时连接至感测单元113的多路复用器112的通道的数量。在第一周期和第二周期中不同地控制下述至少之一：放大增益、模拟积分的个数和数字积分的个数。第一周期是触摸输入感测部分TT1，第二周期是噪声测量部分TT2。
例如，第二周期中的放大增益可被控制为小于第一周期中的放大增益。第二周期中的模拟积分的个数可被控制为小于第一周期中的模拟积分的个数。第二周期中的数字积分的个数可被控制为大于第一周期中的数字积分的个数。第二周期中的感测单元113的控制方法可根据感测单元113的设计方法而变化。
每个感测单元113通过经由多路复用器112连接至感测单元113的传感器线111接收触摸传感器Cs的电荷量。在噪声测量部分TT2期间同时连接至感测单元113的MUX通道的数量大于在触摸输入感测部分TT1期间同时连接至感测单元113的MUX通道的数量。因此，当感测单元113在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2期间在相同条件下驱动时，在噪声测量部分TT2中积分器的输出电压饱和，噪声测量范围减小。为了解决这个问题，实施方式可在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2中不同地设定用于控制感测单元113的操作特性的参数。
参照图6，感测单元113包括：连接至多路复用器112的输出端的可变增益放大器PREAMP、连接至可变增益放大器PREAMP的输出端的模拟积分器INT、连接至模拟积分器INT的输出端的模拟-数字转换器(ADC)117、连接至ADC 117的输出端的数字积分器115等。感测单元113通过可变增益放大器PREAMP放大从多路复用器112接收的触摸传感器Cs的电荷量并且使用模拟积分器INT将电荷量积分。此外，感测单元113将模拟积分器INT的输出电压提供至ADC 117。ADC 117将从模拟积分器INT接收的电压转换为数字值并且使用数字积分器115将从ADC 117接收的数字数据累积预定次数，以输出触摸数据。
可变增益放大器PREAMP的增益、模拟积分器INT的积分个数和数字积分器115的积分个数是由预先设定的参数定义的。在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2中独立地设定参数的值。因而，可在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2中不同地设定可变增益放大器PREAMP的增益、模拟积分器INT的积分个数和数字积分器115的积分个数。
在噪声测量部分TT2中，连接至每个感测单元113的MUX通道的数量增加。结果，因为被接收至每个感测单元113的触摸传感器Cs的电荷量增加，所以难以精确测量噪声。也就是说，即使接收触摸传感器Cs的较小电荷量，因为积分器的电压饱和，所以难以精确测量噪声。例如，当在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2中在相同条件(例如，相同的放大器的增益和相同的模拟积分个数)下电压累积到积分器时，即使在噪声测量部分TT2中噪声增加，模拟积分器的输出电压仍饱和。因此，从ADC输出的数字数据值饱和。
实施方式可通过与触摸输入感测部分TT1相比在噪声测量部分TT2中进一步减小可变增益放大器PREAMP的增益或者进一步减小模拟积分器INT的积分个数，增加噪声测量范围。可选择地，实施方式可通过在噪声测量部分TT2中一起执行这两个方法，即，减小可变增益放大器PREAMP的增益并减小模拟积分器INT的积分个数，增加噪声测量范围。在此的实施方式可通过在噪声测量部分TT2中减小模拟积分器INT的积分个数并增加数字积分器115的积分个数来增加数字数据值。
触摸传感器控制器114执行触摸感测算法，以便确定触摸输入。触摸感测算法将在触摸输入感测部分TT1期间从ADC 117接收的触摸数据与预定阈值进行比较，基于比较的结果确定触摸输入的位置，并且输出用于每个触摸输入的识别代码和坐标信息XY。
触摸传感器控制器114使用预先设定的参数在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2中不同地控制感测单元113的驱动条件。触摸传感器控制器114在噪声测量部分TT2期间控制感测单元113，以根据预定规则改变触摸传感器驱动频率。
触摸传感器驱动频率是感测单元113的操作频率或触摸传感器驱动信号VMOD(见图6)的频率。触摸传感器驱动信号VMOD提供触摸传感器Cs的电荷。感测单元113的操作频率是可变增益放大器PREAMP和模拟积分器INT的驱动频率。可通过可变增益放大器PREAMP和模拟积分器INT中的开关元件SWRP、SWRI和SW1到SW4的频率调整感测单元113的操作频率。开关元件SWRP、SWRI和SW1到SW4以相同的频率彼此同步并导通和关断。在触摸传感器的下列噪声测量方法中描述的触摸传感器驱动频率表示开关元件SWRP、SWRI和SW1到SW4的操作频率。
触摸传感器控制器114可由微控制器单元(MCU)实现。触摸传感器控制器114基于预先设定的参数控制增益调节器116(见图6)并且在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2中调整可变增益放大器PREAMP的增益。触摸传感器控制器114在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2中基于预先设定的参数调整数字积分器115的积分个数。
图4A到4C图解了显示周期和触摸传感器驱动周期。图5是图解在显示周期和触摸传感器驱动周期期间施加至像素阵列的信号线的信号的波形图。在图5中，S1和S2是数据线101，G1和G2是栅极线103。
参照图4A到4C和图5，显示驱动电路(102、104和106)在用于图像显示的显示周期TD期间将输入图像的数据写入显示面板100的像素。触摸传感器驱动器110在显示周期TD期间响应于触摸同步信号TSYNC不感测触摸输入。显示驱动电路(102、104和106)在触摸传感器驱动周期TT期间保持被充电至像素的数据电压Vdata。
数据驱动器102可在触摸传感器驱动周期TT期间在时序控制器106的控制下给数据线101提供具有与触摸传感器驱动信号VMOD相同相位的AC信号(在此称为无负载驱动(LFD)信号)。LFD信号的电压可设为等于触摸传感器驱动信号VMOD的电压。由于LFD信号，正被驱动的传感器线111与数据线101之间的电压差能够减小，因而能够减小它们之间的寄生电容。在其他实施方式中，数据驱动器102可在触摸传感器驱动周期TT期间在时序控制器106的控制下阻断数据驱动器102的输出通道与数据线101之间的电流通路，由此将输出通道保持在高阻抗状态。
