CN114860101A - 触摸传感器控制器以及触摸传感器控制器的操作方法 - Google Patents

触摸传感器控制器以及触摸传感器控制器的操作方法 Download PDF

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朴柄辉
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Abstract

提供了触摸传感器控制器、其操作方法和触摸屏驱动电路。所述触摸传感器控制器用于驱动触摸传感器，所述触摸传感器堆叠在显示面板上并且包括驱动电极和与所述驱动电极交叉的接收电极，所述触摸传感器控制器包括：驱动电路，所述驱动电路被配置为依次地向所述驱动电极提供驱动信号；读出电路，所述读出电路被配置为，响应于所述驱动信号，基于从所述接收电极接收到的第一感测信号来生成触摸数据以及基于从所述驱动电极当中的未被施加有驱动信号的第一驱动电极接收到的第二感测信号来生成显示噪声数据；以及触摸处理器，所述触摸处理器被配置为基于所述触摸数据和所述显示噪声数据来确定在所述触摸传感器上是否已发生了触摸输入。

Description

触摸传感器控制器以及触摸传感器控制器的操作方法
相关申请的交叉引用
本申请基于2021年2月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0016284并且要求其优先权，该申请的公开内容通过引用整体地并入本文。
技术领域
实施例涉及触摸传感器控制器、触摸传感器控制器的操作方法和触摸屏驱动电路。
背景技术
触摸屏可以包括用于显示图像的显示面板和用于感测触摸的触摸传感器，其中显示面板和触摸传感器可以被垂直地堆叠或者可以被整体地形成以共享至少一个层。
发明内容
实施例涉及一种用于驱动触摸传感器的触摸传感器控制器，所述触摸传感器堆叠在显示面板上并且包括驱动电极和与所述驱动电极交叉的接收电极，所述触摸传感器控制器包括：驱动电路，所述驱动电路被配置为依次地向所述驱动电极提供驱动信号；读出电路，所述读出电路被配置为，响应于所述驱动信号，基于从所述接收电极接收到的第一感测信号来生成触摸数据以及基于从所述驱动电极当中的未被施加有驱动信号的第一驱动电极接收到的第二感测信号来生成显示噪声数据；以及触摸处理器，所述触摸处理器被配置为基于所述触摸数据和所述显示噪声数据来确定在所述触摸传感器上是否已发生了触摸输入。
实施例也涉及一种用于驱动触摸传感器的触摸传感器控制器的操作方法，所述触摸传感器堆叠在显示面板上并且包括驱动电极和与所述驱动电极交叉的接收电极，所述操作方法包括：向所述驱动电极当中的至少一个驱动电极施加驱动信号；由设置在所述触摸传感器控制器中的第一接收器执行触摸感测；以及由设置在所述触摸传感器控制器中的至少一个第二接收器随着所述触摸感测被执行而同时地执行显示噪声感测。
实施例也涉及一种用于驱动堆叠在显示面板上的触摸传感器的触摸传感器控制器的操作方法，所述操作方法包括：所述触摸传感器控制器通过在图像被显示在所述显示面板上的显示时段的第一时段期间执行显示噪声感测来生成显示噪声数据；所述触摸传感器控制器通过在所述显示时段中的第二时段期间执行触摸感测来生成触摸数据，所述第二时段与所述第一时段不同；以及所述触摸传感器控制器基于所述显示噪声数据来处理所述触摸数据。
实施例也涉及一种用于驱动触摸屏面板的触摸屏驱动电路，所述触摸屏面板包括显示面板和堆叠在所述显示面板上的触摸传感器，所述触摸屏驱动电路包括：显示驱动电路，所述显示驱动电路被配置为基于接收到的图像数据来计算所述显示面板的各位置处的电源电压的变化量，以及基于所述电源电压的所述变化量来生成补偿信息；以及触摸传感器控制器，所述触摸传感器控制器被配置为从所述显示驱动电路接收所述补偿信息，以及基于所述补偿信息来补偿基于从所述触摸传感器接收到的触摸感测值而生成的触摸数据。
附图说明
通过参考附图详细地描述示例实施例，特征将变得对本领域技术人员而言更加容易理解，在附图中：
图1是示出了根据示例实施例的触摸屏装置的框图；
图2是示意性地示出了根据示例实施例的触摸传感器控制器的图；
图3是用于描述引入到堆叠在显示面板上的触摸传感器中的显示噪声的分量的图；
图4是示出了根据示例实施例的显示噪声感测方法的图；
图5A和图5B是示出了根据示例实施例的触摸传感器控制器的操作方法的定时图；
图6是示出了根据示例实施例的显示噪声感测方法的图；
图7是示出了图6的正驱动信号和负驱动信号的图；
图8是根据示例实施例的触摸传感器控制器的操作方法的流程图；
图9是示意性地示出了根据示例实施例的触摸传感器控制器的框图；
图10是示意性地示出了根据示例实施例的读出电路的操作和读出电路的图；
图11是示意性地示出了根据示例实施例的读出电路的操作和读出电路的图；
图12是根据示例实施例的触摸传感器控制器的操作方法的流程图；
图13是示意性地示出了根据示例实施例的触摸屏驱动电路的框图；
图14是示出了设置在图13的触摸屏驱动电路中的触摸传感器控制器和显示驱动电路的操作的流程图；
图15是根据示例实施例的生成耦合电压图的方法的流程图；
图16是示出了显示面板的电源线的结构的图；
图17是示出了显示面板的内部结构的建模图；
图18是示出了显示面板的一列中减小的电源电压的曲线图；
图19是示意性地示出了根据示例实施例的触摸屏驱动电路的框图；
图20是根据示例实施例的触摸传感器控制器的操作方法的流程图；以及
图21和图22是示出了根据示例实施例的触摸屏驱动电路的实现方式示例的图。
具体实施方式
图1是示出了根据示例实施例的触摸屏装置的框图。
参照图1，触摸屏装置1000可以安装在各种电子装置上。例如，触摸屏装置1000可以安装在例如以下各项的电子装置上：平板个人计算机(PC)、电子阅读器、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、移动终端、智能电话、可穿戴装置、物联网(IoT)装置、冰箱、导航装置等。另外，触摸屏装置1000可以安装在作为车辆、家具、制造设施、门和各种测量装置的组件而提供的电子装置上。
参照图1，触摸屏装置1000可以包括触摸屏100和用于驱动该触摸屏100的触摸屏驱动电路200。触摸屏100可以包括触摸传感器110和显示面板120以分别提供触摸感测功能和显示功能。触摸屏驱动电路200可以包括触摸传感器控制器(TSC)210和显示驱动电路(DDI)220。TSC 210和DDI 220可以被集成在一个半导体芯片上或者可以被单独实现在多个半导体芯片上。在另一实现方式中，TSC 210和DDI 220可以被实现为一个半导体模块。
虽然图1示出了触摸屏装置1000包括主机300，但是主机300可以与触摸屏装置1000分别地实现。
触摸屏100可以显示图像并且可以接收用户的触摸输入。触摸屏100可以运作为电子装置的输入/输出装置，并且可以运作为感测导电对象的接近的接近传感器。在示例实施例中，触摸屏100还可以包括指纹传感器，并且触摸屏装置1000可以执行指纹识别功能。
触摸传感器110可以感测触摸屏100上的触摸(或触摸输入)，并且可以输出感测信号。这里，触摸不仅包括导电对象在触摸屏100上的直接接触，而且还包括导电对象与触摸屏100的接近。例如，导电对象可以包括用户的身体部分(例如，手指、手掌、面部、耳朵)、触摸笔、触控笔(stylus pen)等。触摸传感器110可以堆叠在显示面板120上，并且可以附接到显示面板120的前表面(例如，从中发出光信号的表面)。在示例实施例中，触摸传感器110可以覆盖显示面板120的前表面。
触摸传感器110可以被实现为具有触敏表面的透明面板。在另一实现方式中，触摸传感器110可以被实现为其中透明电极被图案化的触摸传感器阵列。
