CN111427463B - 触控笔和触摸屏显示装置 - Google Patents

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Abstract

触控笔和触摸屏显示装置。触摸屏显示装置包括显示面板，触摸传感器和触摸电路。触摸传感器设置在与显示面板对应的区域中，以输出上行信号，该上行信号包括关于从触控笔输出的下行信号的强度的信号强度信息。触摸电路控制触摸传感器以输出上行信号。

Description

触控笔和触摸屏显示装置
技术领域
示例性实施方式涉及触控笔(active pen)和触摸屏显示装置以及包括触控笔和触摸屏显示装置的系统。
背景技术
随着信息社会的发展，对各种图像显示装置的需求不断增加。在这方面，近来广泛使用一系列显示装置，诸如液晶显示(LCD)装置、等离子体显示装置(PDP)和有机发光二极管(OLED)显示装置。
这些显示装置提供基于触摸的用户界面，使得用户能够直观且方便地将数据或指令直接输入到装置，而不是使用诸如按钮、键盘或鼠标之类的传统数据输入系统。
为了提供这种基于触摸的用户界面，触摸屏显示装置可以能够检测用户的触摸并准确地确定触摸坐标。
在这方面，在相关技术中，触摸屏显示装置可以使用各种触摸感测系统(诸如电阻膜型、电容型、电磁感应型、红外辐射(IR)型和超声波型触摸感测系统)中的一种。
在多种触摸感测系统当中，电容型触摸感测系统被广泛使用，电容型触摸感测系统包括设置在触摸屏面板中的多个触摸电极，以基于触摸电极之间或者触摸电极与指示物(诸如手指)之间的电容变化来检测触摸和触摸坐标。
另外，为了便于制造触摸屏显示装置并减小触摸屏显示装置的尺寸，已经对将包括触摸电极的触摸屏面板嵌入在显示面板中进行了各种尝试。
另外，响应于对除了手指等之外的准确的笔触摸输入的增加的需求，正在进行对触控笔触摸技术的开发。另外，还需要省电技术，因为触摸屏显示装置和触控笔使用从电池供应的电力。
发明内容
本公开的各个方面提供了具有优异操作特性的触控笔和触摸屏显示装置。
还提供了一种能够减少功耗的触控笔和触摸屏显示装置，以及至少包括触控笔和触摸屏显示装置的系统。
根据本公开的一方面，一种触摸屏显示装置可以包括：显示面板；触摸传感器，其设置在与显示面板对应的区域中，以输出包括关于从触控笔输出的下行信号的强度的信号强度信息的上行信号；以及触摸电路，其控制触摸传感器输出上行信号。
根据本公开的一个方面，一种触控笔可以包括：接收器电路，其连接到多个导电尖端，以接收指向多个导电尖端的上行信号；发送器电路，其连接到多个导电尖端中的至少一个，以经由多个导电尖端当中的至少一个导电尖端将对应于信号强度信息的下行信号输出到触摸屏显示装置；以及笔控制器，其将上行信号中包括的信号强度信息传送到发送器电路。
在本公开的另一方面，提供了一种触摸屏显示装置，该触摸屏显示装置包括：显示面板；多个触摸传感器，其设置在显示面板中，以在显示面板的触摸感测时段中检测从触控笔输出的信号和/或手指触摸，并在显示面板的上行信号输出时段中输出上行信号；以及触摸电路，其控制多个触摸传感器以输出上行信号，其中，上行信号包括根据触控笔的尖端与多个触摸传感器中的一触摸传感器之间的距离的、关于触控笔的驱动模式的信息。
在一些实施方式中，触摸传感器可以被配置为响应于下行信号而输出与显示面板上的触摸位置相对应的位置信息信号至触摸电路，并且触摸电路可以被配置为响应于从触控笔输出的下行信号而从触摸传感器接收位置信息信号。
在一些实施方式中，触摸屏显示装置还可以包括定时控制器，其被配置为控制显示面板的驱动。
优选地，定时控制器被配置为控制要在显示面板上显示的图像，特别地，响应于位置信息来显示图像。
在一些实施方式中，信号强度信息可以包括关于下行信号的脉冲数、下行信号的电压电平以及触控笔的多个导电尖端当中的产生下行信号的导电尖端的数量的信息中的至少一个的信息。
在一些实施方式中，触摸屏显示装置还可以包括第一通信模块，其被配置为接收触控笔的状态信息。
在一些实施方式中，上行信号还可以包括触控笔的笔ID。
在一些实施方式中，在一帧时段中重复设置至少一个显示时段和至少一个信号检测时段。
优选地，可以在信号检测时段的上行信号输出时段中输出上行信号和/或可以在信号检测时段的触摸感测时段中检测输出到触控笔的信号。
优选地，触摸感测时段可以被时分为第一触摸感测时段和第二触摸感测时段。
优选地，下行信号在第一触摸感测时段中对应于多个触控笔当中的第一触控笔，并且在第二触摸感测时段中对应于多个触控笔当中的第二触控笔。
优选地，信号检测时段可以包括：触摸传感器被配置为检测从触控笔传送的下行信号的时段和/或触摸传感器被配置为检测手指触摸的时段。
优选地，触摸电路被配置为获得与从触控笔的多个导电尖端输出的下行信号对应的、关于触控笔的倾斜度的信息。
优选地，上行信号可以包括根据触控笔和显示面板之间的距离的关于触控笔的驱动模式的信息。
优选地，关于触控笔的驱动模式的信息可以包括关于下行信号的脉冲数、下行信号的电压电平、以及触控笔的多个导电尖端当中的产生下行信号的导电尖端的数量中的至少一个的信息，以及触控笔的触控笔ID。
优选地，上行信号输出时段可以被时分为第一上行信号输出时段和第二上行信号输出时段。
优选地，在第一上行信号输出时段中输出的上行信号可以对应于多个触控笔当中的第一触控笔，并且在第二上行信号输出时段中输出的上行信号可以对应于多个触控笔当中的第二触控笔。
在另一方面，提供了一种触控笔，该触控笔包括：接收器电路，其连接到多个导电尖端，以接收指向多个导电尖端的上行信号；发送器电路，其连接到多个导电尖端，以经由多个导电尖端当中的至少一个导电尖端将对应于信号强度信息的下行信号输出到触摸屏显示装置；以及笔控制器，其将上行信号中包括的信号强度信息传送到发送器电路。
优选地，触控笔还可以包括压力传感器，其检测施加到多个导电尖端当中的一个导电尖端的压力；和/或距离传感器，其根据由接收器电路接收的上行信号的信号强度来计算与触摸屏显示装置的距离。
优选地，发送器电路可以将关于由压力传感器检测到的压力的压力信息或者关于由距离传感器计算出的与触摸屏显示装置的距离的距离信息传送到触摸屏显示装置。
优选地，触控笔还可以包括存储器，该存储器在其中存储了触控笔ID。
优选地，触控笔还可以包括至少两个导电尖端。
优选地，触控笔可以在接触模式和悬停模式下操作。
优选地，触控笔可以包括至少一个导电尖端或多个导电尖端。
优选地，信号强度信息可以包括关于下行信号的电压电平、下行信号的脉冲数以及多个导电尖端当中的产生下行信号的导电尖端的数量中的至少一个的信息。
在另一方面，提供了一种触摸感测系统，其包括如上所述的触控笔和触摸屏显示装置。
在另一方面，提供了一种触摸感测系统，其包括触摸屏显示装置和至少一个触控笔，其中，触摸屏显示装置包括：触摸传感器，其被配置为向触控笔输出上行信号，触控笔被配置为向触摸屏显示装置输出下行信号，其中，基于上行信号和/或下行信号的信号强度来计算触摸传感器和触控笔的尖端之间的距离，其中，触控笔的操作模式是根据所计算出的距离来设置的。根据示例性实施方式，触控笔和触摸屏显示装置可以具有优越的操作特性。
根据示例性实施方式，触控笔和触摸屏显示装置可以降低功耗。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的上述和其它的目的、特征和优点，其中：
图1例示了根据实施方式的触摸感测系统；
图2是例示图1所示的触摸感测系统中使用的触摸屏显示装置的实施方式的结构图；
图3是例示图1所示的触摸传感器和触摸电路的第一实施方式的结构图；
图4是例示图1所示的触摸传感器和触摸电路的第二实施方式的结构图；
图5是例示图1所示的触摸传感器和触摸电路的第三实施方式的结构图；
图6是例示根据实施方式的触摸屏显示装置中的显示驱动时段和信号检测时段的定时图；
图7是例示根据实施方式的在触摸屏显示装置中通过按时分方式划分一帧时段产生的显示驱动时段和信号检测时段的概念图；
