CN110096181A - 显示设备 - Google Patents

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CN110096181A
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sensing
sensor
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noise
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金道益
高光范
金正学
李相哲
金佳英
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Abstract

提供了包括高灵敏度触摸传感器的显示设备。该显示设备包括：像素，布置在显示区域中；感测电极，布置在与显示区域至少部分地重叠的感测区域中；感测线，联接至相应的感测电极；噪声检测电极，与感测电极设置在相同的层上；以及感测通路，各自包括联接至感测电极中的任一个的第一输入端子和联接至噪声检测电极的第二输入端子，感测通路中的每个生成与第一输入端子和第二输入端子之间的电压差对应的输出信号。

Description

显示设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年1月31日提交至韩国知识产权局的第10-2018-0012270号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的方面涉及显示设备，且更具体地，涉及包括触摸传感器的显示设备。
背景技术
包括触摸传感器的触摸屏显示设备已经被广泛用于提供便利的输入装置。例如，触摸传感器附接至显示设备的一个表面或与显示面板一体地制造来感测触摸输入。移动触摸屏显示设备便于人类在没有附加的硬件或附件的情况下与设备交互。
发明内容
实施方式提供了包括高灵敏度触摸传感器的显示设备。
根据本公开的方面，提供了这样的显示设备，该显示设备包括：像素，布置在显示区域中；感测电极，布置在与显示区域至少部分地重叠的感测区域中；感测线，联接至相应的感测电极；噪声检测电极，与感测电极设置在相同的层上；以及感测通路，各自包括联接至感测电极中的任一个的第一输入端子和联接至噪声检测电极的第二输入端子，感测通路中的每个生成与第一输入端子和第二输入端子之间的电压差对应的输出信号。
感测线可与感测电极和噪声检测电极设置在相同的层上。
在设置有感测电极的传感器中，感测线可一体地联接至感测电极中的任一个。
显示设备还可包括驱动电极和联接至驱动电极的驱动线，其中，驱动电极布置在感测区域中，驱动电极与感测电极和噪声检测电极设置在相同的层上。
在设置有驱动电极和感测电极的传感器中，驱动线中的每个可一体地联接至驱动电极中的任一个。
感测电极中的每个可在感测区域中沿着第一方向延伸。驱动电极中的每个可配置有多个分离电极，所述多个分离电极沿着第一方向和与第一方向交叉的第二方向与预定坐标点对应地分布在感测区域中。
噪声检测电极可包括：第一电极部，设置在感测区域的外部处；以及第二电极部，从第一电极部延伸至感测区域的内部。
第二电极部可沿着与感测电极中的至少一个感测电极平行的第一方向延伸。
感测电极中的每个可包括设置在其内部处的开口。噪声检测电极的第二电极部可从第一电极分支成多个部分，其中，该多个部分位于感测电极中的每个的开口中。
驱动线可具有台阶形状，台阶形状的数量与对应的驱动电极的位置对应。
噪声检测电极的第二电极部可设置成靠近驱动线，同时具有与驱动线的台阶形状对应的台阶形状。
第二电极部可具有细线结构、网格结构、板型结构或它们的任意组合。
显示设备还可包括虚拟图案，该虚拟图案设置成靠近驱动线，同时具有对应于驱动线的台阶形状而逐渐变化的长度。
噪声检测电极的第二电极部可平行于虚拟图案设置并且设置成与虚拟图案相邻。
感测电极中的每个可包括设置在其内部处的至少一个开口。噪声检测电极还可包括设置在感测电极中的每个的开口中的第三电极部。
显示设备还可包括联接在噪声检测电极与感测通路之间的放大电路。
可针对驱动电极中的每个被驱动的多个子周期之中的每至少一个子周期来改变放大电路的增益值。
驱动电极中的每个可在感测区域中沿着第一方向延伸。感测电极中的每个可配置有多个分离电极，所述多个分离电极沿着第一方向和与第一方向交叉的第二方向与预定坐标点对应地分布在感测区域中。
噪声检测电极可包括：第一电极部，设置在感测区域的外部处；以及第二电极部，从第一电极部延伸至感测区域的内部。
感测线可具有台阶形状，台阶形状的数量与对应的感测电极的位置对应，噪声检测电极的第二电极部可设置在感测线附近，同时具有与感测线的台阶形状对应的台阶形状。
第二电极部可具有网格结构、板型结构或网格结构和板型结构进行组合的复杂结构。
显示设备还可包括虚拟图案，虚拟图案设置成靠近感测线，同时具有对应于感测线的台阶形状而逐渐变化的长度。
噪声检测电极的第二电极部可配置有与虚拟图案平行地设置的至少一条细线。
显示设备还可包括联接在噪声检测电极与感测通路之间的放大电路。
放大电路可包括增益放大器和多个电阻器，其中，增益放大器联接在噪声检测电极与感测通路之间，多个电阻器与增益放大器的输出端子并联联接，多个电阻器联接至多个感测通路之中的不同感测通路。
感测区域可沿着彼此交叉的第一方向和第二方向中的至少之一划分成多个子区域。感测电极可被划分并且设置在不同的子区域中，以及感测电极中的每个配置有分布在对应的子区域中的多个第一分离电极。
驱动电极中的每个可配置为多个第二分离电极，多个第二分离电极中的至少一个设置在子区域中的每个中。
噪声检测电极可包括：第一电极部，设置在感测区域的外部处；以及第二电极部，从第一电极部延伸至感测区域的内部。
第二电极部可穿过第一分离电极中的相邻的第一分离电极之间的区域。
第二电极部可设置在相邻的第一分离电极和第二分离电极之间，并且可具有细线结构、网格结构、板型结构或所述结构中的至少两种结构进行组合的复杂结构。
显示设备还可包括设置在驱动电极中的至少之一和第二电极部之间的虚拟图案。
感测电极中的每个可包括设置在其内部处的至少一个开口。噪声检测电极还可包括设置在感测电极中的每个的开口中的第三电极部。
显示设备还可包括联接在噪声检测电极与感测通路之间的放大电路。
放大电路可包括增益放大器和多个电阻器，其中，增益放大器联接在噪声检测电极与感测通路之间，多个电阻器与增益放大器的输出端子并联联接，多个电阻器联接至感测通路之中的至少一个感测通路。
可针对驱动电极中的每个被驱动的多个子周期之中的每至少一个子周期来改变放大电路的增益值。
感测电极可沿着彼此交叉的第一方向和第二方向分布在相应的坐标点处，并且联接至感测通路中的不同感测通路。
噪声检测电极可包括：第一电极部，设置在感测区域的外部处；以及第二电极部，从第一电极部延伸至感测区域的内部从而在相邻的感测电极之间穿过。
第二电极部可具有细线结构、网格结构、板型结构或所述结构中的至少两种结构进行组合的复杂结构。
显示设备还可包括设置在第二电极部与感测电极之间的虚拟图案。
感测电极中的每个可包括设置在其内部处的至少一个开口。噪声检测电极还可包括设置在感测电极中的每个的开口中的第三电极部。
显示设备还可包括联接在噪声检测电极与感测通路之间的放大电路。
放大电路可包括增益放大器和多个电阻器，其中，增益放大器联接在噪声检测电极与感测通路之间，多个电阻器与增益放大器的输出端子并联联接，多个电阻器联接至感测通路之中的至少一个感测通路。
在感测通路之中，与设置在感测区域的相同行上的感测电极对应的多个感测通路可共同联接至放大电路的电阻器中的任一个。
感测区域可与显示区域重叠。
根据本公开的方面，提供了这样的显示设备，该显示设备包括：像素，布置在显示区域中；传感器电极，分布在感测区域中；传感器线，联接至相应的传感器电极；噪声检测电极，设置在传感器电极的周边处；虚拟图案，设置在传感器电极与噪声检测电极之间；感测通路，各自包括联接至传感器电极中的至少之一的第一输入端子和联接至噪声检测电极的第二输入端子，感测通路各自生成与第一输入端子和第二输入端子之间的电压差对应的输出信号；以及处理器，利用感测通路的输出信号来检测触摸输入。
传感器线可具有台阶形状，台阶形状的数量与每个传感器电极的位置对应。虚拟图案可设置成靠近传感器线，同时具有对应于传感器线的台阶形状而逐渐变化的长度。
噪声检测电极可包括：第一电极部，设置在感测区域的外部处；以及第二电极部，从第一电极部延伸至感测区域的内部，第二电极部具有与传感器线的台阶形状对应的台阶形状。