栅极驱动器104可在触摸传感器驱动周期TT期间在时序控制器106的控制下给栅极线103提供具有与触摸传感器驱动信号VMOD相同相位的AC信号(即，LFD信号)。LFD信号的电压可设为等于或类似于触摸传感器驱动信号VMOD的电压。由于LFD信号，正被驱动的传感器线111与栅极线103之间的电压差能够减小，因而能够减小它们之间的寄生电容。
在触摸传感器驱动周期TT，施加至栅极线103的LFD信号可设为低于触摸传感器驱动信号VMOD的电压电平的电压电平以保持像素的TFT于截止状态。例如，当触摸传感器驱动信号VMOD是具有2V到8V的电压的脉冲信号时，施加至栅极线103的LFD信号可以是具有-10V到-4V的电压的脉冲信号。在该情形中，施加至栅极线103的LFD信号具有低于触摸传感器驱动信号VMOD的电压电平，但是具有与触摸传感器驱动信号VMOD相同的相位以及与触摸传感器驱动信号VMOD相同的电压摆动宽度。
在其他实施方式中，栅极驱动器104可在触摸传感器驱动周期TT期间在时序控制器106的控制下阻断栅极驱动器104的输出通道与栅极线103之间的电流通路，由此将输出通道保持在高阻抗状态。
触摸传感器驱动信号VMOD可通过多路复用器112施加至与感测单元113连接的MUX通道的传感器线111，并且LFD信号可施加至不与感测单元113连接的传感器线111。由于LFD信号，能够减小正被驱动的相邻传感器线111之间的寄生电容。
触摸传感器驱动信号VMOD可在高电压VREFH与低电压VREFL之间摆动。可根据显示面板100的设计规格适当设定触摸传感器驱动信号VMOD。可考虑到驱动显示面板100的电压，诸如VCC、VDD、公共电压、数据驱动电压和栅极电压，以适当电压电平产生触摸传感器驱动信号VMOD。
触摸传感器驱动器110在显示周期TD期间通过传感器线111给触摸传感器Cs的电极提供像素的公共电压Vcom。触摸传感器驱动器110在触摸传感器驱动周期TT的触摸输入感测部分TT1期间感测触摸输入。多路复用器112在触摸传感器控制器114的控制下选择要连接至感测单元113的(针对每个MUX通道的)触摸传感器Cs。感测单元113通过多路复用器112按顺序连接至触摸传感器Cs并且感测触摸输入前后每个触摸传感器Cs中的电荷变化量。在图3和图4A到4C中，数字1到10表示分别连接至多路复用器112的MUX通道的触摸传感器Cs。例如，当多路复用器112是10:1多路复用器时，每个多路复用器112在触摸输入感测部分TT1期间通过第一MUX通道CH1和第一传感器线111将第一组的触摸传感器1连接至感测单元113，并且通过第二MUX通道CH2和第二传感器线111将第二组的触摸传感器2连接至感测单元113。在触摸输入感测部分TT1期间，每个多路复用器112按顺序将第二MUX通道CH2之后的第三到第十MUX通道CH3到CH10连接至感测单元113并且将第三到第十组的触摸传感器3到10连接至感测单元113。
触摸传感器驱动器110在噪声测量部分TT2期间测量从外部引入到触摸传感器Cs中的噪声并且根据噪声的电平改变触摸传感器驱动频率。每个多路复用器112在噪声测量部分TT2期间通过两个或更多个MUX通道CH1到CH10以及多条传感器线111同时将多个组的触摸传感器1到10连接至感测单元113。
触摸传感器驱动器110可通过除感测触摸输入的MUX通道以外的其他MXU通道给传感器线111提供LFD信号。LFD信号能够减小传感器线111之间的寄生电容。
触摸传感器驱动器110以预定的触摸报告率产生触摸输入的坐标。触摸传感器驱动器110可以以与触摸报告率相同频率的报告率输出触摸传感器的噪声测量值。然而，实施方式不限于此。
如上所述，LFD信号可施加至数据线101、栅极线103和传感器线111，以便在触摸传感器驱动周期TT期间减小显示面板100的寄生电容。LFD信号可被产生为具有与触摸传感器驱动信号VMOD相同相位和相同电压的信号，但不限于此。例如，可使用与触摸传感器驱动信号VMOD相似的任何类型的LFD信号，只要获得在触摸传感器驱动周期TT期间减小显示面板100的寄生电容的效果即可。当LFD信号施加至显示面板100的线101、103和111时，由于显示面板100的负载和RC延迟，信号的延迟量可根据显示面板100的位置而变化。因此，在显示面板100中测量的AC信号的延迟、幅度(电压幅度)等可变化。可考虑到显示面板100的负载或RC延迟，根据显示面板100的位置适当调整LFD信号的波形和电压。
噪声测量部分TT2可如图4A中所示在触摸传感器驱动周期TT中设置在触摸输入感测部分TT1之后，或者可如图4B中所示在触摸传感器驱动周期TT中设置在触摸输入感测部分TT1之前。可选择地，如图4C中所示，噪声测量部分TT2可分为两部分并且在触摸传感器驱动周期TT中设置在触摸输入感测部分TT1之前和之后。噪声测量部分TT2可再分为多个部分A到D。
可在部分A、B、C和D中设定相同的触摸传感器驱动频率。在一些实施方式中，可在部分A、B、C和D中设定不同的触摸传感器驱动频率。触摸传感器驱动器110在噪声测量部分TT2中测量触摸传感器的噪声并且将触摸传感器驱动频率变为在不同频率处测量的噪声之中的相对最小噪声的频率。就是说，触摸传感器驱动器110可在噪声测量部分TT2中改变触摸传感器驱动频率。
图6到8图解了触摸传感器驱动器110在触摸输入感测部分TT1中的操作。
图6是图解感测单元的电路构造和触摸输入感测部分的操作的电路图。图6的示例图解了通过感测单元113经由连接至第一MUX通道CH1的触摸传感器Cs感测触摸输入的操作。在该实施方式中，具有与触摸传感器驱动信号VMOD相同相位的LFD信号提供至与除第一MUX通道CH1以外的其他MUX通道CH2到CH10连接的传感器线111。当感测单元113感测触摸输入时，多路复用器112将MUX通道按顺序连接至感测单元113。图7是图解图6中所示的积分器的操作的波形图。图8是图解图6中所示的电荷去除单元的操作的波形图。感测单元113的电路构造不限于图6。在图6中，“TSP”是包括触摸传感器Cs的触摸屏，“触摸IC”表示设置有触摸传感器驱动器110的集成电路(IC)。
触摸传感器驱动器110的模拟电路包括可变增益放大器PREAMP和模拟积分器INT。ADC 117连接至模拟积分器INT的输出端。
可变增益放大器PREAMP放大连接至触摸传感器Cs的传感器线111上的信号。可变增益放大器PREAMP可放大触摸传感器驱动信号VMOD的上升部分中的电荷量。触摸传感器控制器114在触摸输入感测部分TT1中给可变增益放大器PREAMP的正相输入端(+)提供触摸传感器驱动信号VMOD并且在噪声测量部分TT2中给可变增益放大器PREAMP的正相输入端(+)提供触摸传感器驱动信号VMOD或预定的DC基准电压VREFL。