图8是例示根据实施方式的触控笔的结构图；
图9A至图9C是例示下行信号的信号强度的概念图；
图10例示了根据实施方式的触摸屏显示装置和触控笔之间的驱动操作；
图11是根据实施方式的触控笔感测方法的操作模式的模式变换图；
图12是根据实施方式的触摸屏显示系统中的触控笔模式的驱动定时图；
图13是根据实施方式的触摸电路的框图；
图14是根据实施方式的触摸电路的框图；
图15例示了根据实施方式的触摸屏显示装置中的多触控笔感测情况；
图16例示了根据实施方式的触摸感测系统中的信标信号格式的第一实施方式；以及
图17是例示根据实施方式的触控笔的驱动方法的流程图。
具体实施方式
本公开的优点和特征及其实现方法将参照附图以及实施方式的详细描述而变得清楚。本公开不应被解释为限于本文阐述的实施方式，并且可以以许多不同的形式来实施。相反，提供这些实施方式是为了使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域普通技术人员完全传达本公开的范围。本公开应由所附权利要求限定。
附图中记载的用于例示示例性实施方式的形状、尺寸、比率、角度、数量等仅仅是例示性的，并且本公开不限于图中例示的实施方式。在整个文档中，相同的参考标记和符号将用于标定相同或相似的组件。在本公开的以下描述中，并入到本公开中的已知功能和组件的详细描述将在本公开的主题可能由此而变得模糊时被省略。将理解的是，本文使用的术语“包括”、“具有”、“包含”及其任何变型旨在覆盖非排他性的包括，除非明确地相反描述。除非明确地相反描述，否则本文使用的单数形式的组件的描述旨在包括复数形式的组件的描述。
在根据实施方式的组件的分析中，应当理解，即使在没有明确描述的情况下，其中也包括误差范围。
还将理解，虽然诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”和“(b)”之类的术语在本文中可用于描述在各种元件中，这些术语仅用于将一个元件与其它元件区分开。这些元件的实质、顺序、次序或数量不受这些术语的限制。应当理解，当一元件被称为“连接”、“联接”或“链接”到另一元件时，它不仅可以“直接地连接、联接或链接”到另一元件，并且它也可以经由“中间的”元件“间接地连接、联接或链接”到另一元件。在相同的上下文中，应当理解，当一元件被称为形成在另一元件“上”或“下”时，它不仅可以直接地位于另一元件上或下，而且还可以经由中间的元件间接地位于另一元件上或下。
然而，应当理解，根据实施方式的组件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件或组件与其它元件或组件区分开。因此，在下文中称为第一组件的组件在本公开的基本构思内可以是第二组件。
本公开的示例性实施方式的特征可以部分地或整体地彼此联接或组合，并且可以彼此协同工作或者可以以各种技术方法操作。另外，各个示例性实施方式可以独立地执行，或者可以与其它实施方式相关联并且与其它实施方式协同地执行。
在下文中，将参照附图来详细描述示例性实施方式。
图1例示了根据实施方式的触摸感测系统。
参照图1，根据实施方式的触摸感测系统可以包括触摸屏显示装置10和与触摸屏显示装置10协同工作的触控笔20。
根据实施方式的触摸屏显示装置10不仅可以提供显示图像的图像显示功能，还可以提供检测使用手指和/或笔执行的触摸的触摸感测功能等。
本文使用的术语“笔”可以包括触控笔(即，具有信号收发功能、能够与触摸屏显示装置10协同工作、或者包括自供电源的触摸工具)和被动笔(即，不具有信号收发功能或自供电源的触摸工具)。
本文使用的术语“触摸工具”不仅指手指，还指可以用于代替手指来触摸在其上显示图像的显示装置10的屏幕的任何物体。触摸工具也可以被称为触摸物体或触摸指示器。
另外，手指可被视为表示诸如被动笔之类的被动触摸工具，而触控笔20可被视为表示主动触摸工具。触控笔20也可以被称为触控笔、触控触控笔、主动触控笔等。
根据实施方式的触摸屏显示装置10可以是例如电视(TV)、监视器或诸如平板计算机或智能电话之类的移动装置。然而，触摸屏显示装置不限于此。
图2是例示在图1中示出的触摸感测系统中使用的触摸屏显示装置的实施方式的结构图。
参照图2，触摸屏显示装置10可以包括显示面板110、设置在与显示面板110对应的区域中以检测触摸的触摸传感器120、以及驱动触摸传感器120的触摸电路300。
显示面板110可以包括沿第一方向设置的多条数据线DL1、...、和DLm以及沿第二方向设置的多条选通线GL1、...、和GLn。多条数据线DL1、...、和DLm可以与多条选通线GL1、...、和GLn垂直交叉。然而，本公开不限于此。显示面板110可以包括在与多条选通线GL1、...、和GLn与多条数据线DL1、...、和DLm交叉的区域对应的区域中限定的多个像素101。设置在显示面板110中的线不限于多条数据线DL1、...、和DLm以及多条选通线GL1、...、和GLn。
显示面板110可以响应于第一电极和第二电极之间的电压而显示图像。第二电极可以包括触摸电极，特别是第一触摸电极和第二触摸电极。另外，显示面板110可以包括像素电路、像素电极和公共电极，并且可以响应于从像素电路施加到像素电极的电压来显示图像。施加到像素电极的电压可以对应于数据信号。可以分别为像素提供像素电极，并且可以提供与至少两个像素对应的公共电极。然而，本公开不限于此。
在另一示例中，每个像素101可以包括像素电路和有机发光二极管(OLED)。像素电路可以响应于数据信号向OLED提供驱动电流，而OLED可以包括阳极、阴极和设置在阳极和阴极之间的有机发光层。OLED可以响应于从阳极流向阴极的驱动电流而从有机发光层发光。
另外，显示面板110可以在不同的操作时段中操作，操作时段之一是其中检测从触控笔20输出的信号或者手指触摸的触摸感测时段，另一操作时段是其中输出上行信号的上行信号输出时段。其它操作时段可以与显示功能有关。
触摸传感器120可以设置在与显示面板110对应的区域中。与显示面板110对应的位置可以是显示面板110上方的位置，但不限于此。触摸传感器120也可以集成在显示面板110中。触摸传感器120可以产生关于显示面板110上的触摸点的位置信息。触摸传感器120可以检测电容的变化以产生关于触摸点的位置信息。由触摸传感器120检测到的触摸可以通过用手指或触控笔20直接触摸触摸屏显示装置10的显示面板110上的单个点来产生(如图1所示)，或者通过在手指或触控笔20与触摸屏显示装置10隔开一定距离的位置中对其施加电信号以刺激触摸传感器120来产生。触摸传感器120可以对应于触摸屏面板TSP，稍后将参照图3至图5对其进行描述。
在手指或触控笔20与触摸屏显示装置10隔开一定距离的位置中对触摸传感器120的电刺激可以被称为悬停(hover)，因为手指或触控笔20不直接触摸显示面板110。例如，触控笔20可以在与显示面板110隔开一定距离的同时将电信号施加到触摸传感器120。
触摸传感器120可以输出包括关于从触控笔20输出的下行信号的信号强度信息的上行信号和/或包括关于显示面板110的触摸位置的位置信息的位置信息信号。上行信号还可以包括触控笔的触控笔标识符(ID)。下行信号可以是刺激触摸传感器120的信号。然而，本公开不限于此。例如，上行信号可以指代从触摸屏显示装置10传送到触控笔20的信号，而下行信号可以指代从触控笔20传送到触摸屏显示装置10的信号。信号强度信息可以包括关于下行信号的脉冲数、下行信号的电压电平、以及触控笔的多个导电尖端当中的产生下行信号的导电尖端的数量中的至少一个的信息。
另外，触摸传感器120可以在显示面板110的触摸感测时段中检测表示从触控笔20输出的触摸和/或手指触摸的信号，并且在触摸屏显示装置10的随后的上行信号输出时段中输出上行信号。
