CN114578985A

CN114578985A - 触摸显示装置及触摸感测方法

Info

Publication number: CN114578985A
Application number: CN202111006380.6A
Authority: CN
Inventors: 金鍾成; 張亨旭; 金英奎; 孔南容
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2041-08-30
Also published as: KR20220077525A; US20220171514A1; CN114578985B; US11494027B2; KR102613313B1

Abstract

本公开的实施例涉及一种触摸显示装置和触摸感测方法。更具体地，根据已配对的笔的数量，可以通过改变帧内的多个触摸时段中的全部触摸时段或部分触摸时段的类型来重新配置帧，并且可以通过设计高度可扩展的笔协议以灵活地改变笔模式来提供高速笔搜索和笔配对。

Description

触摸显示装置及触摸感测方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年12月2日提交的韩国专利申请No.10-2020-0166544的优先权，出于所有目的，该申请通过引用并入本文中，如同在本文中充分阐述一样。

技术领域

本公开涉及一种触摸显示装置以及一种触摸感测方法。

背景技术

随着信息社会的发展，对显示图像的显示装置的需求正在以各种方式增长。为此，诸如液晶显示装置(LCD)和有机发光显示装置(OLED)的各种类型的显示装置已经被使用。

在这些显示装置中，存在能够提供基于触摸的输入方法而不是通常的输入方法(例如，按钮、键盘和鼠标)的触摸显示装置，该基于触摸的输入方法允许用户容易且直观地输入信息或指令。

除手指等之外，还根据对笔触摸输入的日益增长的需求开发了笔触摸技术。然而，为了能够处理笔触摸的输入，可能要求触摸显示装置能够在新笔接近时快速识别新笔的出现，并且处于能够感测新笔的触摸输入的状态。然而，当新笔接近时，存在不能快速搜索新笔的问题，以及不能快速处理与搜索到的新笔配对的问题。

发明内容

本公开的实施例可以提供一种能够高速搜索笔的触摸显示装置和触摸感测方法。

本公开的实施例可以提供一种能够进行高速笔配对的触摸显示装置和触摸感测方法。

本公开的实施例可以提供一种能够通过根据已配对的笔的数量改变一帧内的多个触摸时段中的全部触摸时段或部分触摸时段的类型来重新配置帧的触摸显示装置和触摸感测方法。

本公开的实施例可以提供一种设计有高度可扩展的笔协议以灵活地改变笔模式的触摸显示装置和触摸感测方法。

本公开的一个方面可以提供一种触摸显示装置，该触摸显示装置包括：触摸传感器，触摸传感器具有多个触摸电极；以及触摸感测电路，触摸感测电路在第一帧时间期间感测多个触摸电极，并且在与第一帧时间不同的第二帧时间期间感测多个触摸电极。

第一帧时间和第二帧时间中的每一个可以包括m个触摸时段。在这种情况下，m可以是大于或等于2的自然数。

在第一帧时间和第二帧时间中的每一个的m个触摸时段中的任意第一触摸时段期间，触摸感测电路可以向多个触摸电极提供信标信号。

在第一帧时间内的与第一触摸时段不同的其他触摸时段期间，第一类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极。

可以根据第一帧时间和第二帧时间之间已配对的笔的数量的变化来改变第二帧时间内的其他触摸时段的类型。此外，在第二帧时间内的具有改变的类型的其他触摸时段期间，第一类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极，或者与第一类型不同的第二类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极，或者从触摸感测电路输出的触摸驱动信号可以施加到至少一个触摸电极。

随着在第一帧时间和第二帧时间之间已配对的笔的数量增加，在第二帧时间内的具有改变的类型的其他触摸时段期间，与第一类型不同的第二类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极，或者从触摸感测电路输出的触摸驱动信号可以施加到至少一个触摸电极。

在第二帧时间内的具有改变的类型的其他触摸时段期间，当第二类型的笔信号被施加到至少一个触摸电极时，触摸感测电路可以向多个触摸电极提供相同的DC电压。

第一类型的笔信号可以是周期性脉冲信号，第二类型的笔信号可以是表示信息的非周期性脉冲信号。

在第二帧时间内的具有改变的类型的其他触摸时段期间，当第一类型的笔信号从新笔输出并且被施加到至少一个触摸电极时，触摸感测电路可以基于第一类型的笔信号识别新笔，并且执行与新笔的配对过程。

触摸感测电路可以通过经由至少一个触摸电极从新笔接收ID并且经由至少一个触摸电极向新笔发送ID哈希值来执行与新笔的配对过程。

在第二帧时间内的具有改变的类型的其他触摸时段期间，当第一类型的笔信号从已配对的笔输出并且被施加到至少一个触摸电极时，触摸感测电路可以基于第一类型的笔信号识别笔的倾斜。

在第二帧时间内的具有改变的类型的其他触摸时段期间，当第二类型的笔信号从已配对的笔输出并且被施加到至少一个触摸电极时，触摸感测电路可以基于第二类型的笔信号识别笔的位置并且识别包含关于笔的笔信息的数据。在这种情况下，在第二帧时间之前的帧时间内，笔可以是已配对的笔。

在第二帧时间内的具有改变的类型的其他触摸时段期间，当从触摸感测电路输出的触摸驱动信号被施加到至少一个触摸电极时，触摸感测电路可以基于施加了触摸驱动信号的触摸电极中的电容的变化来检测手指触摸的位置。

触摸感测电路可以依次选择包含上述多个触摸电极中的多个触摸电极的多个多路复用驱动组，并且可以同时驱动包含在所选择的多路复用驱动组中的多个触摸电极。触摸感测电路可以在m个触摸时段中的全部触摸时段或部分触摸时段(包括笔位置和数据感测时段以及笔倾斜感测时段的笔相关时段)内驱动包含在多个多路复用驱动组中的至少四个多路复用驱动组中的触摸电极。

在第一帧时间和第二帧时间中的每一个的第一触摸时段期间，触摸感测电路可以将信标信号以相同类型的信号提供到多个触摸电极。

在信标信号包含模式转换信息的情况下，在发送信标信号的帧时间期间，触摸感测电路可以通过至少一个触摸电极从未与触摸显示装置配对的笔接收包含ID的笔信号，并且可以向笔发送ID哈希值。

在信标信号包含模式转换信息的情况下，触摸感测电路可以增加能够配对的笔的数量。触摸感测电路可以改变m个触摸时段中的一个或多个触摸时段的类型，以增加能够配对的笔的数量。在具有改变的类型的触摸时段期间，第一类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极，与第一类型不同的第二类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极，或者从触摸感测电路输出的触摸驱动信号可以施加到至少一个触摸电极。

模式转换信息是用于在一个触摸帧时间期间根据能够感测的笔的数量从多种笔模式中的一种笔模式转换到另一种笔模式的信息，并且多种笔模式可以包括用于感测一支笔的单笔模式、用于感测两支笔的双笔模式以及用于感测三支以上的笔的多笔模式。

触摸显示装置可以包括：显示面板，显示面板包括嵌设在其中的触摸传感器并且包括多条数据线和多条栅极线；数据驱动电路，数据驱动电路用于在两个触摸时段之间的非触摸时段期间向多条数据线提供用于图像显示的数据信号；以及栅极驱动电路，栅极驱动电路用于在两个触摸时段之间的非触摸时段期间向多条栅极线中的至少一条提供扫描信号。

本公开的一个方面可以提供一种触摸显示装置的触摸感测方法，该触摸感测方法包括：在第一帧时间内的第一触摸时段期间通过触摸感测电路向多个触摸电极提供控制信号；在第一帧时间内的与第一触摸时段不同的其他触摸时段期间通过触摸感测电路接收施加到多个触摸电极中的至少一个的第一类型的笔信号；在第二帧时间内的第一触摸时段期间通过触摸感测电路向多个触摸电极提供控制信号；以及在第二帧时间内的与第一触摸时段不同的其他触摸时段期间通过触摸感测电路接收施加到多个触摸电极中的至少一个的第一类型的笔信号，或者接收施加到多个触摸电极中的至少一个的第二类型的笔信号，或者向多个触摸电极中的至少一个提供触摸驱动信号。

随着在第一帧时间和第二帧时间之间已配对的笔的数量增加，在具有改变的类型的其他触摸时段期间，与第一类型不同的第二类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极，或者从触摸感测电路输出的触摸驱动信号可以施加到至少一个触摸电极。

本公开的一个方面可以提供一种触摸显示装置，该触摸显示装置包括：在基板上的多条栅极线、多条数据线和多个子像素；以及设置在基板上的触摸电极，其中，在一帧时间期间，信标信号、恒压信号以及用于检测手指触摸的触摸驱动信号在不同的时刻被施加到触摸电极。

在根据本公开的实施例的触摸显示装置中，施加恒压信号的时段可以包括笔相关时段，笔相关时段包括笔位置和数据感测时段以及笔倾斜感测时段中的至少一个，笔位置和数据感测时段用于基于从外部施加到触摸电极的笔信号感测笔位置和笔信息，笔倾斜感测时段用于基于笔信号感测笔倾斜。

在施加恒压信号(例如，DC电压)的时段中的除笔相关时段之外的其余时段可以被分配为搜索新笔直到达到预设的最大笔配对数量(例如，2、4、6或8)的笔搜索时段。

在根据本公开的实施例的触摸显示装置中，信标信号可以是电压电平非周期性变化的信号，触摸驱动信号可以是电压电平周期性变化的信号。

在根据本公开的实施例的触摸显示装置中，当已配对的笔的数量增加时，可以增加一帧时间内的笔相关时段占用的时间长度，并且可以减少一帧时间内的笔搜索时段占用的时间长度。

根据本公开的实施例，可以提供一种能够高速搜索笔的触摸显示装置和触摸感测方法。

根据本公开的实施例，可以提供一种能够进行高速笔配对的触摸显示装置和触摸感测方法。

根据本公开的实施例，可以提供一种能够通过根据已配对的笔的数量改变一帧内的多个触摸时段中的全部触摸时段或部分触摸时段的类型来重新配置帧的触摸显示装置和触摸感测方法。

根据本公开的实施例，可以提供一种设计有高度可扩展的笔协议以灵活地改变笔模式的触摸显示装置和触摸感测方法。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置；

图2示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置的显示部；

图3示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置的触摸感测部；

图4示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置的显示面板和触摸面板；

图5示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置的具有组驱动结构的触摸感测系统；

图6示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置的触摸驱动电路中的感测单元；

图7示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置的触摸驱动时序；

图8示出了根据本公开的实施例的笔和触摸显示装置之间的双向通信；

图9示例性地说明了根据本公开的实施例的笔协议；

图10示出了根据本公开的实施例的笔协议中的用于每种类型的触摸时段的面板驱动信号和笔信号；

图11是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的通过在以一个多路复用驱动组为单位执行感测的情况下的全感测进行笔搜索的视图；

图12是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的通过在以四个多路复用驱动组为单位进行感测的情况下的高速全感测进行高速笔搜索的视图；

图13是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的，在搜索笔之后，通过驱动一个多路复用驱动组进行配对的视图；