传感器电极、传感器线和噪声检测电极可设置在相同的层上。
附图说明
现在，将在下文中参照附图更充分地描述示例性实施方式；然而，这些实施方式可以以不同的形式实施，并且不应解释为局限于本文阐述的实施方式。确切地说，提供这些实施方式以使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达示例性实施方式的范围。
在附图中，为了清楚的说明，尺寸可能被放大。应理解，当元件被称为在两个元件“之间”时，它可以是这两个元件之间的唯一元件，或者还可存在一个或多个介于中间的元件。在说明书全文中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1示出根据本公开的实施方式的显示设备。
图2示出根据本公开的实施方式的触摸传感器。
图3示出根据本公开的实施方式的传递至触摸传感器的传感器的噪声水平。
图4示出根据本公开的实施方式的触摸传感器。
图5示出沿着图4的线I-I′截取的截面的示例。
图6示出与图4中所示的触摸传感器的噪声增益控制方法相关的实施方式。
图7示出图4中所示的传感器的另一实施方式。
图8至图11示出图4中所示的传感器的其它实施方式。
图12示出根据本公开的另一实施方式的触摸传感器。
图13和图14示出图12中所示的传感器的其它实施方式。
图15示出根据本公开的又一实施方式的触摸传感器。
图16示出与图15中所示的触摸传感器的噪声增益控制方法相关的实施方式。
图17示出图15的触摸传感器的变型。
图18示出与图17中所示的触摸传感器的噪声增益控制方法相关的实施方式。
图19至图22示出图15中所示的传感器的其它实施方式。
图23示出根据本公开的又一实施方式的触摸传感器。
图24至图27示出图23中所示的传感器的其它实施方式。
图28A至图28C示出与传感器电极和噪声检测电极的结构相关的不同实施方式。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的示例性实施方式。然而，本公开不限于所述实施方式，而是可实现成不同的形式。这些实施方式仅出于描述的目的被提供且仅用于由本领域技术人员充分理解本公开的范围而提供。在说明书全文中，当一个元件被称为“连接”或“联接”至另一元件时，其可直接地连接或直接地联接至该另一元件，或者可在一个或多个介于中间的元件插置于其间的情况下间接地连接或间接地联接至该另一元件。
另一方面，在以下实施方式和附图中，从描述中省略了与本公开不直接相关的元件，并且附图中各个元件之间的尺寸关系仅为了便于理解而示出，而不是为了限制实际大小。应注意，在给每个附图中的元件赋予附图标记的过程中，相同的附图标记表示相同的元件，即使相同的元件在不同的附图中示出。
图1示出根据本公开的实施方式的显示设备。在一些实施方式中，如图1中所，显示设备1包括使用互电容方法的触摸传感器，但是可用于显示设备1中的触摸传感器的种类不限于如所示出的特定方法。
参照图1，根据本公开的实施方式的显示设备1包括面板单元10和用于驱动面板单元10的驱动电路20。在一些实施方式中，面板单元10包括用于显示图像的显示器110(例如，显示面板)和用于感测触摸输入的传感器120(例如，触摸屏幕或触摸感测设备)。另一方面，驱动电路20包括用于驱动显示器110的显示器驱动器210和用于驱动传感器120的传感器驱动器220。在显示设备1中，显示器110和显示器驱动器210可构成显示单元，并且传感器120和传感器驱动器220可构成感测单元(例如，触摸传感器)。
在一些实施方式中，在显示器110和传感器120彼此独立地制造之后，显示器110和传感器120可设置和/或联接成使得显示器110的至少一个区域与传感器120的至少一个区域重叠。在另一实施方式中，显示器110和传感器120可一体地制造。在一个示例中，传感器120可直接形成在至少一个衬底上，诸如，显示面板的上衬底和/或下衬底或薄膜封装层(TFE)。在另一示例中，传感器120可直接形成在显示面板的另一绝缘层上或者多种功能层之一(诸如，光学层或保护层)上。
在如图1中所示的实施方式中，传感器120设置在显示器110的前表面(其上显示图像的上表面)处。在其它实施方式中，传感器120可设置在除前表面之外的表面处。例如，传感器120可设置在显示器110的后表面或两侧处。在又一实施方式中，传感器120可设置在显示器110的至少一个边缘区域中。
显示器110包括显示衬底111和形成在显示衬底111上的多个像素PXL。像素PXL可布置在显示衬底111上的显示区域DA中。
显示衬底111包括显示图像的显示区域DA和位于显示区域DA的周边处的非显示区域NDA。在一些实施方式中，显示区域DA可定位在显示器110的中央区域中，并且非显示区域NDA可定位在显示器110的边缘区域处且定位在围绕显示区域DA的周边中。
显示衬底111可以是刚性衬底或柔性衬底，并且显示衬底111的材料或性质不受特别限制。例如，显示衬底111可以是配置有玻璃或钢化玻璃的刚性衬底或者是配置有由塑料或金属制成的薄膜的柔性衬底。
在显示区域DA中，存在有扫描线SL、数据线DL以及联接至扫描线SL和数据线DL的像素PXL。在一些实施方式中，扫描线SL和数据线DL可延伸到显示区域DA的外部。当像素PXL中的一些通过从扫描线SL供应的扫描信号被选择从而创建选定像素时，选定像素可被供应来自数据线DL的数据信号，以使得这些选定像素发射具有与数据信号对应的亮度的光。当像素PXL被供应有数据信号时，在显示区域DA中显示与数据信号对应的图像。在本公开中，像素PXL的结构和驱动方法不受特别限制。例如，像素PXL可实现为具有多种结构和/或可利用多种驱动方法来驱动。作为示例，像素PXL中的每个可以是包括至少一个有机发光二极管(OLED)的自发光型像素，但是本公开不限于此。
联接至显示区域DA的像素PXL和/或内置电路的各种线可设置在非显示区域NDA中。作为示例，用于向显示区域DA中的像素PXL供应各种驱动电源和驱动信号的多条线可设置在非显示区域NDA中。此外，扫描驱动电路等也可设置在非显示区域NDA中以向扫描线SL供应扫描信号。
在本公开中，显示器110的种类不受特别限制。例如，显示器110可利用诸如有机发光显示面板(OLED面板)的自发光型显示面板实现。可选地，显示器110可利用诸如液晶显示面板(LCD面板)的非发光型显示面板实现。当显示器110利用非发光型显示面板实现时，显示设备1可另外包括光源，诸如背光单元(BLU)。
传感器120包括传感器衬底121和形成在传感器衬底121上的多个传感器电极SEN。传感器电极SEN可设置在传感器衬底121上的感测区域SA中。
传感器衬底121包括感测触摸输入的感测区域SA和围绕感测区域SA的周边区域NSA。在一些实施方式中，感测区域SA可设置成与显示区域DA的至少一个区域重叠。作为示例，感测区域SA可设定成与显示区域DA对应的区域(例如，与显示区域DA重叠的区域)，并且周边区域NSA可设定成与非显示区域NDA对应的区域(例如，与非显示区域NDA重叠的区域)。在这种情况中，当在显示区域DA中提供触摸输入时，可通过传感器120检测触摸输入。
传感器衬底121可以是刚性衬底或柔性衬底。此外，传感器衬底121可配置有至少一个绝缘层。另外，传感器衬底121可以是透明或半透明的透光衬底，但是本公开不限于此。例如，传感器衬底121可以是配置有玻璃或钢化玻璃的刚性衬底，或者可以是配置有由塑料或金属制成的薄膜的柔性衬底。在一些实施方式中，构成显示器110的衬底中的至少之一(例如，显示衬底111、封装衬底和/或薄膜封装层)可用作传感器衬底121。在一些实施方式中，设置在显示器110的内部和/或设置在显示器110的外表面处的至少一个绝缘层或功能层可用作传感器衬底121。
感测区域SA是触摸传感器的有效区域，该有效区域是能够对触摸输入做出反应的区域。用于感测触摸输入的传感器电极SEN可布置在感测区域SA中。在一些实施方式中，传感器电极SEN可包括驱动电极TX和感测电极RX。使用互电容方法的触摸传感器可利用驱动电极TX和感测电极RX实现。在本公开中，驱动电极TX可被描绘为第一驱动电极，并且感测电极RX可被描绘为第二驱动电极。