另外，在每个像素101包括像素电极和公共电极的情况下，触摸传感器120可以包括像素101中包括的公共电极。在像素101包括OLED的情况下，触摸传感器120可以包括OLED的阴极。
触摸电路300可以驱动触摸传感器120。触摸电路300可以控制触摸传感器120以产生和/或输出上行信号。上行信号可以包括根据触控笔20和显示面板110之间的距离的、关于触控笔20的驱动模式的信息。关于触控笔20的驱动模式的信息可以包括关于下行信号的脉冲数、下行信号的电压电平、以及触控笔的多个导电尖端当中的产生下行信号的导电尖端的数量中的至少一个的信息。另外，触摸电路300可以响应于从触控笔20输出的下行信号来检测触摸。此外，在触控笔20具有至少两个或多个导电尖端的情况下，触摸电路300可以获得与从两个或多个导电尖端输出的下行信号对应的、关于触控笔20的倾斜度的信息。
触摸电路300可以从触摸传感器120接收位置信息信号，位置信息信号包括关于在显示面板110上触摸的位置的信息。然而，本公开不限于此，并且位置信息可以包括关于触摸显示面板110的力的强度的信息。另外，触摸电路300可以响应于由直接触摸显示面板110的手指或触控笔20引起的触摸传感器120中的电容变化，获得关于在显示面板110上触摸的位置的信息。
根据实施方式，触摸屏显示装置10还可以包括第一通信模块310，以接收触控笔20的状态信息。触控笔20的状态信息可以包括在下行信号中。然而，在触摸屏显示装置10包括第一通信模块310的情况下，触控笔20的状态信息可以被传送到第一通信模块310而不是被传送到触摸传感器120。触控笔20的状态信息可以包括关于触控笔20和触摸屏显示装置10之间的距离的信息。然而，触控笔20的状态信息不限于此，并且可以包括对于本领域技术人员来说可能是明显的任何其它状态信息。
可以使用施加到触摸屏显示装置10的压力或上行信号的强度来检测距离信息。第一通信模块310可以通过使用短距离无线通信(例如，近场通信)与触控笔20通信来获得状态信息。当第一通信模块310和触控笔20配对时，第一通信模块310可以与触控笔20通信并从触控笔20接收状态信息。例如，第一通信模块310可以使用蓝牙模块来与触控笔20通信。然而，本公开不限于此。尽管第一通信模块310被例示为与触摸电路300分离的组件，但是第一通信模块310不限于此。而是，第一通信模块310可以被包括在触摸电路300中。
触摸屏显示装置10还可以包括驱动显示面板110的数据驱动器150。数据驱动器150可以将数据信号施加到多条数据线DL1、...、和DLm。数据信号可以对应于灰度，并且可以根据相应的灰度来确定数据信号的电压电平。数据信号的电压可以称为数据电压。尽管数据驱动器150被例示为单个数据驱动器，但是数据驱动器150不限于此。可以提供对应于显示面板110的尺寸和分辨率的两个或更多个数据驱动器150。另外，数据驱动器150可以被提供为集成电路(IC)。
触摸屏显示装置10还可以包括驱动显示面板110的选通驱动器160。选通驱动器160可以将选通信号施加到多条选通线GL1、...、和GLn。对应于施加有选通信号的多条选通线GL1、...、和GLn的像素101可以接收数据信号。尽管选通驱动器160被例示为单个选通驱动器，但是选通驱动器160不限于此。可以提供至少两个选通驱动器160。另外，选通驱动器160可以设置在显示面板110的两侧，其中在显示面板110的一侧的选通驱动器160连接到多条选通线GL1、...、和GLn中的奇数选通线，在显示面板110的另一侧的选通驱动器160连接到多条选通线GL1、...、和GLn中的偶数选通线。然而，本公开不限于此。
另外，从选通驱动器160输出的信号不限于选通信号。选通驱动器160可以包括设置在显示面板110中以输出选通信号的选通信号产生电路(未示出)和向选通信号产生电路提供电压和信号的电平移位器(未示出)。选通驱动器160的结构不限于此。
触摸屏显示装置10还可以包括驱动显示面板110的定时控制器170。定时控制器170可以控制数据驱动器150和选通驱动器160。定时控制器170可以依据关于触摸位置的位置信息来控制要显示在显示面板110上的图像。例如，可以显示对应于触摸位置的线、点或圆。然而，本公开不限于此。另外，定时控制器170可以将从外部源传送的图像信号传送到数据驱动器150。图像信号可以是数字信号。定时控制器170可以在将图像信号传送到数据驱动器150之前校正所接收的图像信号。
要注意的是，尽管详细参照LCD显示装置和OLED显示装置描述了触摸屏显示装置10的结构，但本公开不限于此，并且任何其它显示装置也可以用作触摸屏显示装置10的一部分。
图3是例示图1中所示的触摸传感器和触摸电路的第一实施方式的结构图，图4是例示图1中所示的触摸传感器和触摸电路的第二实施方式的结构图。另外，图5是例示图1中所示的触摸传感器和触摸电路的第三实施方式的结构图。
参照图3，在触摸屏面板TSP中，要被施加以触摸驱动信号的第一触摸电极线T1至T5(也称为触摸驱动线)被设置为与要被施加以触摸感测信号的第二触摸电极线R1至R6(也称为触摸感测线)交叉，使得能够实现互电容触摸感测，即：基于互电容的触摸感测。
第一触摸电极线T1至T5中的每一个可以是在水平方向上延伸的单个条形电极，而第二触摸电极线R1至R6中的每一个可以是在垂直方向上延伸的单个条形电极。
另选地，如图3所示，可以通过电连接设置在单行中的第一触摸电极Tx_TE(也称为触摸驱动电极)来提供第一触摸电极线T1至T5中的每一个。可以通过电连接设置在单列中的第二触摸电极Rx_TE(也称为触摸感测电极)来提供第二触摸电极线R1至R6中的每一个。
第一触摸电极线T1至T5中的每一个可以通过一条或更多条信号线SL电连接至触摸电路300。第二触摸电极线R1至R6中的每一个可以通过一条或更多条信号线SL电连接至触摸电路300。
参照图4，多个触摸电极TE可以设置在触摸屏面板TSP中，使得能够实现自电容触摸感测，即：基于自电容的触摸感测。
可以向多个触摸电极TE中的每一个施加触摸驱动信号，并且可以从每个触摸电极TE中检测到触摸感测信号。
在下文中，为了简洁起见，将描述其中触摸屏显示装置10提供自电容触摸感测并且触摸屏面板TSP被设计为如图4所示用于自电容触摸感测的情况。
参照图5，可以提供：向触摸屏面板TSP提供触摸驱动信号并且从触摸屏平板TSP检测(或接收)触摸感测信号的一个或更多个触摸IC TIC；使用通过触摸IC TIC检测触摸感测信号的结果来确定触摸位置或触摸输入中的至少一个的触摸控制器TCR等。
包括在触摸电路300中的一个或更多个触摸IC TIC可以作为单独的组件或单个组件提供。
此外，包括在触摸电路300中的一个或更多个触摸IC TIC可以与一个或更多个源驱动器IC SDIC集成，以提供一个或更多个组合集成电路SRIC。
也就是说，触摸屏显示装置10可以包括一个或更多个组合IC SRIC，每个组合IC可以包括触摸IC TIC和源驱动器IC SDIC。
由于用于触摸驱动的触摸IC TIC和用于数据驱动的源驱动器IC SDIC的上述组合，可以更高效地执行触摸驱动和数据驱动。如果触摸屏面板TSP嵌入在显示面板110中并且连接到触摸电极TE的信号线SL平行于数据线DL设置，则尤其如此。
在触摸屏面板TSP嵌入在显示面板110中的情况下，可以按照各种方式来提供触摸电极TE。
在触摸屏显示装置10是液晶显示(LCD)触摸屏显示装置的情况下，触摸电极TE可以是例如在用于触摸感测的信号检测时段期间被施加以触摸驱动信号的电极，或者在用于触摸感测的信号检测时段期间从中检测触摸感测信号的电极。触摸电极TE也可以在显示图像的显示驱动时段期间用作向其施加公共电压的块状公共电极。
在这种情况下，在显示驱动时段期间，整个触摸电极TE可以在触摸电路300内彼此电连接，并且可以具有施加到其上的公共电压。
