CN108228006A - 触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。更具体地，可通过触摸感测模式周期响应于数据线中流过的电流获取触摸信息(指纹信息或触摸位置信息)，所述触摸感测模式周期包括：第一周期，其中相对端连接至开关晶体管的源节点和漏节点的光学传感器被设置在像素区域中，导通电平电压的选通信号被供应给选通线并且驱动电压被供应给数据线；以及第二周期，其中截止电平电压的选通信号被供应给选通线，基准电压被供应给数据线，并且光学传感器被光照射。根据本公开，可在不受寄生电容影响的情况下利用光学传感器以光学方式精确地感测触摸位置和/或指纹。

Description

触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法
技术领域
本公开涉及显示装置，更具体地，涉及一种触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
背景技术
随着信息社会的发展，对用于以各种形式显示图像的显示装置的需求增加。近来，已利用了诸如液晶显示(LCD)装置、等离子体显示面板(PDP)装置和有机发光显示(OLED)装置的各种类型的显示装置。
在这些显示装置当中，存在能够提供基于触摸的输入系统的触摸显示装置，其使得用户能够直观地和方便地在不使用诸如按钮、键盘和鼠标的传统输入系统的情况下容易地输入信息或命令。
为了使触摸显示装置提供这种基于触摸的输入系统，有必要确定用户是否正在执行触摸输入，并且正确地检测触摸坐标(即，触摸位置)。
此外，近来，一些触摸显示装置已开始利用指纹(生物特征信息)作为用于网上银行、产品购买、应用购买、下载等的用户认证手段。
对于各种应用功能，这种触摸显示装置感测用户的指纹并将所感测的指纹与先前存储的指纹进行比较以便执行用户认证。
如上所述，为了精确地执行各种应用功能，触摸显示装置应该能够精确地感测触摸位置或指纹。
然而，在传统触摸显示装置中，主要向与触摸传感器对应的电极施加预定驱动电压，并且基于在触摸传感器与手指或另一电极之间生成的电容感测触摸位置或指纹。
当基于电容感测触摸位置或指纹时，发生这样的问题：由于触摸感测所不需要的寄生电容，触摸感测精度劣化。
另外，当在特定区域中感测触摸位置或指纹时，在一些情况下，由于结构或电路问题，可能无法进行基于电容的感测。
另外，在传统触摸感测技术中，由于有必要在触摸屏面板上形成多个触摸传感器或者形成包含多个触摸传感器的显示面板，所以存在这样的问题：面板制造工艺复杂，并且面板的厚度也增加。
发明内容
鉴于上文，本文所公开的各方面在于提供一种能够以光学方式精确地感测触摸位置和/或指纹的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
另一方面在于提供一种能够在不受寄生电容影响的情况下精确地感测触摸位置和/或指纹的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
另一方面在于提供一种能够有效地执行触摸位置和/或指纹的感测驱动的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
另一方面在于提供一种允许用于感测触摸位置和/或指纹的低电压驱动的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
另一方面在于提供一种能够提高用于感测触摸位置和/或指纹的触摸感测频率的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
另一方面在于提供一种能够在不单独地提供大尺寸触摸传感器的情况下精确地感测触摸位置和/或指纹的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
另一方面在于提供一种能够利用单个结构执行用于驱动显示器的开关功能和用于感测触摸位置和/或指纹的传感器功能的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
在其另一方面，一种触摸显示装置包括：显示面板，其中布置有数据线和选通线，并且由数据线和选通线限定的像素电极被设置在像素区域中；以及选通驱动电路，其被配置为向选通线供应选通信号。
在该触摸显示装置中，像素区域可包括：开关晶体管，其由通过选通线施加到栅节点的选通信号控制，并且电连接在数据线和像素电极之间；以及光学传感器，其相对端分别连接至开关晶体管的源节点和漏节点。
在该触摸显示装置中，触摸感测模式周期可包括：第一周期，其中导通电平电压的选通信号被供应给选通线并且驱动电压被供应给数据线；以及第二周期，其中截止电平电压的选通信号被供应给选通线，基准电压被供应给数据线，并且光学传感器被光照射。
触摸显示装置还可包括触摸感测电路，该触摸感测电路电连接至数据线并且被配置为响应于数据线中流过的电流获取触摸信息(指纹信息或触摸位置信息)。
触摸显示装置可包括各自设置有光学传感器的多个像素区域，并且像素区域可分布于显示面板的整个区域或部分区域上。
基准电压可以是DC电压。
在基准电压为DC电压的情况下，驱动电压可在具有相反极性的第一驱动电压和第二驱动电压之间交替。
在基准电压为DC电压的情况下，像素电极可在施加有第一驱动电压的状态、施加有基准电压的状态、施加有第二驱动电压的状态和施加有基准电压的状态之间交替。
在基准电压为DC电压的情况下，基准电压可具有与显示驱动频率的1/2对应的触摸感测频率。
基准电压可以是在第一基准电压和第二基准电压之间交替的AC电压。
在基准电压为AC电压的情况下，驱动电压可仅在初始帧周期期间以相同的极性被供应一次。
在基准电压为AC电压的情况下，像素电极可从施加有驱动电压的状态开始在施加有第一基准电压的状态和施加有第二基准电压的状态之间交替。
在基准电压为AC电压的情况下，基准电压可具有与显示驱动频率对应的触摸感测频率。
在另一方面，各方面可提供一种触摸显示装置的触摸感测方法，该触摸显示装置包括显示面板，在该显示面板中布置有数据线和选通线并且包括像素区域，在该像素区域中设置有开关晶体管以及由数据线和选通线限定的像素电极，该开关晶体管由通过选通线施加到栅节点的选通信号控制，并且电连接在数据线和像素电极之间。
该触摸感测方法可包括以下步骤：第一像素充电步骤，向选通线供应导通电平电压的选通信号并向数据线供应第一驱动电压；以及第一电流泄漏步骤，向选通线供应截止电平电压的选通信号，向数据线供应基准电压，并且用光照射相对端分别连接至开关晶体管的源节点和漏节点的光学传感器。
在第一电流泄漏步骤之后，该触摸感测方法还可包括以下步骤：第一像素电荷感测步骤，通过向选通线供应导通电平电压的选通信号来感测像素电极与公共电极之间的电荷。
基准电压可以是DC电压或AC电压。
在基准电压为DC电压的情况下，在第一像素电荷感测步骤之后，该触摸感测方法还可包括以下步骤：中间步骤，向选通线供应截止电平电压的选通信号；第二像素充电步骤，向选通线供应截止电平电压的选通信号并向数据线供应第二驱动电压；第二电流泄漏步骤，通过选通线供应截止电平电压的选通信号，向数据线供应所述基准电压，并且用光照射光学传感器；以及第二像素电荷感测步骤，通过向选通线供应导通电平电压的选通信号来感测像素电极与公共电极之间的电荷。
在基准电压为DC电压的情况下，第一驱动电压的极性和第二驱动电压的极性可彼此相反。
在基准电压为DC电压的情况下，第一驱动电压与基准电压之间的电压差可对应于基准电压与第二驱动电压之间的电压差。
在基准电压为DC电压的情况下，可在四个帧周期内执行第一像素充电步骤、第一电流泄漏步骤、第一像素电荷感测步骤、中间步骤、第二像素充电步骤、第二电流泄漏步骤和第二像素电荷感测步骤。另外，可在四个帧周期内获得触摸信息两次。
在基准电压为DC电压的情况下，在执行第一像素充电步骤、第一电流泄漏步骤、第一像素电荷感测步骤、中间步骤、第二像素充电步骤、第二电流泄漏步骤和第二像素电荷感测步骤的同时，像素电极的像素电压可按照第一驱动电压、基准电压、第二驱动电压和基准电压的顺序改变。