触摸传感器110可以包括多个电极。可以通过电极根据各种触摸感测方法中的一种方法来输出感测信号。
在一个示例中，电极可以根据电容感测方法分别输出感测信号。例如，触摸传感器110可以包括被施加有驱动信号Stx的驱动电极和从中输出感测信号Ssen的接收电极。驱动电极可以在第一方向上延伸，而接收电极可以在与第一方向垂直的第二方向上延伸。驱动电极和接收电极可以分别被称为驱动通道和接收通道。触摸传感器110可以包括并排布置的多个驱动电极和并排布置的多个接收电极。驱动电极和接收电极可以彼此交叉，并且可以在彼此交叉的驱动电极和接收电极之间形成互电容。形成互电容所在的每个点可以被称为触摸传感器110的感测节点。
在另一示例中，触摸传感器110可以包括按行和列布置的多个感测电极，并且可以在感测电极中的每一个感测电极中形成电容。例如，可以在每个感测电极与地(或触摸屏100中的导电层)之间形成电容，并且该电容可以被称为自电容。可以向感测电极中的每一个感测电极施加驱动信号Stx，并且可以从感测电极中的每一个感测电极输出感测信号Ssen。因此，感测电极中的每一个感测电极可以作为驱动电极或接收电极工作，并且感测电极中的每一个感测电极可以被称为触摸传感器110的感测节点。可以通过驱动电极来施加驱动信号Stx，并且可以基于驱动信号Stx来生成表示电容(例如，互电容或自电容)的感测信号Ssen，以及可以通过接收电极来输出感测信号Ssen。当像人类手指或触针一样的导电对象接触触摸传感器110的感测节点或者靠近触摸传感器110的感测节点而定位时，与感测节点相对应的电容改变，并且从触摸传感器110输出的感测信号Ssen可以根据改变后的电容而改变。例如，感测信号Ssen的电平(level)与发生触摸之前的电平相比可以增加或减小。可以基于从触摸传感器110输出的感测信号Ssen的电平来生成触摸数据。
显示面板120可以包括多条栅极线、多条源极线、以及在栅极线与源极线相交的点处分别按行和列布置的多个像素。像素可以基于通过源极线和栅极线接收到的图像信号Simg来显示图像。可以根据设置帧速率来更新图像。显示面板120可以被实现为液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机LED(OLED)显示器、有源矩阵OLED(AMOLED)显示器、电致变色显示器(ECD)、数字反射镜装置(DMD)、致动反射镜装置(AMD)、光栅光阀(GLV)、等离子体显示面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)、真空荧光显示器(VFD)以及其他类型的平坦面板或柔性面板。
尽管图1示出了触摸传感器110和显示面板120是单独的组件，但是触摸屏100可以被实现为内嵌式(in-cell type)面板(其中触摸传感器110的电极和显示面板120的像素彼此组合)或外挂式(on-cell type)面板(其中触摸传感器110的电极被布置在显示面板120上)。
TSC 210可以扫描(例如，驱动并感测)触摸传感器110。因此，TSC 210可以执行触摸感测。TSC 210可以向触摸传感器110的驱动电极提供驱动信号Stx，并且可以从触摸传感器110接收基于驱动信号Stx而生成的感测信号Ssen。
TSC 210可以将作为模拟信号的感测信号Ssen转换成作为数字信号的触摸值，并且可以生成包括与触摸传感器110的各个感测节点相对应的触摸值的触摸数据。
TSC 210可以基于触摸数据来确定在触摸屏100上的至少一个特定位置处已发生了触摸输入，并且可以计算已发生了触摸输入的位置，即触摸坐标Txy。TSC 210可以向主机300发送触摸坐标Txy。在示例实施例中，TSC 210可以计算触摸压力，并且可以将该触摸压力与触摸坐标Txy一起提供给主机300。
TSC 210也可以基于触摸数据来确定导电对象靠近触摸屏100。因此，TSC 210可以执行接近感测。例如，当基于触摸数据确定了在触摸屏100的相对宽的区域中已发生了低级触摸输入(low-level touch input)时，TSC 210可以确定导电对象靠近触摸屏100。TSC210可以向主机300提供指示导电对象正在接近的接近通知信号N_px。
在示例实施例中，TSC 210可以在相同时间或在不同时间执行噪声感测(例如，显示噪声感测)和针对触摸传感器110的触摸感测，并且可以基于通过噪声感测生成的噪声数据(例如，显示噪声数据)来处理通过触摸感测生成的触摸数据。例如，TSC 210可以通过从触摸数据中去除噪声数据来生成补偿后的触摸数据。例如，当噪声数据超过预定值时，TSC210可以丢弃触摸数据。丢弃的触摸数据可以是与触摸传感器110的一个帧相对应的帧数据。
在示例实施例中，TSC 210可以在与针对触摸传感器110的触摸感测相同的时间执行噪声感测，并且可以从触摸感测信号中去除噪声感测信号以生成从中去除了噪声的触摸数据。
在示例实施例中，TSC 210可以从DDI 220接收显示面板120上的多个点处的电压变化(其对触摸传感器110引起显示噪声的分量)或偏移值(其是基于电压变化而计算的)作为补偿信息，并且可以从触摸数据中去除显示噪声的分量或者基于补偿信息丢弃触摸数据。
如上所述，因为TSC 210从触摸感测信号中去除噪声感测信号或者基于噪声数据来处理触摸数据，所以可以提高触摸数据的可靠性，并且可以提高触摸感测灵敏度。
由TSC 210执行的感测噪声片段的方法、由DDI 220执行的生成电压变化的方法以及基于由TSC 210执行的基于电压变化来处理触摸数据的方法将各自在下面参照图2至图20被更详细地描述。
仍然参照图1，DDI 220可以从主机300接收图像数据IDT，并且可以驱动显示面板120以根据图像数据IDT在显示面板120上显示图像。DDI 220可以将图像数据IDT转换成作为模拟信号的图像信号Simg，并且将这些图像信号Simg提供给显示面板120的对应像素。
主机300可以执行触摸屏装置1000的整体控制操作。主机300可以生成与显示操作相关的数据，并且可以将该数据提供给DDI 220。主机300可以从TSC 210接收诸如触摸坐标Txy或接近通知信号N_px的触摸信息，并且可以使用该触摸信息来执行控制操作。例如，当在正在执行显示操作的同时接收到接近通知信号N_px时，主机300可以通过向DDI 220提供用于停止显示操作的控制信号来停止显示操作。
在示例实施例中，主机300可以包括应用处理器(AP)。AP可以被实现为片上系统(SoC)。SoC可以包括应用预定标准总线协议的系统总线(未示出)，并且可以包括连接到该系统总线的各种知识产权(IP)。作为用于系统总线的标准协议，可以应用各种类型的协议，例如高级RISC机器(ARM)的高级微控制器总线架构(AMBA)协议。
图2是示意性地示出了根据示例实施例的TSC的图。为了说明的方便，将一起示出触摸传感器110。
参照图2，触摸传感器110可以包括多个驱动电极TE，例如，第一驱动电极Yl至第六驱动电极Y6。触摸传感器110可以包括多个接收电极RE，例如，第一接收电极X1至第四接收电极X4。触摸传感器110中包括的驱动电极的数目和接收电极的数目可以根据触摸传感器110的分辨率而变化。
驱动电极TE可以在第一方向(例如，X轴方向)上延伸，而接收电极RE可以在与第一方向正交的第二方向(例如，Y轴方向)上延伸。驱动电极TE和接收电极RE可以彼此交叉。可以在彼此交叉的驱动电极TE和接收电极RE之间形成互电容CM。
在示例实施例中，驱动电极TE和/或接收电极RE可以包括在第一方向或第二方向上彼此连接的多个单元电极。单元电极可以各自具有特定形状(例如，如图2所示的菱形形状)或可以呈特定图案。