在跟随在显示驱动时段之后的信号检测时段期间，可以选择触摸电路300内的触摸电极TE的一部分或全部，并且触摸电路300的触摸IC TIC可以将触摸驱动信号施加到所选择的一个或更多个触摸电极TE，或者从所选择的一个或更多个触摸电极TE中检测触摸感测信号，如上所述。
另外，触摸电极TE可以具有多个狭缝(也称为孔)，以与多个子像素中的像素电极一起产生电场。
在触摸屏显示装置10是OLED触摸屏显示装置的情况下，多个触摸电极TE和多条信号线SL可以设置在公共电极(例如，阴极)上设置的封装层上，公共电极设置在显示面板110的前表面上并且向其施加公共电压。
这里，例如，设置在显示面板110的前表面上的公共电极可以是与阳极(对应于像素电极)一起设置在每个子像素SP中的OLED中的阴极，并且公共电压可以是阴极电压。
在这种情况下，多个触摸电极TE中的每一个可以是没有开口区域的体电极(bulkelectrode)。这里，多个触摸电极TE中的每一个可以是透明电极，使得可以从子像素SP中发出光。
另选地，多个触摸电极TE中的每一个可以是具有多个开口区域的网状电极。多个触摸电极TE中的每一个中的开口区域可以对应于子像素SP的发光区域(例如，阳极的部分所位于的区域)。
当在信号检测时段(或触摸感测时段)期间将面板驱动信号施加到触摸电极TE和信号线SL时，可以将与面板驱动信号相同或对应的信号应用于触摸电极TE和信号线SL，以及向其施加面板驱动信号的其它电极和信号线。在本文中，面板驱动信号也可以被称为触摸驱动信号，通过该触摸驱动信号，使用手指或触控笔20中的至少一个对触控笔20的触摸输入被检测到，或者关于触控笔的触控笔信息被识别出。
在示例中，在信号检测时段期间，面板驱动信号或与其对应的信号可以被施加至数据线的一部分或全部。
在另一示例中，在信号检测时段期间，面板驱动信号或与其对应的信号可以被施加至选通线的一部分或全部。
在另一示例中，在信号检测时段期间，面板驱动信号或与其对应的信号可以被施加至全部的触摸电极TE。
另外，根据实施方式，面板驱动信号可以是施加到触摸屏面板TSP、显示面板110或其中嵌入有触摸屏面板TSP的显示面板110的任何信号。
关于集成电路(例如，在触摸屏显示装置10中)的配设和位置，组合IC SRIC可以安装在膜上，膜的两端连接到触摸屏面板TSP和印刷电路板PCB。
如上所述，通过在膜上或膜中的信号线，具有膜上芯片(COF)结构的组合IC SRIC可以电连接到触摸屏面板TSP和/或安装在印刷电路板PCB上的触摸控制器TCR。
可以使用设置在触摸屏面板TSP上的膜上芯片(COF)结构来实现组合IC SRIC中的每一个。
另外，触摸电路300的一个或更多个触摸IC TIC和触摸控制器TCR可以集成在单个组件中。
图3至图5中所示的触摸电极TE的形状仅是例示性的，但本公开不限于此。
如图5中所示，其中设置有单个触摸电极TE的区域的尺寸可以大于其中设置有单个子像素SP的区域的尺寸。例如，其中设置有单个触摸电极TE的区域的尺寸可以对应于几个到几十个子像素SP的区域的尺寸。在这种情况下，单个触摸电极TE可以与两条或更多条数据线以及两条或更多条选通线交叠。然而，本公开不限于此，其中设置有单个触摸电极TE的区域的尺寸可以对应于其中设置有单个子像素SP的区域的尺寸。
此外，触摸屏面板TSP可以是与显示面板110分离地制造并连接到显示面板110的外部触摸屏面板(也称为外挂型触摸屏面板)，或者嵌入在显示面板110中的嵌入式触摸屏面板(也称为盒内型触摸屏面板或盒上型触摸屏面板)。
图6是例示根据实施方式的触摸屏显示装置中的显示驱动时段和信号检测时段的定时图，图7是例示根据实施方式的在触摸屏显示装置中通过按时分方式划分一帧时段产生的显示驱动时段和信号检测时段的概念图。
参照图6和图7，根据实施方式的触摸屏显示装置10可以在预定的显示驱动时段DP期间执行显示驱动以显示图像，而在预定的信号检测时段TP期间检测信号以感测由手指或者触控笔20中的至少一个施加的触摸压力。
可以通过按时分分时对单个帧显示帧(Display Frame)进行划分来产生显示驱动时段DP和信号检测时段TP。在一帧时段Display Frame中，显示驱动时段DP和信号检测时段TP可以彼此交替地重复设置。然而，本公开不限于此，并且显示驱动时段DP和信号检测时段TP可以以预定时间间隔彼此分离。另外，显示驱动时段DP和信号检测时段TP可以是时间上相等的时段或部分彼此交叠的时段。在显示驱动时段DP和信号检测时段TP是时间上相等的时段的情况下，可以同时执行显示驱动和信号检测。
另外，多个信号检测时段TP可以包括上行信号检测时段和位置信息信号检测时段。触摸传感器120可以在上行信号检测时段中输出上行信号，并在位置信息信号检测时段中输出位置信息信号。
在显示驱动时段DP和信号检测时段TP被重复地布置并且在时间上彼此分离的情况下，信号检测时段TP可以对应于没有执行显示驱动的消隐时段Blank。例如，包括在一帧时段中的多个消隐时段Blank中的一些可以是信号检测时段TP。一帧时段可以包括多个水平时段。水平时段表示传送与以矩阵形式排列的多个像素当中的单行像素对应的数据信号的时段。另外，一帧时段Display Frame表示将数据信号传送到显示面板110的所有像素的时段。因此，在一帧时段Display Frame中，数据信号可以输入到整个显示面板110。
另外，消隐时段Blank可以设置为与水平时段交替。可以将多个消隐时段Blank中的一些设置为比剩余的消隐时段Blank更长。比剩余消隐时段长的消隐时段可以称为长水平消隐时段(LHB)。在一帧时段Display Frame中可以存在十六(16)个LHB时段。然而，LHB时段的数量不限于此。每个LHB时段可以对应于单个信号检测时段TP。然而，本公开不限于此。
触摸屏显示装置10可以产生在高电平和低电平之间摆动的同步信号Tsync，以标识或控制显示驱动时段DP和信号检测时段TP。也就是说，同步信号Tsync可以是通过其来定义信号检测时段TP的驱动定时控制信号。然而，本公开不限于此。
另外，同步信号Tsync的高电平时段(或低电平时段)可以对应于显示驱动时段DP，而同步信号Tsync的低电平时段(或高电平时段)可以对应于LHB时段(其对应于信号检测时段TP)。单个显示驱动时段可以被时分为十六个显示驱动时段DP1至DP16和十六个信号检测时段TP1至TP16。在这种情况下，十六个信号检测时段TP1至TP16可以对应于十六个LHB时段LHB1至LHB16。
显示面板110的信号检测时段TP可以包括输出上行信号的上行信号输出时段和检测从触控笔20输出的信号或手指触摸的触摸感测时段。另外，在使用多个触控笔的情况下，触摸感测时段被时分为第一触摸感测时段和第二触摸感测时段。在第一触摸感测时段中，下行信号可以对应于第一触控笔。在第二触摸感测时段中，下行信号可以对应于第二触控笔。
图8是例示根据实施方式的触控笔的结构图。
参照图8，与触摸屏显示器装置10协同工作的触控笔20可包括多个导电尖端2611和2612。触控笔20可包括：接收器电路2623，其连接到多个导电尖端2611和2612以接收指向多个导电尖端2611和2612的上行信号；发送器电路2622，其连接到多个导电尖端2611和2612以通过多个导电尖端2611和2612中的至少一个向触摸屏显示装置10输出对应于信号强度信息的下行信号；以及笔控制器2624，其将包括在上行信号中的信号强度信息传送到发送器电路2622。信号强度信息可以包括关于下行信号的脉冲数、下行信号的电压电平、以及触控笔的多个导电尖端当中的产生下行信号的导电尖端的数量中的至少一个的信息。
接收器电路2623和发送器电路2622可以形成连接到包括在触摸屏显示装置10中的第一通信模块的对。触控笔20可以包括与第一通信模块配对的蓝牙模块，并且接收器电路2623和发送器电路2622可以包括在蓝牙模块中。然而，本公开不限于此。
另外，多个导电尖端2611和2612可以被称为尖端部2610。尖端部2610可以接收上行信号并输出与上行信号对应的下行信号(例如，用于检测位置或倾斜的触控笔信号或者用于发送数据(诸如附加信息)的触控笔信号)。