可通过增益调节器116调整可变增益放大器PREAMP的增益。增益调节器116给可变增益放大器PREAMP提供数字增益数据并且调整可变增益放大器PREAMP的增益。在触摸传感器控制器114的控制下，在触摸输入感测部分TT1期间可变增益放大器PREAMP的增益被调整为大于在噪声测量部分TT2期间可变增益放大器PREAMP的增益。因为在触摸输入感测部分TT1中同时连接至感测单元113的MUX通道的数量小于在噪声测量部分TT2中同时连接至感测单元113的MUX通道的数量，所以在触摸输入感测部分TT1中通过MUX通道接收的电荷量减少。因而，可变增益放大器PREAMP利用比噪声测量部分TT2的增益大的增益放大在触摸输入感测部分TT1期间接收的触摸传感器信号。
电荷去除单元ACR可连接至可变增益放大器PREAMP的输入端。电荷去除单元ACR适当地减小触摸传感器信号的变化的幅度。在一些实施方式中，可省略电荷去除单元ACR。
在自电容触摸传感器Cs的情形中，触摸传感器驱动信号VMOD如图6中所示施加至可变增益放大器PREAMP的基准电压端(即，正相输入端(+))。在图23到26所示的互电容触摸传感器Cm的情形中，触摸传感器驱动信号VMOD直接施加至Tx线。
可变增益放大器PREAMP包括第一放大器OPP、反馈电容器CFBP和复位开关SWRP。第一放大器OPP可如图6中所示为单端放大器(single-ended amplifier)。
反馈电容器CFBP和复位开关SWRP并联连接在第一放大器OPP的反相输入端(-)与输出端之间。触摸传感器驱动信号VMOD作为基准电压VREFP提供至第一放大器OPP的正相输入端(+)。第一放大器OPP的增益控制端连接至增益调节器116的输出端。
触摸传感器驱动信号VMOD在高电压VREFH与低电压VREFL之间摆动。因为电荷由于触摸传感器驱动信号VMOD而提供给触摸传感器Cs，所以触摸输入前后触摸传感器Cs的电荷量可以是不同的。当电荷去除单元ACR不操作时，可变增益放大器PREAMP的输出电压VOUTP由下面的等式1表示。
[等式1]
其中“CFIN”是手指或导体与触摸传感器之间的电容。
模拟积分器INT以与其增益对应的比率“α＝Cs/CFBI”放大可变增益放大器PREAMP的输出电压VOUTP与模拟积分器INT的基准电压VREFI之间的差，其中Cs是采样电容器的电容，CFBI是模拟积分器INT的反馈电容器的电容。模拟积分器INT将通过所施加的驱动信号的个数采样的电压累积到电容器CFBI并将累积的电压积分。
在触摸输入感测部分TT1中模拟积分器INT的积分个数被控制为大于在噪声测量部分TT2中模拟积分器INT的积分个数。可通过触摸传感器控制器114调整触摸传感器驱动信号VMOD的频率。
图6的模拟积分器INT通过δ积分(delta integration，DI)和双采样(doublesampling，DS)累积可变增益放大器PREAMP的输出电压VOUTP。DI是仅积分触摸数据与非触摸数据之间的差的方案。在DS方案中，在施加至触摸传感器的驱动信号的上升部分和下降部分中采样可变增益放大器PREAMP的输出电压VOUTP。根据该实施方式的模拟积分器INT可使用单端放大器实现DS，使得不会由于DS而增加电路面积。
模拟积分器INT包括第一采样电路SCC1、第二采样电路SCC2、积分电容器CFBI和第二放大器OPI。
第一采样电路SCC1和第二采样电路SCC2连接至第二放大器OPI的反相输入端(-)。复位开关SWRI和反馈电容器CFBP连接在第二放大器OPI的反相输入端(-)与输出端之间。基准电压VREFI提供至第二放大器OPI的正相输入端(+)。
第一采样电路SCC1和第二采样电路SCC2的基准电压VREFIH和VREFIL设为与可变增益放大器PREAMP在非触摸状态中的输出电压VOUTP相同的电压。第一采样电路SCC1和第二采样电路SCC2的基准电压VREFI与第二放大器OPI的基准电压VREFI相同。因而，模拟积分器INT仅积分执行触摸输入时的电压与非触摸状态中的电压之间的差。结果，能够在不增加积分电容器CFBI的电容的情况下增加模拟积分器INT的积分个数。
第一采样电路SCC1在触摸传感器驱动信号VMOD的上升部分中采样输出电压VOUTP。第一采样电路SCC1包括第1a开关SW11、第1b开关SW12、第2a开关SW21、第2b开关SW22和第一采样电容器CS1。第1a开关SW11和第1b开关SW12响应于图7中所示的第一开关控制信号SW1导通和关断。第2a开关SW21和第2b开关SW22响应于第二开关控制信号SW2导通和关断。可通过触摸传感器控制器114产生图7中所示的开关控制信号SWRP、SWRI、SW1、SW2、SW3和SW4。
第1a开关SW11和第1b开关SW12在触摸传感器驱动信号VMOD的上升部分之前同时导通。因此，输出电压VOUTP被提供至第一采样电容器CS1，触摸传感器驱动信号VMOD的上升部分中的触摸传感器Cs的电荷量被采样。第1a开关SW11和第1b开关SW12关断之后，在触摸传感器驱动信号VMOD的上升部分中第2a开关SW21和第2b开关SW22导通。第2a开关SW21和第2b开关SW22在触摸传感器驱动信号VMOD的上升部分中将输出电压VOUTP提供至第二放大器OPI的反馈电容器CFBI。
在触摸传感器驱动信号VMOD的上升部分中采样的电压是VOUTP-VREFIH。当输出电压VOUTP是可变增益放大器PREAMP在非触摸状态中的输出电压V1并且基准电压VREFIH设为输出电压V1时，VOUTP-VREFIH＝V1-V1＝0。当产生触摸输入时，输出电压VOUTP变为大于基准电压VREFIH。
第二采样电路SCC2在触摸传感器驱动信号VMOD的下降部分中采样输出电压VOUTP。第二采样电路SCC2包括第3a开关SW31、第3b开关SW32、第4a开关SW41、第4b开关SW42和第二采样电容器CS2。第3a开关SW31和第3b开关SW32响应于图7中所示的第三开关控制信号SW3导通和关断。第4a开关SW41和第4b开关SW42响应于第四开关控制信号SW4导通和关断。第3a开关SW31和第3b开关SW32在触摸传感器驱动信号VMOD的上升部分之前导通并且将第二采样电容器CS2的电压复位至VREFIL-VREFI。第4a开关SW41和第4b开关SW42在触摸传感器驱动信号VMOD的下降部分之前导通并且通过第二采样电容器CS2将输出电压VOUTP提供至反馈电容器CFBI。在触摸传感器驱动信号VMOD的下降部分中采样的电压是VREFIL-VOUTP。当输出电压VOUTP是可变增益放大器PREAMP在非触摸状态中的输出电压V2并且基准电压VREFIL设为输出电压V2时，VREFIL-VOUTP＝V2-V2＝0。当在触摸传感器驱动信号VMOD的下降部分中产生触摸输入时，因为输出电压VOUTP为负电压，所以输出电压VOUTP变为小于基准电压VREFIL。