TSC 210可以包括驱动电路10、读出电路20和触摸处理器30(或控制逻辑)。
驱动电路10可以包括多个发送器(TX)11。多个TX 11可以向驱动电极TE提供驱动信号。多个TX 11中的每一个TX可以对应于驱动电极TE当中的至少一个驱动电极TE，并且多个TX 11可以向所对应的至少一个驱动电极TE提供驱动信号。可以依次地向驱动电极TE施加驱动信号，或者可以同时地向驱动电极TE施加驱动信号。
在示例实施例中，可以同时地向驱动电极TE当中的两个或更多个驱动电极TE施加基于不同代码而调制的驱动信号，并且这被称为多驱动。例如，可以同时地向第一驱动电极Y1和第二驱动电极Y2施加具有相反极性的驱动信号，然后可以同时地向第三驱动电极Y3和第四驱动电极Y4施加具有相反极性的驱动信号。
读出电路20可以包括多个接收器(RX)21和模数转换器(ADC)23。多个RX 21可以从接收电极RE接收多个感测信号。多个RX 21中的每一个RX可以连接到一个对应的接收电极RE并且接收感测信号，或者可以时分地连接到至少两个接收电极RE并且接收至少两个感测信号。
感测信号可以包括指示驱动电极TE(被施加有驱动信号)与接收电极RE(通过其接收感测信号)之间的互电容CM的触摸信号。例如，当在触摸传感器110上的一个感测节点处发生触摸时，感测节点的互电容CM可以减小，并且感测信号的电平与触摸之前的电平相比可以减小或增加。
感测信号可以包括噪声信号，例如，来自显示器的噪声或者显示噪声信号。例如，当在图像被显示在显示面板(图1中的120)上的显示时段期间执行触摸感测时，感测信号可以包括由于图像的显示而导致的显示噪声。根据驱动电路10的驱动方案，感测信号可以包括触摸信号和显示噪声，或者可以包括排除触摸信号的显示噪声。
RX 21可以处理从对应的接收电极RE接收到的感测信号。例如，RX 21可以转换感测信号(例如，电流-电压转换)或者放大感测信号。
ADC 23可以对多个RX 21的输出信号(即，处理后的感测信号)进行模数转换，并且可以生成触摸数据和/或噪声数据。可以生成与触摸传感器110的多个感测节点相对应的多个触摸值，并且可以将这些触摸值包括在一个帧的触摸数据中。
触摸处理器30可以控制TSC 210的整体操作，并且例如，可以控制驱动电路10和读出电路20的操作定时。触摸处理器30可以基于从ADC 23输出的触摸数据和/或噪声数据来确定是否发生了触摸和该触摸的位置，或者可以确定导电对象正在接近触摸传感器210。
触摸处理器30可以包括噪声处理模块31。噪声处理模块31可以基于噪声数据来补偿触摸数据，或者可以基于噪声数据来确定是否丢弃触摸数据。例如，噪声处理模块31可以通过从触摸数据中减去噪声数据来生成补偿后的触摸数据。例如，当噪声数据等于或大于预定值时，噪声处理模块31可以丢弃触摸数据，而不使用触摸数据来确定是否已发生了触摸、导电对象是否正在接近和/或对应触摸的位置。
图3是用于描述引入到堆叠在显示面板上的触摸传感器中的显示噪声的分量的图。
在图3中，显示面板120可以包括显示层Ldp和公共电极COM。显示层Ldp可以形成在显示面板120的基板上。公共电极COM可以形成在显示层Ldp上。
显示层Ldp可以包括多条源极线Sl至Sd(d是正整数)。多条源极线S1至Sd可以沿第一方向(例如，X轴方向)布置，并且在第二方向(例如，Y轴方向)上延伸。尽管未示出，但是显示层Ldp可以包括多条栅极线，并且多条栅极线可以沿第二方向布置并且在第一方向上延伸。在源极线S1至Sd和栅极线彼此交叉的点处可以形成多个像素。
在源极线Sl至Sd与公共电极COM之间可以形成寄生电容Cs。当向源极线S1至Sd施加图像信号时，公共电极COM的电压可能由于寄生电容Cs而发生改变。可以向公共电极COM施加恒定电压，例如地电压VSS。然而，由于通过公共电极COM的寄生电阻Rcom引起的RC延迟，当向源极线S1至Sd施加图像信号时，公共电极COM的电压可能发生改变。
由从TX 11提供的驱动信号Stx生成的触摸信号可以通过触摸信号路径作为感测信号Ssen被提供给RX 21。同时，可以在公共电极COM与触摸传感器110之间形成寄生电容CTX或CRX。由于公共电极COM的电压发生改变而生成的显示噪声可以通过由寄生电容CRX形成的显示噪声路径被引入到感测信号Ssen中。
通常，寄生电容CRX随着触摸传感器110与公共电极COM之间的间隙变窄(例如，如在超薄触摸屏面板(例如，图1中的100)中)而增加。由于寄生电容CRX的增加，显示噪声到感测信号Ssen的引入可以增加，这可能使得难以区分触摸信号和显示噪声，并且难以确定感测信号Ssen的变化是由触摸输入还是由显示噪声引起的。根据本示例实施例，TSC(图1的210)单独地感测引入到触摸传感器110中的显示噪声以生成显示噪声数据，并且可以基于该显示噪声数据来处理触摸数据。
图4是示出了根据示例实施例的显示噪声感测方法的图。图4的显示噪声感测方法可以由图1和图2的TSC 210执行，并且将在下面一起参照图1和图2给出其描述。
参照图1、图2和图4，TSC 210可以从触摸传感器110的多个接收电极(例如，第一接收电极X1至第j接收电极Xj(j是正整数))接收感测信号Ssen，而不向多个驱动电极(例如，第一驱动电极至第k驱动电极(k是正整数))提供驱动信号。驱动电路10的多个TX 11可以被关断，并且读出电路20的多个RX 21可以正常地运作并接收感测信号Ssen。因为驱动信号未被提供到触摸传感器110，所以未产生基于驱动信号的触摸信号并且感测信号Ssen可以不包括触摸信号。然而，噪声可以被引入到触摸传感器110中，因此感测信号Ssen可以包括噪声而没有触摸信号。
TSC 210可以在显示时段期间在不向触摸传感器110的多个驱动电极提供驱动信号的情况下通过从多个接收电极接收感测信号Ssen来执行噪声感测，并且感测信号Ssen中包括的噪声可以是显示噪声。如上所述，TSC 210可以执行显示噪声感测。
感测信号Ssen可以包括显示噪声，并且读出电路20可以根据显示噪声来生成显示噪声数据。随着生成的显示噪声的量增加，显示噪声数据的数据值可以增加。
噪声处理模块31可以基于根据显示噪声感测生成的显示噪声数据来处理根据触摸感测生成的触摸数据。
依据根据本示例实施例的显示噪声感测方法，因为未向多个驱动电极施加驱动信号，所以可以降低用于显示噪声感测的功耗。
图5A和图5B是示出了根据示例实施例的TSC的操作方法的定时图。在图5A和图5B中，水平轴表示时间。
参照图5A和图5B，TSC(图2的210)可以在图像被显示在显示面板(图1的120)上的显示时段期间执行显示噪声感测和触摸感测。
例如，DDI(图1的220)可以响应于垂直同步信号Vsync而在显示面板120上显示一个帧的图像并且可以响应于水平同步信号Hsync而向多条源极线提供图像信号。因此，可以在显示面板120上显示图像。
TSC 210可以在第一时段Pl中执行显示噪声感测并且在与第一时段Pl不同的第二时段P2中执行触摸感测。第一时段P1和第二时段P2可以在时间轴上与图像被显示在显示面板120上的显示时段重叠。因此，可以在显示时段期间执行显示噪声感测和触摸感测。
TSC 210可以根据上面参照图4描述的显示噪声感测方法来执行显示噪声感测。TSC 210可以从DDI 220接收定时信号，例如垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync，并且可以响应于水平同步信号Hsync而执行显示噪声感测。例如，DDI 220可以响应于水平同步信号Hsync的上升边缘或下降边缘而向显示面板120的多条源极线提供图像信号，并且在响应于水平同步信号Hsync而提供图像信号的初始时段期间，可能发生大量的显示噪声。因此，TSC 210可以通过响应于水平同步信号Hsync而在发生大量的显示噪声的时间点执行显示噪声感测来提高显示噪声感测效率。