在基准电压为AC电压的情况下，在第一像素电荷感测步骤之后，该触摸感测方法还可包括以下步骤：第二电流泄漏步骤，通过选通线供应截止电平电压的选通信号，向数据线供应基准电压，并且用光照射光学传感器；以及第二像素电荷感测步骤，通过向选通线供应导通电平电压的选通信号来感测像素电极与公共电极之间的电荷。
在基准电压为AC电压的情况下，第一电流泄漏步骤中的基准电压可以是第一基准电压，第二电流泄漏步骤中的基准电压可以是第二基准电压，第一基准电压的极性可与第一驱动电压的极性相反，并且第二基准电压的极性可与第一基准电压的极性相反。
在基准电压为AC电压的情况下，第一驱动电压与第一基准电压之间的电压差可对应于第二基准电压与第一基准电压之间的电压差。
在基准电压为AC电压的情况下，可在两个帧周期内执行第一像素充电步骤、第一电流泄漏步骤、第一像素电荷感测步骤、第二电流泄漏步骤和第二像素电荷感测步骤。
在基准电压为AC电压的情况下，在执行第一像素充电步骤、第一电流泄漏步骤、第一像素电荷感测步骤、第二电流泄漏步骤和第二像素电荷感测步骤的同时，像素电极的像素电压可按照第一驱动电压、第一基准电压和第二基准电压的顺序改变。
在另一方面，一种触摸显示装置的触摸感测系统包括显示面板，在该显示面板中布置有数据线和选通线并且包括像素区域，在该像素区域中设置有开关晶体管以及由数据线和选通线限定的像素电极，该开关晶体管由通过选通线施加到栅节点的选通信号控制，并且电连接在数据线和像素电极之间。
该触摸感测系统可包括：驱动电路，其被配置为当导通电平电压的选通信号被供应给选通线时向数据线供应第一驱动电压，并且当截止电平电压的选通信号被供应给选通线，相对端分别连接至开关晶体管的源节点和漏节点的光学传感器被光照射时向数据线供应基准电压；以及光照射装置，其被配置为用光照射光学传感器。
根据各方面，可提供一种能够以光学方式精确地感测触摸位置和/或指纹的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
根据各方面，可提供一种能够在不受寄生电容影响的情况下精确地感测触摸位置和/或指纹的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
根据各方面，可提供一种能够有效地执行触摸位置和/或指纹的感测驱动的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
根据各方面，可提供一种允许用于感测触摸位置和/或指纹的低电压驱动的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
根据各方面，可提供一种能够提高用于感测触摸位置和/或指纹的触摸感测频率的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
根据各方面，可提供一种能够在不单独地提供大尺寸触摸传感器的情况下精确地感测触摸位置和/或指纹的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
根据各方面，可提供一种能够利用单个结构执行用于驱动显示器的开关功能和用于感测触摸位置和/或指纹的传感器功能的触摸显示装置、触摸感测系统和触摸感测方法。
附图说明
本公开的上述特征和优点将从以下结合附图进行的详细描述而更显而易见，附图中：
图1是根据本公开的触摸显示装置的简化系统配置图；
图2是示出根据本公开的触摸显示装置的两种类型的触摸感测的图；
图3A、图3B和图3C是根据本公开的触摸显示装置的指纹感测区域的示例图；
图4是示出根据本公开的触摸显示装置的触摸感测结构的图；
图5是根据本公开的触摸显示装置的触摸感测结构的等效电路图；
图6是示出根据本公开的触摸显示装置的显示驱动的图；
图7是示出根据本公开的触摸显示装置的触摸感测的图；
图8是示出根据本公开的触摸显示装置的驱动电路的图；
图9是示出根据本公开的触摸显示装置的触摸驱动电路的图；
图10是示出根据本公开的触摸显示装置的光照射装置的图；
图11是根据各方面的触摸显示装置的第一触摸感测方法的流程图；
图12是示出根据本公开的触摸显示装置的第一触摸感测方法的图；
图13是依据根据本公开的触摸显示装置的第一触摸感测方法的时序图；
图14是根据本公开的触摸显示装置的第二触摸感测方法的流程图；
图15是示出根据本公开的触摸显示装置的第二触摸感测方法的图；以及
图16是依据根据本公开的触摸显示装置的第二触摸感测方法的时序图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本公开的一些方面。在通过标号指代附图的元件时，相同的元件将由相同的标号指代，尽管它们被示出于不同的附图中。此外，在本公开的以下描述中，被并入本文的已知功能和配置的详细描述在可能使本公开的主题不清楚时将被省略。
另外，在描述本公开的组件时，本文中可使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这些术语中的每一个并非用于限定对应组件的本质、次序或顺序，而仅用于将对应组件与其它组件相区分。在描述特定结构元件“连接到”另一结构元件、“联接到”另一结构元件或“与”另一结构元件“接触”的情况下，应当解释为除了所述特定结构元件直接连接到另一结构元件或与另一结构元件直接接触之外，另一结构元件可“连接到”所述结构元件、“联接到”所述构元件或“与”所述结构元件“接触”。
系统配置和触摸感测的类型
图1是根据本公开的触摸显示装置100的简化系统配置图，图2是示出根据本公开的触摸显示装置100的两种类型的触摸感测的图。
参照图1，根据本公开的触摸显示装置100可提供图像显示功能和触摸输入功能。
根据本公开的触摸显示装置100可包括显示面板110、数据驱动电路120、选通驱动电路130、控制器等，以便提供图像显示功能。
多条数据线DL和多条选通线GL被布置在显示面板110中。
另外，由多条数据线DL和多条选通线GL限定的多个像素也被布置在显示面板110中。
在各个像素区域中，可设置像素电极和开关晶体管，与像素的图像信号对应的数据电压被施加到像素电极，开关晶体管被配置为控制对像素电极施加数据电压。
数据驱动电路120是驱动多条数据线DL以用于图像显示的电路，并且可通过多条数据线DL输出与图像信号对应的数据电压。
选通驱动电路130依次驱动多条选通线GL以用于图像显示，并且可依次向多条选通线GL供应选通信号(扫描信号)以用于图像显示。
控制器被配置为控制数据驱动电路120和选通驱动电路130，并且向数据驱动电路120和选通驱动电路130提供各种控制信号(例如，数据驱动控制信号和选通驱动控制信号)。
控制器根据各个帧中实现的定时开始扫描，将从外部输入的输入图像数据转换为适合于数据驱动电路120中所使用的数据信号格式，输出所转换的图像数据，并且在用于扫描的合适时间控制数据驱动。
控制器可以是典型的显示技术中所使用的定时控制器或者包括定时控制器的被配置为另外执行其它控制功能的控制装置。
图1示出数据驱动电路120仅设置在显示面板110的一侧(例如，上侧或下侧)，但是根据驱动方法、面板设计方法等，数据驱动电路可设置在显示面板110的两侧(例如，上侧和下侧)。
数据驱动电路120可通过包括一个或更多个源极驱动器集成电路(SDIC)来实现。
各个SDIC可通过带式自动接合(TAB)方法或玻璃上芯片(COG)方法连接到显示面板110的接合焊盘，或者可直接设置在显示面板110上。在一些情况下，SDIC可被集成在显示面板110上。另外，各个SDIC可通过膜上芯片(COF)方法实现，其中SDIC被安装在连接到显示面板110的膜上。
各个SDIC可包括移位寄存器、锁存电路、数模转换器(DAC)、输出缓冲器等。
在一些情况下，各个SDIC还可包括模数转换器(ADC)。
图1示出选通驱动电路130仅设置在显示面板110的一侧(例如，左侧或右侧)。然而，根据驱动方法、面板设计方法等，选通驱动电路可设置在显示面板110的两侧(例如，左侧和右侧)。
选通驱动电路130可通过包括一个或更多个选通驱动器集成电路(GDIC)来实现。
各个GDIC可通过TAB方法或COG方法连接到显示面板110的接合焊盘，或者可通过按照面板中栅极(GIP)类型实现来直接设置在显示面板110上。在一些情况下，GDIC可被集成并设置在显示面板110上。另外，各个GDIC可按照COF方法实现，其中GDIC被安装在连接到显示面板110的膜上。