图14是示出了根据本公开的实施例的笔协议中的用于高速笔搜索的自适应地配置触摸帧的方法的视图；

图15是示出了根据本公开的实施例的笔协议中的根据用于高速笔搜索的自适应触摸帧配置方法来配置的用于每种类型的触摸时段的面板驱动信号和笔信号的视图；

图16是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的模式转换的视图；

图17至图19是示出了根据本公开的实施例的笔协议中的针对三种笔模式中的每一种的用于高速笔搜索的自适应触摸帧配置的视图；

图18是示出了根据本公开的实施例的笔协议中的用于双笔模式(两笔模式)下的高速笔搜索的自适应触摸帧配置的视图；

图19是示出了根据本公开的实施例的笔协议中的用于单笔模式(一笔模式)下的高速笔搜索的自适应触摸帧配置的视图；

图20A和图20B是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的相对于包含模式转换信息的信标信号的未配对笔的操作和快速配对操作的视图；

图21示出了根据本公开的实施例的笔协议中的触摸显示装置和笔之间的配对操作；

图22A、图22B、图22C和图22D是用于说明根据本公开的实施例的笔协议缩短配对时间的效果的视图；

图23是根据本公开的实施例的触摸感测方法的流程图。

具体实施方式

在本发明的示例或实施例的以下描述中，将参考附图，在附图中，通过图示的方式示出了可以实现的特定示例或实施例，并且在附图中，即使在彼此不同的附图中示出了相同或相似的组件，也可以使用相同的附图标记和符号来表示它们。此外，在本发明的示例或实施例的以下描述中，当确定并入本文中的已知功能和组件的详细描述可能使本发明的一些实施例中的主题变得相当不清楚时，将省略该详细描述。本文中使用的诸如“包括”、“具有”、“包含”、“构成”、“由……组成”和“由……形成”的术语通常旨在允许添加其他组件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。如本文中所使用的，单数形式旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。

诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(A)”或“(B)”的术语可以在本文中用于描述本发明的元件。这些术语中的每一个都不用于定义元件的本质、顺序、次序或数量等，而是仅用于区分相应的元件和其他元件。

当提及第一元件与第二元件“连接或耦合”、“接触或重叠”等时，应当解释为第一元件不仅可以与第二元件“直接连接或耦合”或者“直接接触或重叠”，而是第三元件也可以“插设”在第一元件和第二元件之间，或者第一元件和第二元件可以通过第四元件彼此“连接或耦合”、“接触或重叠”等。这里，第二元件可以包含在彼此“连接或耦合”、“接触或重叠”等的两个以上的元件中的至少一个中。

当诸如“在……后”、“在……之后”、“接着”、“在……之前”等的时间相关术语用于描述元件或配置的过程或操作，或者操作、过程、制造方法中的流程或步骤时，这些术语可以用于描述非连贯或非连续的过程或操作，除非与术语“直接”或“立即”一起使用。

此外，当提及任何尺寸、相对大小等时，即使相关描述没有明确说明，也应当考虑元件或特征的数值或者相应信息(例如，等级、范围等)包括可能由各种因素(例如，工艺因素、内部或外部影响、噪声等)引起的容差或误差范围。此外，术语“可以”完全包含术语“能够”的所有含义。

图1示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置100。

根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以提供用于显示图像的图像显示功能，并且还可以提供使用手指和/或笔作为触摸物体的触摸感测功能。

这里，笔也可以称为触笔或手写笔，可以包括有源笔和无源笔，有源笔具有信号发送/接收功能，或者可以执行与触摸显示装置100的联锁操作(interlocking operation)，或者包括自带的电源，无源笔没有信号发送/接收功能及自带的电源。

例如，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以是电视机、计算机显示器、车辆显示器等，或者可以是诸如平板电脑或智能手机的移动装置。

根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以包括用于提供图像显示功能的显示部和用于触摸感测的触摸感测部。

在下文中，将参考图2和图3更详细地描述触摸显示装置100的显示部和触摸感测部。

图2示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置100的显示部。

参考图2，根据本公开的实施例的触摸显示装置100的显示部可以包括显示面板DISP、数据驱动电路DDC、栅极驱动电路GDC、显示控制器D-CTR等。

显示面板DISP可以包括多条数据线DL和多条栅极线GL，以及连接到多条数据线DL和多条栅极线GL的多个子像素SP。

显示面板DISP可以包括显示图像的显示区域DA和不显示图像的非显示区域NDA。多个子像素SP可以设置在显示面板DISP的显示区域DA中。各种信号线可以设置在显示面板DISP的非显示区域NDA中。

数据驱动电路DDC和栅极驱动电路GDC可以在显示面板DISP的非显示区域NDA中电连接。

数据驱动电路DDC通过向多条数据线DL提供数据电压来驱动多条数据线DL。

栅极驱动电路GDC通过向多条栅极线GL提供栅极信号(称为扫描信号)来驱动多条栅极线GL。

显示控制器D-CTR通过向数据驱动电路DDC和栅极驱动电路GDC提供各种控制信号DCS、GCS来控制数据驱动电路DDC和栅极驱动电路GDC的操作。

显示控制器D-CTR根据在每帧中执行的时序开始扫描，根据数据驱动电路DDC使用的数据信号格式转换从外部输入的输入图像数据，输出产生的图像数据DATA，并且根据扫描在适当的时间控制数据驱动。

显示控制器D-CTR可以是常规显示技术中使用的时序控制器TCON，或者是包含时序控制器的控制装置。

显示控制器D-CTR可以实现为与数据驱动电路DDC分离的组件，或者可以与数据驱动电路DDC一起实现为集成电路。

根据驱动方法、面板设计方法等，数据驱动电路DDC可以仅位于显示面板DISP的一侧(例如，上侧或下侧)，或者在一些情况下，可以位于显示面板DISP的两侧(例如，上侧和下侧)。

数据驱动电路DDC可以电连接到显示面板DISP的非显示区域NDA。在一些情况下，数据驱动电路DDC可以设置为与显示面板DISP的显示区域DA重叠。

可以通过包括至少一个源极驱动集成电路来实现数据驱动电路DDC。这里，每个源极驱动集成电路可以包括移位寄存器、锁存电路、数模转换器DAC、输出缓冲器等。在一些情况下，每个源极驱动集成电路还可以包括模数转换器。

例如，数据驱动电路DDC可以通过带式自动接合(TAB)方法连接到显示面板DISP，或者可以以玻上芯片(COG)或面板上芯片(COP)方法连接到显示面板DISP的接合焊盘，或者可以以膜上芯片(COF)方法实现为连接到显示面板DISP。

根据驱动方法、面板设计方法等，栅极驱动电路GDC可以仅位于显示面板DISP的一侧(例如，左侧、右侧、上侧或下侧)，或者在一些情况下，可以位于显示面板DISP的两侧(例如，右侧和左侧)。

栅极驱动电路GDC可以电连接到显示面板DISP的非显示区域NDA，或者可以设置在显示面板DISP的非显示区域NDA中。栅极驱动电路GDC可以设置为与显示面板DISP的显示区域DA重叠。

可以通过包括至少一个栅极驱动集成电路来实现栅极驱动电路GDC。这里，每个栅极驱动集成电路可以包括移位寄存器、电平移位器等。

例如，栅极驱动电路GDC可以通过带式自动接合(TAB)方法连接到显示面板DISP，或者可以以玻上芯片(COG)或面板上芯片(COP)方法连接到显示面板DISP的接合焊盘，或者可以根据膜上芯片(COF)方法连接到显示面板DISP。或者，栅极驱动电路GDC可以是面板内栅极(GIP)型，并且可以形成在显示面板DISP的非显示区域NDA中。栅极驱动电路GDC可以设置在基板SUB上或连接到基板SUB。也就是说，在GIP型的情况下，栅极驱动电路GDC可以设置在基板SUB的非显示区域NDA中。在玻上芯片(COG)型、膜上芯片(COF)型等的情况下，栅极驱动电路GDC可以连接到基板SUB。

同时，显示面板DISP可以是诸如液晶显示面板、有机发光显示面板和等离子显示面板的各种类型的显示面板。

图3示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置100的触摸感测部，图4示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置100的显示面板DISP和触摸面板TSP。

参考图3，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以包括触摸面板TSP和用于感测手指和/或笔的触摸输入的触摸感测电路TSC。

触摸感测电路TSC可以包括用于驱动和感测触摸感测电路TSC的触摸驱动电路TDC，以及从触摸驱动电路TDC接收感测数据以计算触摸位置的触摸控制器T-CTR。

触摸面板TSP可以包括触摸传感器，该触摸传感器包含多个触摸电极TE。触摸面板TSP还可以包括多条触摸线TL，多条触摸线TL用于将对应于触摸传感器的多个触摸电极TE电连接到触摸驱动电路TDC。

触摸驱动电路TDC可以向多个触摸电极TE中的全部或部分触摸电极提供触摸驱动信号TDS，并且可以通过感测多个触摸电极TE中的全部或部分触摸电极来产生感测数据并将感测数据提供到触摸控制器T-CTR。这里，通过触摸驱动电路TDC感测触摸电极TE可以指检测来自触摸电极TE的电信号。

触摸控制器T-CTR可以通过使用从触摸驱动电路TDC接收的感测数据来获取触摸的存在与否和/或触摸坐标(触摸位置)。

触摸驱动信号TDS可以是电压电平随时间变化的信号。例如，触摸驱动信号TDS可以是诸如方波、三角波或正弦波的各种类型的信号。

触摸显示装置100可以提供基于自电容的触摸感测功能，其通过测量形成在每个触摸电极TE上的电容或电容的变化来感测触摸，或者触摸显示装置100可以提供基于互电容的触摸感测功能，其通过测量触摸电极TE之间的电容或电容的变化来感测触摸。

触摸显示装置100可以提供基于自电容的触摸感测功能和基于互电容的触摸感测功能。例如，触摸显示装置100可以在不同时段提供基于自电容的触摸感测功能和基于互电容的触摸感测功能。

在触摸显示装置100提供基于自电容的触摸感测功能的情况下，触摸驱动电路TDC向多个触摸电极TE中的每一个提供触摸驱动信号TDS，并且感测被提供驱动信号TDS的触摸电极TE。这里，感测结果可以对应于触摸电极TE的自电容。

在触摸显示装置100提供基于互电容的触摸感测功能的情况下，多个触摸电极TE被分类为驱动触摸电极和感测触摸电极，触摸驱动电路TDC向驱动触摸电极提供触摸驱动信号TDS并感测感测触摸电极。这里，感测结果可以对应于形成在感测触摸电极和驱动触摸电极之间的互电容。

同时，在根据示例性实施例的触摸显示装置100中，触摸面板TSP可以存在于显示面板DISP外部或者可以嵌设在显示面板DISP中。

在触摸面板TSP位于显示面板DISP外部的情况下，可以根据单独的制造工艺来制造触摸面板TSP和显示面板DISP，然后可以粘合显示面板DISP和触摸面板TSP。

如果触摸面板TSP是嵌设在显示面板DISP中，则可以在制造显示面板DISP的过程期间一起形成多个触摸电极TE。

同时，多个触摸电极TE可以是触摸感测的专用电极。

或者，也可以在驱动显示器时使用多个触摸电极TE。例如，当多个触摸电极TE用于触摸感测时，多个触摸电极TE可以作为在显示驱动中被施加公共电压的公共电极。

在下文中，为了便于描述，假设触摸显示装置100提供基于自电容的触摸感测功能，并且触摸面板TSP是嵌设在显示面板DISP中的类型。

例如，参考图3，在根据本公开的实施例的触摸显示装置100的触摸面板TSP中，可以以矩阵形式设置多个触摸电极TE。

参考图3，多个触摸电极TE中的每一个可以通过一条或多条触摸线TL电连接到触摸电极驱动电路CDC。

参考图3，多条触摸线TL可以与一个或多个触摸电极TE重叠。在一些情况下，多条触摸线TL可以通过绕过(by bypassing)未设置多个触摸电极TE的区域连接到触摸驱动电路TDC。