TSC 210可以在第二时段P2中感测触摸传感器110的一个帧，如图5A所示，或者可以在第二时段P2中划分并感测触摸传感器110的一个帧，如图5B所示。
参照图5A，TSC 210可以在第二时段P2中感测触摸传感器110的一个帧，例如第一线至第k线。例如，如图4所示，触摸传感器110可以包括第一驱动电极Y1至第k驱动电极Yk，并且TSC 210可以通过一次至少一条线驱动第一驱动电极Y1至第k驱动电极Yk来在第二时段P2中感测第一线至第k线。在这方面，TSC 210可以在感测触摸传感器110的一个帧之前或之后在第一时段P1中执行显示噪声感测。
参照图5B，TSC 210可以在第二时段P2中一次多条线感测触摸传感器110的一个帧。例如，TSC 210可以在最早的第二时段P2中感测触摸传感器110的第一线至第八线，并且在执行显示噪声感测之后的第二时段P2中感测触摸传感器110的第九线至第十六线。另外，可以在再次执行显示噪声感测之后的第二时段P2中感测触摸传感器110的第十七线至第二十四线。在这方面，TSC 210可以在对于触摸传感器110的一个帧执行触摸感测之前、之后和中间执行显示噪声感测。
噪声处理模块(图2的31)可以基于根据显示噪声感测生成的显示噪声数据来处理根据触摸感测生成的触摸数据。当处理触摸数据中包括的多个触摸值时，噪声处理模块31可以基于通过在最接近与触摸值相对应的线被感测时的时间点的时间点执行的显示噪声感测所生成的显示噪声数据来处理触摸值。
图6是示出了根据示例实施例的显示噪声感测方法的图。图6的显示噪声感测方法可以由图1和图2的TSC 210执行，并且将在下面一起参照图1和图2给出其描述。
参照图1、图2和图6，TSC 210可以同时向触摸传感器110的多个驱动电极(例如，第一驱动电极Y1至第k驱动电极Yk)提供正驱动信号Stx+或负驱动信号Stx-。例如，TSC 210可以向至少一个驱动电极施加正驱动信号Stx+，并且可以向与至少一个驱动电极相邻的至少一个其他驱动电极施加负驱动信号Stx-。
图7是示出了图6的正驱动信号和负驱动信号的图。
参照图7，正驱动信号Stx+和负驱动信号Stx-可以在驱动时段Td期间包括多个脉冲信号，并且正驱动信号Stx+和负驱动信号Stx-可以具有相同频率和相反相位。然而，正驱动信号Stx+和负驱动信号Stx-可以是具有相反相位和相同频率的正弦波。
返回参照图6，可以交替地向多个驱动电极施加正驱动信号Stx+和负驱动信号Stx-，可以向第一驱动电极Yl施加正驱动信号Stx+，并且可以向第二驱动电极Y2施加负驱动信号Stx-。然而，可以交替地向至少两个驱动电极施加正驱动信号Stx+和负驱动信号Stx-。被施加有正驱动信号Stx+的驱动电极的数目可以与被施加有负驱动信号Stx-的驱动电极的数目相同。
根据图6的噪声感测方法，当向相邻的驱动电极施加相反极性的驱动信号时，由于正驱动信号Stx+而导致的正触摸信号和由于负驱动信号Stx-而导致的负触摸信号可以彼此抵消。因此，通过多个接收电极X1至Xj输出的感测信号不包括触摸信号并且可以包括显示噪声。显示噪声被正驱动信号Stx+和负驱动信号Stx-放大，并且因此，可以提高显示噪声感测效率。另外，当正驱动信号Stx+和负驱动信号Stx-的频率发生改变时，显示噪声可以被放大或衰减。因此，根据显示噪声感测方法，可以提高显示噪声感测效率。
图8是根据示例实施例的TSC 210的操作方法的流程图。图8的方法可以由图1和图2的TSC 210执行。将一起参照图2给出其描述。
参照图8，TSC 210可以通过在显示时段的第一时段中执行显示噪声感测来生成显示噪声数据(操作S110)。TSC 210可以根据上面参照图4或图6描述的显示噪声感测方法来感测显示噪声。
如上所述，TSC 210可以不向多个驱动电极TE施加驱动信号。在另一示例中，TSC210可以向驱动电极TE施加正驱动信号和负驱动信号，例如，可以向至少一个驱动电极TE施加正驱动信号，并且可以向与至少一个驱动电极TE相邻的至少一个其他驱动电极TE施加负驱动信号。
TSC 210可以从多个接收电极RE接收感测信号，并且感测信号可以包括显示噪声。TSC 210可以基于显示噪声来生成显示噪声数据。
TSC 210可以通过在显示时段的第二时段中执行触摸感测来生成触摸数据(操作S120)。每当驱动信号被施加到驱动电极TE时，TSC 210可以依次地向驱动电极TE施加驱动信号并且从接收电极RE接收感测信号。感测信号可以包括信号，并且当发生显示噪声时，触摸信号可以包括显示噪声。TSC 210可以基于感测信号来生成触摸数据。触摸数据可以包括显示噪声分量。
TSC 210可以基于显示噪声数据来处理触摸数据(操作S130)。如上所述，TSC 210可以通过从触摸数据中减去显示噪声数据来生成补偿后的触摸数据。当显示噪声数据超过预定值时，TSC 210可以确定已发生了显示噪声并且丢弃触摸数据。
图9是示意性地示出了根据示例实施例的TSC的框图。图9的TSC 210a可以作为图1的TSC 210被应用。为了说明的方便，将一起示出触摸传感器110。
参照图9，TSC 210a可以包括驱动电路10、读出电路20a和开关电路(SW)40。TSC210a还可以包括参照图2描述的触摸处理器30。
因为驱动电路10与上面参照图2描述的驱动电路10相同，所以将省略与上面给出的描述相同的描述。
读出电路20a可以包括多个第一接收器(RXl)21a、至少一个第二接收器(RX2)22a和ADC 23。多个RX1 21a可以感测触摸信号，并且至少一个RX2 22a可以感测显示噪声。因此，多个RX1 21a可以执行触摸感测，而至少一个RX2 22a可以执行显示噪声感测。多个RX121a可以被称为触摸感测电路，并且至少一个RX2 22a可以被称为显示噪声参考感测电路。
多个RX1 21a可以从多个接收电极RE(例如，第一接收电极X1至第j接收电极Xj)接收多个第一感测信号Ssenl。第一感测信号Ssen1可以包括触摸信号。当发生显示噪声时，触摸信号可以包括显示噪声。多个RX1 21a可以各自处理并输出接收到的第一感测信号Ssen1。例如，多个RX1 21a可以各自对第一感测信号Ssen1进行电流-电压转换以生成感测电压，对感测电压的频率进行滤波，并且放大频率滤波后的感测电压的增益。在另一示例中，RX1 21a可以对第一感测信号Ssen1进行电流-电压转换以生成感测电压并且对该感测电压进行积分。
RX2 22a可以从选自驱动电极TE当中的未被施加有驱动信号Stx的至少一个驱动电极TE(在下文中被称为第一参考电极)(例如，第(k-1)驱动电极Yk-1)接收第二感测信号Ssen2。第二感测信号Ssen2可以包括显示噪声。RX2 22a可以处理并输出第二感测信号Ssen2。
ADC 23可以通过对多个RX1 21a的输出信号和RX2 22a的输出信号进行模数转换来生成触摸数据和显示噪声数据。
开关电路40可以从驱动电极TE(例如，第一驱动电极Yl至第k驱动电极Yk)当中选择向其输出第二感测信号Ssen2的第一参考电极。开关电路40可以从驱动电极TE当中选择未被施加有驱动信号Stx的第一参考电极。因此，开关电路40可以将从驱动电极TE当中选择的未被施加有驱动信号Stx的第一参考电极电连接到RX2 22a。
当执行触摸感测时，可以一次至少一个驱动电极TE依次地向驱动电极TE施加驱动信号Stx，并且因此，可以依次驱动这些驱动电极TE。开关电路40可以改变第一参考电极，使得未被施加有驱动信号Stx的另一驱动电极TE可以作为第一参考电极连接到RX2 22a。