多个导电尖端2611和2612可以彼此间隔开一定距离。隔离器可以设置在多个导电尖端之间和/或触控笔的壳体与多个导电尖端之间。多个导电尖端2611和2612中的一个导电尖端2611是能够与触摸屏显示装置接触的接触导电尖端，而至少一个其它导电尖端2612可以设置在接触导电尖端周围并且与接触导电尖端相距一距离。
另外，关于一个导电尖端2611和另一个导电尖端2612之间的距离的值可以包括在附加信息中，其可以被输出为包括在触控笔20的下行信号中。此外，从一个导电尖端2611和另一个导电尖端2612中的每一个输出的信号被包括在下行信号中。从一个导电尖端2611和另一个导电尖端2612中的每一个输出的信号以及一个导电尖端2611和另一个导电尖端2612之间的距离可以用于确定触控笔的倾斜(或倾斜度)。因此，触控笔的倾斜可以通过有意地设计一个导电尖端2611和另一个导电尖端2612之间的距离来确定。尽管多个导电尖端2611和2612在本文中被例示为两个尖端，但是尖端的数量不限于此。
另外，根据实施方式的从触控笔20输出的下行信号是基于协议在显示面板110和触控笔20之间定义的信号，使得多触控笔感测(即，对多个触控笔的感测)成为可能。下行信号可以响应于上行信号而输出，并且可以具有与触控笔20的独有信息相对应的触控笔ID。触控笔20还可以包括其中存储了触控笔ID的存储器(或储存器)2640。存储器2640可以存储关于笔控制器2624根据其进行操作的协议的信息。存储在存储器2640中的信息不限于此。
另外，触控笔20可以包括传感器2621，传感器2621包括压力传感器和/或距离传感器，压力传感器检测施加到尖端部2610的多个导电尖端2611和2612中的一个的压力(例如，写压力)，距离传感器基于接收的上行信号的强度来确定距触摸屏显示装置10的距离。可以被实现为单独传感器的距离传感器可以响应于电场(即，上行信号)的频率和/或从尖端部2610接收的上行信号的强度来确定距离。包括在传感器2621中的传感器的数量和类型不限于此。然而，距离计算可以由笔控制器基于电场(即，上行信号)的频率和/或从尖端部2610接收的上行信号的强度来执行。
已经接收到下行信号的触摸屏显示装置10可以与已经发送下行信号的触控笔20配对。触控笔20可以经由发送器电路2622将关于由压力传感器检测到的压力的压力信息，或者由距离传感器确定的多个导电尖端和触摸屏显示装置之间的距离信息传送到触摸屏显示装置10。
笔控制器2624可以控制接收器电路2623、发送器电路2622和触控笔20的整体驱动操作。笔控制器2624可以依据上行信号来选择协议，并且可以连接到发送器电路2622，发送器电路2622响应于上行信号而经由尖端部2610输出下行信号。笔控制器2624可以响应于上行信号确定下行信号的强度。
如图9A至图9C所示，由笔控制器2624确定的下行信号的信号强度信息可以包括下行信号的脉冲数、下行信号的电压电平、以及触控笔20的多个导电尖端当中的产生下行信号的导电尖端的数量。也就是说，参照图9A中的(a)，当触控笔20靠近触摸传感器120(例如，处于接触模式)时，下行信号可以具有低电压电平。另外，参照图9A中的(b)，当触控笔20距触摸传感器120一定距离(例如，小于5cm)(例如，处于悬停模式)时，下行信号可以具有高电压电平。在图9A中例示了根据电压电平在导电尖端2611周围产生环形电场，并且电场具有不同的幅度。然而，电压电平不限于此。
另外，参照图9B中的(a)，当触控笔20靠近触摸传感器120(例如，处于接触模式)时，下行信号可以具有较少数量的脉冲。相反，参照图9B中的(b)，当触控笔20距触摸传感器120一定距离(例如，处于悬停模式)时，下行信号可以具有较多数量的脉冲。然而，本公开不限于所示的脉冲数。
另外，参照图9C中的(a)，当触控笔20靠近触摸传感器120(例如，处于接触模式)时，下行信号可以从一个导电尖端2611输出。相反，参照图9C中的(b)，当触控笔20距离触摸传感器120一定距离(例如，处于悬停模式)时，下行信号可以从两个导电尖端2611输出。然而，产生下行信号的导电尖端的数量不限于此。
也就是说，在触控笔20与显示面板110接触的情况下，下行信号可以具有较低的电压电平，可以具有较少数量的脉冲，或者可以通过单个导电尖端产生。随着触控笔20进一步远离显示面板110，下行信号的电压电平、下行信号的脉冲数或者在触控笔20的多个导电尖端当中的产生下行信号的尖端的数量可以增加。
此外，触控笔20还可以包括壳体2650，诸如电池2630、按钮、和/或笔显示装置之类的其它外围装置以及上面描述的各种组件可以容纳在壳体2650中。
另外，笔控制器2624可以通过从尖端部2610接收上行信号来识别为显示面板110设置的独有面板ID，并且产生用于显示面板110的通信协议。此外，笔控制器2624可以控制发送器电路2622的定时，通过从传感器2621接收关于压力信号的信息来产生压力信息，并控制其它按钮信号。笔控制器2624可以是微控制单元(MCU)。然而，本公开不限于此。
笔控制器2624可以根据信标选择协议，并且响应于信标或ping信号来控制脉冲发生器中的脉冲发生定时。
根据实施方式的由触控笔20接收的上行信号可以包括信标。
根据实施方式的由触控笔20接收的上行信号可以包括扩频码。
根据实施方式的从触控笔20输出的下行信号可以包括具有与触控笔20的独有信息对应的独有代码的信号。
根据实施方式的从触控笔20输出的下行信号可以包括具有与触控笔20的独有信息相对应的独有频率的信号。
图10例示了根据实施方式的触摸屏显示装置和触控笔之间的驱动操作。
参照图10，在用于触控笔20的触摸感测的触摸驱动期间，包括触摸屏显示面板110的触摸屏显示装置10将上行信号Uplink Signal发送到触控笔20。上行信号Uplink Signal包括用于控制触控笔20的驱动的各种信息或用于驱动触控笔20所需的各种信息。
更具体地，触摸屏显示装置10的触摸电路300可以向显示面板110中的多个触摸电极TE当中的一个或更多个触摸电极TE提供上行信号Uplink Signal，其包括用于控制触控笔20的驱动的各种信息或者用于驱动触控笔20所需的各种信息。
响应地，靠近显示面板110的触控笔20可以通过导电尖端接收上行信号。也就是说，触控笔20可以经由显示面板110中的多个触摸电极TE当中的一个或更多个触摸电极TE接收上行信号。
响应于从触摸屏显示装置10发送的上行信号，触控笔20可以输出指示触控笔20的位置、倾斜(倾斜度)或各种附加信息的下行信号Downlink Signal。从触控笔20输出的下行信号可以被施加到显示面板110中的多个触摸电极TE当中的一个或更多个触摸电极TE。下行信号可以对应于图10中示出的下行信号。
触摸屏显示装置10的触摸电路300可以经由触摸电极TE接收从触控笔20输出的下行信号，并从接收的下行信号中获得触控笔20的位置、倾斜(倾斜度)或各种附加信息。
这里，上行信号可以包括例如信标或ping信号，但不限于此。
信标是控制信号，触摸屏显示装置10通过该控制信号来控制触控笔20的驱动或向触控笔20通知必要信息。信标可以包括驱动触控笔所需的各种信息。
例如，信标可以包括以下中的至少一个：面板信息(例如，面板状态信息、面板标识信息和关于例如盒内型、盒上型、外挂型等的面板类型信息)、面板驱动模式信息(例如，关于触控笔搜索模式、触控笔模式等的模式标识信息)、下行信号特征信息(例如，频率、脉冲数、电压电平、和多个导电尖端当中输出下行信号的导电尖端的数量)、驱动定时相关信息、复用器驱动信息、功率模式信息(例如，关于LHB时段的信息，在LHB时段中驱动面板和触控笔都没有被驱动以降低功耗)等。信标还可以包括用于在显示面板110的驱动和触控笔20的驱动之间进行同步的信息。
ping信号可以是用于同步下行信号的控制信号。