根据实施方式，可如图6中所示实现模拟积分器INT，使得模拟积分器INT能够仅积分触摸电压与非触摸电压之间的差。此外，第二放大器OPI可配置成执行双采样，使得第一采样电路SCC1和第二采样电路SCC2交替采样输入电压。根据实施方式的模拟积分器INT不限于图6中所示的电路。例如，可使用用于仅在触摸传感器驱动信号VMOD的上升部分和下降部分中累积输入电压的更简单的电路实现根据实施方式的模拟积分器INT。
当如大屏幕显示面板中一样，触摸传感器的电容值较大时，可变增益放大器PREAMP的输出电压VOUTP增加。因而，输出电压VOUTP可能超过触摸IC的规格中定义的容许范围并且可能饱和。在该情形中，因为在触摸输入和非触摸状态中输出电压VOUTP相同或几乎相等，所以不容易确定触摸输入。可使用电荷去除单元ACR来适当控制触摸传感器的电荷量。
电荷去除单元ACR包括一个或多个电容器CC和CF以及第一开关SWA和第二开关SWB。
电容器CC和CF在电容器一侧上的电极通过第一开关SWA连接至第一放大器OPP的反相输入端(-)。此外，电容器CC和CF在电容器一侧上的所述电极通过第二开关SWB连接至第一放大器OPP的正相输入端(+)。在触摸输入感测部分TT1期间用于去除电荷的电荷去除脉冲信号VCR_C和VCR_F提供至电容器CC和CF在电容器另一侧上的电极。在图8中，VCR表示图6中的用于去除电荷的脉冲信号VCR_C和VCR_F。
第一开关SWA和第二开关SWB如图8中所示在触摸传感器控制器114的控制下交替导通并且以相反的方式开关。换句话说，响应于具有相反相位的开关控制信号，第一开关SWA和第二开关SWB中的一个导通，第一开关SWA和第二开关SWB中的另一个关断。
在用于去除电荷的脉冲信号VCR_C和VCR_F的下降沿之前的时序处，在第一开关SWA导通的同时第二开关SWB关断。在第一开关SWA的导通状态中，用于去除电荷的脉冲信号VCR_C和VCR_F具有下降沿。随着下降沿的数量增加，输出电压VOUTP的调整值的累积数量增加。
当电荷去除单元ACR操作时，可变增益放大器PREAMP的输出电压VOUTP由下面的等式2表示。从下面的等式2能够看出，考虑到触摸IC的规格中定义的容许范围，在不增加触摸IC的尺寸的情况下，电荷去除单元ACR能够在满足输入至ADC的输入电压范围的范围内减小放大器PREAMP和模拟积分器INT的输出电压。
[等式2]
其中“CCR”是电容器CC和CF的电容，“Cs”是触摸传感器Cs的电容，“n”是用于去除电荷的脉冲信号VCR_C和VCR_F的数量。
模拟积分器INT的输出电压输入至ADC 117并被转换为数字数据。从ADC 117输出的触摸数据通过数字积分器115输入至触摸传感器控制器114。数字积分器115给从ADC 117输出的触摸数据添加预定个数的数字积分并增加触摸数据的数字值。可使用触摸传感器控制器114将触摸输入感测部分TT1中数字积分的个数控制为小于噪声测量部分TT2中数字积分的个数。能够考虑到显示面板100的尺寸、电源电压的幅度、显示面板100的驱动条件等适当分配模拟积分的个数和数字积分的个数。
图9图解了在噪声测量部分TT2期间，根据第一实施方式的触摸传感器驱动器110的操作。
参照图9，为了在噪声测量部分TT2期间测量所有触摸传感器Cs的噪声，实施方式在噪声测量部分TT2期间将两个或更多个MUX通道同时连接至感测单元113。图9图解了多路复用器112的所有MUX通道CH1到CH10同时连接至感测单元113的示例。然而，实施方式不限于此。
感测单元113以与触摸输入感测部分TT1相同的方式在噪声测量部分TT2期间产生触摸传感器驱动信号VMOD。为了在各个频率处测量噪声，以包括触摸输入感测部分TT1的频率在内的各种频率产生噪声测量部分TT2中的触摸传感器驱动信号VMOD。
在噪声测量部分TT2期间，感测单元113同时将两个或更多个通道CH1到CH10连接至一个可变增益放大器PREAMP并且通过连接至两条或更多条传感器线111的触摸传感器Cs同时测量从外部环境引入的噪声。为此，多路复用器112将两个或更多个通道CH1到CH10短路并且将两个或更多个通道CH1到CH10连接至可变增益放大器PREAMP的反相输入端(-)。
在噪声测量部分TT2期间，触摸传感器驱动信号VMOD输入至可变增益放大器PREAMP的正相输入端(+)。因而，在噪声测量部分TT2期间，由于触摸传感器驱动信号VMOD，电荷被提供至传感器线111。
因为在噪声测量部分TT2期间较大数量的MUX通道同时连接至感测单元113，所以较大量的电荷通过较大数量的MUX通道被接收至可变增益放大器PREAMP。实施方式减小可变增益放大器PREAMP的增益，使得可变增益放大器PREAMP的输出电压不会由于在噪声测量部分TT2期间接收的较大量的电荷而饱和。通过增益调节器116将可变增益放大器PREAMP的增益控制为与触摸输入感测部分TT1中相比在噪声感测部分TT2中为更小的值。
模拟积分器INT在噪声测量部分TT2期间累积被可变增益放大器PREAMP放大的电压并且将累积的电压传输至ADC 117。在噪声测量部分TT2中模拟积分器INT的积分个数能够被控制为小于在触摸输入感测部分TT1中模拟积分器INT的积分个数。为了增加噪声测量的灵敏度，可以将数字积分的个数增加模拟积分的减少个数。例如，在触摸输入感测部分TT1期间，模拟积分的个数和数字积分的个数可分别设为五个。另一方面，在噪声测量部分TT2期间，模拟积分的个数可减少至三个，数字积分的个数可增加至七个。在一些实施方式中，模拟积分的个数和数字积分的个数不限于特定数量。如上所述，考虑到显示面板100的尺寸、电源电压的幅度、显示面板100的驱动条件等，可适当调整模拟积分的个数和数字积分的个数。
感测单元113在噪声测量部分TT2期间通过ADC 117将由模拟积分器INT输出的模拟电压转换为数字数据。在噪声测量部分TT2期间，触摸传感器控制器114接收该数字数据作为当前噪声，将当前噪声与先前存储在存储器中的先前噪声进行比较，并且在当前噪声大于先前噪声时改变触摸传感器驱动频率。在当前噪声小于先前噪声时，触摸传感器控制器114保持当前的触摸传感器驱动频率。
图10图解了在噪声测量部分TT2期间，根据第二实施方式的触摸传感器驱动器110的操作。
参照图10，第二实施方式配置成，不产生触摸传感器驱动信号VMOD，以便在噪声测量部分TT2期间，在不包括触摸传感器的电荷的同时仅使用通过手指或导体传来的电荷量来测量噪声。