例如，当向第一驱动电极Yl施加驱动信号Stx时，开关电路40可以选择第二驱动电极Y2至第k驱动电极Yk中的未被施加有驱动信号Stx的驱动电极作为第一参考电极。开关电路40可以选择与第一驱动电极Y1间隔开的第(k-1)驱动电极Yk-1作为第一参考电极。例如，当向第二驱动电极Y2施加驱动信号Stx时，开关电路40可以选择第一驱动电极Y1和第三驱动电极Y3至第k驱动电极Yk中的未被施加有驱动信号Stx的驱动电极作为第一参考电极并且将第一参考电极连接到RX2 22a。
在示例实施例中，多个RX1 21a和至少一个RX2 22a也可以从驱动电极TE当中的未被施加有驱动信号Stx的至少一个驱动电极TE(在下文中，被称为第二参考电极)(例如，第k驱动电极Yk)接收第三感测信号Ssen3。第三感测信号Ssen3可以包括显示噪声。通过其接收到第三感测信号Ssen3的第二参考电极不同于通过其接收到第二感测信号Ssen2的第一参考电极。
多个RX1 21a可以基于第一感测信号Ssen1和第三感测信号Ssen3来生成触摸感测信号，并且至少一个RX2 22a可以基于第二感测信号Ssen2和第三感测信号Ssen3来生成显示噪声参考信号。ADC 23可以通过对触摸感测信号和显示噪声参考信号进行模数转换来生成触摸数据和显示噪声数据。
开关电路40可以从驱动电极Yl至Yk当中选择向其输出第三感测信号Ssen3的第二参考电极。开关电路40可以从驱动电极当中选择未被施加有驱动信号Stx的第二参考电极。
在执行触摸感测时，随着驱动电极TE被依次驱动，开关电路40可以改变第二参考电极，使得从未被施加有驱动信号Stx的驱动电极TE输出第三感测信号Ssen3。
例如，当向第一驱动电极Yl施加驱动信号Stx时，可以选择第(k-1)驱动电极Yk-1作为第一参考电极并且可以从第(k-1)驱动电极Yk-1接收第二感测信号Ssen2，以及可以选择第k驱动电极Yk作为第二参考电极并且可以从第k驱动电极Yk接收第三感测信号Ssen3。然而，可以选择第k驱动电极Yk作为第一参考电极，并且可以选择第(k-1)驱动电极Yk-1作为第二参考电极。
虽然图9示出了两个相邻的驱动电极TE(例如，第(k-1)驱动电极Yk-1和第k驱动电极Yk)分别被选择为第一参考电极和第二参考电极，但是另一驱动电极TE可以设置在第一参考电极与第二参考电极之间，并且第一参考电极和第二参考电极中的至少一者可以包括两个或更多个相邻的驱动电极TE。
图10是示意性地示出了根据示例实施例的读出电路的操作和读出电路的图。
参照图10，读出电路20a可以包括多个RX1 21a、RX2 22a和ADC 23。如参照图9描述的，读出电路20a可以包括多个RX1 21a。因为多个RX1 21a的操作相同，所以为了说明的方便，在图10中示出了连接到第一接收电极X1的一个RX1 21a。
如上面参照图3描述的，可以在公共电极COM与驱动电极(例如，显示面板120的第(k-1)驱动电极Yk-1和第k驱动电极)之间形成寄生电容CTX1和CTX2，并且可以在公共电极COM与接收电极(例如，第一接收电极X1)之间形成寄生电容CRX。
由从TX 11提供的驱动信号Stx生成的触摸信号可以作为第一感测信号Ssenl被提供给连接到第一接收电极Xl的RX1 21a。当在公共电极COM中发生显示噪声时，显示噪声可以通过由寄生电容CRX形成的噪声路径被引入到第一接收电极X1中并且可以被包括在第一感测信号Ssen1中。因此，第一感测信号Ssen1可以包括触摸信号和显示噪声。
从第一参考电极(例如，第(k-1)驱动电极Yk-1)输出的第二感测信号Ssen2可以被提供给RX2 22a。显示噪声可以通过由寄生电容CTX1形成的噪声路径被引入到第(k-1)驱动电极Yk-1中，并且显示噪声可以作为第二感测信号Ssen2被提供给RX2 22a。
从第二参考电极(例如，第k驱动电极Yk)输出的第三感测信号Ssen3可以被提供给RX1 21a和RX2 22a。显示噪声可以通过由寄生电容CTX2形成的噪声路径被引入到第k驱动电极Yk中，并且显示噪声可以作为第三感测信号Ssen3被提供给RX1 21a和RX2 22a。
RX1 21a可以包括第一电流放大器CAl、第一滤波器FTl和第一增益放大器GAl。RX121a还可以包括第一开关SW1。
第一电流放大器CA1可以包括第一输入端Ill和第二输入端I12。可以通过第一输入端I11接收第一感测信号Ssen1并且可以通过第二输入端I12接收第三感测信号Ssen3。第一电流放大器CA1可以放大与第一感测信号Ssen1和第三感测信号Ssen3之间的差相对应的电流量并且将放大后的电流量转换成第一感测电压。
第一滤波器FTl可以对从第一电流放大器CAl输出的第一感测电压的频率进行滤波。例如，第一滤波器FT1可以被实现为使低于或等于第一频率的频带通过的低通滤波器，并且因此，第一滤波器FT1可以使第一感测电压的频率分量当中的低于或等于第一频率的频率分量通过并且阻挡高于第一频率的频率分量。例如，第一滤波器FT1可以从第一感测电压中去除高频噪声。第一滤波器FT1可以输出从中去除了高频噪声的第一感测电压。
第一增益放大器GA1可以放大从第一滤波器FT1输出的第一感测电压。例如，第一增益放大器GA1可以具有第一增益并且可以将第一感测电压的幅度放大第一增益。第一增益放大器GA1可以输出放大后的第一感测电压作为触摸感测信号。
第一开关SWl可以响应于第一使能信号ENl而接通或断开。可以从触摸处理器(图2的30)接收第一使能信号EN1。当第一开关SW1接通时，可以向ADC 23提供触摸感测信号。
RX2 22a可以包括第二电流放大器CA2、第二滤波器FT2和第二增益放大器GA2。RX222a还可以包括第二开关SW2。
第二电流放大器CA2可以包括第一输入端I21和第二输入端I22。可以通过第一输入端I21接收第二感测信号Ssen2并且可以通过第二输入端I22接收第三感测信号Ssen3。第二电流放大器CA2可以放大与第二感测信号Ssen2和第三感测信号Ssen3之间的差相对应的电流量并且将放大后的电流量转换成第二感测电压。
第二滤波器FT2可以对从第二电流放大器CA2输出的第二感测电压的频率进行滤波。例如，第二滤波器FT2可以被实现为使低于或等于第二频率的频带通过的低通滤波器，并且因此，第二滤波器FT2可以使第二感测电压的频率分量当中的低于或等于第二频率的频率分量通过并且阻挡高于第二频率的频率分量。例如，第二滤波器FT2可以从第二感测电压中去除高频噪声。第二滤波器FT2可以输出从中去除了高频噪声的第二感测电压。第二滤波器FT2的第二频率可以与第一滤波器FT1的第一频率相同或不同。
第二增益放大器GA2可以放大从第二滤波器FT2输出的第二感测电压。例如，第二增益放大器GA2可以具有第二增益并且可以将第二感测电压的幅度放大第二增益。第二增益放大器GA2可以输出放大后的第二感测电压作为显示噪声参考信号。第二增益放大器GA1的第二增益可以与第一增益放大器GA1的第一增益相同或不同。
第二开关SW2可以响应于第二使能信号EN2而接通或断开。可以从触摸处理器(图2的30)接收第二使能信号EN2。当第三开关SW3接通时，可以向ADC 23提供显示噪声参考信号。
ADC 23可以将依次从多个RX1 21a接收到的多个触摸感测信号转换成多个触摸值。因此，可以生成包括与触摸传感器(图2的110)上的多个感测节点相对应的多个触摸值的触摸数据。ADC 23也可以将从RX2 22a接收到的显示噪声参考信号转换成显示噪声数据。
如上所述，根据示例实施例的读出电路20a可以包括与用于执行触摸感测的RX120a分开的用于显示噪声感测的RX2 21a。当RX1 20a执行触摸感测时，RX2 21a可以同时地执行显示噪声感测。因此，RX2 21a可以实时地检测显示噪声的变化。