可以包括在下行信号中的附加信息可以包括来自写压力、关于触摸传感器和触控笔之间的距离的信息、触控笔ID、按钮信息、电池信息或用于检查和纠正信息中的错误的信息当中的至少一个，但不限于此。
图11是根据实施方式的触控笔感测方法的操作模式的模式变换图。
参照图11，根据实施方式的触控笔感测方法的操作模式可以包括触控笔搜索模式Pen Search Mode和触控笔模式Pen Mode。在触控笔搜索模式Pen Search Mode中，搜索与显示面板110接触或靠近显示面板110的触控笔20。在触控笔搜索模式中搜索到触控笔20之后，在触控笔模式Pen Mode中检测触控笔20的位置和关于触控笔20的各种信息。
图12是根据实施方式的触摸屏显示系统中的触控笔模式的驱动定时图。
参照图12，在触控笔模式的操作中，根据预定的驱动定时，从触控笔20输出下行信号并且各种信号(包括上行信号)被施加到显示面板110。
第一帧时段1st Frame(第一帧)和第二帧时段2nd Frame(第二帧)中的每一个可以包括但不限于十六个LHB时段LHB1至LHB16。
在第一帧时段1st Frame和第二帧时段2nd Frame中的每一个中，信标(一种形式的上行信号)可以从触摸屏显示装置10发送到触控笔20一次。然而，本公开不限于此，且信标可以在第一帧时段1st Frame和第二帧时段2nd Frame的全部中发送一次。
在第一帧时段1st Frame和第二帧时段2nd Frame中的每一个中包括的十六个LHB时段LHB1至LHB16当中的信号检测时段中，可以发送信标。
例如，在包括在第一帧时段1st Frame和第二帧时段2nd Frame中的每一个中的16个LHB时段LHB1至LHB16当中的第一LHB时段LHB1中，包括在上行信号中的信标可以从面板110发送到触控笔20。另外，在剩余的15个LHB时段LHB2至LHB16中，可以检测到从触控笔20传送的下行信号。触摸传感器对下行信号的检测可以被称为“触控笔感测”。然而，本公开不限于此，单个LHB时段可以包括触摸传感器120检测从触控笔20传送的下行信号的时段以及触摸传感器120检测手指触摸的时段。也就是说，可以在剩余的十五个LHB时段LHB2到LHB16中的一些中检测从触控笔20传送的下行信号，而可以在剩余的十五个LHB时段LHB2到LHB16中的其它时段中检测手指触摸。手指触摸的检测可以称为“手指感测”。
例如，在第一帧时段1st Frame和第二帧时段2nd Frame中的每一个中包括的十六个LHB时段LHB1至LHB16当中的第一LHB时段LHB1中，可以从触摸屏显示装置110向触控笔20发送信标。另外，可以在第二LHB时段LHB2、第三LHB时段LHB3以及第五LHB时段LHB5至第七LHB时段LHB7中执行触控笔感测，而可以在第四LHB时段LHB 4和第八LHB时段LHB8中执行手指感测。。
另外，当在第一LHB时段LHB1中输出信标时，第一LHB时段LHB1可以是上行信号输出时段，而第二LHB时段LHB2到第八LHB时段LHB8以及第十LHB时段LHB10到第十六LHB时段LHB16可以对应于触摸感测时段。尽管信标被例示为在第一LHB时段LHB1中输出，但是本公开不限于此。另外，可以在第九LHB时段LHB9中输出信标信号。
另外，第二帧时段2nd Frame的第一LHB时段LHB1可以被时分。第一LHB时段LHB1的时分部分可以分别被称为第一上行信号输出时段和第二上行信号输出时段。在第一上行信号输出时段中输出的上行信号可以对应于多个触控笔当中的第一触控笔，而在第二上行信号输出时段中输出的上行信号可以对应于多个触控笔当中的第二触控笔。
另外，可以仅在第二帧时段2nd Frame的第一LHB时段LHB1的一帧时段中发送信标。然而，本公开不限于此。
当信标从触摸屏显示装置10发送到触控笔20时，触控笔20可以响应于信标，在根据预定协议确定的信号检测时段中输出下行信号。
从触控笔20输出的下行信号可以是允许触摸屏显示装置10检测触控笔20的位置的下行信号，或者可以是允许触摸屏显示装置10检测触控笔20的数据的下行信号。触控笔20的数据可以是关于触控笔20的各种信息，包括写压力、触控笔ID、按钮信息、电池信息、用于检查和纠正信息中的错误的信息等
从触控笔20输出的下行信号可以被应用于触摸传感器120的多个触摸电极TE当中的一个或更多个触摸电极TE。
包括在第一帧时段1st Frame和第二帧时段2nd Frame中的至少一个中的十六个LHB时段LHB1至LHB16可以包括其中可以检测触控笔20的位置或数据中的至少一者的一个或更多个LHB时段(例如，LHB2至LHB3、LHB5至LHB7、LHB9至LHB11、LHB13至LHB15)。
触控笔20可以在分配给触控笔感测的LHB时段(例如，LHB2至LHB3、LHB5至LHB7、LHB9至LHB11、LHB13至LHB15)中输出下行信号。
在从触控笔20输出的下行信号是用于发送触控笔20的位置的下行信号的情况下，下行信号可以是由脉冲组成的信号，每个脉冲周期性地摆动。另外，在从触控笔20输出的下行信号是用于发送触控笔20的数据的下行信号的情况下，下行信号可以是由表示相应数据的非周期性脉冲组成的信号。
此外，包括在第一帧时段1st Frame或第二帧时段2nd Frame中的至少一个中的十六个LHB时段LHB1至LHB16可以包括其中可以检测手指触摸的一个或更多个LHB时段(例如，LHB4、LHB8、LHB12、LHB16)。
当根据如上所述的协议定义的触控笔感测定时从触控笔20输出下行信号时，触摸电路300可以经由触摸传感器120接收下行信号，并基于接收的下行信号来执行触控笔感测处理Pen Sensing。
触控笔感测处理可以包括检测触控笔20的位置的处理或检测触控笔20的数据的处理中的至少一个。
另外，根据由协议定义的手指感测定时，触摸电路300可以通过将触摸驱动信号提供给面板110的一个或更多个触摸电极TE、从面板110接收感测信号、并检测手指触摸来执行手指感测处理。
图13是根据实施方式的触摸电路的框图。
参照图13，根据实施方式的触摸电路可以包括信号提供电路S2410和感测数据输出电路S2420。信号提供电路S2410可以向面板110的多个触摸电极TE当中的一个或更多个触摸电极TE提供上行信号。在将上行信号提供给面板110之后，如果经由面板110的多个触摸电极TE当中的一个或更多个触摸电极TE接收到从触控笔20输出的下行信号，则感测数据输出电路S2420可以基于下行信号来输出触控笔感测数据
在将上行信号提供给面板110之后，如果从触控笔20输出的下行信号没有在预定时段内从触控笔20输出到触摸屏显示装置10，则信号供应电路S2410可以将上行信号重传到触摸屏显示装置10。
图14是根据实施方式的触摸电路的框图。
参照图14，根据实施方式的每个触摸IC TIC可以包括第一复用器电路MUX1、包括多个感测单元SU的感测单元块SUB、第二复用器电路MUX2和模数转换器ADC。
第一复用器电路MUX1可以包括一个或更多个复用器。第二复用器电路MUX2可以包括一个或更多个复用器。
每个感测单元SU可以包括前置放大器Pre-AMP、积分器NITG和采样保持电路SHA。
前置放大器Pre-AMP可以经由第一复用器电路MUX1电连接到一个或更多个触摸电极TE。前置放大器Pre-AMP可以向经由第一复用器电路MUX1连接到其的一个或更多个触摸电极TE提供触摸驱动信号。它可以从经由第一复用器电路MUX1可连接的一个或更多个触摸电极TE当中的要被感测的一个触摸电极TE接收感测信号。这里，感测信号可以是用于检测从触控笔20输出的下行信号或手指触摸的感测信号。
积分器INTG对从前置放大器Pre-AMP输出的信号进行积分。积分器INTG可以集成到前置放大器Pre-AMP中。采样保持电路SHA可以存储从积分器INTG输出的积分值，然后输出所存储的积分值。