各个GDIC可包括移位寄存器、电平移位器等。
设置在显示面板110中的各个像素可包括诸如晶体管的电路元件。
构成各个像素的电路元件的类型和数量可根据所提供的功能、设计方法等不同地确定。
此外，根据本公开的触摸显示装置100可提供感测用户的触摸的触摸感测功能以便提供触摸输入功能。
这里，作为用户的触摸手段，触摸物体可以是例如手指、笔等。以下，为了描述方便，将假设触摸物体为手指来进行描述。
在本公开中，触摸感测功能包括用于感测是否存在用户的触摸和/或触摸位置(即，触摸坐标P(X,Y))的触摸位置感测功能以及感测用户的指纹的指纹感测功能(或指纹识别功能)。
在根据本公开的触摸显示装置100中，触摸位置传感器可通过被嵌入显示面板110中来设置以感测触摸位置。
即，在根据本公开的触摸显示装置100中，触摸屏面板可以是嵌入显示面板110中的类型(例如，内嵌型、覆盖表面型等)。
多个触摸位置传感器可分布于显示面板110的整个区域中。
在根据本公开的触摸显示装置100中，指纹传感器也可通过被嵌入显示面板110中来设置以感测指纹。
指纹传感器可以是嵌入显示面板110中的多个触摸位置传感器中的一些或全部。
另选地，指纹传感器可与嵌入显示面板110中的多个触摸位置传感器分离。
多个指纹传感器可分布于显示面板110的部分区域中。
如上所述，指纹传感器可以是多个触摸位置传感器中的全部或一些，或者可与多个触摸位置传感器分离。然而，指纹传感器和触摸位置传感器可具有相同的结构并按照相同的方式操作。
即，根据本公开的触摸显示装置100通过按照相同的方式驱动指纹传感器和触摸位置传感器来检测信号。
然而，基于所检测的信号，用于确定触摸位置的处理(算法)可与用于确定指纹信息的处理(算法)不同。
参照图1，为了提供触摸感测功能，根据本公开的触摸显示装置100可包括触摸感测电路140，其通过驱动触摸传感器(例如，触摸位置传感器或指纹传感器)来检测电信号，从而获取触摸信息。
触摸感测电路140所获取的触摸信息可以是例如指纹信息或触摸位置信息。
这里，指纹信息可以是包括脊(手指的指纹中突出的部分)和谷(脊之间凹陷的部分)的形状和图案的信息。
这种指纹信息可以是各个用户独特的生物特征信息。
触摸位置信息可以是关于用户触摸屏幕的位置的信息，或者可包括关于是否存在触摸的信息。
此外，术语“用户的触摸”可意指用户触摸屏幕，或者可意指用户没有触摸屏幕，但是在预定距离内接近屏幕的情况。
如上所述，触摸显示装置100可获取包括触摸位置信息或指纹信息的触摸信息并且可利用所获取的触摸信息以便执行各种应用功能。
图3A、图3B和图3C是各自示出根据各方面的触摸显示装置100的指纹感测区域FPA的示例图。
参照图3A，指纹感测区域FPA可以是图像显示区域300内的部分区域。
参照图3B，指纹感测区域FPA可以是图像显示区域300外的区域。
参照图3C，指纹感测区域FPA可对应于图像显示区域300的整个区域。
指纹感测区域FPA可以是触摸显示装置100的正面或背面。在一些情况下，指纹感测区域FPA可以是侧面。
在这种指纹感测区域FPA中，可存在指纹传感器。
指纹传感器可被设置在显示面板110上。在一些情况下，指纹传感器可被设置在显示面板110以外的面板(传感器面板)上。
当指纹传感器被设置在显示面板110上时，指纹感测区域FPA可存在于显示面板110的整个区域中，或者仅存在于显示面板110的一部分中。
此外，根据本公开的触摸显示装置100可使用基于像素结构的触摸感测结构来执行触摸感测(例如，触摸位置感测或指纹感测)。
这里，像素结构可以是像素能够实际显示图像的实际像素结构、或者与实际像素结构相似但是不实际显示图像的相似像素结构。
下面将描述基于像素结构的触摸感测结构和触摸感测原理。
触摸感测结构
图4是示出根据本公开的触摸显示装置100的触摸感测结构的图，图5是根据本公开的触摸显示装置100的触摸感测结构的等效电路图。
参照图4，根据本公开的触摸显示装置100的显示面板110具有基于像素结构的触摸感测结构。
在根据本公开的触摸显示装置100的显示面板110上布置有多条数据线DL和多条选通线GL，并且还可布置有由多条数据线DL和多条选通线GL限定的多个像素。
在与各个像素对应的区域(即，各个像素区域PA)中可设置有像素电极PXL，作为与像素对应的图像信号的数据电压(即，像素电压)被施加到像素电极PXL。
另外，在各个像素区域PA中可设置有开关晶体管SWT，该开关晶体管SWT电连接在数据线DL与像素电极PXL之间并且经受通过选通线GL施加到栅节点的选通信号的开/关控制。
在导通状态下，开关晶体管SWT将数据电压从数据线DL传送至像素电极PXL。
开关晶体管SWT包括电连接至像素电极PXL的第一节点E1、电连接至数据线DL的第二节点E2、电连接至选通线GL的第三节点E3以及相对端分别与第一节点E1和第二节点E2接触的半导体层。
开关晶体管SWT可根据来自选通线GL的第三节点E3的选通信号(也称为“扫描信号”)经受开/关控制。
在开关晶体管SWT中，第一节点E1可以是漏节点或源节点。第二节点E2可以是源节点或漏节点。第三节点E3可以是栅节点。
以下，为了描述方便，将描述第一节点E1是漏节点，第二节点E2是源节点，第三节点E3是栅节点。
开关晶体管SWT可以是n型晶体管或p型晶体管。
此外，参照图4，相对端分别连接至开关晶体管SWT的第一节点E1和第二节点E2的光学传感器SEN可设置在各个像素区域PA中。
即，在光学传感器SEN的相对端中，第一端可与开关晶体管SWT的第一节点E1直接接触，或者可通过另一图案与开关晶体管SWT的第一节点E1间接接触。在光学传感器SEN的相对端中，第二端可与开关晶体管SWT的第二节点E2直接接触，或者可通过另一图案与开关晶体管SWT的第二节点E2间接接触。例如，光学传感器SEN可以是相对端分别与开关晶体管SWT的第一节点E1(例如，漏节点或源节点)和第二节点E2(例如，源节点或漏节点)接触的感光材料层(例如，未掺杂非晶硅或者n+或p+掺杂非晶硅)。
各自设置有光学传感器SEN的像素区域PA可分布在显示面板110的整个区域上。
当各自设置有光学传感器SEN的像素区域PA被设置在显示面板110的整个区域上时，可在显示面板110的整个区域中感测是否存在触摸和/或触摸位置，或者可在显示面板110的整个区域中感测指纹。
另选地，各自设置有光学传感器SEN的像素区域PA可分布在显示面板110的部分区域上。
当各自设置有光学传感器SEN的像素区域PA仅设置在显示面板110的部分区域中时，可在显示面板110的部分区域中感测是否存在触摸和/或触摸位置，或者可在显示面板110的部分区域中感测指纹。
如上所述，在本公开中，触摸感测结构可包括布置在各个像素区域PA中的像素电极PXL、开关晶体管SWT、光学传感器SEN等。
另外，在本公开中，可认为触摸感测结构可包括数据线DL和选通线GL。
另一方面，施加有公共电压VCOM的公共电极CE可设置在显示面板110上。
公共电极CE与各个像素电极PXL可形成存储电容器Cst，存储电容器Cst用于在与一帧对应的周期时间内维持图像显示所需的电压。
各个像素中的存储电容器Cst的电容通过施加到公共电极PXL的公共电压VCOM和施加到各个像素电极PXL的像素电压来确定。
此外，当用户触摸显示面板110时，可在手指与像素电极PXL之间形成手指电容器Cf。
手指电容器Cf的电容可根据对应像素相对于触摸的位置而变化。
因此，触摸显示装置100可通过检测电容的差异来检测是否存在触摸和/或触摸位置。
另外，手指电容器Cf的电容可根据脊(手指的指纹中突出的部分)和谷(各自为相邻脊之间的凹陷部分)而变化。
因此，触摸显示设备100可通过检测电容的差异来检测包括指纹的脊和谷的图案和形状的指纹信息。
另一方面，上述光学传感器SEN具有对光作出反应的性质，即，感光度。这里，对光的反应(光学反应)意指电特性改变。
在根据本公开的触摸显示装置100中，光学传感器SEN对特定波长带中的光感光。
在光学传感器SEN被光照射之前的状态下光学传感器SEN作为非导体操作，并且当光学传感器SEN被光照射时充当导体，从而改变电特性，结果，其相对端彼此电连接。这里，光学传感器SEN也可被称为光传感器。