在一些实施方式中，导电的驱动电极TX和感测电极RX中的每个可包括金属材料、透明导电材料和其它导电材料中至少之一。作为示例，驱动电极TX和感测电极RX中的每个可包括多种金属材料中的至少之一，所述多种金属材料包括金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、钼(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)、铜(Cu)、铂(Pt)等或它们的任意合金。另外，驱动电极TX和感测电极RX中的每个可包括多种透明导电材料中的至少之一，所述多种透明导电材料包括银纳米线(AgNW)、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锑锌氧化物(AZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)、锌的氧化物(ZnO)、锡的氧化物(SnO2)、碳纳米管、石墨烯等。此外，驱动电极TX和感测电极RX中的每个可包括多种导电材料中的至少之一。另外，驱动电极TX和感测电极RX中的每个可设置为单层或多层，并且其剖面结构不受特别限制。
在本公开的实施方式中，驱动电极TX和感测电极RX可沿着不同方向延伸和/或联接。作为示例，驱动电极TX可在感测区域SA中沿着X方向延伸，并且感测电极RX可在感测区域SA中沿着Y方向延伸以与驱动电极TX交叉。可选地，在另一实施方式中，驱动电极TX可沿着Y方向延伸，并且感测电极RX可沿着X方向延伸。驱动电极TX和感测电极RX可彼此间隔开。作为示例，当驱动电极TX和感测电极RX彼此交叉时，驱动电极TX与感测电极RX之间可定位有至少一个绝缘层(或绝缘图案)或隔离空间(其至少覆盖交叉部分)。
此外，在另一实施方式中，驱动电极TX和感测电极RX可分布在感测区域SA的相同层上而彼此不交叉。在这种情况中，没有必要将任何层间绝缘层设置在驱动电极TX和感测电极RX之间，并且驱动电极TX和感测电极RX可通过单个掩模工艺同时被图案化。如果驱动电极TX和感测电极RX设置在相同的层上，则可最大程度地减少掩模工艺，从而可减少触摸传感器和包括触摸传感器的显示设备1的制造成本。此外，可最大程度地减小触摸传感器和显示设备1的厚度。
在如图1所示的实施方式中，在驱动电极TX和感测电极RX之间形成有互电容Cse。互电容Cse的值取决于在相应点或相应点的附近处出现的触摸输入。因此，触摸输入可通过感测互电容Cse的值的变化而被检测。
另一方面，用于将传感器电极SEN电联接至传感器驱动器220的传感器线(例如，驱动线和感测线)可设置在传感器120的周边区域NSA中。作为示例，联接至相应的驱动电极TX的多条驱动线和联接至相应的感测电极RX的多条感测线可设置在周边区域NSA中。
在至少一个实施方式中，驱动电路20包括用于驱动显示器110的显示器驱动器210和用于驱动传感器120的传感器驱动器220。在一些实施方式中，显示器驱动器210和传感器驱动器220可与彼此独立地配置。在另外的其它实施方式中，显示器驱动器210和传感器驱动器220的至少部分可一起集成到一个驱动器IC中。
显示器驱动器210电联接至显示器110以驱动像素PXL。例如，显示器驱动器210可包括用于向扫描线SL供应扫描信号的扫描驱动器、用于向数据线DL供应数据信号的数据驱动器和用于控制扫描驱动器和数据驱动器的时序控制器。在一些实施方式中，扫描驱动器、数据驱动器和/或时序控制器可集成为一个显示器IC(D-IC)，但是本公开不限于此。例如，在另一实施方式中，扫描驱动器、数据驱动器和/或时序控制器可内置于显示器110中。
传感器驱动器220电联接至传感器120以驱动传感器120。作为示例，在触摸传感器被启用的周期(例如，触摸感测周期)期间，传感器驱动器220可从感测电极RX接收与触摸驱动信号对应的感测信号，同时向驱动电极TX供应触摸驱动信号。传感器驱动器220可包括触摸驱动电路和触摸感测电路。在一些实施方式中，触摸驱动电路和触摸感测电路可集成为一个触摸IC(T-IC)，但是本公开不限于此。例如，在又一实施方式中，触摸驱动电路和触摸感测电路可内置于传感器120中。
在一些实施方式中，触摸驱动电路电联接至驱动电极TX，以向驱动电极TX供应触摸驱动信号。作为示例，触摸驱动电路可相继地一次向驱动电极TX之中的一个独立的驱动电极供应触摸驱动信号。另一方面，触摸感测电路电联接至感测电极RX，以从感测电极RX中的每个接收感测信号。触摸感测电路利用感测信号来检测触摸输入。
显示设备1包括触摸传感器从而能够提供使用的便利。例如，用户可在观看显示区域DA中显示的图像时通过触摸屏幕来容易地控制显示设备1。
图2示出根据本公开的实施方式的触摸传感器。为了方便，在图2中，针对触摸传感器TS1的一个通路示出了传感器120和传感器驱动器220的配置。
参照图2，根据本公开的一个实施方式的触摸传感器TS1包括形成互电容Cse的一对驱动电极TX和感测电极RX。驱动电极TX和感测电极RX分别电联接至触摸驱动电路TDC和触摸感测电路TSC。
在下文中，根据本公开的一个实施方式描述了驱动如图2中所示的触摸传感器TS1的方法。在触摸感测模式被启用的触摸感测周期期间，触摸驱动信号Sdr从触摸驱动电路TDC供应到每个驱动电极TX。在一些实施方式中，触摸驱动信号Sdr可以是具有预定周期的AC信号，诸如具有预定占空比的方型波。
另一方面，当传感器120如图1中所述的那样包括多个驱动电极TX时，触摸驱动电路TDC可在每个预定的触摸感测周期期间相继地一次向驱动电极TX之中的一个独立的驱动电极供应触摸驱动信号Sdr。之后，由于由每个驱动电极TX和感测电极RX在其附近形成的互电容Cse的影响，如图2中所示，通过施加至与互电容Cse连接的驱动电极TX的触摸驱动信号Sdr引起感测信号Sse，并且如图2中所示，该引起的感测信号Sse输入到与互电容Cse连接的感测电极RX。感测信号Sse输入到触摸感测电路TSC以在触摸输入的检测中被使用。
在一些实施方式中，当传感器120如图1中所示包括多个感测电极RX时，触摸感测电路TSC可包括各自电联接至一个相应的感测电极RX的多个感测通路(或者接收通路)222。触摸感测电路TSC通过感测通路222之一从感测电极RX中对应的一个接收每个感测信号Sse，并且通过合成在多个感测通路222中接收的多个感测信号Sse来检测触摸输入。
另一方面，在一些实施方式中，每个感测电极RX可与联接至感测电极RX的放大器AMP(或者具有放大器AMP的模拟前端(AFE))一起构成每个感测通路222。然而，在下文中，为了方便描述，设置在传感器120中的感测电极RX和构成触摸感测电路TSC的信号接收器的感测通路222将彼此区分开地进行描述。
触摸感测电路TSC对从每个感测电极RX输入的感测信号Sse进行放大、转换和信号处理，并且基于结果来检测触摸输入。为此，触摸感测电路TSC可包括与每个感测电极RX对应的每个感测通路222以及联接至感测通路222的模数转换器(ADC)224和处理器226。
在一些实施方式中，每个感测通路222可配置有从与其对应的感测电极RX接收感测信号Sse的AFE。作为示例，每个感测通路222可利用包括诸如操作放大器(OP AMP)的至少一个放大器AMP的AFE实现。
在一些实施方式中，感测通路222包括第一输入端子IN1(例如，放大器AMP的反向输入端子)和第二输入端子IN2(例如，放大器AMP的非反向输入端子)，并且可生成与第一输入端子IN1和第二输入端子IN2之间的电压差对应的输出信号。例如，感测通路222可以以对应的预定增益来放大(即，差分放大)并输出第一输入端子IN1和第二输入端子IN2之间的差分电压。
在一些实施方式中，当设置多个感测电极RX和与多个感测电极RX对应的多个感测通路222时，感测通路222的第一输入端子IN1中的每个可联接至不同的感测电极RX之一。例如，如图2中所示的感测电极RX和如图2中所示的感测通路222可一一对应地联接。在这种情况中，来自感测电极RX中任一个的感测信号Sse可输入到感测通路222中的每个的第一输入端子IN1。
感测通路222中的每个的第二输入端子IN2可以是参考电位端子。作为示例，第二输入端子IN2可联接至诸如接地电源GND的参考电压源。因此，感测通路222参考第二输入端子IN2的电位放大并且输出输入到第一输入端子IN1的感测信号Sse。换言之，每个感测通路222通过第一输入端子IN1从对应的感测电极RX接收感测信号Sse，并且放大和输出与第一输入端子IN1和第二输入端子IN2之间的电压差成比例的信号(差分电压)，这实现了感测信号Sse的放大。
在一些实施方式中，放大器AMP可利用积分器实现。在这种情况中，电容元件Ca和重置开关SWr可在放大器AMP的第一输入端子IN1和输出端子OUT1之间彼此并联联接。
ADC 224将来自每个感测通路222的模拟信号输入转换成数字信号。在一些实施方式中，ADC 224的数量可以与感测电极RX的数量匹配以在感测通路222与相应的感测电极RX之间建立一一对应的关系。可选地，在另一实施方式中，至少两个感测通路222可共享一个ADC 224。在这种情况中，用于通路选择的开关可另外设置在感测通路222与ADC 224之间。