模数转换器ADC可以向触摸控制器TCR输出感测数据，例如通过对从积分器INTG输出的积分值进行转换而产生的数字数据。
这里，感测数据可以是用于手指触摸感测的触摸感测数据或用于笔触摸感测的笔感测数据。
图15例示了根据实施方式的触摸屏显示装置中的多触控笔感测情况。
参照图15，当多个触控笔被识别为位于显示面板110上方时，显示面板110可以以局部感测模式被驱动以感测触控笔所位于的相应区域。也就是说，如果第一触控笔ActivePen 1位于第一触摸电极组上，则显示面板110可以集中地感测第一触摸电极组的触摸电极以检测第一触控笔的输出信号。如果第二触控笔Active Pen 2位于第二触摸电极组上，则显示面板110可以集中地感测第二触摸电极组的触摸电极以检测第二触控笔的输出信号。为了区分第一触控笔和第二触控笔，可以将笔ID分配给触控笔，并且可以将相应的触控笔设置为输出与其笔ID对应的不同信号，使得显示面板110可以通过笔ID来区分相应的触控笔。
图16例示了根据实施方式的触摸感测系统中的信标信号格式的第一实施方式。
参照图16，信标信号BCON可以是使用直接序列扩频(DSSS)码的信号，以便携带大量数据。信标信号BCON可以包括信息，通过该信息来控制由一个或更多个触控笔20执行的用于触控笔触摸的触摸感测驱动。
包括在信标信号BCON中的数据可以包括触摸屏面板信息(或者在触摸屏面板嵌入在显示面板中的情况下的显示面板信息)和驱动控制信息。如上所述，信标信号BCON可以向与触摸屏显示装置10协同工作的触控笔20通知如何在跟随在发送信标信号BCON的LHB时段LHB1之后的一个或更多个LHB时段中驱动触控笔20。触控笔20可以通过参考信标信号BCON来执行与触摸屏显示装置10的驱动相对应的驱动。因此，能够执行准确的触控笔识别(例如，触控笔触摸感测)。
在信标信号传输信号包括在单个帧时段中的情况下(例如，第一信号检测时段LHB1和第九信号检测时段LHB9是信标信号传输时段)，可以减少由信标信号BCON携带的信息量。结果，可以减小触摸电路TC产生信标信号BCON的处理负荷以及触控笔接收和读取信标信号BCON的处理负荷。
在第一信号检测时段LHB1和第九信号检测时段LHB9之间存在的一个或更多个信号检测时段LHB2至LHB8期间，从触控笔输出的下行信号可以具有不同的强度，这取决于在第一信号检测时段LHB1中发送的信标信号BCON。也就是说，如果触控笔20与触摸屏显示装置10间隔开，则可以增加下行信号的强度。如果触控笔20靠近触摸屏显示装置10，则可以降低下行信号的强度。下行信号的强度可以对应于下行信号的电压电平、下行信号的脉冲数以及输出下行信号的导电尖端的数量。
在第一信号检测时段LHB1和第九信号检测时段LHB9之间存在的一个或更多个信号检测时段LHB2至LHB8期间，触控笔20可以根据在第一信号检测时段LHB1中发送的信标信号BCON以不同的操作模式操作。
这里，触控笔20的操作模式可以是与触控笔搜索、触控笔信息特定识别、附加触控笔搜索等相关的触控笔模式Pen Mode(笔模式)和主动搜索模式Pen Searching Mode(笔搜索模式)，可以是与感测区域相关的全感测模式和局部感测模式，或者可以是与触控笔信号的类型或触控笔识别信息的类型相关的全色调(tone)模式和倾斜色调模式。
如上所述，基于信标信号BCON，触摸屏显示装置10和触控笔20可以共享其操作模式，并且根据相应的操作模式准确地执行操作。因此，触摸屏显示装置10和触控笔20可以通过准确地彼此协同工作来执行触控笔识别驱动操作。
在存在于第一LHB时段LHB1和第九LHB时段LHB9之间的一个或更多个LHB时段LHB2到LHB8期间，从触控笔输出的触控笔信号(即，包括多个脉冲的AC信号)可以具有不同的频率，这取决于在第一LHB时段LHB1中发送的信标信号BCON。
因此，触控笔20可以产生具有触摸电路300能够检测和处理信号的频率的触控笔信号。由于触摸电路300可以准确地接收和识别具有该频率的触控笔信号，因此触摸电路300可以经由触摸传感器120识别并处理该信号，由此准确地识别触控笔20。
取决于在第一LHB时段LHB1中发送的信标信号BCON，存在于第一LHB时段LHB1和第九LHB时段LHB9之间的一个或更多个LHB时段LHB2到LHB8的数量可以变化。
因此，触控笔20可以准确地确定要执行根据从信标信号BCON获得的驱动控制信息的驱动操作的一个时段或多个时段，以便与触摸屏显示装置10协同地准确地工作。
对于如上所述的基于信标信号BCON的驱动控制，信标信号BCON中的数据可以包括触控笔ID和触控笔状态。另外，信标信号BCON可以包括用于驱动触摸屏面板TSP和触控笔之间的同步的信息。也就是说，信标信号BCON也可以用作ping信号。
包括在信标信号BCON中的各种信息可以保存在触摸屏显示装置10的存储器中。这里，存储器可以先前参照触控笔的存储器被描述过。然而，本公开不限于此。
图17是例示根据实施方式的触控笔的驱动方法的流程图。
参照图17，触摸屏显示装置10可以在S1700中输出上行信号。更具体地描述，可以在一帧时段的第一LHB时段LHB1中输出信标信号BCON。输出的信标信号BCON可以由靠近触摸屏显示装置10的所有触控笔20接收。当触控笔20开启时，每个触控笔20可以以悬停模式操作。以悬停模式操作的触控笔20可以接收从触摸屏显示装置10输出的上行信号。也就是说，触控笔20可以接收信标信号BCON。
在S1710中，触摸屏显示装置10可以从已经接收到信标信号BCON的触控笔20接收下行信号。触摸屏显示装置10可以使用其触摸传感器120来接收下行信号。然而，本公开不限于此，并且触摸屏显示装置10的第一通信模块310可以从触控笔20接收下行信号。在第一通信模块310从触控笔接收下行信号的情况下，下行信号可以从触控笔20的第二通信模块(未示出)发出。然而，本公开不限于此。
已经接收到下行信号的触摸屏显示装置10可以与已经发送下行信号的触控笔20配对。例如，触摸屏显示装置10的第一通信模块310可以与触控笔20的第二通信模块配对。第二通信模块可以将关于由压力传感器检测到的压力的压力信息或关于由距离传感器计算的多个导电尖端和触摸屏显示装置之间的距离的距离信传送到触摸屏显示装置10。
从触控笔20发送到触摸屏显示装置10的下行信号可以包括关于触控笔20和触摸屏显示装置10之间的距离的信息。触控笔20可以通过以下方式产生距离信息：使用上行信号的强度来计算触控笔20和触摸屏显示装置之间的距离。另外，触控笔20可以通过使用压力传感器检测压力来产生距离信息。更具体地，如果检测到压力，则触控笔20确定触控笔20已经接触触摸屏显示装置10。如果没有检测到压力，则触控笔20确定触控笔20尚未接触触摸屏显示装置10。另外，下行信号可以包括触控笔20的触控笔ID。
此外，触摸屏显示装置10可以与一个或更多个触控笔20配对。触摸屏显示装置10可以使用下行信号中包括的触控笔ID和距离信息来识别一个或更多个触控笔20并确定与一个或更多个触控笔20的距离。
在S1720中，触摸屏显示装置10可以确定从触控笔20接收的下行信号的强度。触摸屏显示装置10可以在一帧时段的触控笔感测时段中确定下行信号的强度。确定下行信号的强度的时段可以例如是第一帧时段1st Frame和第二针时段2nd Frame中的每一个中包括的十六个LHB时段LHB1至LHB16当中的第二时段LHB2、第三时段LHB3以及第五时段LHB5至第七LHB时段LHB7。
触摸屏显示装置10可以控制触控笔20以在下行信号具有相对高的强度时降低下行信号的强度，并且在下行信号具有相对低的强度时增加下行信号的强度。
在S1730中，触摸屏显示装置10可以输出上行信号。上行信号可以包括关于下行信号的强度和触控笔ID的信息。触控笔20可以基于从触摸屏显示装置10接收的关于下行信号的强度的信息，通过调整其强度来输出下行信号。此外，触控笔20可以在上行信号中包括的触控笔ID是它的触控笔ID时响应于该上行信号而输出下行信号。