用于光学传感器SEN的照射光的类型可根据光学传感器SEN的材料来确定。
例如，用于光学传感器SEN的照射光可以是例如可见光或红外光。
当光传感器SEN是对可见光良好地作出反应的材料(例如，非晶硅)时，可见光可用作照射光。
当光传感器SEN是对红外线良好地作出反应的材料(例如，未掺杂非晶硅或者n+或p+掺杂非晶硅)时，红外光可用作照射光。
如上所述，通过根据光学传感器SEN的材料考虑光学反应程度选择有效照射光，利用光学传感器SEN获得的触摸感测性能可改进。
此外，当触摸位于设置有光学传感器SEN的像素区域PA附近时，被光照射的光学传感器SEN的导电性可改变。
根据本公开的触摸显示装置100可基于光学传感器SEN的导电性根据是否存在触摸的差异(即，泄漏电流的大小的差异)获取关于是否存在触摸和/或触摸位置的触摸信息。
当触摸位于设置有光学传感器SEN的像素区域PA附近时，被光照射的光学传感器SEN的导电性可根据指纹的脊和谷而改变。
根据本公开的触摸显示装置100可基于光学传感器SEN的导电性根据指纹的脊和谷的差异(即，泄漏电流的大小的差异)获取与指纹信息对应的触摸信息。
由于上述触摸感测结构基于像素结构，所以可不在显示面板110上形成用于感测触摸位置和/或指纹的单独的触摸传感器(即，触摸位置传感器或指纹传感器)。
因此，可简化具有触摸感测结构的显示面板110的制造，并且减小具有触摸感测结构的显示面板110的厚度。
另外，由于可利用相同的触摸感测结构来感测触摸位置和指纹二者，可使上述优点进一步最大化。
此外，根据上述触摸感测结构，由于光学传感器SEN的相对端分别与开关晶体管SWT的第一节点E1和第二节点E2接触，所以开关晶体管SWT和光学传感器(SEN)可被组合视为单个器件。
从这一点看，没有必要单独地制造用于驱动显示器的开关元件和用于触摸感测的触摸传感器元件。
以下，将参照图6和图7描述如何利用一个元件执行显示驱动和触摸感测二者。
图6示出根据本公开的触摸显示装置100的显示驱动，图7示出根据本公开的触摸显示装置100的触摸感测。
根据本公开的触摸显示装置100具有进行用于显示图像的显示驱动的显示模式以及进行触摸感测的触摸感测模式。
参照图6和图7，在显示模式周期期间数据驱动电路120驱动数据线DL，并且在触摸感测模式周期期间触摸感测电路140执行触摸感测所需的驱动和信号检测处理。
根据本公开的触摸显示装置100的操作周期可包括用于图像显示的显示模式周期以及用于触摸感测(触摸位置感测或指纹感测)的触摸感测模式周期。
触摸显示装置100的操作周期可被分成显示模式周期和触摸感测模式周期，并且显示模式周期和触摸感测模式周期可按照交替方式进行。
参照图6，在显示模式周期中包括向选通线GL供应能够使开关晶体管SWT导通的导通电平电压(例如，VGH)的选通信号的定时。
在向选通线GL供应导通电平电压(例如，VGH)的选通信号的定时，开关晶体管SWT导通，并且从数据驱动电路120输出至数据线DL的数据电压VDATA通过导通的开关晶体管SWT被施加到像素电极PXL。
参照图7，在触摸感测模式周期中可包括向选通线GL供应能够使开关晶体管SWT截止的截止电平电压(例如，VGL)的选通信号的定时。
进一步参照触摸感测操作过程，在触摸感测模式周期期间在开关晶体管SWT截止之前，随着导通电平电压(例如，VGH)的选通信号被施加到选通线GL而使得开关晶体管SWT导通的状态下，触摸感测电路140通过导通的开关晶体管SWT将触摸感测所需的驱动电压施加到像素电极PXL。
此后，选通驱动电路130通过向选通线GL供应能够使开关晶体管SWT截止的截止电平电压(例如，VGL)的选通信号来使开关晶体管SWT截止。
此时，具有感光度的光学传感器SEN被光照射。
此时，可向数据线DL供应基准电压。
因此，光学传感器SEN对所照射的光作出反应，以使得光学传感器SEN的电特性改变。
因此，驱动电压被施加到像素电极PXL以使得生成泄漏电流Ioff，从而导致连接至像素电极PXL的电容器Cf和Cst中所存储的电荷通过光学传感器SEN从第一电极E1流向第二电极E2。
泄漏电流Ioff的大小可根据像素电极PXL与手指之间的位置关系而变化。
即，根据是否存在触摸，可发生泄漏电流Ioff的差异。例如，当存在触摸时，在光学传感器SEN存在的位置处光的全反射现象消失，结果，照射到光学传感器SEN的光的特性(例如，光的量)改变，这可导致通过光学传感器SEN的泄漏电流的大小变化。
因此，触摸感测电路140可基于泄漏电流Ioff的大小的差异来检测是否存在触摸和/或触摸位置。
另外，泄漏电流的大小可根据像素电极PXL所在的区域中是否存在指纹脊或指纹谷而变化。
即，根据指纹的脊和谷，可发生泄漏电流的差异。例如，在存在指纹脊的情况下与存在指纹谷的情况下，不同地出现光的全反射现象，并且照射光学传感器SEN的光的特性(例如，光的量)大小可变化，结果，通过光学传感器SEN的泄漏电流Ioff的大小可变化。
因此，触摸感测电路140能够基于泄漏电流Ioff的大小的差异来检测包括指纹的脊和谷的图案和形状的指纹信息。
如上所述，可通过包括开关晶体管SWT和光学传感器SEN的一个器件来执行显示驱动和触摸感测二者。
换言之，触摸感测电路140可针对各个像素区域基于通过光学传感器SEN流向数据线DL的泄漏电流Ioff的差异来检测触摸信息(触摸位置信息或指纹信息)。
因此，用于显示驱动的数据线DL可用作检测触摸感测所需的信息的路径。因此，存在这样的优点：不需要将触摸传感器所对应的光学传感器SEN与触摸感测电路140电连接的单独信号线。
上述光学传感器SEN可被称为在特定条件(光照射)下传导电流(泄漏电流)的一种开关。
如上所述，当在向选通线GL供应截止电平电压的选通信号期间用光照射光学传感器SEN时，通过光学传感器SEN发生电流泄漏，结果，电流Ioff在数据线DL中流过。
当在向选通线GL供应截止电平电压的选通信号期间没有用光照射光学传感器SEN时，通过光学传感器SEN没有发生电流泄漏或者发生的电流泄漏可忽略不计，结果，没有电流Ioff流过数据线DL或者电流Ioff非常少地流过以不超过预定水平。
这里，所述预定水平意指可用于触摸感测的非常小的电流并且可以是预设值。
本文中，当描述不存在电流泄漏时，其可包括完全不存在通过光学传感器SEN的泄漏电流的情况或者即使存在通过光学传感器SEN的泄漏电流，通过光学传感器SEN的泄漏电流的量小于预定水平的情况。
如上所述，利用根据是否存在光照射的光学传感器SEN的电流泄漏特性，可感测是否存在触摸和/或触摸位置，或者感测指纹。
触摸感测电路
图8是示出根据本公开的触摸显示装置100的驱动电路的图。
参照图8，在根据本公开的触摸显示装置100中，触摸感测电路140可包括：触摸驱动电路810，其检测在触摸感测模式周期期间数据线DL中流过的电流Ioff或者与电流Ioff对应的电荷或信号；触摸控制器820，其利用触摸算法等基于触摸驱动电路810的检测结果获取触摸信息。
如上所述，通过配置触摸感测电路140将其分成执行驱动和检测处理的触摸驱动电路810和利用触摸算法执行触摸信息获取处理的触摸控制器820，驱动和检测处理与触摸信息获取处理可并行执行，从而降低处理负荷并改进触摸感测性能和效率。
此外，一个或更多个触摸驱动电路810可与在显示模式周期期间向数据线DL供应图像信号的数据驱动电路120一起被实现为一个驱动集成电路800。
如上所述，由于根据操作模式电连接至数据线DL的触摸驱动电路810和数据驱动电路120被实现为一个驱动集成电路800，可通过有效地使用数据线DL来有效地执行显示驱动和触摸驱动。
如上所述，由于包括触摸驱动电路810和数据驱动电路120的两个驱动电路需要电连接至数据线DL，所以根据本公开的触摸显示装置100还可包括开关SW，该开关SW被配置为在显示模式周期中将触摸驱动电路810电连接至数据线DL并且在触摸感测模式周期中将触摸驱动电路810电连接至数据线DL。
这种开关SW可被包括在集成有触摸驱动电路810和数据驱动电路120的驱动集成电路800中。
开关SW可电连接至焊盘，该焊盘电连接至显示面板110的数据线DL。
开关SW可包括连接至数据驱动电路120的X1点、连接至触摸驱动电路810的X2点以及连接至显示面板110的焊盘的Y点，并且可根据开/关操作将X1和X2点中的一个连接至Y点。