为了在噪声测量部分TT2期间在各个频率处测量噪声，以包括与触摸输入感测部分TT1的频率相等的频率在内的各种频率驱动感测单元113。在此公开的一些实施方式中，所述频率是感测单元113的操作频率。感测单元113的操作频率是可变增益放大器PREAMP和模拟积分器INT的频率，即开关元件SWRP、SWRI以及SW1到SW4的频率。
在噪声测量部分TT2期间，感测单元113同时将两个或更多个通道CH1到CH10同时连接至一个可变增益放大器PREAMP并且通过连接至两条或更多条传感器线111的触摸传感器Cs同时测量从外部环境引入的噪声。为此，多路复用器112将两个或更多个通道CH1到CH10短路并且将两个或更多个通道CH1到CH10连接至可变增益放大器PREAMP的反相输入端(-)。因而，在噪声测量部分TT2期间，仅将通过手指或导体被接收至触摸传感器的电荷输入至可变增益放大器PREAMP。
为了仅放大在噪声测量部分TT2期间通过手指或导体传来的电荷量，感测单元113给可变增益放大器PREAMP的正相输入端(+)输入低电压VREFL。低电压VREFL可设为高于0V且低于电源电压VDD的DC电压。电源电压VDD可在3.3V与12V之间。
根据该实施方式，在噪声测量部分TT2期间输入至电荷去除单元ACR的电容器CC和CF的基准电压被固定为0V，并且测量通过触摸传感器接收的噪声。模拟积分器INT在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2中同样地操作，累积被可变增益放大器PREAMP放大的噪声电压，并且将累积的噪声电压发送至ADC 117。
感测单元113在噪声测量部分TT2期间通过ADC 117将由模拟积分器INT输出的模拟电压转换为数字数据。在噪声测量部分TT2期间，触摸传感器控制器114接收该数字数据作为当前噪声，将当前噪声与先前存储在存储器中的先前噪声进行比较，并且在当前噪声大于先前噪声时改变感测单元113的驱动频率。另一方面，在当前噪声小于先前噪声时，触摸传感器控制器114保持感测单元113的当前的驱动频率。
当电荷去除单元ACR不操作时，可变增益放大器PREAMP的输出电压VOUTP由下面的等式3表示。
[等式3]
在等式3中，“CFIN”是手指或导体与触摸传感器之间的电容。“ΔVnoise”是由于通过手指或导体传来的电荷而产生的可变增益放大器PREAMP的输入电压。
图11A到11G图解了在噪声测量部分期间，感测单元的通道短路的各种示例。如图11A到11G中所示，多路复用器112能够在触摸传感器控制器114的控制下使用各种方法同时将多个MUX通道CH1到CH10连接至感测单元113。
图12和13是图解在触摸输入感测部分和噪声测量部分期间，用于控制多路复用器的方法的波形图。
在图12和13中，“PWM_TX”是图9的实施方式中的触摸传感器驱动信号VMOD，“F0”和“F1”是触摸传感器驱动信号VMOD的频率。在图10的实施方式中，不给传感器线111施加触摸传感器驱动信号VMOD。在图10的实施方式中，图12和13的“F0”和“F1”是感测单元113的操作频率，即开关元件SWRP、SWRI以及SW1到SW4的频率。
在图12和13中，MUX[1]到MUX[8]是第一到第八MUX通道CH1到CH8的导通/关断时序。当MUX[1]到MUX[8]处于高电平时，相应MUX通道的传感器线111连接至感测单元113。图12图解了其中如图11C中所示连接至触摸屏TSP的奇数行的触摸传感器Cs的MUX通道同时导通，然后连接至触摸屏TSP的偶数行的触摸传感器Cs的MUX通道同时导通的示例。多条传感器线111通过同时导通的MUX通道短路并且连接至感测单元113的通道。图13图解了其中如图11F中所示触摸屏TSP的所有MUX通道同时导通的示例。多路复用器112的控制方法不限于图12和13。触摸传感器控制器114可控制多路复用器112，从而以如图11A到11G中所示的各种形式将多个触摸传感器Cs连接至感测单元113。当在噪声测量中所有MUX通道同时短路时，LFD信号可施加至不与感测单元113连接的传感器线111。
图14是分阶段图解根据实施方式的用于测量噪声的方法的控制过程的流程图。图15A到15C图解了根据触摸传感器驱动频率的变化而测量的噪声。
参照图14和图15A到15C，触摸传感器控制器114在步骤S1中选择噪声测量频率，并且在步骤S2中，在噪声测量部分TT2期间在每个选择的频率处测量噪声。实施方式能够在每个帧周期中测量噪声并且能够每隔特定时间间隔，例如每隔几秒钟测量一次触摸传感器的噪声。噪声测量频率是感测单元113的操作频率或为了噪声测量而施加至触摸电极的触摸传感器驱动信号VMOD的频率。
触摸传感器控制器114在步骤S3中将在每个噪声测量频率处测量的噪声值存储在存储器中并且选择噪声测量频率之中的具有最小噪声值的频率。触摸传感器控制器114在步骤S4中在触摸输入感测部分TT1期间将触摸传感器驱动频率变为所选择的具有最小噪声值的频率并且感测触摸输入。
在触摸传感器中流动的外部环境的噪声电平根据噪声的频率和触摸传感器驱动频率而变化。例如，如图15A到15C中所示，当触摸传感器驱动频率是SWRP(1)时从外部环境引入的噪声的电荷量ΔQ大于在触摸传感器驱动频率是SWRP(2)和SWRP(3)时的电荷量ΔQ。在该情形中，实施方式将触摸传感器驱动频率变为SWRP(2)和SWRP(3)并且驱动触摸传感器。
图16和17图解了噪声测量部分的各种示例。
如图16中所示，一个帧周期可时分为显示周期TD和触摸传感器驱动周期TT。如图17中所示，在一个帧周期内显示周期TD可划分为多个显示周期，并且可在划分的显示周期TD之间布置触摸传感器驱动周期TT。在图16和17中，“MUX1到MUXN”是在触摸传感器驱动周期TT的触摸输入感测部分TT1期间按顺序选择的MUX通道，“NM1到NMn”是在触摸传感器驱动周期TT的噪声测量部分TT2期间同时连接至感测单元113的N个MUX通道。其中N是等于或大于2的正整数。NM1到NMn的每一个处的噪声测量频率可产生为不同的频率。可在50kHz到200kHz的范围中通过将频率增加或减小预定幅度，例如增加或减小10kHz来执行改变频率的方法。例如，在噪声测量部分TT2中，频率在NM1处可变为50kHz，在NM2处可变为60kHz，…，在NMn处可变为200kHz。
在一些实施方式中，预先选择的频率可被选择作为NM1到NMn的频率。例如，频率在NM1处可变为50kHz，在NM2处可变为80kHz，在NM3处可变为90kHz，在NM4处可变为100kHz，在NM5处可变为120kHz，…，在NMn处可变为130kHz。噪声测量部分TT2的频率中的至少一个包括与触摸输入感测部分TT1的触摸传感器驱动频率相等的频率。