基于距离的悬停模式不同步骤1、2、3。
已经通过示例的方式呈现了前面的描述和附图，以便解释本公开的某些原理。在不背离本公开的原理的情况下，本公开所属领域的普通技术人员可以通过组合、划分、替换或改变元件来进行各种修改和变更。本文公开的前述实施方式应被解释为对本公开的原理和范围的例示而非限制。应当理解，本公开的范围应由所附权利要求以及落入本公开的范围内的所有等同物限定。
本申请要求于2018年12月20日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2018-0166757的优先权。

Claims (20)

1.一种触摸屏显示装置，该触摸屏显示装置包括：
显示面板(110)；
触摸传感器(120)，该触摸传感器被设置在与所述显示面板(110)对应的区域中，所述触摸传感器(120)被配置为输出包括关于从触控笔(20)输出的下行信号的强度的信号强度信息的上行信号；以及
触摸电路(300)，该触摸电路被配置为控制所述触摸传感器(120)以输出所述上行信号，
其中，在一帧时段中重复地设置至少一个显示时段和至少一个信号检测时段，其中，所述上行信号在所述信号检测时段的上行信号输出时段中输出，并且从所述触控笔(20)输出的所述下行信号在所述信号检测时段的触摸感测时段中被检测。
2.根据权利要求1所述的触摸屏显示装置，其中，所述触摸传感器(120)被配置为响应于所述下行信号向所述触摸电路(300)输出与所述显示面板上的触摸位置相对应的位置信息信号，并且
所述触摸电路(300)被配置为响应于从所述触控笔(20)输出的所述下行信号，从所述触摸传感器(120)接收所述位置信息信号。
3.根据权利要求2所述的触摸屏显示装置，该触摸屏显示装置还包括：定时控制器(170)，该定时控制器被配置为控制所述显示面板(110)的驱动，和/或所述定时控制器(170)被配置为响应于所述位置信息信号而控制要在所述显示面板(110)上显示的图像。
4.根据权利要求1或2所述的触摸屏显示装置，其中，所述信号强度信息包括关于所述下行信号的脉冲数、所述下行信号的电压电平、以及所述触控笔(20)的多个导电尖端当中的产生所述下行信号的导电尖端的数量中的至少一项的信息。
5.根据权利要求1或2所述的触摸屏显示装置，该触摸屏显示装置还包括：第一通信模块(310)，该第一通信模块被配置为接收所述触控笔(20)的状态信息。
6.根据权利要求5所述的触摸屏显示装置，其中，所述状态信息包括关于由所述触控笔(20)检测的压力的压力信息或者关于所述触控笔(20)和所述触摸屏显示装置之间的距离的距离信息。
7.根据权利要求1或2所述的触摸屏显示装置，其中，所述上行信号还包括所述触控笔(20)的笔ID。
8.根据权利要求1所述的触摸屏显示装置，其中，所述触摸感测时段被时分为第一触摸感测时段和第二触摸感测时段，其中，所述下行信号在所述第一触摸感测时段中对应于多个触控笔当中的第一触控笔(20)，并且在所述第二触摸感测时段中对应于所述多个触控笔当中的第二触控笔。
9.根据权利要求1所述的触摸屏显示装置，其中，所述上行信号输出时段被时分为第一上行信号输出时段和第二上行信号输出时段，其中，所述上行信号在所述第一上行信号输出时段中对应于多个触控笔当中的第一触控笔(20)，并且在所述第二上行信号输出时段中对应于所述多个触控笔当中的第二触控笔。
10.根据权利要求1或8所述的触摸屏显示装置，其中，所述信号检测时段包括：所述触摸传感器(120)被配置为检测从所述触控笔(20)传送的所述下行信号的时段；以及所述触摸传感器(120)被配置为检测手指触摸的时段。
11.根据权利要求1所述的触摸屏显示装置，其中，所述上行信号经由所述触摸传感器(120)的一个或更多个触摸电极被发送至所述触控笔(20)，并且下行信号经由所述一个或更多个触摸电极被所述触摸传感器接收。
12.一种触摸屏显示装置，该触摸屏显示装置包括：
显示面板(110)；
多个触摸传感器(120)，所述多个触摸传感器被设置在所述显示面板(110)中以在所述显示面板(110)的触摸感测时段中检测从触控笔(20)输出的信号或手指触摸并在所述显示面板(110)的上行信号输出时段中输出上行信号；以及
触摸电路(300)，该触摸电路被配置为控制所述多个触摸传感器(120)以输出所述上行信号，
其中，所述上行信号包括根据所述触控笔(20)的尖端与所述多个触摸传感器(120)中的触摸传感器(120)之间的距离的、关于所述触控笔(20)的驱动模式的信息，
其中，所述上行信号输出时段被时分为第一上行信号输出时段和第二上行信号输出时段，其中，在所述第一上行信号输出时段中输出的上行信号对应于多个触控笔当中的第一触控笔，并且在所述第二上行信号输出时段中输出的上行信号对应于所述多个触控笔当中的第二触控笔。
13.根据权利要求12所述的触摸屏显示装置，其中，关于所述触控笔(20)的驱动模式的所述信息包括关于下行信号的脉冲数、所述下行信号的电压电平、所述触控笔的多个导电尖端当中的产生所述下行信号的导电尖端的数量、以及所述触控笔的触控笔ID中的至少一项的信息。
14.根据权利要求12或13所述的触摸屏显示装置，其中，所述触摸电路(300)被配置为响应于从所述触控笔的多个导电尖端输出的下行信号而获得关于所述触控笔(20)的倾斜度的信息。
15.一种触摸感测系统，该触摸感测系统包括根据权利要求1-14中任一项所述的触摸屏显示装置和至少一个触控笔(20)。
16.根据权利要求15所述的触摸感测系统，其中，所述触控笔包括：
至少一个导电尖端(2611，2612)；
接收器电路(2623)，该接收器电路连接到至少一个导电尖端(2611，2612)以接收包括信号强度信息的上行信号；
发送器电路(2622)，该发送器电路连接到所述至少一个导电尖端(2611，2612)以经由所述至少一个导电尖端(2611，2612)向触摸屏显示装置(10)输出与所述信号强度信息对应的下行信号；以及
笔控制器(2624)，该笔控制器基于包括在所述上行信号中的所述信号强度信息来控制所述发送器电路(2622)。
17.根据权利要求16所述的触摸感测系统，其中，所述触控笔在接触模式和悬停模式中的一者下操作。
18.根据权利要求16所述的触摸感测系统，其中，所述触控笔还包括以下中的至少一个：
压力传感器，该压力传感器检测施加到所述至少一个导电尖端(2611，2612)的压力；
距离传感器，该距离传感器根据由所述接收器电路(2623)接收的所述上行信号的信号强度信息来计算与所述触摸屏显示装置(10)的距离；以及
存储器，在该存储器中存储有触控笔ID。
19.根据权利要求18所述的触摸感测系统，其中，所述发送器电路(2622)被配置为向所述触摸屏显示装置(10)传送关于由所述压力传感器检测的所述压力的压力信息和/或关于与所述触摸屏显示装置(10)的所述距离的距离信息。
20.一种触摸感测系统，该触摸感测系统包括触摸屏显示装置(10)和至少一个触控笔(20)，其中，所述触摸屏显示装置(10)包括触摸传感器(120)，其中，所述触摸传感器(120)被配置为向所述触控笔(20)输出上行信号并且所述触控笔(20)被配置为向所述触摸屏显示装置(10)输出下行信号，其中，所述触摸传感器(120)和所述触控笔(20)的尖端之间的距离是基于所述上行信号和/或所述下行信号的信号强度来计算的，其中，所述触控笔(20)的操作模式是基于所计算出的距离来设置的，
其中，在一帧时段中重复地设置至少一个显示时段和至少一个信号检测时段，其中，所述上行信号在所述信号检测时段的上行信号输出时段中输出，并且从所述触控笔(20)输出的所述下行信号在所述信号检测时段的触摸感测时段中被检测。
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