处理器226利用从每个感测电极RX输出的感测信号Sse来检测触摸输入。例如，处理器226经由对应的感测通路222和对应的ADC 224从多个感测电极RX中的每个接收输入以生成感测信号Sse(即，经放大且经数字转换的感测信号Sse)，将感测信号Sse信号处理成可被分析的预定形式，并且综合分析从相应的感测电极RX输出的感测信号Sse以检测触摸输入是否发生和触摸输入的位置。
在一些实施方式中，处理器226可利用微处理器(MPU)实现，并且驱动处理器226所需的存储器可另外设置在触摸感测电路TSC中。在另一实施方式中，处理器226可利用微控制器(MCU)实现，在一些实施例中，处理器226可具有嵌入式的存储器。
另一方面，如上所述，触摸传感器TS1可联接至显示器110等。作为示例，传感器120可与显示器110一体地制造，或者可以在传感器120和显示器110彼此独立地制造之后附接到显示器110的至少一个表面上。显示器110和传感器120可彼此邻近地设置。例如，在一些实施方式中，显示器110和传感器120可近距离地设置并且可定位成至少部分地彼此重叠。
当显示器110和传感器120设置成彼此邻近时，在一些配置中，可能在显示器110与传感器120之间形成足够大而对触摸传感器TS1的灵敏度具有影响的寄生电容。作为示例，传感器120的驱动电极TX和感测电极RX中的一些可与显示器110中配置的阴电极或公共电极相邻并且可与阴电极和/或公共电极重叠，这可能在显示器110与传感器120之间形成相对大的寄生电容。由于寄生电容的耦合，由施加至显示器110的显示器驱动信号引起的显示器噪声可能传递至传感器120。
作为示例，在根据本公开的实施方式的显示设备1中，显示器110可以是包括薄膜封装层的有机发光显示面板，并且传感器120可配置有on-cell式传感器电极SEN，在on-cell式传感器电极SEN中，驱动电极TX和感测电极RX直接地形成在薄膜封装层的一个表面(例如，上表面)上。在这种情况中，设置在显示器110中的至少一个电极(例如，阴电极)和传感器电极SEN定位成邻近彼此。因此，由显示器110的驱动引起的噪声(例如，共模噪声)被引入传感器120中。因此，触摸传感器TS1的灵敏度可能劣化。
具体地，传递至传感器120的噪声在感测信号Sse中引起波纹。由于这种波纹，触摸传感器TS1的触摸灵敏度可能由于触摸传感器TS1的信噪比(SNR)降低而劣化。因此，如本公开中描述的触摸传感器TS1和显示器110的示例性实施方式最大程度地减小触摸传感器TS1的故障和提高触摸输入的灵敏度。
图3示出根据本公开的实施方式的传递至触摸传感器的传感器的噪声水平。具体地，图3示出噪声水平相对于与焊盘的距离的变化。在传感器120的不同位置处可存在不同的噪声水平。
例如，即使在同一传感器120中，噪声水平(例如，噪声电压)可随着从与显示器110和/或传感器120的焊盘相邻的区域(例如，下部区域)向远离焊盘的区域(例如，上部区域)靠近而逐渐增大。当考虑相对于传感器120中的位置的噪声水平时，将更有效地去除引入传感器120中的噪声。
图4示出根据本公开的实施方式的触摸传感器。图5示出沿着图4的线I-I′截取的截面的示例。图4和图5中所示的触摸传感器TS2可例如配置在显示设备1中，但是本公开不限于此，并且图4和图5的触摸传感器TS2可配置在各种其它电子设备中。在图4和图5中，与图1和图2的实施方式的组件相似或相同的组件通过相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
参照图4和图5，在一些实施方式中，触摸传感器TS2包括分布在传感器120中的多个驱动电极TX1至TX8和多个感测电极RX1至RX4；触摸传感器TS2还包括分别联接至驱动电极TX1至TX8和感测电极RX1至RX4的多条驱动线(或第一传感器线)TXL1至TXL8和多条感测线(或第二传感器线)RXL1至RXL4。在一些实施方式中，彼此间隔开的驱动电极TX1至TX8和感测电极RX1至RX4可设置在传感器120的相同层上。
在一些实施方式中，感测电极RX1至RX4中的每个可在感测区域SA中沿着第一方向(例如，Y方向)延伸以布置在传感器120的预定列上。感测电极RX1至RX4中的每个联接至与其对应的任一个感测通路222。在一些实施方式中，感测电极RX1至RX4中的每个可联接至感测通路222中的任一个的第一输入端子IN1。
驱动电极TX1至TX8中的每个可配置有多个分离电极TXd，多个分离电极TXd在感测区域SA中沿着与第一方向交叉的第二方向(例如，X方向)分布在与预定坐标点(例如，预定的XY坐标点)对应的位置处。此外，设置在感测区域SA的相同行上的分离电极TXd可通过位于传感器120的内部和/或外部处的每条驱动线(TXL1至TXL8中的任一个)彼此电联接。作为示例，设置在感测区域SA的第一行上的分离电极TXd可彼此电联接以构成第一驱动电极TX1。驱动电极TX1至TX8可联接至触摸驱动电路TDC，以被供应有来自触摸驱动电路TDC的触摸驱动信号Sdr。
在一些实施方式中，驱动线TXL1至TXL8和感测线RXL1至RXL4还可在传感器120中与驱动电极TX1至TX8和感测电极RX1至RX4设置在相同的层上。例如，驱动线TXL1至TXL8中的每个可一体地联接至与其对应的驱动电极(TX1至TX8中的任一个)(或者构成驱动电极的分离电极TXd中的任一个)，并且感测线RXL1至RXL4中的每个可一体地联接至与其对应的感测电极(RX1至RX4中的任一个)。
此外，根据该实施方式的触摸传感器TS2还包括设置在感测电极RX1至RX4的周边处的噪声检测电极NS。在一些实施方式中，噪声检测电极NS可与驱动电极TX1至TX8和感测电极RX1至RX4设置在相同的层上，同时与驱动电极TX1至TX8和感测电极RX1至RX4间隔开。具有与引入感测电极RX1至RX4中的噪声的性质基本相同或相似的性质(例如，大小和/或波形)的噪声Sno可被噪声检测电极NS检测。
在一些实施方式中，噪声检测电极NS可包括第一电极部NSe1和第二电极部NSe2，其中，第一电极部NSe1设置在感测区域SA的外部处，第二电极部NSe2从第一电极部NSe1延伸到感测区域SA的内部。作为示例，第一电极部NSe1可设置成围绕感测区域SA，并且第二电极部NSe2可设置成与感测电极RX1至RX4之中的至少一个感测电极相邻且平行，其中，第二电极部NSe2在感测区域SA中在与感测电极RX1至RX4相同的方向上延伸。另外，在一些实施方式中，第一电极部NSe1和第二电极部NSe2可一体地联接。
可选地，在另一实施方式中，噪声检测电极NS可分离成多个零件，所述多个零件形成在传感器120的内部处并且在传感器120的外部处共同联接为一体。在该实施方式中，噪声检测电极NS可联接在传感器120的内部和/或外部(例如，联接至传感器120的柔性电路板)处。当噪声检测电极NS联接为一体时，可减少传感器120和/或柔性电路板的线的数量。
在一些实施方式中，噪声检测电极NS可联接至感测通路222的第二输入端子IN2。例如，噪声检测电极NS通常可联接至感测通路222中的每个的第二输入端子IN2。
另一方面，至少一个绝缘层INS可设置在驱动电极TX1至TX8、感测电极RX1至RX4和噪声检测电极NS上方。因此，可确保驱动电极TX1至TX8、感测电极RX1至RX4和噪声检测电极NS的稳定性。
在上述实施方式中，感测通路222中的每个包括联接至感测电极RX1至RX4之一的第一输入端子IN1和联接至噪声检测电极NS的第二输入端子IN2。在一些实施方式中，第二输入端子IN2可经由放大电路APC1联接至噪声检测电极NS。感测通路222中的每个生成与第一输入端子IN1和第二输入端子IN2之间的电压差对应的输出信号。
在操作中，利用噪声检测电极NS检测引入传感器120中的噪声Sno，并且可利用所检测的噪声Sno减少包括在每个感测通路222中的感测信号Sse中的噪声分量。具体地，每个感测通路222放大在第一输入端子IN1处从对应的感测电极(RX1至RX4中的任一个)接收的感测信号Sse和在第二输入端子IN2处从噪声检测电极NS接收的噪声Sno之间的差异。因此，在感测通路222中的每个中，可消除或减少包括在感测信号Sse中的噪声分量。
从每个感测通路222输出的呈模拟形式的输出信号Sse′通过ADC 224转换为数字值，并且然后输入到处理器226以用于触摸输入的检测。在一些实施方式中，ADC 224可基于噪声Sno的电位将每个感测通路222的输出信号Sse′转换成数字值。为此，ADC 224的参考电位端子可与感测通路222的第二输入端子IN2一起联接至噪声检测电极NS。换言之，在该实施方式中，触摸感测电路TSC的参考电位可与噪声Sno的电位对应地改变。因此，在触摸感测电路TSC中，可去除或减少在感测信号Sse中携带的噪声分量。