参考图3，多个触摸电极TE可以包括位于同一列方向上的第一触摸电极TE1和第二触摸电极TE2。多条触摸线TL可以包括用于电连接第一触摸电极TE1和触摸驱动电路TDC的第一触摸线TL1，以及用于电连接第二触摸电极TE2和触摸驱动电路TDC的第二触摸线TL2。

第一触摸线TL1可以与第一触摸电极TE1以及第二触摸电极TE2重叠。第一触摸线TL1可以电连接到触摸面板TSP中的第一触摸电极TE1，并且可以与触摸面板TSP中的第二触摸电极TE2绝缘。

第二触摸线TL2可以与第二触摸电极TE2重叠，并且可以与第一触摸电极TE1重叠或不重叠。第二触摸线TL2可以电连接到触摸面板TSP中的第二触摸电极TE2，并且可以与触摸面板TSP中的第一触摸电极TE1绝缘。

第一触摸线TL1和第二触摸线TL2可以在触摸面板TSP中彼此绝缘。第一触摸线TL1和第二触摸线TL2可以在触摸驱动电路TDC中以特定驱动时序电连接。例如，在用于驱动显示的公共电压应当同时施加到第一触摸电极TE1和第二触摸电极TE2的驱动时段期间，第一触摸线TL1和第二触摸线TL2可以在触摸驱动电路TDC中电连接。

在图3中，一个触摸电极TE具有方形块状形状，但是这只是为了便于描述的示例，并且可以设计为各种形状(例如，菱形、长矩形等)。在图3中，以相同的尺寸和形状形成多个触摸电极TE中的全部触摸电极，但是这只是为了便于描述的示例，并且多个触摸电极TE中的一些触摸电极TE的形状和尺寸中的至少一个可以与其他触摸电极TE不同。

参考图4，如上所述，触摸面板TSP可以嵌设在显示面板DISP中。在这种情况下，可以在制造显示面板DISP的过程期间一起形成多个触摸电极TE。

形成一个触摸电极TE的区域的尺寸可以对应于形成一个子像素SP的区域的尺寸。或者，如图4所示，形成一个触摸电极TE的区域的尺寸可以大于形成一个子像素SP的区域的尺寸。

在形成一个触摸电极TE的区域的尺寸大于形成两个以上的子像素SP的区域的尺寸的情况下，一个触摸电极TE可以与两条以上的数据线DL以及两条以上的栅极线GL重叠。

在多个触摸电极中的位于同一列方向上的第一触摸电极TE1和第二触摸电极TE2的布置结构中，第一触摸电极TE1可以与两条以上的数据线以及两条以上的栅极线重叠。第二触摸电极TE2可以与两条以上的数据线以及两条以上的栅极线重叠。

与第一触摸电极TE1重叠的两条以上的数据线和与第二触摸电极TE2重叠的两条以上的数据线可以是相同的。与第一触摸电极TE1重叠的两条以上的栅极线和与第二触摸电极TE2重叠的两条以上的栅极线可以彼此不同。

触摸驱动电路TDC和触摸控制器T-CTR可以实现为单独的组件或一个组件。

例如，触摸驱动电路TDC可以实现为读出IC，触摸控制器T-CTR可以实现为微控制单元(MCU)。

同时，可以集成并以一个集成电路芯片实现触摸驱动电路TDC和数据驱动电路DDC。

触摸显示装置100可以包括一个或多个集成驱动电路SRIC。每个集成驱动电路SRIC可以包括一个或多个触摸电极驱动电路CDC以及一个或多个数据驱动电路DDC。

同时，触摸控制器T-CTR可以向触摸驱动电路TDC提供作为触摸驱动信号TDS的基础的基本信号。触摸驱动信号TDS可以是诸如方波(脉冲波)、三角波或正弦波的各种类型的信号。例如，如果触摸驱动信号TDS是方波，则基本信号可以是脉宽调制(PWM)信号类型。

图5示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置100的具有组驱动结构的触摸感测系统。

参考图5，触摸面板TSP可以包括上下分割的第一区域A1和第二区域A2。例如，假设触摸面板TSP的第一区域A1包括设置为10行20列的200个触摸电极TE，并且触摸面板TSP的第二区域A2包括设置为10行20列的200个触摸电极TE。

参考图5，触摸驱动电路TDC可以包括第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2，第一触摸驱动电路TDC1驱动和感测设置在触摸面板TSP的第一区域A1中的多个触摸电极TE，第二触摸驱动电路TDC2驱动和感测设置在触摸面板TSP的第二区域A2中的多个触摸电极TE。

第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个可以包括20个第一多路复用器MUX1、20个感测单元SU、一个或多个第二多路复用器MUX2以及一个或多个模数转换器ADC。

20个第一多路复用器MUX1的数量可以对应于能够同时感测的触摸电极TE的数量(例如，20)。此外，20个感测单元SU可以与20个第一多路复用器MUX1一一对应。

例如，如图5所示，可以同时感测设置在一行触摸电极中的20个触摸电极TE。在这种情况下，第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个可以包括20个第一多路复用器MUX1。

在根据本公开的实施例的触摸显示装置100中，能够同时驱动和感测的触摸电极TE可以定义为一个多路复用驱动组(MXDG#1至MXDG#10)。也就是说，第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个可以同时向包含在一个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中的触摸电极TE提供触摸驱动信号TDS，并且可以同时感测。

参考图5，在触摸显示装置100中，为第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个定义10个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10。第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个可以依次感测10个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10，但是可以同时感测包含在10个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中的每一个中的20个触摸电极TE。

在图5的示例的情况下，一个触摸帧时间是第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个感测10个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中的全部多路复用驱动组所需的时段。

包含在第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个中的20个第一多路复用器MUX1中的每一个可以通过10条触摸线TL连接到设置在同一触摸电极列中的10个触摸电极TE。这里，设置在每一触摸电极列中的10个触摸电极TE包含在10个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中的每一个驱动组中。

包含在第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个中的20个第一多路复用器MUX1中的每一个选择10个触摸电极TE中的一个并将其电连接到感测单元SU。因此，感测单元SU可以感测由第一多路复用器MUX1从10个触摸电极TE中选择的一个触摸电极TE。

为了使第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个依次感测10个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10，包含在第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个中的20个第一多路复用器MUX1中的每一个依次选择10个触摸电极TE。因此，包含在第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个中的20个感测单元SU中的每一个可以依次感测10个触摸电极TE。

包含在第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个中的第二多路复用器MUX2选择10个感测单元SU中的一个并将其连接到模数转换器ADC。因此，模数转换器ADC可以将通过由所选择的感测单元SU感测触摸电极TE而输出的信号转换为数字感测值。

触摸驱动电路TDC可以将包括由模数转换器ADC转换的数字感测值的感测数据发送到触摸控制器T-CTR。

图6示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置100的触摸驱动电路TDC中的感测单元SU。

参考图6，感测单元SU可以包括电荷放大器CAMP、积分器INTG、采样保持电路SHA等。

第一多路复用器MUX1可以包括与设置在同一行触摸电极中的10个触摸电极TE1至TE10连接的10个节点N1至N10、与感测单元SU连接的感测节点Ns以及输入无负载驱动信号LFDS的无负载驱动节点Nlfd。

在图6的示例中，在设置在同一行触摸电极中的10个触摸电极TE1至TE10中，第一触摸电极TE1是感测触摸电极，其余触摸电极TE2至TE10是非感测触摸电极。

因此，在第一多路复用器MUX1中，感测节点Ns可以连接到10个节点N1至N10中的与第一触摸电极TE1连接的第一节点N1，并且无负载驱动节点Nlfd可以连接到10个节点N1至N10中的除第一节点N1之外的其余节点N2至N10中的全部或部分节点(例如，设置为最靠近第一节点N1的第二节点N2)。

电荷放大器CAMP可以包括运算放大器OP-AMP和反馈电容器Cfb，运算放大器OP-AMP包括输入触摸驱动信号TDS的第一输入端子IN1、电连接到被第一多路复用器MUX1选择作为感测触摸电极的触摸电极TE的第二输入端子IN2以及用于输出输出信号Vout的输出端子OUT，反馈电容器Cfb连接在运算放大器OP-AMP的第二输入端子IN2和输出端子OUT之间。

输入到第一输入端子IN1的触摸驱动信号TDS通过运算放大器OP-AMP的内部输出到第二输入端子IN2，并且可以输入到连接到第二输入端子IN2的感测节点Ns。因此，触摸驱动信号TDS可以施加到连接到感测节点Ns的第一触摸电极TE1。

此外，施加到无负载驱动节点Nlfd的无负载驱动信号LFDS可以通过无负载驱动节点Nlfd施加到非感测触摸电极TE2至TE8。无负载驱动信号LFDS的幅值ΔV可以与触摸驱动信号TDS的幅值ΔV相同，或者无负载驱动信号LFDS的频率可以与触摸驱动信号TDS的频率相同，或者无负载驱动信号LFDS的相位可以与触摸驱动信号TDS的相位相同。

电荷放大器CAMP可以从被提供触摸驱动信号TDS的第一触摸电极TE1接收触摸感测信号。通过所接收的触摸感测信号，电荷被充入反馈电容器Cfb中，因此，输出到电荷放大器CAMP的输出端子OUT的输出信号Vout可以输入到积分器INTG中。

积分器INTG可以通过对从电荷放大器CAMP输出的输出信号Vout进行积分来输出积分值。积分器INTG可以与电荷放大器CAMP分开配置，或者可以与电荷放大器CAMP一体地实现。

采样保持电路SHA可以存储从积分器INTG输出的积分值。当相应的感测单元SU被第二多路复用器MUX2选择时，由采样保持电路SHA存储的积分值被输入到模数转换器ADC中。

图7示出了根据本公开的实施例的触摸显示装置100的触摸驱动时序。

根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以使用触摸同步信号TSYNC，触摸同步信号TSYNC限定用于触摸感测的触摸时段TP1至TP16。

在根据本公开的实施例的触摸显示装置100中，显示控制器D-CTR、触摸控制器T-CTR和触摸驱动电路TDC可以基于触摸同步信号TSYNC识别用于触摸感测的触摸驱动时序。

例如，显示控制器D-CTR可以向触摸控制器T-CTR提供触摸同步信号TSYNC，并且触摸控制器T-CTR可以向触摸驱动电路TDC提供触摸同步信号TSYNC。

触摸同步信号TSYNC可以重复地包括表示触摸时段TP1至TP16的第一电平电压段以及表示非触摸时段NTP的第二电平电压段。

例如，触摸同步信号TSYNC的第一电平电压段可以是具有预定低电平电压的段，触摸同步信号TSYNC的第二电平电压段可以是具有高于预定低电平电压的高电平电压的段。或者，触摸同步信号TSYNC的第一电平电压段可以是具有高电平电压的段，触摸同步信号TSYNC的第二电平电压段可以是具有低电平电压的段。