开关SW还可包括既不连接至数据驱动电路120也不连接至触摸驱动电路810的X3点。当开关SW将点X3和点Y连接时，不向对应数据线DL供应诸如数据电压或驱动电压的电压信号。即，数据线DL可处于浮置状态。
在本公开中，可从触摸驱动电路810或者从另一电压供给装置供应驱动电压VDRV。
图9是示出根据本公开的触摸显示装置100的触摸驱动电路810的图。
参照图9，触摸驱动电路810可包括放大器AMP、积分器INTG、模数转换器ADC等。
放大器AMP可将输入基准电压VREF输出至显示面板110的对应数据线DL。
这里，基准电压VREF可以是DC电压或AC电压。
放大器AMP可接收作为不同于基准电压VREF的电压的驱动电压(图12、图13、图15和图16所示的VDRV)，并且将驱动电压输出至显示面板110的对应数据线DL。
这里，驱动电压可以是具有预定周期的正或负电压脉冲的电压信号，或者可以是具有不同周期的正电压脉冲和负电压脉冲的电压信号。
该驱动电压可从数据驱动电路120或者另一电压供给电路输出，而不从触摸驱动电路810输出。
触摸驱动电路810可在放大器AMP与显示面板110之间包括一个或更多个复用器。
当电流流过数据线DL时，与该电流对应的电荷可被充入放大器AMP的反馈电容器Cfb中。
因此，从放大器AMP的输出端子输出的信号被输入至积分器INTG。
积分器INTG对输入信号进行积分并且输出积分信号。
模数转换器ADC将与输入积分值对应的模拟信号转换为数字感测值，并且将该数字感测值输出至触摸控制器820。
触摸驱动电路810还可在积分器INTG与模数转换器ADC之间包括采样保持电路和一个或更多个复用器。
光照射装置
图10是示出根据本公开的触摸显示装置100的光照射装置1000的图。
参照图10，根据本公开的触摸显示装置100可包括在光照射定时向光学传感器SEN照射光的光照射装置1000。
光照射装置1000可包括输出光的光输出装置1010、将从光输出装置1010输出的光引导至具有光学传感器SEN的像素区域PA的光引导装置1020等。
从光输出装置1010输出的光在被光引导装置1020全反射的同时被传输至具有光学传感器SEN的像素区域PA。
这里，光引导装置1020可被设置在形成有开关晶体管SWT的层上方。
此外，参照图10，根据本公开的触摸显示装置100还可包括光输出定时控制器1030，光输出定时控制器1030控制从光输出装置1010输出光的定时(光照射定时)。
光输出定时控制器1030可以是控制数据驱动电路120和选通驱动电路130的控制器。
通过上述光照射装置1000，可在触摸感测所需的光照射定时用光照射光学传感器SEN。
以下，将更详细地描述使用上面简要描述的光学传感器SEN的光学触摸感测方法。
在根据本公开的光学触摸感测方法中，在触摸感测模式周期期间通过利用触摸感测结构执行驱动和信号检测处理来获取触摸信息。
该触摸感测模式周期基本上包括：第一周期(图11至图13所示的S10和S40或者图14至图16所示的P10)，其中向选通线GL供应导通电平电压的选通信号并且向数据线DL供应驱动电压VDRV；以及第二周期(图11至图13所示的S20和S50或者图14至图16所示的P20和P40)，其中向选通线GL供应截止电平电压的选通信号，向数据线DL供应基准电压VREF，并且用光照射光学传感器SEN。
在第二周期(图11至图13所示的S20和S50或者图14至图16所示的P20和P40)中通过上述驱动和信号检测处理，泄漏电流Ioff在数据线DL中流过。
触摸感测电路140可电连接至数据线DL，使得可响应于数据线DL中流过的电流(即，泄漏电流Ioff)获取触摸信息。
如上所述，通过利用像素结构作为触摸感测结构并且使得泄漏电流Ioff通过光学传感器SEN生成并在数据线DL中流过，可基于泄漏电流Ioff感测是否存在触摸和/或触摸位置或者感测指纹。
下面作为光学触摸感测方法将描述使用DC(直流)基准电压VREF的第一触摸感测方法和使用交流(AC)基准电压VREF的第二触摸感测方法。
根据本公开的第一触摸感测方法是使用没有电压电平波动的DC基准电压VREF以光学方式执行触摸感测的触摸感测方法。
根据第一触摸感测方法，在触摸感测模式周期中，在光照射定时或者在光照射定时之前或之后供应给数据线DL的基准电压VREF可以是DC电压。
如上所述，当利用DC基准电压VREF执行触摸感测时，方便了基准电压VREF的生成和供给。
另外，在第一触摸感测方法中，在用于像素充电(即，像素电极PXL与公共电极CE之间的电容器Cst的充电)的定时周期中供应给数据线DL的驱动电压VDRV可在具有相反极性的第一驱动电压VDRV1和第二驱动电压VDRV2之间交替。因此，可按照极性反转方式驱动施加有驱动电压VDRV的像素电极PXL。
如上所述，当具有相反极性的第一驱动电压VDRV1和第二驱动电压VDRV2交替地用作驱动电压VDRV时，可防止液晶的劣化等。
另外，在第一触摸感测方法中，像素电极PXL可在施加有第一驱动电压VDRV1的状态、施加有基准电压VREF的状态、施加有第二驱动电压VDRV2的状态和施加有基准电压VREF的状态之间交替。
因此，像素电极PXL的电压可按照所需的程度(触摸感测所需的程度)变化。由此，可感测像素电荷(即，充入像素电极PXL与公共电极CE之间的电容器Cst中的电荷)。
根据上面所公开的第一触摸感测方法，可获得与显示驱动频率的1/2对应的触摸感测频率。即，可在两个帧周期(图像帧周期)期间实现一个触摸感测操作。
因此，在使用DC基准电压VREF的第一触摸感测方法的情况下，尽管有各种优点，可能存在触摸感测速度略慢的缺点。
此外，根据本公开的第二触摸感测方法是利用电平摆动的AC基准电压VREF以光学方式执行触摸感测的触摸感测方法。
根据第二触摸感测方法，在触摸感测模式周期中，在光照射定时或者在光照射定时之前或之后供应给数据线DL的基准电压VREF可以是AC电压。
在此第二触摸感测方法中，在像素充电周期(图11至图13所示的S10和S40或者图14至图16所示的P10)中供应给数据线DL的驱动电压VDRV可仅在初始帧周期期间供应一次。
另外，与第一触摸感测方法不同，无需每次触摸感测时供应驱动电压VDRV(即，无需每两个帧周期供应一次驱动电压)。电流可仅供应一次。
因此，与第一触摸感测方法不同，无需在改变极性的同时供应驱动电压VDRV。
如上所述，根据第二触摸感测方法，供应驱动电压VDRV的次数可减少。
此外，在第二触摸感测方法中，基准电压VREF可以是在第一基准电压VREF1和第二基准电压VREF2之间交替的AC电压。
因此，在第二触摸感测方法中，驱动电压VDRV允许使用比第一触摸感测方法中的驱动电压VDRV低的电压。
例如，当与第一触摸感测方法中的驱动电压VDRV对应的正第一驱动电压VDRV1和负第二驱动电压VDRV2为+A[V]和-A[V]并且第二触摸感测方法中的驱动电压VDRV为B[V]时，B可小于A。
此外，在第二触摸感测方法中，从施加有驱动电压VDRV的状态开始，像素电极PXL可在施加有第一基准电压VREF1的状态和施加有第二基准电压VREF2的状态之间交替。
因此，根据第二触摸感测方法，即使使用低驱动电压VDRV，像素电极PXL的电压也可按照所需的程度(触摸感测所需的程度)变化。
根据上面所公开的第二触摸感测方法，可获得与显示驱动频率对应的触摸感测频率。
例如，根据第二触摸感测方法，触摸感测频率可与显示驱动频率相同。
即，可在各个帧周期(图像帧周期)中实现一个触摸感测操作。
因此，在使用AC基准电压VREF的第二触摸感测方法的情况下，存在触摸感测速度高的优点。
以下，将参照时序图更详细地描述上面简要描述的第一触摸感测方法和第二触摸感测方法。
第一触摸感测方法
图11是根据本公开的触摸显示装置100的第一触摸感测方法的流程图，图12是示出根据本公开的触摸显示装置100的第一触摸感测方法的图，图13是依据根据本公开的触摸显示装置100的第一触摸感测方法的时序图。
参照图11至图13，触摸显示装置100的第一触摸感测方法可包括以下步骤：第一像素充电步骤(S10)，向选通线GL供应导通电平电压的选通信号并向数据线DL供应第一驱动电压VDRV1；第一电流泄漏步骤(S20)，向选通线GL供应截止电平电压(例如，低电平电压)的选通信号，向数据线DL供应基准电压VREF，用光照射光学传感器SEN；等等。