在噪声测量部分TT2中，在NM1到NMn的每一个处以一个频率测量所有触摸传感器的噪声的时间可根据同时连接至感测单元113的MUX通道的数量而变化。如图18A到18C以及图19和20中所示，其中通过多路复用器112给传感器线111施加用于噪声测量的不同噪声测量频率并且在每个频率处测量噪声的一个噪声确定周期NMP可长于一个帧周期。
在图18A到18C中，FA(例如FA1到FA3)、FB(例如FB1到FB3)和FC(例如FC1到FC3)是产生作为用于噪声测量的不同噪声测量频率的触摸传感器驱动频率。如图18A中所示，当在一个子噪声测量部分NM中所有MUX通道连接至感测单元113时，在一个子噪声测量部分NM1期间在特定频率FA处测量所有触摸传感器的噪声。如图18B中所示，当在一个子噪声测量部分NM中所有MUX通道的一半连接至感测单元113时，在两个子噪声测量部分NM1和NM2期间在特定频率FA1和FA2处测量所有触摸传感器的噪声。如图18C中所示，当在一个子噪声测量部分NM中所有MUX通道的1/3连接至感测单元113时，在三个子噪声测量部分NM1、NM2和NMn期间在特定频率FA1、FA2和FA3处测量所有触摸传感器的噪声。在图18A到18C中，噪声确定周期NMP是其中多个预先选择的噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期。在噪声确定周期NMP期间在所有预先选择的频率的每一个处测量触摸传感器的噪声，并且基于噪声的比较确定在噪声测量频率处是否存在噪声。噪声确定周期NMP可长于一个帧周期。然而，实施方式不限于此。
如上所述，根据实施方式的触摸传感器的驱动方法在噪声测量部分TT2期间同时将触摸传感器Cs的传感器线111连接至感测单元113。所述驱动方法在传感器线111同时连接至感测单元113的状态中以预先选择的噪声测量频率驱动感测单元113，或者给传感器线111施加噪声测量频率的信号，由此在每个噪声测量频率处测量触摸传感器Cs的噪声。噪声测量部分TT2包括多个子噪声测量部分NM1到NMn。子噪声测量部分NM1到NMn中的至少两个的噪声测量频率彼此不同。其中噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期NMP等于或大于显示装置的一个帧周期。
图19和20图解了用于测量噪声的方法的各种示例。在图19和20中，FA到FF是用于在噪声测量部分TT2中测量触摸传感器Cs的噪声的触摸传感器驱动频率，CodeA到CodeF是噪声测量值，其作为在触摸传感器驱动频率FA到FF的每一个处从ADC输出的噪声的数字代码值而获得。
在一实施方式中，将噪声电平与预定的基准值进行比较并且根据比较的结果确定是否存在噪声。可使用一个基准值或多个基准值。例如，根据显示装置的操作模式，诸如待机模式或正常模式，基准值可选择为不同的值，并且根据环境温度，基准值可选择为不同的值。可利用用户输入更新基准值。待机模式是其中仅极少的电路进行驱动以降低功耗的操作模式。待机模式的亮度能够被控制为小于正常模式的亮度。在正常模式中，所有电路正常进行驱动，以再现输入图像并且感测触摸输入。
图19图解了将噪声测量值的绝对值与基准值进行比较的方法。基准值可划分出上限值和下限值。当基准值的上限值和下限值分别设为“2047+10”和“2047-10”时，当满足下列关系式：2047-10<噪声测量值CodeA到CodeF<2047+10时，确定没有噪声。当噪声测量值CodeA到CodeF等于或小于“2047-10”或者等于或大于“2047+10”时，确定存在噪声。触摸传感器控制器114将在触摸传感器驱动频率FA到FF的每一个处测量的噪声测量值存储并排列在存储器中并且选择在噪声测量值之中具有最小噪声测量值的频率。当存在噪声时，触摸传感器控制器114将触摸传感器驱动频率变为具有最小噪声测量值的频率。
图20图解了计算在每个频率处依次测量的噪声测量值并将计算的结果与基准值进行比较的方法。例如，当存在在第一帧周期中测量的频率A(FA)的噪声测量值CodeA和在第二帧周期中测量的频率A(FA)的噪声测量值CodeA1时，作为|codeA–codeA1|或|average(codeA,codeA1)–codeA2|等的减法计算的结果，可获得频率A(FA)的噪声测量值。可使用除减法方法以外的各种计算方法。基准值可划分出上限值和下限值。在减法方法中，基准值的上限值和下限值可分别设为10和0。当满足下列关系式：0<噪声测量值(|codeA–codeA1|或|average(codeA,codeA1)–codeA2|)<10时，确定没有噪声。另一方面，当噪声测量值(|codeA–codeA1|或|average(codeA,codeA1)–codeA2|等于或大于10，确定存在噪声。当存在噪声时，触摸传感器驱动频率变为在先前测量的值之中具有最小噪声测量值的频率。
图21图解了其中频率根据噪声测量的结果而变化的示例。
参照图21，噪声测量部分的频率中的一个或多个频率包括与触摸输入感测部分TT1的触摸传感器驱动频率相等的频率。作为在与触摸输入感测部分TT1的触摸传感器驱动频率相等的频率处测量噪声的结果，当确定存在噪声时，触摸传感器驱动频率变为具有最小噪声测量值的频率。在图21的示例中，当在第四帧周期中噪声在当前的触摸传感器驱动频率处增加时，当前的触摸传感器驱动频率变为在第一到第三帧周期中已预先存储的噪声测量值之中具有最小噪声测量值的频率。
图22图解了其中在触摸输入感测部分和噪声测量部分中独立设定参数的示例。
参照图22，根据如上所述的实施方式，在噪声测量部分TT2期间同时连接至感测单元113的MUX通道的数量大于在触摸输入感测部分TT1期间同时连接至感测单元113的MUX通道的数量。当感测单元113在与触摸输入感测部分TT1相同的驱动条件下在噪声测量部分TT2期间操作时，由于在部分TT1和TT2中连接MUX通道的方法不同，噪声测量值饱和。因此，可测量的噪声电平减小。
该实施方式在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2的每一个中独立设定定义感测单元113的操作条件的参数，由此优化在触摸输入感测部分TT1中感测的触摸感测值的灵敏度和在噪声测量部分TT2中测量的噪声测量值的灵敏度。在图22的示例中，“Parameter set0”是触摸输入感测部分TT1的参数，“Parameter set1”、“Parameter set2”和“Parameter set3”是噪声测量部分TT2的参数。每个参数定义可变增益放大器PREAMP的增益、模拟积分的个数和数字积分的个数。噪声测量部分TT2中的可变增益放大器PREAMP的增益和模拟积分的个数可小于触摸输入感测部分TT1中的可变增益放大器PREAMP的增益和模拟积分的个数。此外，噪声测量部分TT2中的数字积分的个数可大于触摸输入感测部分TT1中的数字积分的个数。