当触摸驱动电路TDC识别到从触摸控制器T-CTR接收的触摸同步信号TSYNC的第一电平电压段时，触摸驱动电路TDC可以向预定触摸电极TE提供触摸驱动信号TDS，并且可以感测预定触摸电极TE。

作为示例，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以通过时分方式执行触摸驱动和显示驱动。也就是说，触摸显示装置100可以将一个显示帧时段时分为一个或多个触摸时段TP1至TP16以及一个或多个显示驱动时段，并且交替地执行触摸驱动和显示驱动。在这种情况下，触摸同步信号TSYNC的第一电平电压段可以是触摸时段TP1至TP16，并且由触摸同步信号TSYNC的第二电平电压段指示的非触摸时段NTP可以是显示图像的显示驱动时段。

作为另一个示例，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以同时执行触摸驱动和显示驱动。在这种情况下，触摸同步信号TSYNC的第一电平电压段可以是显示驱动时段和触摸时段TP1至TP16。此外，由触摸同步信号TSYNC的第二电平电压段指示的非触摸时段NTP可以是显示驱动时段之间的空白时段。这里，在驱动显示器时使用触摸同步信号TSYNC，并且触摸同步信号TSYNC可以是垂直同步信号VSYNC，该垂直同步信号VSYNC交替地包括表示有源时段(显示驱动时段)的高电平电压段(或低电平电压段)以及表示空白时段的低电平电压段(或高电平电压段)。

根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以使用触摸同步信号TSYNC来定义触摸帧时间，该触摸帧时间是感测触摸面板TSP的整个区域所需的时段。

例如，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以将包含在触摸同步信号TSYNC中的一个第一电平电压段指示的一个触摸时段分配为触摸帧时间。

作为另一个示例，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以将包含在触摸同步信号TSYNC中的两个以上的第一电平电压段指示的两个以上的触摸时段分配为一个触摸帧时间。

参考图5，在触摸显示装置100通过时分方式执行触摸驱动和显示驱动并且触摸电极TE也用作驱动显示器的公共电极的情况下，触摸驱动电路TDC可以在非触摸时段NTP期间向触摸电极TE提供公共电压(该公共电压可以是DC电压)，并且可以在触摸时段TP1至TP16期间向触摸电极TE提供触摸驱动信号TDS。

同时，当电压电平被改变的触摸驱动信号TDS被施加到多个触摸电极TE中的待感测触摸电极TE时，如果DC电压或具有与触摸驱动信号TDS不同的电压波动特性的信号被施加到周围的其他电极或线，则所感测的触摸电极TE和位于触摸电极TE周围的其他电极或线可能形成寄生电容器。这样的寄生电容器可能影响待感测触摸电极TE的感测值，使得触摸灵敏度可能会大大下降。

因此，当触摸驱动信号TDS被施加到所感测的触摸电极TE时，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以向位于所感测的触摸电极TE周围的其他电极或线施加频率、幅值和相位中的一个或多个与触摸驱动信号TDS相同的信号。这里，频率、幅值和相位中的至少一个与触摸驱动信号TDS相同的的信号被称为无负载驱动信号。

例如，位于所感测的触摸电极TE周围的其他电极或线可以包括数据线DL、栅极线GL等，并且可以进一步包括不进行感测的非感测触摸电极TE。

例如，在触摸面板TSP嵌设在显示面板DISP中的情况下，在触摸驱动期间，触摸驱动信号TDS可以施加到设置在显示面板DISP上的多个触摸电极TE中的所感测的触摸电极TE，并且频率、幅值和相位中的至少一个与触摸驱动信号TDS相同的无负载驱动信号可以施加到其余触摸电极TE、所有数据线DL和所有栅极线GL。

根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以包括：显示面板DISP，显示面板DISP具有嵌入式触摸传感器、多条数据线DL和多条栅极线GL；数据驱动电路DDC，数据驱动电路DDC在两个触摸时段之间的非触摸时段NTP期间向多条数据线DL提供用于图像显示的数据信号；以及栅极驱动电路GDC，栅极驱动电路GDC在两个触摸时段TP之间的非触摸时段NTP期间向多条栅极线GL中的一条或多条栅极线GL提供扫描信号。

图8示出了根据本公开的实施例的笔和触摸显示装置100之间的双向通信。

参考图8，对于笔感测，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以通过触摸面板TSP在笔和触摸驱动电路TDC之间执行双向通信。

双向通信可以包括通过触摸面板TSP向笔发送上行链路信号ULS的上行链路通信和笔通过触摸面板TSP向触摸驱动电路TDC发送下行链路信号DLS的下行链路通信。

在上行链路通信时，触摸驱动电路TDC将上行链路信号ULS施加到设置在触摸面板TSP上的一个或多个触摸电极TE，使得笔可以通过一个或多个触摸电极TE接收上行链路信号ULS。这里，上行链路信号ULS也称为面板驱动信号。

在下行链路通信时，笔将下行链路信号DLS施加到设置在触摸面板TSP上的一个或多个触摸电极TE，使得触摸驱动电路TDC可以通过一个或多个触摸电极TE接收下行链路信号DLS。这里，下行链路信号DLS也称为笔信号或笔驱动信号。

图9示例性地说明了根据本公开的实施例的笔协议，图10示出了根据本公开的实施例的笔协议中的用于每种类型(B、P、T、F)的触摸时段的面板驱动信号和笔信号。

参考图9，可以将16个触摸时段TP1至TP16中的每一个分配为信标发送时段B、笔位置和数据感测时段P、笔倾斜感测时段T和手指触摸感测时段F中的一个。16个触摸时段TP1至TP16中的每一个的分配类型可以定义为笔协议，笔协议是触摸显示装置100和笔之间的协议。

信标发送时段B是触摸显示装置100向笔发送信标信号的触摸时段。16个触摸时段TP1至TP16中的一个或多个可以被分配为信标发送时段B。然而，在下文中，假设第一触摸时段TP1是信标发送时段B。

笔位置和数据感测时段P是感测笔的位置并且识别包含笔的各种类型信息的数据的触摸时段。在图9的示例中，第二触摸时段TP2至第五触摸时段TP5以及第十触摸时段TP10至第十三触摸时段TP13被分配为笔位置和数据感测时段P。

笔倾斜感测时段T是检测笔的倾斜或斜率的触摸时段。在图9的示例中，第六触摸时段TP6至第九触摸时段TP9被分配为笔倾斜感测时段T。

手指触摸感测时段F是感测手指(包括无源笔)的触摸的触摸时段。图9的示例是将第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16分配为手指触摸感测时段F的情况。

图9所示的16个触摸时段TP1至TP16的配置仅仅是一个示例，并且可以根据手指触摸的感测速度、笔触摸的感测速度以及能够感测的笔的数量的设置进行各种修改。

参考图10，在笔倾斜感测时段T期间，笔输出第一类型的笔信号。从笔输出的第一类型的笔信号可以施加到包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE中的至少一个。在这种情况下，可以向包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE施加DC电压作为面板驱动信号。

在笔位置和数据感测时段P期间，笔输出与第一类型的笔信号不同的第二类型的笔信号。从笔输出的第二类型的笔信号可以施加到包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE中的至少一个。在这种情况下，可以向包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE施加DC电压作为面板驱动信号。

在信标发送时段B期间，触摸驱动电路TDC可以向包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE中的至少一个施加信标信号，信标信号是面板驱动信号的一种类型。

在手指触摸感测时段F中，触摸驱动电路TDC可以向包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE中的至少一个施加触摸驱动信号TDS，触摸驱动信号TDS是面板驱动信号的另一种类型。

在笔倾斜感测时段T期间的第一类型的笔信号可以是周期性脉冲信号。在笔位置和数据感测时段P期间的第二类型的笔信号可以是表示信息的非周期性脉冲信号。

图11是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的通过在以一个多路复用驱动组为单位执行感测的情况下的全感测进行笔搜索的视图。

参考图11，包含在触摸感测电路TSC中的第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个可以依次选择包括多个触摸电极TE的多个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10，并且可以同时驱动和感测包含在从多个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中依次选择的多路复用驱动组中多个触摸电极TE。

参考图11，包含在触摸感测电路TDC中的第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个可以在m个触摸时段TP1至TP16(m＝16)中的每一个期间驱动和感测包含在多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中的一个中的触摸电极TE。

参考图11，在第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个在一个触摸时段期间感测一个多路复用驱动组的情况下，为了使第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个感测第一区域A1和第二区域A2中的10个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中的全部多路复用驱动组(即，为了全感测)，需要10个触摸时段N至N+9。

参考图11，如果触摸感测电路TSC不使用笔倾斜感测时段T搜索新笔，则触摸感测电路TSC需要使用8个触摸时段TP2至TP5、TP10至TP13搜索笔。然而，如上所述，由于全感测需要10个触摸时段，所以不能在一帧时间内完成用于笔搜索的全感测。因此，可能延误笔搜索时间。

图12是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的通过在以四个多路复用驱动组为单位进行感测的情况下的高速全感测进行高速笔搜索的视图。

参考图12，包含在触摸感测电路TSC中的第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个可以依次选择包括多个触摸电极TE的多个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10，并且可以同时驱动和感测包含在从多个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中依次选择的多路复用驱动组中多个触摸电极TE。

参考图12，包含在触摸感测电路TDC中的第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个可以在m个触摸时段TP1至TP16(m＝16)中的每一个期间驱动和感测包含在多个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中的四个多路复用驱动组中的触摸电极TE。

在m个触摸时段TP1至TP16(m＝16)中的每一个中，可以依次驱动和感测四个多路复用驱动组。

参考图12，在第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个在一个触摸时段期间感测四个以上的多路复用驱动组的情况下，为了使第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个感测第一区域A1和第二区域A2中的10个多路复用驱动组MXDG#1至MXDG#10中的全部多路复用驱动组(即，为了全感测)，需要2.5个触摸时段(N、N+1以及N+2的一半)。因此，触摸显示装置100可以快速处理笔搜索以查找新笔。

参考图12，由于在一帧时间内除16个触摸时段TP1至TP16中的信标发送时段P和手指触摸感测时段F之外，还有12个用于笔的触摸时段TP2至TP13，所以如果第一触摸驱动电路TDC1和第二触摸驱动电路TDC2中的每一个在一个触摸时段期间感测四个多路复用驱动组，则可以在一帧时间内执行至少四次全感测。也就是说，可以在一帧时间内进行多次笔感测处理。

图13是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的，在搜索笔之后，通过驱动一个多路复用驱动组进行配对的视图。

参考图13，如上参考图12所描述，在通过高速笔搜索搜索到笔之后，触摸感测电路TSC可以检查与搜索到的笔的位置相对应的多路复用驱动组MXDG#4。

触摸感测电路TSC可以驱动和感测与搜索到的笔的位置相对应的多路复用驱动组MXDG#4，并且执行与新搜索到的笔配对过程。

触摸感测电路TSC可以通过与搜索到的笔的位置相对应的多路复用驱动组MXDG#4从新搜索到的笔接收笔ID，并且可以将笔ID的哈希值发送到笔以执行与新搜索到的笔的配对过程。

图14是示出了根据本公开的实施例的笔协议中的用于高速笔搜索的自适应地配置触摸帧的方法的视图，图15是示出了根据本公开的实施例的笔协议中的根据用于高速笔搜索的自适应触摸帧配置方法来配置的用于每种类型的触摸时段的面板驱动信号和笔信号的视图。