在如图4中所示的本公开的实施方式中，触摸传感器TS2还可包括联接在噪声检测电极NS和感测通路222之间的放大电路APC1。放大电路APC1可包括至少一个增益放大器AMPg。
在一些实施方式中，增益放大器AMPg可包括联接至噪声检测电极NS的第三输入端子IN3和联接至预定的参考电压源(例如，接地电源)的第四输入端子IN4。另一方面，图4的Ra和Rb指代增益放大器AMPg的输入电阻器/输出电阻器。在一些实施方式中，增益放大器AMPg的输出端子OUT2可经由至少一个增益电阻器(或输出电阻器)Rg联接至感测通路222(具体地，每个第二输入端子IN2)。
上述的放大电路APC1以预定的增益(gain)值放大从噪声检测电极NS输入的噪声Sno，并且向感测通路222供应经放大的噪声Sno。具体地，放大电路APC1的增益值可设置成使得可在每个感测通路222中有效地消除或减少感测信号Sse的噪声分量。作为示例，当假设噪声Sno的大小随着从传感器120的下部区域(例如，第八驱动电极TX8设置的区域)靠近传感器120的上部区域(例如，第一驱动电极TX1设置的区域)而逐渐增大时，对于每个驱动电极(TX1至TX8中的任一个)被驱动使得最大程度地进行噪声消除的多个子周期之中的每至少一个子周期，放大电路APC1的增益值可改变。
图6示出与图4中所示的触摸传感器的噪声增益控制方法相关的实施方式。
参照6，驱动电极TX1至TX8相继地被驱动的一个周期P1可配置有多个子周期SP1至SP8，在该多个子周期SP1至SP8中触摸驱动信号Sdr供应至每个驱动电极(TX1至TX8中的任一个)。此外，可在每个子周期(子周期SP1至SP8中的任一个)内控制放大电路APC1的增益值G1至G8，从而最大程度地进行噪声消除。作为示例，在第i驱动电极TXi被驱动的第i(i是自然数)子周期SPi期间，放大电路APC1可具有与驱动电极TXi的位置对应的预定增益值Gi。
另一方面，在图6的实施方式中，示出了放大电路APC1的增益值G1至G8在每个子周期(子周期SP1至SP8中的任一个)内改变，但是本公开不限于此。例如，在本公开的另一实施方式中，放大电路APC1的增益值G1至G8可以以至少两个子周期(子周期SP1至SP8中的至少两个)为单位进行改变。
在根据图4至图6的实施方式的触摸传感器TS2和包括触摸传感器TS2的显示设备1中，利用噪声检测电极NS来检测引入传感器120中的噪声Sno，并且可利用所检测的噪声Sno有效地去除包括在感测信号Sse中的噪声分量。因此，触摸传感器TS2利用对于触摸输入加强的灵敏度来更可靠地进行操作。作为示例，根据本公开的实施方式，即使当传感器120设置成与显示器110的至少一个驱动电极相邻时，触摸传感器TS2的SNR也可增大。
另外，根据上述的实施方式，全部的导电图案(例如，驱动电极TX1至TX8和驱动线TXL1至TXL8、感测电极RX1至RX4和感测线RXL1至RXL4以及噪声检测电极NS)可设置在传感器120的相同层上。因此，导电图案可通过同一掩模工艺同时形成。因此，可最大程度地减少用于制造触摸传感器TS2的掩模工艺的数量，从而减少触摸传感器TS2和包括触摸传感器TS2的显示设备1的制造成本。此外，由于导电图案设置在相同层上，所以可减少触摸传感器TS2和包括触摸传感器TS2的显示设备1的厚度。
图7示出了图4中所示的传感器的另一实施方式。在图7中，与图4的实施方式的组件相似或相同的组件用相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
参照图7，感测电极RX1至RX4中的每个的至少中央部分可敞开。作为示例，感测电极RX1至RX4中的每个可包括设置在其内部的开口OP。每个开口OP可沿着与感测电极RX1至RX4相同的方向(即，第一方向)延伸。
噪声检测电极NS的第二电极部NSe2可设置在每个开口OP中。作为示例，第二电极部NSe2可从噪声检测电极NS的第一电极部NSe1分支为多个部分，从而位于感测电极RX1至RX4中的每个的开口OP中。这里，第二电极部NSe2可设置成与每个感测电极(RX1至RX4中的任一个)以预定距离间隔开，以增强感测电极RX1至RX4与噪声检测电极NS之间的电稳定性(例如，绝缘性质)。
如在上述实施方式中的至少之一中描述的那样，如果噪声检测电极NS(例如，第二电极部NSe2)设置在每个感测电极(RX1至RX4中的任一个)的中央部分处以被感测电极围绕，则感测电极RX1至RX4设置在驱动电极TX1至TX8与噪声检测电极NS之间。因此，从噪声检测电极NS检测的由于触摸驱动信号Sdr引起的噪声Sno的变化减少。因此，根据图7的实施方式，在噪声补偿(或消除)效率增大的情况下，引入传感器120中的噪声以更高的准确度被检测。
图8至图11示出具有图4的传感器的各种变型的一些其它实施方式。在图8至图11中，与图4的实施方式的组件相似或相同的组件可由相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
参照图8，驱动线TXL中的每个可具有台阶形状，台阶形状的数量与联接至其的驱动电极(TX1至TX8中的任一个)的位置对应。此外，每个第二电极部NSe2可设置在驱动线TXL的附近，同时具有与驱动线TXL的台阶形状对应的台阶形状。例如，每个第二电极部NSe2可设置成与相邻于其的驱动线TXL间隔开，同时具有与驱动线TXL的台阶形状互补的台阶形状。另外，在一些实施方式中，每个第二电极部NSe2可具有多条细线进行组合的网格结构。
根据图8的实施方式，噪声检测电极NS的第二电极部NSe2设置在由于驱动线TXL中的每个形成为台阶形状而获得的空间中。因此，与图4的实施方式相比，可有效地使用感测区域的内部空间。例如，在图8的实施方式中，不需要增大驱动电极TX1至TX8和感测电极RX1至RX4之间的距离来得到用于形成第二电极部NSe2的空间。因此，充分地保证了驱动电极TX1至TX8与感测电极RX1至RX4之间的互电容Cse的大小，从而可以以高灵敏度感测触摸输入。
参照图9，每个第二电极部NSe2可具有板型结构。可选地，在另一实施方式中，第二电极部NSe2可具有图8和图9中所示的网格结构和板型结构进行组合的复杂结构(例如，板型电极层和网格型电极层堆叠的多层结构)。
根据图9的实施方式，噪声检测电极NS的面积与图8的实施方式相比可增大。因此，可更有效地检测引入传感器120中的噪声Sno。
参照图10，传感器120还可包括虚拟图案DMP，虚拟图案DMP设置成与每个第二电极部NSe2相邻以与第二电极部NSe2一起构成台阶型图案部分。例如，每个第二电极部NSe2和与其相邻的虚拟图案DMP可设置在驱动线TXL附近，同时具有与驱动线TXL的台阶形状对应地逐渐变化的长度。
在一些实施方式中，每个第二电极部NSe2可联接至第一电极部NSe1以与第一电极部NSe1一起构成噪声检测电极NS。每个第二电极部NSe2可配置有至少一条细线。此外，每个虚拟图案DMP可具有悬浮的独立图案。作为示例，第二电极部NSe2和虚拟图案DMP可平行地设置以彼此间隔开，同时各自具有沿着第一方向延伸的细线形状(细线结构)。另外，在一些实施方式中，至少一个第二电极部NSe2可设置成与感测电极RX1至RX4中的任一个邻近。换言之，在一些实施方式中，第二电极部NSe2的形状和/或结构和位置可进行各种改变。
根据图10的实施方式，具有细线形状的图案(其构成与每个列的驱动线TXL相邻的台阶型图案部分)之中的与每个感测电极(RX1至RX4中的任一个)最靠近的图案联接至第一电极部NSe1以用作噪声检测电极NS，并且其它图案是悬浮的以形成虚拟图案DMP。因此，与图8的实施方式相比，驱动电极TX1至TX8与噪声检测电极NS(具体地，第二电极部NSe2)之间的分隔距离可增大。因此，最大程度地减少了由触摸驱动信号Sdr引起的噪声Sno的变化，并且可更有效地检测引入传感器120中的噪声Sno。
参照图11，感测电极RX1至RX4中的每个还可包括设置在其内部处的至少一个开口OP。作为示例，感测电极RX1至RX4中的每个可包括以一定距离和/或以一定形状重复的多个开口OP。此外，噪声检测电极NS还可包括第三电极部NSe3，第三电极部NSe3设置在开口OP中以与每个感测电极(RX1至RX4中的任一个)间隔开。在一些实施方式中，第三电极部NSe3可一体地联接至第一电极部NSe1和第二电极部NSe2。