图11是示意性地示出了根据示例实施例的读出电路的操作和读出电路的图。图11的读出电路20b可以是图10的读出电路20a的修改示例。因此，上面参照图10给出的描述也可以被应用于图11的读出电路20b的操作。
参照图11，读出电路20b可以包括RX1 21b、RX2 22b和ADC 23。
RX1 21b可以包括第一电流放大器CAl、第一滤波器FTl、第一增益放大器GAl、差分放大器CA和第一开关SWl。RX2 22b可以包括第二电流放大器CA2、第二滤波器FT2和第二增益放大器GA2。如与图10的读出电路20a相比，RX1 21b还可以包括差分放大器CA。
差分放大器CA可以放大触摸感测信号(从第一增益放大器CA1输出)与显示噪声参考信号(从RX2 22b的第二增益放大器GA2输出)之间的差，并且输出补偿后的触摸感测信号。因此，可以从触摸感测信号中去除显示噪声。
ADC 23可以将从差分放大器CA输出的补偿后的触摸感测信号转换成触摸值。ADC23可以依次从多个RX1 21a接收多个触摸感测信号，并且将触摸感测信号转换成多个触摸值。因此，可以生成从中去除了显示噪声的触摸数据。
图12是根据示例实施例的TSC 210的操作方法的流程图。图12的TSC 210的操作方法可以由图1和图2的TSC 210、图11的读出电路20a和图12的读出电路20b执行。
参照图12，TSC 210可以向多个驱动电极当中的至少一个驱动电极施加驱动信号(操作S210)。
设置在TSC 210中的多个RX1(例如，图11的21a)可以执行触摸感测(操作S220)。多个RX1 21a可以通过从多个接收电极当中的对应的接收电极接收第一感测信号并对其进行处理来执行触摸感测。
设置在TSC 210中的至少一个RX2(例如，图11的22a)可以执行显示噪声感测(操作S230)。至少一个RX2 22a可以通过从驱动电极当中的未被施加有驱动信号的至少一个其他驱动电极接收第二感测信号并对其进行处理来执行显示噪声感测。可以与操作S230的显示噪声感测同时地执行操作S220的触摸感测，并且可以在图像被显示在显示面板(图1的120)上的显示时段期间执行根据示例实施例的TSC 210的操作方法。
在示例实施例中，TSC 210可以基于根据触摸感测的触摸感测信号来生成触摸数据，并且可以基于根据显示噪声感测的显示噪声参考信号来生成显示噪声数据。TSC 210可以基于显示噪声数据来处理触摸数据。
在示例实施例中，TSC 210可以通过从根据触摸感测的触摸感测信号中去除根据显示噪声感测的显示噪声参考信号来生成补偿后的触摸感测信号。TSC 210可以基于补偿后的触摸感测信号来生成从中去除了显示噪声的触摸数据。
图13是示意性地示出了根据示例实施例的触摸屏驱动电路200b的框图，并且图14是示出了设置在图13的触摸屏驱动电路200b中的TSC 210b和DDI 220b的操作的流程图。触摸屏驱动电路200b可以应用于图1的触摸屏驱动电路200。
参照图13，触摸屏驱动电路200b可以包括TSC 210b和DDI 220b。如参照图1所描述的，TSC 210b可以向触摸传感器(图1的110)提供驱动信号，根据驱动信号从触摸传感器110b接收感测信号以执行触摸感测，以及检测触摸输入(或接近)的发生和/或计算触摸坐标。DDI 220b可以将从主机(图1的300)接收到的图像数据转换成图像信号并且基于该图像信号来驱动显示面板(图1的120)，从而在显示面板120上显示与该图像数据相对应的图像。
DDI 220b可以包括图像数据接收器221、图像数据分析器222、图像状态信息生成器223、参考图生成器224和触摸感测偏移生成器225，并且TSC 210可以包括噪声去除器211。
一起参照图13和图14，图像数据接收器221可以从主机(图1的300)接收图像数据(操作S311)。图像数据接收器221可以逐行接收图像数据。
图像数据分析器222可以分析接收到的图像数据(操作S312)。例如，图像数据分析器222可以计算图像数据的各行之间的数据差，即，前一行与当前行之间的数据差。
图像状态信息生成器223可以生成指示图像数据的状态的图像状态信息(操作S313)。例如，当在图像数据的各行之间存在等于或大于阈值水平的数据变化时，图像状态信息生成器223可以生成指示已发生了图像数据的变化的条件标志CF作为图像状态信息。DDI 220b可以向TSC 210b提供图像状态信息，例如，条件标志CF。
参考图生成器224可以基于图像数据来生成指示引起显示噪声的电压变化量的电压图或指示阻抗变化的阻抗图(操作S315)。参考图生成器224可以包括耦合电压图生成器CVMG和/或阻抗图生成器IPMG。耦合电压图生成器CVMG可以生成包括显示面板120的多个点处的耦合电压的耦合电压图。阻抗图生成器IPMG可以生成表示显示面板120的多个点处的阻抗的阻抗图。阻抗图生成器IPMG可以根据图像数据(例如，电源电压的IR降的量(或IR降图))基于显示面板120的多个点处的电源电压降的量来生成阻抗图。将稍后参照图14描述生成耦合电压图的方法，并且将稍后参照图15至图17描述生成阻抗图的方法。
触摸感测偏移生成器225可以基于由参考图生成器224生成的电压图(例如，耦合电压图)和阻抗图中的至少一者来计算触摸感测偏移OFS。触摸感测偏移OFS可以包括根据显示噪声的发生而指示触摸值的变化量的偏移值。触摸感测偏移生成器225可以根据触摸传感器110的分辨率来计算偏移值，即，与触摸传感器110的各个感测节点相对应的偏移值。DDI 220b可以向TSC 210b提供触摸感测偏移OFS(操作S317)。
TSC 210b可以执行触摸感测(操作S321)并且根据触摸感测来生成触摸数据(操作S322)。当从DDI 220b接收到的图像状态信息指示图像变化时，TSC 210b可以确定可能发生了显示噪声。
TSC 210b可以通过对触摸数据应用触摸感测偏移OFS来补偿触摸数据(操作S323)。例如，噪声去除器211可以通过从触摸数据中减去偏移值来补偿触摸数据。结果，可以从触摸数据中去除显示噪声。
TSC 210b可以基于补偿后的触摸数据来确定是否已发生了触摸(或者导电对象是否正在接近)或者计算触摸坐标(操作S324)。
如上所述，在根据示例实施例的触摸屏驱动电路200b中，DDI 220b通过基于图像数据来计算在显示面板120上引起显示噪声的多个点处的电压变化量来生成电压图，基于该电压图来计算触摸感测偏移OFS，并且将该触摸感测偏移OFS提供给TSC 210b。TSC 210b可以基于触摸感测偏移OFS来补偿触摸数据，从而从触摸数据中去除显示噪声。
DDI 220b和TSC 210b中包括的组件(例如图像数据接收器221、图像数据分析器222、图像状态信息生成器223、参考图生成器224、触摸感测偏移生成器225和噪声移除器211)可以作为硬件组件、软件组件或者硬件和软件的组合被实现。例如，DDI 220和TSC 210中包括的组件可以被实现为硬件逻辑电路。在另一实现方式中，DDI 220和TSC 210中包括的组件可以被实现为程序，每个程序包括多个指令，可以被存储在设置在DDI 220b和/或TSC 210b中的存储器中，并且可以由设置在DDI 220b和/或TSC 210b中的处理器执行。
TSC 210b和DDI 220b可以被集成在一个半导体芯片上或者可以被分别地实现在多个半导体芯片上。其中集成有TSC 210b和DDI 220b的半导体芯片可以被称为TDDI。在TDDI中，TSC 210b和DDI 220b可以各自包括用于向彼此发送数据或信号并从彼此接收数据或信号的通信端口，并且DDI 220b可以通过应用设置接口方案的通信端口向TSC 210b发送图像状态信息，例如条件标志CF和触摸感测偏移OFS。另外，DDI 220b可以通过通信端口向TSC 210b发送显示状态信息DS。例如，在无图像被显示在显示面板120上的待机时段中，DDI220b可以向TSC 210b提供待机信号作为显示状态信息DS。