参考图14，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以包括触摸传感器和触摸感测电路TSC，触摸传感器包含多个触摸电极TE，触摸感测电路TSC在第一帧时间FT1期间感测多个触摸电极TE，在第二帧时间FT2期间感测多个触摸电极TE，在第三帧时间FT3期间感测多个触摸电极TE，在第四帧时间FT4期间感测多个触摸电极TE，并且在第五帧时间FT5期间感测多个触摸电极TE。

参考图14，第一帧时间FT1至第五帧时间FT5中的每一个可以包括m个触摸时段TP1至TP16。这里，m是2以上的自然数。在下文中，将以m＝16为例进行描述。

包含在第一帧时间FT1至第五帧时间FT5中的每一个中的m个触摸时段TP1至TP16的顺序可以如图14所示设置，或者可以与图14不同地设置。换句话说，如图14所示，可以设置TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7、TP8……TP13、TP14、TP15、TP16。与图14不同，例如，可以按顺序设置TP3、TP7、TP2、TP8、TP5、TP9……TP16、TP12、TP10、TP4。

参考图14，16个触摸时段TP1至TP16中的每一个可以被分配为信标发送时段B、笔位置和数据感测时段P、笔倾斜感测时段T、手指触摸感测时段F和笔搜索时段S中的一个。16个触摸时段TP1至TP16中的每一个的分配类型可以定义为笔协议，笔协议是触摸显示装置100和笔之间的协议。

信标发送时段B是触摸显示装置100向笔发送信标信号的触摸时段。16个触摸时段TP1至TP16中的一个或多个可以被分配为信标发送时段B。在下文中，假设第一触摸时段TP1是信标发送时段B。

笔位置和数据感测时段P是感测笔的位置并且识别包含笔的各种类型信息的数据的触摸时段。

笔倾斜感测时段T是感测笔的倾斜或斜率的触摸时段。

笔搜索时段S是搜索未配对的新笔的触摸时段。

手指触摸感测时段F是感测手指(包括无源笔)的触摸的触摸时段。

参考图15，在笔搜索时段S期间，笔输出第一类型的笔信号。从笔输出的第一类型的笔信号可以施加到包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE中的至少一个。在这种情况下，可以将DC电压作为面板驱动信号施加到包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE。

在笔倾斜感测时段T期间，笔输出第一类型的笔信号。从笔输出的第一类型的笔信号可以施加到包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE中的至少一个。在这种情况下，可以将DC电压作为面板驱动信号施加到包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE。

在笔位置和数据感测时段P期间，笔输出与第一类型的笔信号不同的第二类型的笔信号。从笔输出的第二类型的笔信号可以施加到包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE中的至少一个。在这种情况下，可以将DC电压作为面板驱动信号施加到包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE。

在手指触摸感测时段F期间，触摸驱动电路TDC可以向包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE中的至少一个施加触摸驱动信号TDS，触摸驱动信号TDS是面板驱动信号的另一种类型。

同时，根据笔协议，在手指触摸感测时段F期间，从至少一支笔输出的笔信号可以施加到包含在触摸面板TSP中的多个触摸电极TE中的至少一个。在手指触摸感测时段F期间，触摸感测电路TSC可以从至少一个触摸电极TE接收笔信号，并且使用接收到的笔信号搜索新笔。

在笔搜索时段S期间的第一类型的笔信号和在笔倾斜感测时段T期间的第一类型的笔信号可以是周期性脉冲信号。在笔位置和数据感测时段P期间的第二类型的笔信号可以是表示信息的非周期性脉冲信号。

在笔搜索时段S期间的第一类型的笔信号和在笔倾斜感测时段T期间的第一类型的笔信号可以是相同的信号，或者可以是频率、相位和幅值中的至少一个不同的信号。

第一类型可以是在笔搜索时段S期间从笔输出的笔信号的类型，并且可以是在笔倾斜感测时段T期间从笔输出的笔信号的类型。第二类型可以是在笔位置和数据感测时段P期间从笔输出的笔信号的类型。

参考图14，触摸显示装置100可以在第一帧时间FT1和第二帧时间FT2中的每一个的第一触摸时段TP1期间向笔发送相同类型的信号。

例如，第一帧时间FT1和第二帧时间FT2中的每一个的第一触摸时段TP1可以是信标发送时段B，在前述信标发送时段B中，触摸显示装置100可以向笔发送相同类型的控制信号的信标信号。因此，在第一帧时间FT1和第二帧时间FT2中的每一个的第一触摸时段TP1期间，触摸感测电路TSC可以向多个触摸电极TE提供相同类型且包括相同或不同信息的控制信号作为信标信号。

信标信号是上行链路信号ULS的一种类型，并且是用于将驱动触摸显示装置100所需的各种控制信息发送到笔的信号。

每次发送的信标信号可以包括相同信息或不同信息。

例如，信标信号可以包括诸如触摸面板标识信息的触摸面板信息(当触摸面板TSP嵌设在显示面板DISP中时，可以是显示面板信息)、触摸面板类型信息(例如，内嵌型)、触摸时段信息、多路复用驱动信息、电源模式信息(例如，不驱动面板和笔以降低功耗的触摸时段信息等)以及错误检查信息。

同时，信标信号可以包括用于在触摸面板TSP和笔之间驱动时序同步的信息。

此外，信标信号可以包括用于与触摸驱动电路TDC通信时使用的笔的标识信息ID。这里，笔的标识信息ID可以是笔制造商赋予笔的标识信息，或者可以是在触摸显示装置100搜索笔之后，在笔和触摸显示装置100之间能够通信的时段期间临时为笔分配的标识信息。

此外，信标信号可以包括从笔输出的笔信号的频率信息。

此外，信标信号可以包括关于由笔输出的笔信号的信号格式(脉冲状态、脉冲格式等)的信息。

包含在上述信标信号中的信息可以存储在触摸显示装置100的查找表中，并且在更新时，更新详情可以发送到笔。这里，可以预先与笔共享查找表。

参考图14，包含在第一帧时间FT1至第五帧时间FT5中的每一个中的第二触摸时段TP2至第十六触摸时段TP16中的每一个可以根据已配对的笔的数量配置为不同类型。

图14的示例对应于在第一帧时间FT1中与触摸显示装置100配对的笔的数量为0，在第二帧时间FT2中与触摸显示装置100配对的笔的数量为1，在第三帧时间FT3中与触摸显示装置100配对的笔的数量为2，在第四帧时间FT4中与触摸显示装置100配对的笔的数量为3，并且在第五帧时间FT5中与触摸显示装置100配对的笔的数量为4的情况。

在下文中，参考图14，将描述根据已配对的笔的数量来配置触摸时段TP2至TP16的方法。

根据图14的示例，如果与触摸显示装置100配对的笔的数量为0，则在第二触摸时段TP2至第十六触摸时段TP16中，第二触摸时段TP2至第十三触摸时段TP13可以被分配为搜索新笔的笔搜索时段S，并且第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16可以被分配为手指触摸感测时段F。

在与触摸显示装置100配对的笔的数量为1(第一笔)的情况下，在第二触摸时段TP2至第十六触摸时段TP16中，第二触摸时段TP2和第十触摸时段TP10可以被分配为第一笔的笔位置和数据感测时段P，第六触摸时段TP6可以被分配为第一笔的笔倾斜感测时段T，第三触摸时段TP3至第五触摸时段TP5、第七触摸时段TP7至第九触摸时段TP9以及第十一触摸时段TP11至第十三触摸时段TP13可以被分配为笔搜索时段S以搜索新笔，第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16可以被分配为手指触摸感测时段F。

在与触摸显示装置100配对的笔的数量为2(第一笔和第二笔)的情况下，在第二触摸时段TP2至第十六触摸时段TP16中，第二触摸时段TP2和第十触摸时段TP10可以被分配为第一笔的笔位置和数据感测时段P，第三触摸时段TP3和第十一触摸时段TP11可以被分配为第二笔的笔位置和数据感测时段P，第六触摸时段TP6和第七触摸时段TP7可以分别被分配为第一笔和第二笔的笔倾斜感测时段T，第四触摸时段TP4和第五触摸时段TP5、第八触摸时段TP8和第九触摸时段TP9以及第十二触摸时段TP12和第十三触摸时段TP13可以被分配为搜索新笔的笔搜索时段S，第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16可以被分配为手指触摸感测时段F。

在与触摸显示装置100配对的笔的数量为3(第一笔至第三笔)的情况下，在第二触摸时段TP2至第十六触摸时段TP16中，第二触摸时段TP2和第十触摸时段TP10可以被分配为第一笔的笔位置和数据感测时段P，第三触摸时段TP3和第十一触摸时段TP11可以被分配为第二笔的笔位置和数据感测时段P，第四触摸时段TP4和第十二触摸时段TP12可以被分配为第三笔的笔位置和数据感测时段P，第六触摸时段TP6至第八触摸时段TP8可以分别被分配为第一笔至第三笔的笔倾斜感测时段T，第五触摸时段TP5、第九触摸时段TP9和第十三触摸时段TP13可以被分配为搜索新笔的笔搜索时段S，第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16可以被分配为手指触摸感测时段F。

在与触摸显示装置100配对的笔的数量为4(第一笔至第四笔)的情况下，在第二触摸时段TP2至第十六触摸时段TP16中，第二触摸时段TP2和第十触摸时段TP10可以被分配为第一笔的笔位置和数据感测时段P，第三触摸时段TP3和第十一触摸时段TP11可以被分配为第二笔的笔位置和数据感测时段P，第四触摸时段TP4和第十二触摸时段TP12可以被分配为第三笔的笔位置和数据感测时段P，第五触摸时段TP5和第十三触摸时段TP13可以被分配为第四笔的笔位置和数据感测时段P，第六触摸时段TP6至第九触摸时段TP9可以分别被分配为第一笔至第四笔的笔倾斜感测时段T，第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16可以被分配为手指触摸感测时段F。

参考图14，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以感测多达四支笔的笔触摸输入。感测笔触摸输入可以包括检测笔的位置、识别包含笔信息的数据、检测笔倾斜等。

为了使触摸显示装置100感测笔的笔触摸输入，需要完成与笔的配对过程。当执行与笔的配对过程时，触摸显示装置100和笔可以彼此交换唯一标识信息。此外，在配对过程期间，触摸显示装置100可以考虑到笔的数量(即，已配对的笔的数量)来重新配置触摸时段TP1至TP16以感测笔触摸输入。

在第一帧时间FT1中，可以应用与已配对的笔的数量为0的情况相对应的帧配置方法。在搜索到新的第一笔并执行配对过程之后，在第二帧时间FT2中，可以应用与已配对的笔的数量为1的情况相对应的帧配置方法。在搜索到新的第二笔并执行配对过程之后，在第三帧时间FT3中，可以应用与已配对的笔的数量为2的情况相对应的帧配置方法。在搜索到新的第三笔并执行配对过程之后，在第四帧时间FT4中，可以应用与已配对的笔的数量为3的情况相对应的帧配置方法。在搜索到新的第四笔并执行配对过程之后，在第五帧时间FT5中，可以应用与已配对的笔的数量为4的情况相对应的帧配置方法。