另一方面，图11中示出第三电极部NSe3添加到根据图10的实施方式的传感器120的实施方式，但是本公开不限于此。例如，在本公开的另一实施方式中，第三电极部NSe3可添加到根据图8或图9的实施方式的传感器120。
根据图11的实施方式，噪声检测电极NS的面积与图10的实施方式相比可增大。因此，可更有效地检测引入传感器120中的噪声Sno。另外，根据上述的实施方式，在与感测电极RX1至RX4最靠近的位置处噪声检测电极NS的面积可增大。因此，具有与引入感测电极RX1至RX4中的噪声更相似的性质(例如，大小和/或波形)的噪声Sno被检测，并且噪声补偿(消除)效率可提高。
图12示出根据本公开的另一实施方式的触摸传感器。在图12中，与上述实施方式相似或相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
参照图12，与图4至图11的实施方式相比，驱动电极TX1至TX4和感测电极RX1至RX8的排列结构可相反地改变。例如，感测电极RX1至RX8中的每个可配置有多个分离电极RXd，多个分离电极RXd沿着第一方向(例如，Y方向)和与第一方向交叉的第二方向(例如，X方向)与相应的坐标点对应地分布在感测区域SA中。
此外，设置在感测区域SA的相同行上的分离电极RXd可通过在传感器120的内部和/或外部处的每个感测线(RXL1至RXL8中的任一个)彼此电联接。作为示例，设置在感测区域SA的第一行上的分离电极RXd可联接至彼此以构成第一感测电极RX1。感测电极RX1至RX8中的每个可联接至感测通路222中的任一个的第一输入端子IN1。
另一方面，驱动电极TX1至TX4中的每个可在感测区域SA中沿着第一方向(例如，Y方向)延伸。驱动电极TX1至TX4可联接至触摸驱动电路TDC以被供应有来自触摸驱动电路TDC的触摸驱动信号Sdr。
根据上述实施方式，与图4、图8等中所示的实施方式相比，感测电极RX1至RX8的总面积减小。因此，可减少从传感器120(例如，显示器110)的外部引入感测电极RX1至RX8中的噪声。
另外，在根据该实施方式的触摸传感器TS3中，感测线RXL中的每个形成为台阶形状。作为示例，感测线RXL中的每个可具有台阶形状，该台阶形状的数量与对应的感测电极(RX1至RX8中的任一个)的位置对应。噪声检测电极NS的第二电极部NSe2设置在由于感测线RXL中的每个形成为台阶形状而获得的空间中。作为示例，第二电极部NSe2可设置在感测线RXL附近，同时具有与感测线RXL的台阶形状对应的台阶形状。在一些实施方式中，第二电极部NSe2可具有网格结构，但是本公开不限于此。
根据上述实施方式，能够在不增大驱动电极TX1至TX4与感测电极RX1至RX8之间的距离的情况下确保要设置第二电极部NSe2的空间。因此，触摸输入可具有增强的灵敏度。
另外，在根据该实施方式的触摸传感器TS3中，放大电路APC2可包括与增益放大器AMPg的输出端子OUT2并联联接的多个增益电阻器(或输出电阻器)Rg1至Rg8。增益电阻器Rg1至Rg8可联接至感测通路222之中的不同的感测通路。作为示例，放大电路APC2可包括联接至相应的感测通路222的多个增益电阻器Rg1至Rg8。可选地，在另一实施方式中，放大电路APC2可包括以各自配置有至少两个感测通路222的群组为单位进行设置的多个增益电阻器(例如，Rg1至Rg8中的一些)。
根据上述的实施方式，单独地控制增益电阻器Rg1至Rg8的电阻值，从而可单独地控制输入到相应的感测通路222的噪声Sno的大小。因此，尽管传输到相应的感测电极RX1至RX8的感测信号Sse中的噪声分量根据感测电极RX1至RX8的位置而具有不同的程度(例如，大小)，但是针对每个感测通路222优化并控制输入到第二输入端子IN2的噪声Sno的大小，从而可有效地去除或减少感测信号Sse的噪声分量。因此，可利用更高的灵敏度来检测触摸输入。
图13和图14示出具有图12的传感器的各种变型的一些其它实施方式。在图13和图14中，与图12的实施方式的组件相似或相同的组件可由相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
参照图13，每个第二电极部NSe2可具有板型结构。可选地，在另一实施方式中，第二电极部NSe2可具有图12和图13中所示的网格结构和板型结构进行组合的复杂结构(例如，板型电极层和网格型电极层堆叠的多层结构)。根据图13的实施方式，与图12的实施方式相比，噪声检测电极NS的面积增大，从而可更有效地检测引入传感器120中的噪声Sno。
参照图14，传感器120还可包括设置在感测线RXL附近的虚拟图案DMP。在一些实施方式中，虚拟图案DMP可利用细线形状的悬浮图案实现，所述细线形状的悬浮图案具有对应于与其相邻的感测线RXL的台阶形状而逐渐变化的长度。此外，构成噪声检测电极NS的每个第二电极部NSe2可配置有平行于虚拟图案DMP设置的至少一条细线。作为示例，当每个第二电极部NSe2配置有多条细线时，细线可以以网格结构联接。另外，在一些实施方式中，虚拟图案DMP可定位在至少一个驱动电极(TX1至TX4中的至少之一)和第二电极部NSe2之间。
根据图14的实施方式，与图12的实施方式相比，驱动电极TX1至TX4与噪声检测电极NS(具体地，第二电极部NSe2)之间的分隔距离可增大。因此，可防止或减少由触摸驱动信号Sdr引起的噪声Sno的变化，并且可提高噪声补偿(消除)效率。
另一方面，除了图12至图14中所示的实施方式之外，用于传感器120的结构的多种变型和实施例是可行的。作为示例，在根据图12至图14的实施方式中的任一个的传感器120中，如图11的实施方式中所示的那样，开口OP可形成在感测电极RX1至RX8中，并且第三电极部NSe3等可进一步设置在传感器120的开口OP中。
图15示出根据本公开的又一实施方式的触摸传感器。图16示出与图15中所示的触摸传感器的噪声增益控制方法相关的实施方式。在图15和图16中，与上述实施方式的组件相似或相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
首先，参照图15，感测区域SA可沿着至少第一方向(例如，Y方向)划分为多个子区域AR1至AR3。作为示例，感测区域SA可划分为设定为上部区域的第一子区域AR1、设定为中间区域的第二子区域AR2和设定为下部区域的第三子区域AR3。
在一些实施方式中，感测电极RX1至RX3可以以子区域AR1至AR3为单位进行设置。作为示例，第一感测电极RX1可设置在第一子区域AR1中，第二感测电极RX2可设置在第二子区域AR2中，并且第三感测电极RX3可设置在第三子区域AR3中。此外，感测电极RX1至RX3中的每个可沿着第二方向(例如，X方向)划分为设置在对应的子区域(AR1至AR3中的任一个)中的第一分离电极RXd。在一些实施方式中，感测电极RX1至RX3中的每个可设置在不同的子区域AR1至AR3之一中，并且感测电极RX1至RX3中的每个可配置有分布在对应的子区域中的多个第一分离电极RXd。
驱动电极TX1至TX12中的每个可配置有多个第二分离电极TXd，针对每个子区域(AR1至AR3中的任一个)设置有多个第二分离电极TXd中的至少一个。此外，第二分离电极TXd可以以连接链的形式联接。例如，为了形成驱动电极中的任一个(即，TX1至TX12中的任一个)，该形成的驱动电极中的每个第二分离电极TXd可联接至设置在不同的子区域中的至少一个其它的第二分离电极TXd以形成一对。如上所述，当将连接链结构应用于划分成多个子区域AR1至AR3的感测区域SA时，从传感器120延伸的线(例如，驱动线TXL和感测线RXL)的数量可减少，并且可实现相对高的分辨率。
在如图15所示的触摸传感器TS4中，子区域AR1至AR3的位置可实现为与感测电极RX1至RX3对应，并且子区域AR1至AR3的具体位置可实现为与子区域AR1至AR3中的每个中的驱动电极TX1至TX12对应。因此，当发生触摸输入时，可检测发生触摸输入的点(或坐标)。在本公开的另一实施方式中，可相反地改变如图15中所示的驱动电极TX1至TX12和感测电极RX1至RX3的排列结构。在这种情况中，检测发生触摸输入的点的原理可基本相同，并且不重复其详细描述。
另外，根据该实施方式的触摸传感器TS4包括用于检测噪声Sno的噪声检测电极NS，该噪声检测电极NS可用于区别地补偿所检测的噪声Sno。在一些实施方式中，噪声检测电极NS可包括第一电极部NSe1和第二电极部NSe2，其中，第一电极部NSe1设置在感测区域SA的外部处，第二电极部NSe2从第一电极部NSe1延伸到感测区域SA的内部。