如上所述关注于自电容触摸传感器Cs描述了实施方式，但实施方式不限于此。图23到25图解了互电容触摸传感器。
图23和24图解了互电容触摸传感器的正常触摸输入感测操作。
参照图23和24，传感器线111包括Tx线Tx1到Tx4以及Rx线Rx1到Rx4，在Tx线与Rx线之间插入有绝缘层的情况下Tx线和Rx线彼此分开。Tx线Tx1到Tx4与Rx线Rx1到Rx4交叉。在Tx线Tx1到Tx4与Rx线Rx1到Rx4之间形成互电容触摸传感器Cm。
触摸传感器驱动器110给Tx线Tx1到Tx4提供触摸传感器驱动信号，与触摸传感器驱动信号同步地通过Rx线Rx1到Rx4接收触摸传感器Cm的电荷量，并且放大和积分电荷量。当通过手指或导体产生触摸输入时，触摸传感器的电荷量减少。因而，互电容触摸传感器可基于触摸输入之前的电荷量与触摸输入之后的电荷量之间的差异确定触摸输入。
差分放大器OP可连接至Rx线Rx1到Rx4。感测单元113可接收通过与两条相邻Rx线连接的差分放大器OP放大的信号。每个差分放大器OP的输出端经由电容器C连接至每个差分放大器OP的反相输入端(-)。每个差分放大器OP放大输入至反相输入端(-)的第i个触摸传感器信号与输入至差分放大器OP的正相输入端(+)的第i+1个触摸传感器信号之间的差，并且输出第i个传感器信号，其中i是正整数。如图24中所示，差分放大器OP放大通过相邻Rx线接收的信号之间的差，使得信号分量变为大于噪声。因此，能够提高SNR。
差分放大器OP可减小在触摸输入感测部分TT1期间通过触摸传感器Cm接收的噪声，但使噪声测量变得困难。
如图25和26中所示，该实施方式给每个差分放大器OP的正相输入端(+)提供预定基准电压VREF，以便防止当测量噪声时噪声变得过小的现象。如图26中所示，开关SW50可连接至差分放大器OP的正相输入端(+)。开关SW50在触摸输入感测部分TT1中将Rx线连接至差分放大器OP的正相输入端(+)并且在噪声测量部分TT2中给差分放大器OP的正相输入端(+)提供DC基准电压VREF。基准电压VREF可设为3.3V到12V。
当测量噪声时，使用多路复用器112同时连接至感测单元113的MUX通道的数量增加。结果，在噪声测量部分TT2期间同时连接至感测单元113的MUX通道的数量增加。在噪声测量部分TT2期间，触摸传感器驱动信号可如图9中所示同时施加至Tx线Tx1到Tx4，或者可如图10中所示不施加触摸传感器驱动信号。甚至在该实施方式中，也可在触摸输入感测部分TT1和噪声测量部分TT2中不同地设置参数设定值。
如上所述，将在噪声测量部分期间同时连接至感测单元的多路复用器的通道的数量控制为大于在触摸输入感测部分期间同时连接至感测单元的多路复用器的通道的数量。此外，在触摸输入感测部分和噪声测量部分的每一个中独立设定定义感测单元的操作条件的参数，由此优化在触摸输入感测部分中感测的触摸感测值的灵敏度和在噪声测量部分中测量的噪声测量值的灵敏度。结果，实施方式能够快速和更精确地测量整个触摸屏中的噪声。
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，本领域技术人员能够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，在公开内容、附图和所附权利要求的范围内，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，可选择的使用对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种驱动触摸传感器的方法，包括：
在噪声测量部分期间将多个触摸传感器的传感器线连接至感测单元；和
在所述传感器线连接至所述感测单元的状态下以预先选择的噪声测量频率驱动所述感测单元，或者给所述传感器线施加所述噪声测量频率的信号，以在每个噪声测量频率处测量所述触摸传感器的噪声，
其中所述噪声测量部分包括多个子噪声测量部分，
其中所述多个子噪声测量部分的至少两个子噪声测量部分中的噪声测量频率彼此不同，并且
其中所述噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期等于或大于显示装置的一个帧周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器线通过所述传感器线与所述感测单元之间的多路复用器同时连接至所述感测单元。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在触摸输入感测部分期间以第一频率驱动所述感测单元或者给所述传感器线施加所述第一频率的信号，并且执行利用放大增益放大触摸传感器信号的模拟放大、将模拟放大信号积分的模拟积分、将模拟积分信号转换为数字数据的数字转换、以及将所述数字数据积分的数字积分；以及
在所述噪声测量部分期间以包括所述第一频率的噪声测量频率驱动所述感测单元或者给所述传感器线施加包括所述第一频率的噪声测量频率的信号，并且以每个噪声测量频率执行所述模拟放大、所述模拟积分、所述数字转换和所述数字积分，
其中在所述噪声测量部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量大于在所述触摸输入感测部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量，
其中所述放大增益、模拟积分的个数和数字积分的个数中的至少一个在所述触摸输入感测部分和所述噪声测量部分中具有不同的值。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
将在所述噪声测量部分期间在每个噪声测量频率处测量的噪声值与预定基准值进行比较，从而响应于基于所述比较确定存在噪声，将所述第一频率变为具有最小噪声的频率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述噪声测量部分中的放大增益小于所述触摸输入感测部分中的放大增益。
6.根据权利要求2所述的方法，其中当在所述噪声测量部分中所述多路复用器的所有通道不同时连接至所述感测单元时，给不连接至所述感测单元的传感器线施加AC信号。
7.根据权利要求3所述的方法，其中所述噪声测量部分中的模拟积分的个数小于所述触摸输入感测部分中的模拟积分的个数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述噪声测量部分中的数字积分的个数大于所述触摸输入感测部分中的数字积分的个数。
9.根据权利要求2所述的方法，其中当在所述噪声测量部分中所述多路复用器的所有通道不同时连接至所述感测单元时，给连接至所述感测单元的传感器线施加所述噪声测量频率的信号，并且给不连接至所述感测单元的传感器线施加AC信号。