在第一触摸感测方法中，基准电压VREF可以是DC电压。
如上所述，当利用DC基准电压VREF执行触摸感测时，方便了基准电压VREF的生成和供给。
此外，还可提供感测定时控制开关(未示出)以控制触摸驱动电路810的放大器AMP与显示面板110之间的感测定时。
这种感测定时控制开关可以是图8中的开关SW或者存在于触摸驱动电路810中的任何其它开关。
感测定时控制开关的开/关定时是图13中的感测信号的定时。
在上述第一像素电荷感测步骤(S30)中，定时控制开关根据一个感测定时接通。
参照图11至图13，在第一像素充电步骤(S10)和第一电流泄漏步骤(S20)之后，还可执行第一像素电荷感测步骤(S30)。
此后，还可执行中间步骤(S35)、第二像素充电步骤(S40)、第二电流泄漏步骤(S50)和第二像素电荷感测步骤(S60)。
在第一像素电荷感测步骤(S30)中，触摸显示装置100可通过向选通线GL供应导通电平电压(例如，高电平电压)的选通信号来感测像素电极与公共电极之间的电荷。
触摸显示装置100可前进至中间步骤(S35)，其中向选通线GL供应截止电平电压(例如，低电平电压)的选通信号。
在第二像素充电步骤(S40)中，触摸显示装置100可向选通线GL供应导通电平电压的选通信号并且可向数据线DL供应第二驱动电压VDRV2。
在第二电流泄漏步骤(S50)中，触摸显示装置100可通过选通线GL供应截止电平电压的选通信号，可向数据线DL供应基准电压VREF，并且可用光照射光学传感器SEN。
在第二像素电荷感测步骤(S60)中，触摸显示装置100可通过向选通线GL供应导通电平电压的选通信号来感测像素电极与公共电极之间的电荷。
在该第二像素电荷感测步骤(S60)中，定时控制开关根据两个感测定时接通。
如上所述，在第一像素充电步骤(S10)、第一电流泄漏步骤(S20)和第一像素电荷感测步骤(S30)之后，可通过一个感测(触摸感测)获取触摸信息。另外，在中间步骤(S35)之后，可通过按照与步骤S10至S30相同的方式通过第二像素充电步骤(S40)、第二电流泄漏步骤(S50)和第二像素电荷感测步骤(S60)执行感测(触摸感测)两次来获取触摸信息两次。
此外，在第一触摸感测方法中，第一驱动电压VDRV1的极性和第二驱动电压VDRV2的极性可彼此相反。
第一驱动电压VDRV1的极性可为正(正极性)，第二驱动电压VDRV2的极性可为负(负极性)。
另一方面，第一驱动电压VDRV1的极性可为负(负极性)，第二驱动电压VDRV2的极性可为正(正极性)。
如上所述，在触摸显示装置100中，通过交替地使用具有相反极性的第一驱动电压VDRV1和第二驱动电压VDRV2作为驱动电压VDRV，可防止液晶的劣化等。
此外，第一驱动电压VDRV1的极性和第二驱动电压VDRV2的极性可关于基准电压VREF彼此相反。
第一驱动电压VDRV1与基准电压VREF之间的电压差可对应于基准电压VREF与第二驱动电压VDRV2之间的电压差。
参照图13，第一驱动电压VDRV1与基准电压VREF之间的电压差可对应于基准电压VREF与第二驱动电压VDRV2之间的电压差。
例如，当第一驱动电压VDRV1为+A[V]，第二驱动电压VDRV2为-A[V]，并且基准电压VREF为0[V]时，第一驱动电压VDRV1与基准电压VREF之间的电压差ΔV为A(＝(+A)-(0)＝A)，并且基准电压VREF与第二驱动电压VDRV2之间的电压差ΔV变为A(＝(0)-(-A)＝A)，结果，第一驱动电压VDRV1与基准电压VREF之间的电压差和基准电压VREF与第二驱动电压VDRV2之间的电压差可相同。
如上所述，由于使用关于基准电压VREF具有相反极性的第一驱动电压VDRV1和第二驱动电压VDRV2来驱动触摸显示装置100，在触摸驱动条件下不会发生变化，以使得触摸感测性能不会劣化。
此外，在第一触摸感测方法中，可在四个帧周期内执行第一像素充电步骤(S10)、第一电流泄漏步骤(S20)、第一像素电荷感测步骤(S30)、中间步骤(S35)、第二像素充电步骤(S40)、第二电流泄漏步骤(S50)和第二像素电荷感测步骤(S60)。
因此，可在四个帧周期期间获得触摸信息两次。换言之，可在整个屏幕区域中每两个帧周期获取关于是否存在触摸和/或触摸位置的触摸信息，或者可在整个指纹感测区域中每两个帧周期获取关于指纹信息的触摸信息。
即，当使用上面所公开的第一触摸感测方法时，可获得与显示驱动频率的1/2对应的触摸感测频率。
参照图13，在执行第一像素充电步骤(S10)、第一电流泄漏步骤(S20)、第一像素电荷感测步骤(S30)、中间步骤(S35)、第二像素充电步骤(S40)、第二电流泄漏步骤(S50)和第二像素电荷感测步骤(S60)的同时，像素电极PXL的像素电压VPXL可按照第一驱动电压VDRV1(例如，+A[V])、基准电压VREF(例如，0[V])、第二驱动电压VDRV2(例如，-A[V])和基准电压VREF(例如，0[V])的顺序改变。
在步骤S10至S30期间像素电极PXL的像素电压VPXL的变化与步骤S40至S60期间像素电极PXL的像素电压VPXL的变化相同，尽管前者的极性与后者相反。
更具体地，在第一像素充电步骤(S10)和第一电流泄漏步骤(S20)期间，像素电极PXL的像素电压VPXL可对应于第一驱动电压VDRV1。
在第一像素电荷感测步骤(S30)期间，像素电极PXL的像素电压VPXL对应于基准电压VREF。
在中间步骤(S35)期间，像素电极PXL的像素电压VPXL可对应于基准电压VREF。
在第二像素充电步骤(S40)和第二电流泄漏步骤(S50)期间，像素电极PXL的像素电压VPXL对应于第二驱动电压VDRV2。另外，在第二像素电荷感测步骤(S60)期间像素电极PXL的像素电压VPXL可对应于基准电压VREF。
通过像素电极PXL的电压状态变化，可使像素电极PXL的电压波动为所需的程度(触摸感测所需的程度，A[V])。由此，可感测像素电荷(即，像素电极PXL与公共电极CE之间的电容器Cst中所充入的电荷)。
此外，在上述第一触摸感测方法中，为了执行一次触摸感测，需要用于像素充电的主选通驱动(S10、S40)和用于像素电荷感测的辅选通驱动(S30、S60)。即，为了执行一个触摸感测操作，有必要向选通线GL供应导通电平电压的选通信号两次。
然而，在面板中栅极(GIP)方法的选通驱动技术的情况下，难以在一个帧周期中实现选通驱动两次。
因此，根据第一触摸感测方法，可在两个帧周期期间通过两个选通驱动操作执行一次感测操作。
因此，触摸感测频率对应于显示驱动频率的1/2。
另一方面，当基于作为DC电压的基准电压VREF连续地以相同极性供应驱动电压VDRV时，可能发生液晶的劣化。
因此，为了防止液晶的劣化，在第一触摸感测方法中交替地施加具有相反极性的第一驱动电压VDRV1和第二驱动电压VDRV2。
然而，在像素电极PXL中，需要发生触摸感测所需程度的电压变化(例如，A)，并且该电压变化可对应于第一驱动电压VDRV1与基准电压VREF之间的电压差，并可对应于基准电压VREF与第二驱动电压VDRV2之间的电压差。
因此，第一驱动电压VDRV1和第二驱动电压VDRV2中的每一个需要高电压(例如，+A[V]，-A[V])以便使得在像素电极PXL处生成触摸感测所需程度的电压变化(例如，A)。
第二触摸感测方法
根据本公开的触摸显示装置100的第二触摸感测方法是使用AC基准电压VREF的触摸感测方法。与第一触摸感测方法不同，利用电压电平摆动的AC基准电压VREF，可利用低电压驱动电压VDRV执行触摸驱动并通过触摸驱动获取触摸信息，结果，可每帧周期获取触摸信息。
将参照图14至图16更详细地描述根据本公开的第二触摸感测方法。
图14是根据本公开的触摸显示装置100的第二触摸感测方法的流程图，图15是示出根据本公开的触摸显示装置100的第二触摸感测方法的图，图16是依据根据本公开的触摸显示装置100的第二触摸感测方法的时序图。