参考图14，可以根据已配对的笔的数量的变化来改变触摸时段的类型。因此，在改变了类型的触摸时段期间，在已配对的笔的数量改变之前和之后施加到触摸面板TSP的笔信号的类型(第一类型、第二类型)可以是不同的。

为了提高笔搜索速度，第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16中的全部或部分触摸时段可以不被分配为手指触摸感测时段F，而是可以被分配为笔搜索时段S。

在第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16被分配为手指触摸感测时段F的情况下，从触摸驱动电路TDC输出的触摸驱动信号TDS可以施加到触摸面板TSP。在第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16中的被分配为笔搜索时段S的触摸时段期间，第一类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极。

参考图14，在第一帧时间FT1的与第一触摸时段TP1不同的触摸时段TP2至TP16期间，第一类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极TE。这里，第一类型的笔信号可以是周期性脉冲信号。

在第一帧时间FT1和第二帧时间FT2之间，随着已配对的笔的数量改变，帧配置方法可以改变。

因此，在第二帧时间FT2的与第一触摸时段TP1不同的一个或多个触摸时段(TP2至TP16中的至少一个)期间，i)在被分配为笔搜索时段S的触摸时段TP3至TP5、TP7至TP9以及TP11至TP13期间，第一类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极TE，或者ii)在被分配为笔位置和数据感测时段P的触摸时段TP2和TP10期间，与第一类型不同的第二类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极TE，或者iii)在被分配为手指触摸感测时段F的触摸时段TP14至TP16期间，从触摸感测电路TSC输出的触摸驱动信号TDS可以施加到至少一个触摸电极TE。

参考图14，在第一帧时间FT1和第二帧时间FT2之间，随着已配对的笔的数量增加，第二帧时间FT2内的与第一触摸时段TP1不同的一个或多个触摸时段TP2和TP10可以从笔搜索时段S改变为笔位置和数据感测时段P。

因此，在第二帧时间FT2内的与第一触摸时段TP1不同的一个或多个触摸时段TP2和TP10期间，与第一类型不同的第二类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极TE。

如上所述，由于第二帧时间FT2内的与第一触摸时段TP1不同的至少一个触摸时段TP2和TP10从笔搜索时段S改变为笔位置和数据感测时段P，所以在第二帧时间FT2内的与第一触摸时段TP1不同的至少一个触摸时段TP2至TP10期间，当与第一类型不同的第二类型的笔信号被施加到至少一个触摸电极TE时，触摸感测电路TSC可以向多个触摸电极TE提供相同的DC电压。也就是说，在笔搜索时段S期间，触摸感测电路TSC可以DC驱动触摸面板TSP。

在第二帧时间FT2的其他触摸时段TP2和TP10期间，当第二类型的笔信号从已配对的第一笔输出并被施加到至少一个触摸电极TE时，触摸感测电路TSC可以识别第一笔的位置，并且可以基于第二类型的笔信号来识别包含关于第一笔的笔信息的数据。这里，已配对的笔是在第二帧时间FT2之前的帧时间内已经完成配对的笔。

参考图14，在第一帧时间FT1和第二帧时间FT2之间，随着已配对的笔的数量增加，第二帧时间FT2内的与第一触摸时段TP1不同的至少一个触摸时段TP14至TP16可以从笔搜索时段S改变为手指触摸感测时段F，或者手指触摸感测时段F可以保持原样。

因此，在第二帧时间FT2内的与第一触摸时段TP1不同的一个或多个触摸时段TP14至TP16期间，从触摸感测电路TSC输出的触摸驱动信号TDS可以施加到至少一个触摸电极TE。

参考图14，在第二帧时间FT2的其他触摸时段TP14至TP16期间，当从触摸感测电路TSC输出的触摸驱动信号TDS被施加到至少一个触摸电极TE时，触摸感测电路TSC可以基于施加了触摸驱动信号TDS的触摸电极TE中的电容的变化来感测手指触摸的位置。

参考图14，在第一帧时间FT1和第二帧时间FT2之间，即使已配对的笔的数量增加，与第一触摸时段TP1不同的一个或多个触摸时段TP3至TP5、TP7至TP9、TP11至TP13也可以保持为笔搜索时段S，以另外搜索新笔。

就此而言，在第二帧时间FT2内的第一触摸时段TP1和至少一个其他触摸时段TP3至TP5、TP7至TP9、TP11至TP13期间，当第一类型的笔信号从新笔输出并被施加到至少一个触摸电极TE时，触摸感测电路TSC可以基于第一类型的笔信号识别新笔，并且可以执行与新笔的配对过程。

触摸感测电路TSC可以通过至少一个触摸电极TE从新笔接收ID，并且通过至少一个触摸电极TE向新笔发送ID哈希值，以执行与新笔的配对过程。

参考图14，在第一帧时间FT1和第二帧时间FT2之间，随着已配对的笔的数量的增加，第二帧时间FT2内的与第一触摸时段TP1不同的一个或多个触摸时段TP6可以从笔搜索时段S改变为笔倾斜感测时段T。

在第二帧时间FT2的其他触摸时段TP6期间，当第一类型的笔信号从第一笔输出并被施加到至少一个触摸电极TE时，触摸感测电路TSC可以基于第一类型的笔信号识别已配对的笔的倾斜。

图16是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的模式转换的视图。

参考图16，根据本公开的实施例的触摸显示装置100可以根据能够感测的笔的数量来改变帧配置。因此，触摸显示装置100可以提供多种笔模式。

例如，多种笔模式可以包括用于感测一支笔的单笔模式，用于感测两支笔的双笔模式，以及用于感测三支以上的笔的多笔模式。

根据笔模式，可以改变除被分配为信标发送时段B的触摸时段TP1之外的其余触摸时段TP2至TP16的配置。因此，当改变笔模式时，要求触摸显示装置100通过信标信号向已配对的笔通知笔模式改变事实及其内容。

在信标信号包括模式转换信息MCHG的情况下，触摸感测电路TSC可以增加能够配对的笔的数量。

触摸感测电路TSC可以改变16个触摸时段TP1至TP16中的一个或多个的类型，以增加能够配对的笔的数量。

因此，在改变了类型的触摸时段中，i)第一类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极TE，或者ii)与第一类型不同的第二类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极TE，或者iii)从触摸感测电路TSC输出的触摸驱动信号TDS可以施加到至少一个触摸电极TE。

模式转换信息MCHG可以是用于根据在一个触摸帧时间期间能够感测的笔的数量从多种笔模式中的一种笔模式转换到另一种笔模式的信息。

图17至图19是示出了根据本公开的实施例的笔协议中的针对三种笔模式中的每一种的用于高速笔搜索的自适应触摸帧配置的视图。

参考图17，在根据本公开的实施例的笔协议中，将描述用于多笔模式(四笔模式)下的高速笔搜索的自适应触摸帧配置。

参考图17，除被分配为信标发送时段B的触摸时段TP1之外的其余触摸时段TP2至TP16中的第二触摸时段TP2至第十三触摸时段TP13是笔触摸感测时段，笔触摸感测时段是可以被分配为笔位置和数据感测时段P以及笔倾斜感测时段T的触摸时段，第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16是可以被分配为手指触摸感测时段F的触摸时段。

参考图17，多笔模式(四笔模式)是可以在已配对的笔的数量为0、1、2或3时设置的笔模式。

参考图17，在多笔模式(四笔模式)下，如果已配对的笔的数量为0，除被分配为信标发送时段B的触摸时段TP1之外的其余触摸时段TP2至TP16包括能够被分配为笔位置和数据感测时段P的第二触摸时段TP2至第十三触摸时段TP13，并且第十四触摸时段TP14至第十六触摸时段TP16是能够被分配为手指触摸感测时段F的触摸时段。

笔触摸感测时段P和T可以包括笔位置和数据感测时段P以及笔倾斜感测时段F。

可以被分配为笔触摸感测时段P、T的12个触摸时段TP2至TP13可以不被分配为笔触摸感测时段P、T，而是可以全部被分配为笔搜索时段S。

可以被分配为手指触摸感测时段F的三个触摸时段TP14至TP16可以不被分配为手指触摸感测时段F，而是可以全部被分配为笔搜索时段S。

在多笔模式(四笔模式)下，如果已配对的笔的数量为0，则帧配置可以对应于配对槽(pairing slot)标识信息0000。

参考图17，在多笔模式(四笔模式)下，如果已配对的笔的数量为1，则在可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP13中，3个触摸时段可以被分配为笔触摸感测时段P和T，其余9个触摸时段可以被分配为笔搜索时段S。

3个触摸时段被分配为笔触摸感测时段P和T有四种情况，根据这四种情况，如果在多笔模式(四笔模式)下已配对的笔的数量为1，则帧配置可以对应于四种类型的配对槽标识信息1000、0100、0010和0001。

参考图17，在多笔模式(四笔模式)下，如果已配对的笔的数量为2，则在可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP13中，6个触摸时段可以被分配为笔触摸感测时段P和T，其余6个触摸时段可以被分配为笔搜索时段S。

6个触摸时段被分配为笔触摸感测时段P和T有六种情况，根据这六种情况，如果在多笔模式(四笔模式)下已配对的笔的数量为2，则帧配置可以对应于六种类型的配对槽标识信息0011、0101、1001、0110、1010和1100。

参考图17，在多笔模式(四笔模式)下，如果已配对的笔的数量为4，则在可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP13中，9个触摸时段可以被分配为笔触摸感测时段P和T，其余3个触摸时段可以被分配为笔搜索时段S。

9个触摸时段被分配为笔触摸感测时段P和T有四种情况，根据这四种情况，如果在多笔模式(四笔模式)下已配对的笔的数量为4，则帧配置可以对应于四种类型的配对槽标识信息0111、1011、1101和1110。

参考图18，在双笔模式(两笔模式)下，如果已配对的笔的数量为0，则除被分配为信标发送时段B的触摸时段TP1之外的其余触摸时段TP2至TP16包括可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP7、TP10至TP15，以及可以被分配为手指触摸感测时段F的3个触摸时段TP8、TP9和TP16。

可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP7、TP10至TP15可以不被分配为笔触摸感测时段P和T，并且可以全部被分配为笔搜索时段S。

可以被分配为手指触摸感测时段F的三个触摸时段TP8、TP9和TP16可以不被分配为手指触摸感测时段F，而是可以全部被分配为笔搜索时段S。

在双笔模式(两笔模式)下，如果已配对的笔的数量为0，则帧配置可以对应于配对槽标识信息0000。

参考图18，在双笔模式(两笔模式)下，如果已配对的笔的数量为1，则在可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP7和TP10至TP15中，7个触摸时段可以被分配为笔触摸感测时段P和T，其余5个触摸时段可以被分配为笔搜索时段S。

可以被分配为手指触摸感测时段F的三个触摸时段TP8、TP9和TP16可以全部被分配为笔搜索时段S。

7个触摸时段被分配为笔触摸感测时段P和T有两种情况，根据这两种情况，如果在双笔模式(两笔模式)下已配对的笔的数量为1，则帧配置可以对应于两种类型的配对槽标识信息1000和0100。

参考图18，在双笔模式(两笔模式)下，如果已配对的笔的数量为2，则在可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP7和TP10至TP15中，10个触摸时段可以被分配为笔触摸感测时段P和T，其余2个触摸时段可以被分配为笔搜索时段S。