10.一种驱动显示装置的方法，包括：
在显示周期期间给显示面板的像素写入输入图像的数据；和
在噪声测量部分期间，在触摸传感器的传感器线连接至感测单元的状态下以预先选择的噪声测量频率驱动所述感测单元，或者给所述传感器线施加所述噪声测量频率的信号，以在每个噪声测量频率处测量所述触摸传感器的噪声，
其中至少两个子噪声测量部分中的噪声测量频率彼此不同，并且
其中所述噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期等于或大于所述显示装置的一个帧周期。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述传感器线通过所述传感器线与所述感测单元之间的多路复用器同时连接至所述感测单元。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
在触摸输入感测部分期间以第一频率驱动所述感测单元或者给所述传感器线施加所述第一频率的信号，并且执行利用放大增益放大触摸传感器信号的模拟放大、将模拟放大信号积分的模拟积分、将模拟积分信号转换为数字数据的数字转换、以及将所述数字数据积分的数字积分；以及
在所述噪声测量部分期间以包括所述第一频率的噪声测量频率驱动所述感测单元或者给所述传感器线施加包括所述第一频率的噪声测量频率的信号，并且以每个噪声测量频率执行所述模拟放大、所述模拟积分、所述数字转换和所述数字积分，
其中在所述噪声测量部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量大于在所述触摸输入感测部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量，
其中所述放大增益、模拟积分的个数和数字积分的个数中的至少一个在所述触摸输入感测部分和所述噪声测量部分中具有不同的值。
13.一种触摸传感器电路，包括：
触摸传感器驱动器，所述触摸传感器驱动器配置成在噪声测量部分期间，在触摸传感器的传感器线连接至感测单元的状态下以预先选择的噪声测量频率驱动所述感测单元，或者给所述传感器线施加所述噪声测量频率的信号，并且在每个噪声测量频率处测量所述触摸传感器的噪声，
其中所述噪声测量部分包括多个子噪声测量部分，
其中至少两个子噪声测量部分中的噪声测量频率彼此不同，并且
其中所述噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期等于或大于显示装置的一个帧周期。
14.根据权利要求13所述的触摸传感器电路，其中所述触摸传感器驱动器包括：
多路复用器，所述多路复用器配置成选择所述传感器线；和
感测单元，所述感测单元包括：可变增益放大器，所述可变增益放大器连接至所述多路复用器的输出端；模拟积分器，所述模拟积分器连接至所述可变增益放大器的输出端；模拟-数字转换器，所述模拟-数字转换器连接至所述模拟积分器的输出端；和数字积分器，所述数字积分器连接至所述模拟-数字转换器的输出端，
其中在触摸输入感测部分期间所述感测单元以第一频率进行驱动或者给所述传感器线施加所述第一频率的信号，
其中在所述噪声测量部分期间所述感测单元以包括所述第一频率的噪声测量频率进行驱动或者给所述传感器线施加包括所述第一频率的噪声测量频率的信号，
其中在所述噪声测量部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量大于在所述触摸输入感测部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量，并且
其中所述可变增益放大器的放大增益、所述模拟积分器的积分个数和所述数字积分器的积分个数中的至少一个在所述触摸输入感测部分和所述噪声测量部分中具有不同的值。
15.根据权利要求14所述的触摸传感器电路，其中所述触摸传感器驱动器将在所述噪声测量部分期间在每个噪声测量频率处测量的噪声值与预定基准值进行比较，并且当基于所述比较确定存在噪声时将触摸传感器驱动频率变为具有最小噪声值的频率，并且
其中所述触摸传感器驱动频率是用于在所述触摸输入感测部分期间将所述触摸传感器的电荷充电的触摸传感器驱动信号的频率。
16.根据权利要求14所述的触摸传感器电路，其中所述噪声测量部分中的放大增益小于所述触摸输入感测部分中的放大增益。
17.根据权利要求14所述的触摸传感器电路，其中所述噪声测量部分中的所述模拟积分器的积分个数小于所述触摸输入感测部分中的所述模拟积分器的积分个数。
18.根据权利要求17所述的触摸传感器电路，其中所述噪声测量部分中的所述数字积分器的积分个数大于所述触摸输入感测部分中的所述数字积分器的积分个数。
19.一种显示装置，包括：
显示面板，所述显示面板上设置有触摸传感器和像素；
显示面板驱动器，所述显示面板驱动器配置成在显示周期期间给所述显示面板的所述像素写入输入图像的数据；和
触摸传感器驱动器，所述触摸传感器驱动器配置成在噪声测量部分期间，在所述触摸传感器的传感器线连接至感测单元的状态下以预先选择的噪声测量频率驱动所述感测单元，或者给所述传感器线施加所述噪声测量频率的信号，并且在每个噪声测量频率处测量所述触摸传感器的噪声，
其中至少两个子噪声测量部分中的噪声测量频率彼此不同，并且
其中所述噪声测量频率之中的同一频率进行重复的一个循环周期等于或大于所述显示装置的一个帧周期。
20.根据权利要求19所述的显示装置，其中所述触摸传感器驱动器包括：
多路复用器，所述多路复用器配置成选择所述传感器线；和
感测单元，所述感测单元包括：可变增益放大器，所述可变增益放大器连接至所述多路复用器的输出端；模拟积分器，所述模拟积分器连接至所述可变增益放大器的输出端；模拟-数字转换器，所述模拟-数字转换器连接至所述模拟积分器的输出端；和数字积分器，所述数字积分器连接至所述模拟-数字转换器的输出端，
其中在触摸输入感测部分期间所述感测单元以第一频率进行驱动或者给所述传感器线施加所述第一频率的信号，
其中在所述噪声测量部分期间所述感测单元以包括所述第一频率的噪声测量频率进行驱动或者给所述传感器线施加包括所述第一频率的噪声测量频率的信号，
其中在所述噪声测量部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量大于在所述触摸输入感测部分期间同时连接至所述感测单元的所述多路复用器的通道的数量，并且
其中所述可变增益放大器的放大增益、所述模拟积分器的积分个数和所述数字积分器的积分个数中的至少一个在所述触摸输入感测部分和所述噪声测量部分中具有不同的值。
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