在一些实施方式中，第二电极部NSe2可邻近于感测电极RX1至RX3设置。例如，第二电极部NSe2穿过第一分离电极RXd之中相邻的第一分离电极(例如，第一子区域AR1和第二子区域AR2中的第一分离电极)之间的区域。
另外，根据该实施方式的触摸传感器TS4可包括联接在噪声检测电极NS与感测通路222之间的放大电路APC3。在一些实施方式中，放大电路APC3可包括联接在噪声检测电极NS与感测通路222之间的增益放大器AMPg和与增益放大器AMPg的输出端子OUT2并联联接的多个增益电阻器Rg1至Rg3。作为示例，放大电路APC3可包括第一增益电阻器Rg1至第三增益电阻器Rg3，第一增益电阻器Rg1至第三增益电阻器Rg3分别联接在增益放大器AMPg与第一、第二和第三感测通路222中的放大器AMP的第二输入端子IN2之间，同时第一、第二和第三感测通路222中的放大器AMP的第一输入端子IN1分别联接至第一感测电极RX1、第二感测电极RX2和第三感测电极RX3。因此，可针对每个感测电极(RX1至RX3中的任一个)所设置的每个子区域(AR1至AR3中的任一个)来单独地控制噪声Sno的放大增益。
此外，在一些实施方式中，如图16中所示，为了最大程度地进行噪声消除，可针对触摸驱动信号Sdr被供应至每个驱动电极(TX1至TX12中的任一个)的子周期SP1至SP12中的每个来改变放大电路APC3的增益值G1-1至G3-12。在其它实施方式中，可在子周期SP1至SP12中的两个或更多之后改变放大电路APC3的增益值G1-1至G3-12。
根据上述实施方式，可针对传感器120的每个位置(或坐标)来单独地控制输入到感测通路222的噪声Sno的大小。因此，可更有效地去除或减少包括在感测信号Sse中的噪声分量。
图17示出图15的触摸传感器的变型。图18示出与图17中所示的触摸传感器的噪声增益控制方法相关的实施方式。在图17和图18中，与上述实施方式的组件相似或相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
首先，参照图17，感测区域SA可沿着第一方向(例如，Y方向)和第二方向(例如，X方向)划分为多个子区域ARij(i和j是自然数)。作为示例，感测区域SA可划分为设定为左上部区域的第十一子区域AR11、设定为左中间区域的第二十一子区域AR21、设定为左下部区域的第三十一子区域AR31、设定为右上部区域的第十二子区域AR12、设定为右中间区域的第二十二子区域AR22和设定为右下部区域的第三十二子区域AR32。
此外，不同的感测电极RX1至RX6可以以子区域ARij为单位进行设置。作为示例，第一感测电极RX1可设置在第十一子区域AR11中，第二感测电极RX2可设置在第二十一子区域AR21中，第三感测电极RX3可设置在第三十一子区域AR31中，第四感测电极RX4可设置在第十二子区域AR12中，第五感测电极RX5可设置在第二十二子区域AR22中，并且第六感测电极RX6可设置在第三十二子区域AR32中。在一些实施方式中，感测电极RX1至RX6中的每个可配置有多个第一分离电极RXd，所述多个第一分离电极RXd在对应的子区域ARij中沿着第一方向和/或第二方向分布。
另一方面，驱动电极TX1至TX6中的每个可配置有多个第二分离电极TXd，多个第二分离电极TXd中的至少一个设置在子区域ARij中的每个中。此外，第二分离电极TXd可以以连接链的形式联接。因此，从传感器120引出的线(例如，驱动线TXL和感测线RXL)的数量可减少，并且可实现相对高的分辨率。
另一方面，在根据该实施方式的触摸传感器TS4′中，放大电路APC3的增益电阻器Rg1至Rg3中的每个可联接至多个感测通路222。作为示例，第一增益电阻器Rg1可联接至分别与第一感测电极RX1和第四感测电极RX4联接的两个感测通路222。此外，第二增益电阻器Rg2可联接至分别与第二感测电极RX2和第五感测电极RX5联接的两个感测通路222，并且第三增益电阻器Rg3可联接至分别与第三感测电极RX3和第六感测电极RX6联接的两个感测通路222。
此外，在一些实施方式中，如图18中所示，为了最大程度地进行噪声消除，可针对触摸驱动信号Sdr被供应至每个驱动电极(TX1至TX6中的任一个)的子周期SP1至SP6中的每个来改变放大电路APC3的增益值G1-1至G3-6。因此，可更有效地去除或减少包括在感测信号Sse中的噪声分量。
图19至图22示出图15中所示的传感器的其它实施方式。图19至图22示出图15的传感器的不同修改。在图19至图22中，与上述实施方式的组件相似或相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
参照图19，感测线RXL和驱动线TXL中的至少一些可具有台阶形状。此外，噪声检测电极NS的第二电极部NSe2可具有网格结构。
在一些实施方式中，噪声检测电极NS可包括从第一电极部NSe1分支成多个部分的多个第二电极部NSe2。此外，每个第二电极部NSe2可设置在相邻的第一分离电极RXd和第二分离电极TXd之间，或者可设置在至少一个第一分离电极RXd附近。
参照图20，每个第二电极部NSe2可具有板型结构。可选地，在另一实施方式中，第二电极部NSe2可具有细线结构、网格结构、板型结构或所述结构中的至少两种结构进行组合的复杂结构。
参照图21，每个第二电极部NSe2可配置有与至少一个感测电极(RX1至RX3中的任一个)(或至少一个第一分离电极RXd)相邻的至少一条细线。此外，传感器120还可包括虚拟图案DMP。在一些实施方式中，虚拟图案DMP可设置在至少一个第二电极部NSe2与至少一个驱动电极(TX1至TX12中的任一个)(或至少一个第二分离电极TXd)之间和/或可设置在至少一个第二电极部NSe2附近。
参照图22，感测电极RX1至RX3(或第一分离电极RXd)中的每个可包括设置在其内部处的至少一个开口OP。此外，噪声检测电极NS还可包括设置在感测电极RX1至RX3中的每个的开口OP中的第三电极部NSe3。在一些实施方式中，噪声检测电极NS中的第一电极部NSe1至第三电极部NSe3可彼此一体地联接。
图23示出根据本公开又一实施方式的触摸传感器。在图23中，与上述实施方式的组件相似或相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
参照图23，根据本公开的实施方式的触摸传感器TS5可利用自电容方法实现为触摸传感器。作为示例，在图1中所示的显示设备1中，传感器120和传感器驱动器220的结构和驱动方法可改变。
在一些实施方式中，以矩阵形式分布的传感器电极(或感测电极)SEN′可设置在传感器120的感测区域SA中。作为示例，传感器电极SEN′可沿着彼此交叉的第一方向和第二方向(例如，X方向、Y方向)在坐标点处分布成彼此间隔开。传感器电极SEN′中的每个可通过每个传感器线(或感测线)SEL联接至任一个感测通路222′。另一方面，为了方便，图23中代表性地示出了联接至多个传感器电极SEN′(例如，设置在第一行上的传感器电极S11至S14)的感测通路222′中的一个感测通路222′。然而，与利用点式自电容方法的常规结构一样，传感器电极SEN′可通过不同的传感器线SEL联接不同的感测通路222′。
此外，根据该实施方式的触摸传感器TS5包括用于检测噪声Sno且区别地补偿噪声Sno的噪声检测电极NS。在一些实施方式中，噪声检测电极NS可包括设置在感测区域SA的外部处的第一电极部NSe1和从第一电极部NSe1延伸至感测区域SA的内部的第二电极部NSe2。
在一些实施方式中，第二电极部NSe2可邻近于传感器电极SEN′设置。例如，第二电极部NSe2可针对设置传感器电极SEN′的每个列沿着第一方向(例如，Y方向)延伸，以设置成平行于传感器电极SEN′。另外，每个第二电极部NSe2可分支成多个部分从而穿过相邻的传感器电极SEN′。
另一方面，每个感测通路222′可包括放大器AMP、联接在放大器AMP的第一输入端子IN1和传感器电极SEN′中的任一个之间的第一开关SW1和联接在放大器AMP的第二输入端子IN2与噪声检测电极NS之间的第二开关SW2。第一开关SW1和第二开关SW2在触摸传感器TS5启用的触摸感测周期期间交替地接通。如果感测通路222′的第二开关SW2接通，则预定的电压(例如，预充电电压)Vp传递至传感器电极SEN′。因此，利用所述电压给传感器电极SEN′充电。另一方面，如果感测通路222′的第一开关SW1接通，则感测信号Sse从传感器电极SEN′中的对应传感器电极输入到感测通路222′中的每个。