参照图14至图16，触摸显示装置100的第二触摸感测方法可包括以下步骤：第一像素充电步骤(P10)，向选通线GL供应导通电平电压的选通信号并向数据线DL供应驱动电压VDRV；第一电流泄漏步骤(P20)，向选通线GL供应截止电平电压的选通信号，向数据线DL供应基准电压VREF，并用光照射光学传感器SEN；等等。
在第一像素充电步骤(P10)中，驱动电压VDRV可为正电压。
例如，驱动电压VDRV可为+B[V]。
如上所述，在第二触摸感测方法中，基准电压VREF可以是在第一基准电压VREF1和第二基准电压VREF2之间交替的AC电压。
例如，第一基准电压VREF1是低电平电压并且可为-B[V]。第二基准电压VREF2是高电平电压并且可为+B[V]。
这里，B可以是第二触摸感测方法中所使用的驱动电压VDRV的电压值或者用作第二触摸感测方法中的变化电压的基准电压VREF的电压值。B可为A(与第一触摸感测方法中所使用的驱动电压VDRV的电压值对应)的1/2。
因此，第二触摸感测方法可形成像素电极PXL的电压状态，使得即使当使用具有相同极性的驱动电压VDRV时，也可防止液晶的劣化。另外，第二触摸感测方法中所使用的驱动电压VDRV的电压值B可被设定为低于第一触摸感测方法中所使用的驱动电压VDRV的电压值A。
此外，第二触摸感测方法可在第一电流泄漏步骤(P20)之后包括第一像素电荷感测步骤(P30)，第一像素电荷感测步骤(P30)通过向选通线GL供应导通电平电压的选通信号来感测像素电极与公共电极之间的电荷。
在第一像素电荷感测步骤(P30)中，定时控制开关根据一个感测定时接通。
如上所述，可在没有像素充电步骤的情况下，直接在执行第一像素充电步骤(P10)、第一电流泄漏步骤(P20)和第一像素电荷感测步骤(P30)之后执行第二电流泄漏步骤(S40)和第二像素电荷感测步骤(P50)。
在第二电流泄漏步骤(P40)中，触摸显示装置100可通过选通线GL供应截止电平电压的选通信号，可向数据线DL供应基准电压VREF，并且可用光照射光学传感器SEN。
在第二像素电荷感测步骤(P50)中，触摸显示装置100可通过向选通线GL供应导通电平电压的选通信号来感测像素电极与公共电极之间的电荷。
此外，第一电流泄漏步骤(P20)中的基准电压VREF为第一基准电压VREF1(例如，-B[V])。另外，第二电流泄漏步骤(P40)中的基准电压VREF为第二基准电压VREF2(例如，+B[V])。
第一基准电压VREF1的极性与驱动电压VDRV的极性相反。
例如，第一基准电压VREF1的极性可为负(负极性)，驱动电压VDRV可为正(正极性)。
因此，在第一像素电荷感测步骤(P30)中，像素电压VPXL的电压变化ΔV变为2B[V](＝驱动电压(B[V])-第一基准电压(-B[V]))＝B[V]–(-B[V]))。
另外，第二基准电压VREF2的极性可与第一基准电压VREF1的极性(-5V)相反。
因此，在第二像素电荷感测步骤(P50)中，像素电压VPXL的电压变化ΔV为2B[V](＝第二基准电压(B[V])-第一基准电压-B[V])＝B[V]-(-B[V]))。
在该第二像素电荷感测步骤(P50)中，定时控制开关根据两个感测定时接通。
利用上述第二触摸感测方法，即使驱动电压VDRV仅供应一次，也可执行感测(触摸感测)两次。
在第二触摸感测方法中，驱动电压(VDRV＝+B[V])与第一基准电压(VREF1＝-B[V])之间的电压差(ΔV＝2B)可对应于第二基准电压(VREF2＝+B[V])与第一基准电压(VREF1＝-B[V])之间的电压差(ΔV＝2B)。
这里，驱动电压(VDRV＝+B[V])与第一基准电压(VREF1＝-B[V])之间的电压差(ΔV＝2B)可对应于第二基准电压(VREF2＝+B[V])与第一基准电压(VREF1＝-B[V])之间的电压差(ΔV＝2B)，并且可对应于触摸感测所需并允许触摸感测的电压变化(A[V])。
据此，即使使用具有低电压值的驱动电压VDRV，也可如第一触摸感测方法中一样允许正常触摸感测。
在上述第二触摸感测方法中，在执行第一像素充电步骤(P10)、第一电流泄漏步骤(P20)、第一像素电荷感测步骤(P30)、第二电流泄漏步骤(P40)和第二像素电荷感测步骤(P50)的同时，像素电极PXL的像素电压VPXL可按照驱动电压(VDRV＝+B[V])、第一基准电压(VREF1＝-B[V])和第二基准电压(VREF2＝+B[V])的顺序变化。
换言之，在第一像素充电步骤(P10)和第一电流泄漏步骤(P20)期间，像素电极PXL的像素电压VPXL可对应于驱动电压VDRV。
在第一像素电荷感测步骤(S30)和第二电流泄漏步骤(P40)期间，像素电极PXL的像素电压VPXL可对应于第一基准电压VREF1。
在第二像素电荷感测步骤(P50)期间，像素电极PXL的像素电压VPXL可对应于第二基准电压VREF2。
因此，根据第二触摸感测方法，即使使用低驱动电压VDRV，也可在像素电极PXL中生成触摸感测所需程度的电压变化。
此外，在上述第二触摸感测方法中，在两个帧周期内执行第一像素充电步骤(P10)、第一电流泄漏步骤(P20)、第一像素电荷感测步骤(P30)、第二电流泄漏步骤(P40)和像素电荷感测步骤(P50)，以使得触摸感测可执行两次。换言之，可在整个屏幕区域中每帧周期获取关于是否存在触摸和/或触摸位置的触摸信息，或者可在整个指纹感测区域每帧周期获取关于指纹信息的触摸信息。
即，根据第二触摸感测方法，触摸显示装置100能够每帧周期执行一次感测。因此，触摸感测频率可对应于显示驱动频率。
如上所述，触摸显示装置100具有以光学方式提供触摸感测方法的触摸感测系统并且为此包括驱动电路和光照射装置1000。
当导通电平电压的选通信号被供应给选通线GL时触摸感测系统的驱动电路可向数据线DL供应驱动电压VDRV，并且当截止电平电压的选通信号被供应给选通线GL并且电连接在开关晶体管SWT的源节点和漏节点之间的光学传感器SEN被光照射时，可向数据线DL供应基准电压VREF。
该驱动电路可以是图8中的触摸感测电路140、触摸驱动电路810或集成驱动集成电路800，并且在一些情况下还可包括选通驱动电路130。
光照射装置1000能够在光照射定时用光照射光学传感器SEN。
根据上述本公开，可按照光学方式精确地感测触摸位置和/或指纹。
根据本公开，可在不受寄生电容影响的情况下精确地感测触摸位置和/或指纹。
根据本公开，可有效地执行触摸位置和/或指纹的感测驱动。
根据本公开，允许低电压驱动用于感测触摸位置和/或指纹。
根据本公开，可增加用于感测触摸位置和/或指纹的触摸感测频率。
根据本公开，通过利用像素结构作为触摸像素结构，可在不单独地包括大尺寸触摸传感器的情况下精确地感测触摸位置和/或指纹。
根据本公开，可利用单个结构执行用于驱动显示器的开关功能和用于感测触摸位置和/或指纹的传感器功能。
以上描述和附图仅出于例示目的而提供了本公开的技术构思的示例。本公开所属技术领域的普通技术人员将理解，在不脱离本公开的基本特征的情况下，可进行形式上的各种修改和变化，例如配置的组合、分离、替换和改变。因此，本公开中所公开的方面旨在示出本公开的技术构思的范围，本公开的范围不由该方面限制。本公开的范围将基于所附权利要求书解释，使得包括在等同于权利要求书的范围内的所有技术构思均属于本公开。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月12日提交的韩国专利申请No.10-2016-0168298的优先权，其出于所有目的通过引用并入本文，如同在本文中充分阐述一样。

Claims (30)

1.一种触摸显示装置，该触摸显示装置包括：
显示面板，在该显示面板中布置有数据线和选通线并且像素电极被设置在像素区域中；
开关晶体管，该开关晶体管由通过所述选通线施加到栅节点的选通信号控制，并且该开关晶体管电连接在所述数据线和所述像素电极之间；
光学传感器，该光学传感器具有连接至所述开关晶体管的源节点和漏节点的两端；
选通驱动电路，该选通驱动电路向所述选通线供应所述选通信号；以及
触摸感测电路，该触摸感测电路电连接至所述数据线并且被配置为响应于所述数据线中流过的电流来获取触摸信息，
其中，所述触摸显示装置在包括第一周期和第二周期的触摸感测模式周期期间操作触摸感测模式，在所述第一周期期间导通电平电压的选通信号被供应给所述选通线并且驱动电压被供应给所述数据线，并且在所述第二周期期间截止电平电压的选通信号被供应给所述选通线，基准电压被供应给所述数据线，并且所述光学传感器被光照射。