图15是根据示例实施例的生成耦合电压图的方法的流程图。图15的方法可以由图13的耦合电压图生成器CVMG执行。
参照图15，耦合电压图生成器CVMG可以将像素数据转换成电压(操作S410)。耦合电压图生成器CVMG可以包括表示与像素数据相对应的电压值的映射信息或者可以从外部源(例如，主机300)接收映射信息。耦合电压图生成器CVMG可以基于映射信息来将像素数据转换成电压(例如，表示电压的数字信号)。图像数据中包括的多条像素数据可以被转换成多个电压。
耦合电压图生成器CVMG可以基于转换后的电压来计算每行的耦合电压(操作S420)。耦合电压图生成器CVMG可以通过将与前一行的像素数据相对应的电压和与当前行的像素数据相对应的电压进行比较来计算耦合电压。
耦合电压图生成器CVMG可以根据位置来确定指示耦合电压的施加比率的比率图(操作S430)。
耦合电压图生成器CVMG可以基于在操作S420中计算的电压和在操作S430中确定的比率图来计算耦合电压(操作S440)。
可以根据等式1来生成耦合电压ΔVn：
【等式1】
Figure BDA0003495271830000231
在等式1中，可以在耦合电压的计算期间基于在光学上且在视觉上测量的值来确定α、β和γ的值。
在等式1中，α表示当前行(例如，第n行)处的耦合电压的施加比率。可以通过引起耦合的耦合电压ΔVn的电压范围发生改变的程度来确定α的值。可以基于电压是增加还是减小来增加或减小α的值。
在等式1中，γ的值可以根据当前行在显示面板120上的位置而变化。
在等式1中，β表示前一行的效应，例如，根据当前行在显示面板120上的位置的耦合电压的施加比率。可以根据由于前一行的耦合电压而导致的纹波的稳定长度来设置β的值。
在等式1中，Vn表示当前行(例如，第n行)的像素的电压。
在等式1中，Vn-1表示前一行的像素的电压，例如，前一行或第(n-1)行处的耦合电压。
在等式1中，∑(Vn-Vn-1)表示与一行中包括的像素相对应的当前行与前一行之间的电压差之和。
在等式1中，#Hpx表示一行中包括的像素的数目。
因此，在等式1中，
Figure BDA0003495271830000241
将当前行的耦合电压表示为当前行的电压差的平均值。
耦合电压图生成器CVMG可以生成包括针对显示面板上的多个位置计算的耦合电压的耦合电压图(操作S450)。
图16是示出了显示面板120的电源线的结构的图。
参照图16，通过其从显示面板120发送电源电压Vdd的电源线可以包括外部电源线PLe和内部电源线PLi。外部电源线PLe可以包括提供电源电压Vdd的外部电路，例如，从DDI(图13的DDI 220b)或电压生成器发送电源电压Vdd的单向电线。内部电源线PLi可以包括形成在显示面板120内部的形式为网状网格的电线。
可以将外部电源线PLe建模为寄生电阻Ri和Ro，并且可以将内部电源线PLi建模为多个寄生电阻Rv和Rh。像素PX可以被布置在内部电源线PLi的晶格点处，并且像素PX可以包括像有机发光二极管(OLED)一样的发光器件、驱动晶体管Td和存储电容器Cst。可以向像素PX施加图像信号，例如数据电压Vd(n,m)，并且可以将该数据电压Vd(n,m)存储在存储电容器Cst中。可以通过驱动晶体管Td向OLED提供根据数据电压Vd(n,m)的像素电流Ip(n,m)。这里，n和m是正整数，n表示像素PX所位于的显示面板120上的线，例如行，并且m表示像素PX所位于的列。
由存在于电源线中的寄生电阻所引起的电源电压Vdd的电压降以及取决于输入图像例如数据电压Vd而变化的和像素电流Ip可以被称为IR降或加载效应。
IR降现象可以被划分成全局IR降现象和局部IR降现象。由于外部电源线PLe的寄生电阻Ri和Ro以及流过外部电源线PLe的电流It而在外部电源线PLe中发生的IR降可能影响显示面板120的所有像素PX，从而引起全局IR降现象。在内部电源线PLi中，由于在其中流动的电流量根据位置而变化，所以IR降的大小可以根据位置而变化。因此，影响像素PX的IR降的大小变化，并且这可以被称为局部IR降现象。
根据输入到显示面板120的图像信号(例如，数据电压Vd和亮度设置)，可以不同地发生全局IR降现象和局部IR降现象。IR降现象会影响显示噪声，从而影响触摸数据。
全局IR降Vgid可以由等式2表达：
【等式2】
Vgid＝It×(Ri+Ro)
将在下面参照图17和图18描述局部IR降。
图17是示出了显示面板120的内部结构的建模图，并且图18是示出了显示面板120的一列减小的电源电压的曲线图。
参照图17，显示面板120可以包括多条数据线DL和多条扫描线SL，其中数据线DL可以在第二方向(例如，Y轴方向)上延伸，而扫描线SL可以在第一方向(例如，X轴方向)上延伸。数据线DL和扫描线SL可以分别被称为源极线和栅极线。
多个像素PX可以按行和列布置。例如，像素PX可以按N行和M列(N和M是正整数)布置。数据线DL和扫描线SL可以连接到像素PX中的每一个像素。可以依次向N条扫描线SL施加N个扫描信号Vg-1至Vg-N。可以同时地向M条数据线DL施加M个数据电压Vd-1至Vd-M。可以向连接到被施加有扫描信号的扫描线SL的M个像素PX施加M个数据电压Vd-1至Vd-M。像素电流可以根据施加的数据电压来流动。例如，可以向布置在第n行和第M列处的像素施加数据电压Vd-M，并且根据数据电压Vd-M的像素电流Ip(N，M)可以流过驱动晶体管。流过各个像素PX的像素电流可以流过内部电源线PLi，并且因此多个点处的局部IR降Vlid可以彼此不同。
影响施加到布置在第n行和第m列处的像素PX的电源电压的局部IR降Vlid(n,m)能够由等式3表达：
【等式3】
Figure BDA0003495271830000251
在等式3中，Rp表示内部电源线Pli的每个点处的寄生电阻，Ip表示像素电流，并且s和r可以是正整数。
图18是示出在一列(例如，第M列)的各个点处降低了局部IR降的电源电压Vdd的图。水平轴对应于第二方向，例如Y轴方向，并且可以表示到被施加有电源电压Vdd的点的距离。随着离被施加有电源电压Vdd的点的距离增加，局部IR降的大小可以增加。因此，随着离被施加有电源电压Vdd的点的距离增加，电源电压可以减小。
向每个像素PX供应的电源电压Vdd′(n,m)可以由等式4表达：
【等式4】
Vdd′(n，m)＝Vdd-(Vgid+Vlid(n，m))
阻抗图生成器(例如，图13的IPMG)可以基于向每个像素PX施加的数据电压来计算流过每个像素PX的像素电流Ip，并且可以基于像素PX的像素电流Ip和寄生电容通过使用等式2至等式4来计算表示在显示面板120上的多个点处的电源电压VDD的变化量的IR降量，从而生成IR降图。阻抗图生成器IPMG可以基于IR降图来生成表示显示面板120的多个点处的阻抗的阻抗图。
图19是示意性地示出了根据示例实施例的触摸屏驱动电路200c的框图。
参照图19，触摸屏驱动电路200c可以包括TSC 210c和DDI 220c。TSC 210c和DDI220c可以被集成在一个半导体芯片中或在不同的半导体芯片中。
DDI 220c可以包括图像数据接收器221、图像数据分析器222、图像状态信息生成器223和参考图生成器224。
TSC 210c可以包括触摸感测偏移生成器212和噪声去除器211。如与图13相比，触摸感测偏移生成器212可以设置在TSC 210c中而不是DDI 220c中。
DDI 220c可以向TSC 210c提供包括耦合电压图和阻抗图中的至少一者的参考图RM。TSC 210c的触摸感测偏移生成器212可以基于参考图RM来计算包括与触摸传感器(图1的110)的多个感测节点相对应的偏移值的触摸感测偏移。