10个触摸时段被分配为笔触摸感测时段P和T有一种情况，根据这一种情况，如果在双笔模式(两笔模式)下已配对的笔的数量为2，则帧配置可以对应于配对槽标识信息1100。

参考图19，在单笔模式(一笔模式)下，如果已配对的笔的数量为0，则除被分配为信标发送时段B的触摸时段TP1之外的其余触摸时段TP2至TP16包括可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP4、TP6至TP8、TP10至TP12和TP14至TP16，以及可以被分配为手指触摸感测时段F的3个触摸时段TP5、TP9和TP13。

可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP4、TP6至TP8、TP10至TP12和TP14至TP16可以不被分配为笔触摸感测时段P和T，并且可以全部被分配为笔搜索时段S。

可以被分配为手指触摸感测时段F的三个触摸时段TP5、TP9和TP13可以不被分配为手指触摸感测时段F，而是可以全部被分配为笔搜索时段S。

在单笔模式(一笔模式)下，如果已配对的笔的数量为0，则帧配置可以对应于配对槽标识信息0000。

参考图19，在单笔模式(一笔模式)下，如果已配对的笔的数量为1，则在可以被分配为笔触摸感测时段P和T的12个触摸时段TP2至TP4、TP6至TP8、TP10至TP12和TP14至TP16中，10个触摸时段可以被分配为笔触摸感测时段P和T，其余2个触摸时段可以被分配为笔搜索时段S。

可以被分配为手指触摸感测时段F的3个触摸时段TP5、TP9和TP13可以全部被分配为笔搜索时段S。

10个触摸时段被分配为笔触摸感测时段P和T有一种情况，根据这一种情况，如果在单笔模式(一笔模式)下已配对的笔的数量为1，则帧配置可以对应于配对槽标识信息1000的类型。

图20A和图20B是用于说明根据本公开的实施例的笔协议中的相对于包含模式转换信息MCHG的信标信号的未配对笔的操作和快速配对操作的视图。图21示出了根据本公开的实施例的笔协议中的触摸显示装置100和笔之间的配对操作。

参考图20A和图20B，在信标信号包括模式转换信息MCHG的情况下，触摸感测电路TSC可以通过至少一个触摸电极TE从未与触摸显示装置100配对的笔接收包含ID的笔信号。

参考图20A，当模式从单笔模式(一笔模式)改变为双笔模式(两笔模式)时，在被分配为信标发送时段B的触摸时段TP1期间，触摸驱动电路TDC向触摸面板TSP输出包含模式转换信息MCHG的信标信号。

因此，已经完成配对的笔可以通过触摸面板TSP接收包含模式转换信息MCHG的信标信号。

此外，未配对的新笔也可以初次访问触摸面板TSP并通过触摸面板TSP接收包含模式转换信息MCHG的信标信号。

在未配对的新笔初次访问触摸面板TSP并且接收包含模式转换信息MCHG的信标信号之后，新笔可以不执行静默操作，而是可以发送其自身ID(S2110)。

因此，在从未配对的新笔接收ID之后，触摸感测电路TSC可以向未配对的笔发送ID哈希值(S2120)。因此，触摸显示装置100和新笔配对(S2130)。

参考图20B，在模式从单笔模式(一笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)或从双笔模式(两笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)的情况下，在被分配为信标发送时段B的触摸时段TP1期间，触摸驱动电路TDC向触摸面板TSP输出包含模式转换信息MCHG的信标信号。

图22A、图22B、图22C和图22D是用于说明根据本公开的实施例的笔协议缩短配对时间的效果的视图。

参考图22A，将描述在笔模式固定为多笔模式(四笔模式)下的情况(情况1)下根据笔的数量减少配对时间PT的效果。

参考图22A，在应用本公开之前，依次搜索第一笔、第二笔、第三笔和第四笔，并且依次完成ID哈希值发送和配对完成过程。总共四支笔完成配对的配对时间PT对应于七帧时间(7*16.7＝116.9ms)。

参考图22A，如果将模式固定为根据本公开的实施例的多笔模式(四笔模式)，则依次搜索第一笔、第二笔、第三笔和第四笔，并且依次完成ID哈希值发送和配对过程。

如果应用本公开，则根据在一个触摸时段内驱动和感测四个多路复用驱动组的特征(见图12)以及将被分配为笔位置和数据感测时段P、笔倾斜感测时段T和手指触摸感测时段F中的至少一个的触摸时段改变为被分配为笔搜索时段S的帧配置的特征(见图14以及图17至图19)，可以更早地搜索新的第一笔至第四笔。因此，总共四支笔完成配对的配对时间PT对应于五帧时间(5*16.7＝83.5ms)。

如果应用本公开的实施例，可以看出，在多笔模式(四笔模式)下配对时间PT显著缩短。

如图12所示，缩短效果可以通过在一个触摸时段内驱动和感测四个多路复用驱动组的特征(见图12)以及将被分配为笔位置和数据感测时段P、笔倾斜感测时段T和手指触摸感测时段F中的至少一个的触摸时段改变为被分配为笔搜索时段S的帧配置的特征(见图14以及图17至图19)来实现。

参考图22B，将描述在单笔模式(一笔模式)改变为双笔模式(两笔模式)的情况(情况2)下在增加笔的数量的同时缩短配对时间PT的效果。

参考图22B，在应用本公开之前，在第一笔已配对的状态下，在模式从单笔模式(一笔模式)改变为双笔模式(两笔模式)之后，搜索到第二笔，并且依次完成ID哈希值发送和配对过程。

在模式从单笔模式(一笔模式)改变为双笔模式(两笔模式)之后，完成第二笔的配对所需的配对时间PT对应于七帧时间(7*16.7＝116.9ms)。

参考图22B，如果应用本公开，则在第一笔已配对的状态下，在模式从单笔模式(一笔模式)改变为双笔模式(两笔模式)之后，搜索到第二笔，并且依次完成ID哈希值发送和配对过程。

如果应用本公开，则根据在一个触摸时段内驱动和感测四个多路复用驱动组的特征(见图12)以及将被分配为笔位置和数据感测时段P、笔倾斜感测时段T和手指触摸感测时段F中的至少一个的触摸时段改变为被分配为笔搜索时段S的帧配置的特征(见图14以及图17至图19)，可以更早地搜索新的第二笔。

如果应用本公开，当未配对的第二笔在第三帧#3内接收包含模式转换信息MCHG的信标信号时，未配对的第二笔在第三帧#3内发送ID而不延迟到帧#4，并且触摸显示装置100也在第三帧#3内发送ID哈希值而不延迟到接下来的第四帧#4，以完成配对。

因此，在模式从单笔模式(一笔模式)改变为双笔模式(两笔模式)之后，完成第二笔的配对所需的配对时间PT对应于三帧时间(3*16.7＝50.1ms)。

如果应用本公开的实施例，可以看出，在模式从单笔模式(一笔模式)改变为双笔模式(两笔模式)的情况(情况2)下，配对时间PT显著缩短。

如图12所示，缩短效果可以通过在一个触摸时段内驱动和感测四个多路复用驱动组的特征(见图12)，将被分配为笔位置和数据感测时段P、笔倾斜感测时段T和手指触摸感测时段F中的至少一个的触摸时段改变为被分配为笔搜索时段S的帧配置的特征(见图14以及图17至图19)，以及在接收到包含模式转换信息MCHG的信标信号时，未配对的笔执行ID发送过程的特征(见图20A、图20B)来实现。

参考图22C，将描述在单笔模式(一笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)的情况(情况3)下在增加笔的数量的同时缩短配对时间PT的效果。

参考图22C，在应用本公开之前，在第一笔已配对的状态下，在模式从单笔模式(一笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)之后，搜索到第二笔、第三笔和第四笔，并且依次完成ID哈希值发送和配对过程。

在模式从单笔模式(一笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)之后，完成第二笔至第四笔的配对所需的配对时间PT对应于九帧时间(9*16.7＝150.3ms)。

参考图22C，如果应用本公开，则在第一笔已配对的状态下，在模式从单笔模式(一笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)之后，搜索到第二笔、第三笔和第四笔，并且依次完成用于其的ID哈希值发送和配对过程。

如果应用本公开，则根据在一个触摸时段内驱动和感测四个多路复用驱动组的特征(见图12)以及将被分配为笔位置和数据感测时段P、笔倾斜感测时段T和手指触摸感测时段F中的至少一个的触摸时段改变为被分配为笔搜索时段S的帧配置的特征(见图14以及图17至图19)，可以更早地搜索新的第二笔至第四笔。

因此，在模式从单笔模式(一笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)之后，完成第二笔至第四笔的配对所需的配对时间PT对应于五帧时间(5*16.7＝83.5ms)。

如果应用本公开的实施例，可以看出，在模式从单笔模式(一笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)的情况(情况3)下，配对时间PT显著缩短。

参考图22D，将描述在双笔模式(两笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)的情况(情况4)下在增加笔的数量的同时缩短配对时间PT的效果。

参考图22D，在应用本公开之前，在第一笔和第二笔已配对的状态下，在模式从双笔模式(两笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)之后，搜索到第三笔和第四笔，并且依次完成ID哈希值发送和配对过程。

在模式从双笔模式(两笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)之后，完成第三笔和第四笔的配对所需的配对时间PT对应于八帧时间(8*16.7＝133.6ms)。

参考图22D，如果应用本公开，则在第一笔和第二笔已配对的状态下，在模式从双笔模式(两笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)之后，搜索第三笔和第四笔，并且依次完成用于其的ID哈希值发送和配对过程。

如果应用本公开，则根据在一个触摸时段内驱动和感测四个多路复用驱动组的特征(见图12)以及将被分配为笔位置和数据感测时段P、笔倾斜感测时段T和手指触摸感测时段F中的至少一个的触摸时段改变为被分配为笔搜索时段S的帧配置的特征(见图14以及图17至图19)，可以更早地搜索新的第三笔和第四笔。

如果应用本公开，当未配对的第三笔在第三帧#3内接收包含模式转换信息MCHG的信标信号时，未配对的第三笔在第三帧#3内发送ID而不延迟到帧#4，并且触摸显示装置100也在第三帧#3内发送ID哈希值而不延迟到接下来的第四帧#4，以完成配对。

因此，在模式从双笔模式(两笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)之后，完成第三笔和第四笔的配对所需的配对时间PT对应于四帧时间(4*16.7＝66.8ms)。

如果应用本公开的实施例，可以看出，在模式从双笔模式(两笔模式)改变为多笔模式(四笔模式)的情况(情况4)下，配对时间PT显著缩短。

如图12所示，缩短效果可以通过在一个触摸时段内驱动和感测四个多路复用驱动组的特征(见图12)，将被分配为笔位置和数据感测时段P、笔倾斜感测时段T和手指触摸感测时段F中的至少一个的触摸时段改变为被分配为笔搜索时段S的帧配置的特征(见图14以及图17至图19)，以及在接收到包含模式转换信息MCHG的信标信号时，未配对笔执行ID发送过程的特征(见图20A、图20B)来实现。