2.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，当在向所述选通线供应所述截止电平电压的选通信号的时候所述光学传感器未被光照射时，在所述数据线中没有电流流过，或者电流按照预定水平或以下流过。
3.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述光是红外光或可见光。
4.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述触摸信息是指纹信息或触摸位置信息。
5.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，包括所述光学传感器的所述像素区域被设置在所述显示面板的整个区域中。
6.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，包括所述光学传感器的所述像素区域被设置在所述显示面板的部分区域中。
7.根据权利要求1所述的触摸显示装置，该触摸显示装置还包括被配置为在光照射定时用所述光照射所述光学传感器的光照射装置。
8.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述基准电压是DC电压。
9.根据权利要求8所述的触摸显示装置，其中，所述驱动电压在具有相反极性的第一驱动电压和第二驱动电压之间交替。
10.根据权利要求9所述的触摸显示装置，其中，所述像素电极在施加有所述第一驱动电压的状态、施加有所述基准电压的状态、施加有所述第二驱动电压的状态和施加有所述基准电压的状态之间交替。
11.根据权利要求8所述的触摸显示装置，其中，所述触摸显示装置具有与显示驱动频率的1/2对应的触摸感测频率。
12.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述基准电压是在第一基准电压和第二基准电压之间交替的AC电压。
13.根据权利要求12所述的触摸显示装置，其中，所述驱动电压仅在初始帧周期期间以相同的极性供应一次。
14.根据权利要求13所述的触摸显示装置，其中，所述像素电极被施加有所述驱动电压并且在施加有所述第一基准电压的状态和施加有所述第二基准电压的状态之间交替。
15.根据权利要求12所述的触摸显示装置，其中，所述触摸显示装置具有与显示驱动频率对应的触摸感测频率。
16.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路包括触摸驱动电路和触摸控制器，所述触摸驱动电路被配置为在所述触摸感测模式周期期间检测所述数据线中流过的电流或者与所述电流对应的电荷或信号，所述触摸控制器被配置为基于所述触摸驱动电路的检测结果来获取触摸信息。
17.根据权利要求16所述的触摸显示装置，该触摸显示装置还包括：
数据驱动电路，该数据驱动电路在显示模式周期期间向所述数据线供应图像信号，
其中，所述触摸驱动电路和所述数据驱动电路被实现为单个驱动集成电路。
18.一种触摸显示装置的触摸感测方法，该触摸显示装置包括显示面板，在该显示面板中布置有数据线和选通线并且该显示面板包括像素区域，在该像素区域中设置有开关晶体管以及由所述数据线和所述选通线限定的像素电极，该开关晶体管由通过所述选通线施加到栅节点的选通信号控制，并且该开关晶体管电连接在所述数据线和所述像素电极之间，所述触摸感测方法包括以下步骤：
第一像素充电步骤，向所述选通线供应导通电平电压的选通信号并向所述数据线供应第一驱动电压；以及
第一电流泄漏步骤，向所述选通线供应截止电平电压的选通信号，向所述数据线供应基准电压，并且用光照射两端分别连接至所述开关晶体管的源节点和漏节点的光学传感器。
19.根据权利要求18所述的触摸感测方法，其中，所述基准电压是DC电压。
20.根据权利要求19所述的触摸感测方法，其中，在所述第一电流泄漏步骤之后，所述触摸感测方法还包括以下步骤：
第一像素电荷感测步骤，通过向所述选通线供应导通电平电压的选通信号来感测所述像素电极与公共电极之间的电荷；
中间步骤，向所述选通线供应所述截止电平电压的选通信号；
第二像素充电步骤，向所述选通线供应所述导通电平电压的选通信号并向所述数据线供应第二驱动电压；
第二电流泄漏步骤，通过所述选通线供应所述截止电平电压的选通信号，向所述数据线供应所述基准电压，并且用光照射所述光学传感器；以及
第二像素电荷感测步骤，通过向所述选通线供应所述导通电平电压的选通信号来感测所述像素电极与所述公共电极之间的电荷。
21.根据权利要求20所述的触摸感测方法，其中，所述第一驱动电压和所述第二驱动电压具有彼此相反的极性。
22.根据权利要求20所述的触摸感测方法，其中，所述第一驱动电压与所述基准电压之间的电压差对应于所述基准电压与所述第二驱动电压之间的电压差。
23.根据权利要求20所述的触摸感测方法，其中，在四个帧周期内执行所述第一像素充电步骤、所述第一电流泄漏步骤、所述第一像素电荷感测步骤、所述中间步骤、所述第二像素充电步骤、所述第二电流泄漏步骤和所述第二像素电荷感测步骤，并且在所述四个帧周期内获取触摸信息两次。
24.根据权利要求20所述的触摸感测方法，其中，在执行所述第一像素充电步骤、所述第一电流泄漏步骤、所述第一像素电荷感测步骤、所述中间步骤、所述第二像素充电步骤、所述第二电流泄漏步骤和所述第二像素电荷感测步骤的同时，
所述像素电极的像素电压按照所述第一驱动电压、所述基准电压、所述第二驱动电压和所述基准电压的顺序改变。
25.根据权利要求18所述的触摸感测方法，其中，所述基准电压是在第一基准电压和第二基准电压之间交替的AC电压。
26.根据权利要求25所述的触摸感测方法，其中，在所述第一电流泄漏步骤之后，所述触摸感测方法还包括以下步骤：
第一像素电荷感测步骤，通过向所述选通线供应所述导通电平电压的选通信号来感测所述像素电极与公共电极之间的电荷；
第二电流泄漏步骤，通过所述选通线供应所述截止电平电压的选通信号，向所述数据线供应所述基准电压，并且用光照射所述光学传感器；以及
第二像素电荷感测步骤，通过向所述选通线供应所述导通电平电压的选通信号来感测所述像素电极与所述公共电极之间的电荷，
其中，所述第一电流泄漏步骤中的基准电压是第一基准电压，所述第二电流泄漏步骤中的基准电压是第二基准电压，所述第一基准电压的极性与所述第一驱动电压的极性相反，并且第二驱动电压的极性与所述第一基准电压的极性相反。
27.根据权利要求26所述的触摸感测方法，其中，所述第一驱动电压与所述第一基准电压之间的电压差对应于所述第二基准电压与所述第一基准电压之间的电压差。
28.根据权利要求26所述的触摸感测方法，其中，在两个帧周期内执行所述第一像素充电步骤、所述第一电流泄漏步骤、所述第一像素电荷感测步骤、所述第二电流泄漏步骤和所述第二像素电荷感测步骤，并且在所述两个帧周期内获取触摸信息两次。
29.根据权利要求26所述的触摸感测方法，其中，在执行所述第一像素充电步骤、所述第一电流泄漏步骤、所述第一像素电荷感测步骤、所述第二电流泄漏步骤和所述第二像素电荷感测步骤的同时，
所述像素电极的像素电压按照所述第一驱动电压、所述第一基准电压和所述第二基准电压的顺序改变。
30.一种触摸显示装置的触摸感测系统，该触摸显示装置包括显示面板，在该显示面板中布置有数据线和选通线并且该显示面板包括像素区域，在该像素区域中设置有开关晶体管以及由所述数据线和所述选通线限定的像素电极，该开关晶体管由通过所述选通线施加到栅节点的选通信号控制，并且该开关晶体管电连接在所述数据线和所述像素电极之间，所述触摸感测系统包括：
驱动电路，该驱动电路被配置为当导通电平电压的选通信号被供应给所述选通线时向所述数据线供应第一驱动电压，并且当截止电平电压的选通信号被供应给所述选通线，两端连接至所述开关晶体管的源节点和漏节点的光学传感器被光照射时向所述数据线供应基准电压；以及
光照射装置，该光照射装置被配置为用光照射所述光学传感器。
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