在上述实施方式中，感测通路222′的参考电位端子(即，第二输入端子IN2)和ADC224的参考电位端子可联接至噪声检测电极NS。因此，可在传感器驱动器220中通过利用从噪声检测电极NS检测的噪声Sno的差分补偿方法去除或者减少感测信号Sse的噪声分量。
另外，触摸传感器TS5还可包括联接在噪声检测电极NS与感测通路222′之间的放大电路APC4。在一些实施方式中，放大电路APC4可包括增益放大器AMPg和增益电阻器Rg1至Rg8。增益放大器AMPg可联接在噪声检测电极NS与感测通路222′之间。此外，增益电阻器Rg1至Rg8中的每个可联接到至少一个感测通路222′。作为示例，联接至第i行的传感器电极Si1至Si4的感测通路222′的第二输入端子IN2通常可联接至增益电阻器Rg1至Rg8中的任一个增益电阻器Rgi。因此，可沿着第一方向(例如，Y方向)区别地控制噪声Sno的放大增益。
图24至图27示出图23中所示的传感器的其它实施方式。图24至图27示出图23的传感器的不同修改。在图24至图27中，与上述实施方式的组件相似或相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略它们的详细描述。
参照图24，每个传感器线SEL可具有台阶形状，台阶形状的数量与连接至其的传感器电极SEN′的位置对应。此外，噪声检测电极NS的第二电极部NSe2可具有与传感器线SEL的台阶形状对应的台阶形状。作为示例，每个第二电极部NSe2可具有与相邻于其的传感器线SEL的台阶形状互补的台阶形状。另外，每个第二电极部NSe2可实现为配置有多条细线的网格结构。
参照图25，每个第二电极部NSe2可具有板型结构。可选地，在另一实施方式中，第二电极部NSe2可具有细线结构、网格结构、板型结构或所述结构中的至少两种结构进行组合的复杂结构。
参照图26，每个第二电极部NSe2可利用至少一条直线实现，并且悬浮的虚拟图案DMP可设置在第二电极部NSe2和传感器电极SEN′之间。
参照图27，传感器电极SEN′中的每个可包括设置在其内部处的至少一个开口OP。此外，噪声检测电极NS还可包括设置在传感器电极SEN′中的每个的开口OP中的第三电极部NSe3。在一些实施方式中，噪声检测电极NS中的第一电极部NSe1至第三电极部NSe3可一体地彼此联接。
图28A至图28C示出与传感器电极和噪声检测电极的结构相关的不同实施方式。
参照图28A，传感器电极SEN和SEN′中的每个和/或噪声检测电极NS可具有板型结构。作为示例，传感器电极SEN和SEN′中的每个和/或噪声检测电极NS可实现为配置有至少一个透明导电层的单独的板型电极。
参照图28B和图28C，传感器电极SEN和SEN′中的每个和/或噪声检测电极NS可具有网格型结构，并且网格的形状可进行各种改变。作为示例，传感器电极SEN和SEN′中的每个和/或噪声检测电极NS可实现为网格型电极，所述网格型电极配置有具有低电阻特性的金属细线FL。
另外，在一些实施方式中，传感器电极SEN和SEN′中的每个和/或噪声检测电极NS可具有板型结构和网格型结构进行组合的结构。作为示例，传感器电极SEN和SEN′中的每个和/或噪声检测电极NS可实现为具有多层结构的电极，所述多层结构包括至少一个透明导电层和设置在透明导电层的顶部或底部上的至少一个网格型电极。
在根据本公开中的一些实施方式的触摸传感器和包括触摸传感器的显示设备中，在实施于传感器中的噪声检测电极中检测噪声，并且利用所检测的噪声来消除感测信号的噪声分量。因此，如本公开中描述的触摸传感器和显示器的示例性实施方式最大程度地减少了触摸传感器的故障并且提高了触摸输入的灵敏度。
此外，在根据本公开中的一些实施方式的触摸传感器和包括触摸传感器的显示设备中，传感器电极和噪声检测电极两者均设置在传感器的相同层上。因此，可通过最大程度地减少掩模工艺的数量来减少触摸传感器和显示设备的制造成本，并且可最大程度地减少触摸传感器和显示设备的厚度。
本文中已经公开了示例性实施方式，并且虽然采用了特定的术语，但是它们仅以一般性和描述性的意义使用和解释，而不是为了限制的目的。在一些实例中，如本申请提交时将对本领域普通技术人员显而易见的，除非另外具体地指出，否则结合特定实施方式描述的特征、特性和/或元件可单独使用或者可与结合其它实施方式描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围的情况下，可做出形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.显示设备，包括：
像素，布置在显示区域中；
感测电极，布置在与所述显示区域至少部分地重叠的感测区域中；
感测线，联接至相应的所述感测电极；
噪声检测电极，与所述感测电极设置在相同的层上；以及
感测通路，各自包括联接至所述感测电极中的任一个的第一输入端子和联接至所述噪声检测电极的第二输入端子，所述感测通路中的每个生成与所述第一输入端子和所述第二输入端子之间的电压差对应的输出信号。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述感测线与所述感测电极和所述噪声检测电极设置在相同的层上。
3.如权利要求2所述的显示设备，其中，在设置有所述感测电极的传感器中，所述感测线中的每个一体地联接至所述感测电极中的任一个。
4.如权利要求1所述的显示设备，还包括：
驱动电极，布置在所述感测区域中，所述驱动电极与所述感测电极和所述噪声检测电极设置在相同的层上；以及
驱动线，联接至所述驱动电极。
5.如权利要求4所述的显示设备，其中，在设置有所述驱动电极和所述感测电极的传感器中，所述驱动线中的每个一体地联接至所述驱动电极中的任一个。
6.如权利要求4所述的显示设备，其中，所述感测电极中的每个在所述感测区域中沿着第一方向延伸，以及
所述驱动电极中的每个配置有多个分离电极，所述多个分离电极沿着所述第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向与预定坐标点对应地分布在所述感测区域中。
7.如权利要求6所述的显示设备，其中，所述噪声检测电极包括：
第一电极部，设置在所述感测区域的外部处；以及
第二电极部，从所述第一电极部延伸至所述感测区域的内部。
8.如权利要求7所述的显示设备，其中，所述感测电极中的每个包括设置在所述感测电极的所述内部处的至少一个开口，
其中，所述噪声检测电极还包括第三电极部，所述第三电极部设置在所述感测电极中的每个的所述开口中。
9.如权利要求6所述的显示设备，还包括放大电路，所述放大电路联接在所述噪声检测电极和所述感测通路之间。
10.如权利要求4所述的显示设备，其中，所述驱动电极中的每个在所述感测区域中沿着第一方向延伸，以及
所述感测电极中的每个配置有多个分离电极，所述多个分离电极沿着所述第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向与预定坐标点对应地分布在所述感测区域中。
11.如权利要求4所述的显示设备，其中，所述感测区域沿着彼此交叉的第一方向和第二方向中的至少之一划分成多个子区域，以及
其中，所述感测电极被划分并且设置在不同的子区域中，以及所述感测电极中的每个配置有多个第一分离电极，所述多个第一分离电极分布在对应的子区域中。
12.显示设备，包括：
像素，布置在显示区域中；
传感器电极，分布在感测区域中；
传感器线，联接至相应的所述传感器电极；
噪声检测电极，设置在所述传感器电极的周边处；
虚拟图案，设置在所述传感器电极与所述噪声检测电极之间；
感测通路，各自包括联接至所述传感器电极中的至少之一的第一输入端子和联接至所述噪声检测电极的第二输入端子，所述感测通路各自生成与所述第一输入端子和所述第二输入端子之间的电压差对应的输出信号；以及
处理器，利用所述感测通路的所述输出信号来检测触摸输入。
13.如权利要求12所述的显示设备，其中，所述传感器线具有台阶形状，所述台阶形状的数量与每个所述传感器电极的位置对应，
其中，所述虚拟图案设置成靠近所述传感器线，同时具有对应于所述传感器线的所述台阶形状而逐渐变化的长度。
14.如权利要求13所述的显示设备，其中，所述噪声检测电极包括：
第一电极部，设置在所述感测区域的外部处；以及
第二电极部，从所述第一电极部延伸至所述感测区域的内部，所述第二电极部具有与所述传感器线的所述台阶形状对应的台阶形状。
15.如权利要求12所述的显示设备，其中，所述传感器电极、所述传感器线和所述噪声检测电极设置在相同的层上。
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