图23是根据本公开的实施例的触摸感测方法的流程图。

参考图23，根据本公开的实施例的触摸显示装置100的触摸感测方法可以包括：步骤S2310，在第一帧时间FT1内的第一触摸时段TP1期间，触摸感测电路TSC向多个触摸电极TE提供控制信号；步骤S2320，在第一帧时间FT1内的与第一触摸时段TP1不同的其他触摸时段(TP2至TP16中的一个)期间，触摸感测电路TSC接收施加到多个触摸电极TE中的至少一个的第一类型的笔信号；步骤S2330，在第二帧时间FT2内的第一触摸时段TP1期间，触摸感测电路TSC向多个触摸电极TE提供控制信号；以及步骤S2340，在第二帧时间FT2内的与第一触摸时段TP1不同的触摸时段(TP2至TP16中的一个)期间，触摸感测电路TSC接收施加到多个触摸电极TE中的至少一个的第一类型的笔信号，或者接收施加到多个触摸电极TE中的至少一个的第二类型的笔信号，或者向多个触摸电极TE中的至少一个提供触摸驱动信号TDS。

这里，第一类型的笔信号可以是周期性脉冲信号。第二类型的笔信号可以是表示信息的非周期性脉冲信号。

在第一帧时间和第二帧时间之间，随着已配对的笔的数量增加，第二帧时间内的与第一触摸时段TP1不同的触摸时段可以从笔搜索时段S改变为笔位置和数据感测时段P或手指触摸感测时段F。

因此，在第二帧时间内的与第一触摸时段TP1不同的触摸时段期间，与第一类型不同的第二类型的笔信号可以施加到至少一个触摸电极TE，或者，从触摸感测电路TSC输出的触摸驱动信号TDS可以施加到至少一个触摸电极TE。

上述本公开的实施例可以简要概括如下。

根据本公开的实施例的触摸显示装置可以包括：在基板上的多条栅极线、多条数据线和多个子像素；以及设置在基板上的触摸电极，其中，在一帧时间期间，信标信号、恒压信号以及用于检测手指触摸的触摸驱动信号在不同的时刻被施加到触摸电极。

在根据本公开的实施例的触摸显示装置中，在施加恒压信号的时段中的除笔相关时段之外的其余时段可以被分配为搜索新笔直到达到预设的最大笔配对数量(例如，1、2、4、6、8等)的笔搜索时段。

根据上述本公开的实施例，可以提供一种能够高速搜索笔的触摸显示装置100和触摸感测方法。

根据上述本公开的实施例，可以提供一种能够进行高速笔配对的触摸显示装置100和触摸感测方法。

根据上述本公开的实施例，可以提供一种能够通过基于已配对的笔的数量改变一帧内的多个触摸时段TP1至TP16中的全部触摸时段或部分触摸时段的类型来重新配置帧的触摸显示装置100和触摸感测方法。

根据上述本公开的实施例，可以提供一种设计有高度可扩展的笔协议以灵活地改变笔模式的触摸显示装置100和触摸感测方法。

提供上述描述是为了使本领域技术人员能够进行和使用本发明的技术构思，并且上述描述是在特定应用及其要求的上下文下提供的。对所描述的实施例的各种修改、添加和替换对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用而不脱离本发明的精神和范围。上述描述和附图仅为举例说明的目的提供本发明的技术构思的示例。也就是说，所公开的实施例旨在举例说明本发明的技术构思的范围。因此，本发明的范围不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。本发明的保护范围应当基于以下权利要求来解释，并且在其等同物的范围内的所有技术构思应当被解释为包含在本发明的范围内。

Claims

1.一种触摸显示装置，包括：

触摸传感器，所述触摸传感器包括多个触摸电极；以及

触摸感测电路，所述触摸感测电路被配置为在第一帧时间期间感测所述多个触摸电极，并且在与所述第一帧时间不同的第二帧时间期间感测所述多个触摸电极，

其中，所述第一帧时间和所述第二帧时间中的每一个包括m个触摸时段，m是大于或等于2的自然数，

其中，在所述第一帧时间或所述第二帧时间中的第一触摸时段期间，所述触摸感测电路被配置为向所述多个触摸电极提供信标信号，

其中，在所述第一帧时间内的与所述第一触摸时段不同的其他触摸时段期间，第一类型的笔信号被施加到至少一个触摸电极，

其中，根据所述第一帧时间和所述第二帧时间之间已配对的笔的数量的变化来改变所述第二帧时间内的所述其他触摸时段的类型，

其中，在所述第二帧时间内的具有改变的类型的所述其他触摸时段期间，所述第一类型的笔信号被施加到至少一个触摸电极，与所述第一类型不同的第二类型的笔信号被施加到至少一个触摸电极，或者从所述触摸感测电路输出的触摸驱动信号被施加到至少一个触摸电极。

2.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，随着在所述第一帧时间和所述第二帧时间之间已配对的笔的数量增加，所述第二帧时间内的所述其他触摸时段的类型被改变，并且

其中，在所述第二帧时间内的具有改变的类型的所述其他触摸时段期间，与所述第一类型不同的所述第二类型的笔信号被施加到至少一个触摸电极，或者从所述触摸感测电路输出的所述触摸驱动信号被施加到至少一个触摸电极。

3.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，在所述第二帧时间内的具有改变的类型的所述其他触摸时段期间，当所述第二类型的笔信号被施加到至少一个触摸电极时，所述触摸感测电路向所述多个触摸电极提供相同的DC电压。

4.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述第一类型的笔信号是周期性脉冲信号，所述第二类型的笔信号是表示信息的非周期性脉冲信号。

5.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为，当从新笔输出所述第一类型的笔信号并且施加到至少一个触摸电极时，基于所述第一类型的笔信号识别所述新笔，并且执行与所述新笔的配对过程。

6.根据权利要求5所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为通过经由至少一个触摸电极从所述新笔接收ID并且经由至少一个触摸电极向所述新笔发送ID哈希值来执行与所述新笔的所述配对过程。

7.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为，在所述第二帧时间内的具有改变的类型的所述其他触摸时段期间，当从已配对的笔输出所述第一类型的笔信号并且施加到至少一个触摸电极时，基于所述第一类型的笔信号来识别所述笔的倾斜。

8.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为，在所述第二帧时间内的具有改变的类型的所述其他触摸时段期间，当从笔输出所述第二类型的笔信号并且施加到至少一个触摸电极时，基于所述第二类型的笔信号来识别所述笔的位置并且识别包含关于所述笔的笔信息的数据。

9.根据权利要求8所述的触摸显示装置，其中，在所述第二帧时间之前的帧时间内，所述笔是已配对的笔。

10.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为，在所述第二帧时间内的具有改变的类型的所述其他触摸时段期间，当从所述触摸感测电路输出的所述触摸驱动信号被施加到至少一个触摸电极时，基于施加了所述触摸驱动信号的所述触摸电极中的电容的变化来检测手指触摸的位置。

11.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为依次选择包含多个触摸电极的多个多路复用驱动组，并且同时驱动包含在所选择的多路复用驱动组中的多个触摸电极，并且

其中，所述触摸感测电路被配置为在所述m个触摸时段中的全部触摸时段或部分触摸时段内驱动包含在所述多个多路复用驱动组中的至少四个多路复用驱动组中的触摸电极。

12.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为，在所述第一帧时间和所述第二帧时间中的每一个的所述第一触摸时段期间，将所述信标信号以相同类型的信号提供到所述多个触摸电极。

13.根据权利要求12所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为，在所述信标信号包含模式转换信息的情况下，在发送所述信标信号的帧时间期间，通过所述触摸电极中的至少一个从未与所述触摸显示装置配对的笔接收包含ID的笔信号，并且向所述笔发送ID哈希值。

14.根据权利要求12所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为，在所述信标信号包含模式转换信息的情况下，增加能够配对的笔的数量。

15.根据权利要求14所述的触摸显示装置，其中，所述触摸感测电路被配置为改变所述m个触摸时段中的一个或多个触摸时段的类型，以增加能够配对的笔的数量，并且

其中，在具有改变的类型的所述触摸时段期间，所述第一类型的笔信号被施加到至少一个触摸电极，与所述第一类型不同的所述第二类型的笔信号被施加到至少一个触摸电极，或者从所述触摸感测电路输出的所述触摸驱动信号被施加到至少一个触摸电极。

16.根据权利要求13所述的触摸显示装置，其中，所述模式转换信息是用于在一个触摸帧时间期间根据能够感测的笔的数量从多种笔模式中的一种笔模式转换到另一种笔模式的信息，所述多种笔模式包括用于感测一支笔的单笔模式、用于感测两支笔的双笔模式以及用于感测三支以上的笔的多笔模式。

17.根据权利要求1所述的触摸显示装置，还包括：

显示面板，所述显示面板包括嵌设在其中的所述触摸传感器并且包括多条数据线和多条栅极线；

数据驱动电路，所述数据驱动电路被配置为在两个触摸时段之间的非触摸时段期间向所述多条数据线提供用于图像显示的数据信号；以及

栅极驱动电路，所述栅极驱动电路被配置为在两个触摸时段之间的非触摸时段期间向所述多条栅极线中的至少一条提供扫描信号。

18.一种触摸显示装置的触摸感测方法，包括：

在第一帧时间内的第一触摸时段期间通过触摸感测电路向多个触摸电极提供控制信号；

在所述第一帧时间内的与所述第一触摸时段不同的其他触摸时段期间通过所述触摸感测电路接收施加到所述多个触摸电极中的至少一个的第一类型的笔信号；

在第二帧时间内的第一触摸时段期间通过触摸感测电路向所述多个触摸电极提供控制信号；以及

在所述第二帧时间内的与所述第一触摸时段不同的其他触摸时段期间通过所述触摸感测电路接收施加到所述多个触摸电极中的至少一个的所述第一类型的笔信号，或者接收施加到所述多个触摸电极中的至少一个的第二类型的笔信号，或者向所述多个触摸电极中的至少一个提供触摸驱动信号。

19.根据权利要求18所述的触摸感测方法，其中，随着在所述第一帧时间和所述第二帧时间之间已配对的笔的数量增加，所述第二帧时间内的所述第一触摸时段和所述其他触摸时段的类型被改变，并且

20.根据权利要求18所述的触摸感测方法，其中，所述第一类型的笔信号是周期性脉冲信号，所述第二类型的笔信号是表示信息的非周期性脉冲信号。

21.一种触摸显示装置，包括：

在基板上的多条栅极线、多条数据线和多个子像素；以及

设置在所述基板上的触摸电极，其中，在一帧时间期间的，信标信号、恒压信号以及用于检测手指触摸的触摸驱动信号在不同的时刻被施加到所述触摸电极，

其中，施加所述恒压信号的时段包括笔相关时段，所述笔相关时段包括笔位置和数据感测时段以及笔倾斜感测时段中的至少一个，所述笔位置和数据感测时段用于基于从外部施加到所述触摸电极的笔信号感测笔位置和笔信息，所述笔倾斜感测时段用于基于所述笔信号感测笔倾斜，

其中，在施加所述恒压信号的所述时段中的除所述笔相关时段之外的其余时段被分配为搜索新笔直到达到预设的最大笔配对数量的笔搜索时段。

22.根据权利要求21所述的触摸显示装置，其中，所述信标信号是电压电平非周期性变化的信号，所述触摸驱动信号是电压电平周期性变化的信号。

23.根据权利要求21所述的触摸显示装置，其中，当已配对的笔的数量增加时，所述一帧时间内的所述笔相关时段占用的时间长度增加，并且所述一帧时间内的所述笔搜索时段占用的时间长度减少。