噪声去除器211可以通过将对通过触摸感测生成的触摸数据应用触摸感测偏移来生成补偿后的触摸数据。
图20是根据示例实施例的TSC 210的操作方法的流程图。
参照图20，TSC210可以确定它是否处于显示状态(操作S210)。例如，TSC 210可以从DDI(图1的220)接收指示显示状态的状态信息并且基于该状态信息来确定它是否处于显示状态(其中图像被显示在显示面板(图1的120)上)。
当确定了它处于显示状态时，TSC 210可以执行第一触摸感测以获得触摸数据和显示噪声数据(操作S220)。第一触摸感测是考虑到显示噪声的触摸感测操作，并且可以包括执行参照图4至图8和图9至图12描述的显示噪声感测，或如参照图13至图19所描述的基于引起显示噪声的电压变化量的偏移值的应用。例如，TSC 210可以在与触摸感测相同的时间或在与触摸感测不同的时间通过显示噪声感测来获得显示噪声数据，或者可以基于从DDI 220接收到的电压变化量或触摸感测偏移量来获得显示噪声数据。
TSC 210可以基于显示噪声数据来处理触摸数据(操作S230)。
同时，当确定了它不处于显示状态时，TSC 210可以通过执行不考虑显示噪声的第二触摸感测来获得触摸数据(操作S240)。当它不处于显示状态时，可以认为未发生显示噪声。因此，TSC 210可以不执行参照图4至图8和图9至图12描述的显示噪声感测，或者可以不考虑如参照图13至图19描述的基于引起显示噪声的电压变化量的偏移值的应用。
TSC 210可以基于触摸数据或处理后的触摸数据来确定是否已发生了触摸或者计算触摸坐标(操作S250)。在示例实施例中，TSC 210可以基于触摸处理后的触摸数据来确定导电对象是否正在接近触摸传感器110。
图21和图22是示出了根据示例实施例的触摸屏驱动电路的实现方式示例的图。
参照图21，触摸屏驱动电路200可以包括TSC 210和DDI 220。在示例实施例中，TSC210和DDI 220可以被实现为单独的半导体芯片。在示例实施例中，TSC 210和DDI 220中的至少一者可以被实现为多个半导体芯片。
TSC 210和DDI 220可以在主机300的控制下操作，并且DDI 220可以从主机300接收图像数据IDT并且驱动显示面板(图1的120)以根据图像数据IDT在显示面板120上显示图像。
TSC 210可以扫描触摸传感器(图1的110)并且基于从触摸传感器110接收到的感测信号来计算触摸坐标Txy，或者检测触摸输入(或正在接近的导电对象)。TSC 210可以向主机300提供触摸坐标Txy或接近通知信号N_px。
参照图21，TSC 210可以包括模拟前端(AFE)、触摸处理器、时钟生成器和电压生成器。
另外，TSC 210可以包括用于与主机300和DDI 220通信的接口电路。作为非限制性示例，用于与主机300通信的接口电路可以被实现为包括以下各项的各种接口中的一种接口：通用串行总线(USB)接口、通用闪存(UFS)接口、多媒体控制器(MMC)接口、嵌入式MMC(eMMC)接口、外围组件互连快速(PCIe)接口、高级技术附件(ATA)接口、串行高级技术附件(SATA)接口、并行高级技术附件(PATA)接口、小型计算机系统接口(SCSI)、串行附连SCSI(SAS)、增强小型磁盘接口(ESDI)、集成驱动器电子(IDE)接口和高速串行接口，并且用于与DDI 220通信的接口电路可以被实现为来自以下各项当中的一种：通用异步接收器发送器(UART)接口、内部集成电路(I2C)接口、串行外围接口(SPI)、移动工业处理器接口(MIPI)和嵌入式显示端口(eDP)接口。
AFE可以包括驱动电路(图2的10)和读出电路(图2的20)。AFE还可以包括开关电路(图9的40)。驱动电路(图2的10)和读出电路(图2的20)可以执行上述显示噪声感测和触摸感测。
时钟生成器可以生成在TSC 210内部使用的时钟信号，例如，提供给驱动电路和读出电路的时钟信号。
电压生成器可以生成在AFE中使用的电压。
触摸处理器可以控制TSC 210的整体操作，并且触摸处理器可以包括图2的噪声处理模块31和/或图13的噪声去除器211。触摸处理器还可以包括图19的触摸感测偏移生成器212。
已在上面参照图2描述了驱动电路、读出电路和触摸处理器的操作，并且因此将省略与那些相同的描述。
DDI 220可以包括时钟生成器、显示控制器、电压生成器、伽玛块、SRAM、栅极驱动器和源极驱动器。另外，DDI 220可以包括用于与主机300和触摸驱动电路TDI通信的接口电路。
时钟生成器可以生成在DDI 220内部使用的时钟信号，例如，提供给源极驱动器和栅极驱动器的时钟信号。
电压生成器可以生成在栅极驱动器和源极驱动器中使用的电压。
伽玛块可以生成与像素值可以具有的多个灰度级相对应的多个灰度电压并且将其提供给源极驱动器。
SRAM可以存储从主机300接收到的图像数据IDT。例如，SRAM可以存储多行图像数据IDT或一个帧的图像数据IDT并且逐行将图像数据IDT提供给源极驱动器。
栅极驱动器可以依次地向设置在显示面板(图1的120)中的多条扫描线提供扫描信号。
源极驱动器可以同时地向设置在显示面板120中的多条数据线提供图像信号，例如，数据电压。
显示控制器可以控制DDI 220的整体操作。在示例实施例中，显示控制器可以包括图13的图像数据接收器221、图像数据分析器222、图像状态信息生成器223、参考图生成器224和触摸感测偏移生成器225。
在示例实施例中，DDI 220和TSC 210可以彼此通信，并且DDI 220和TSC 210可以包括用于通信的接口电路。作为非限制性示例，用于在DDI 220与TSC 210之间通信的接口电路可以被实现为包括以下各项的各种接口中的一种接口：通用串行总线(USB)接口、通用闪存(UFS)接口、多媒体控制器(MMC)接口、嵌入式MMC(eMMC)接口、外围组件互连快速(PCIe)接口、高级技术附件(ATA)接口、串行高级技术附件(SATA)接口、并行高级技术附件(PATA)接口、小型计算机系统接口(SCSI)、串行附连SCSI(SAS)、增强小型磁盘接口(ESDI)、集成驱动器电子(IDE)接口和高速串行接口，并且用于与DDI 220通信的接口电路可以被实现为来自以下各项当中的一种：通用异步接收器发送器(UART)接口、内部集成电路(I2C)接口、串行外围接口(SPI)、移动工业处理器接口(MIPI)和嵌入式显示端口(eDP)接口。
参照图22，触摸屏驱动电路200可以包括TSC 210和DDI 220。触摸屏驱动电路200可以被集成到一个半导体芯片中，并且触摸屏驱动电路200可以被称为触摸DDI(TDDI)。
TSC 210可以包括AFE和用于驱动触摸传感器(图1的110)的触摸处理器。DDI 220可以包括栅极驱动器、源极驱动器、SRAM、伽玛块和用于驱动显示面板(图1的120)的显示控制器。TSC 210或DDI 220可以包括生成在触摸屏驱动电路200中使用的至少一个时钟信号的时钟信号生成器和生成多个电压的电压生成器。尽管图21示出了时钟生成器设置在TSC210中并且电压生成器设置在DDI 220中，但是这可以不同地实现。触摸屏驱动电路200还可以包括用于与主机300通信的接口电路。
TSC 210和DDI 220可以在触摸屏驱动电路200内彼此通信，并且TSC 210和DDI220分别可以包括用于与彼此通信的端口，例如，第一端口P1和第二端口P2。可以通过经由第一端口P1和第二端口P2连接的数据线来发送/接收时钟信号和电压，并且可以发送/接收各种类型的数据，例如，在上面参照图13和图19描述的触摸感测偏移OFS和图像状态信息(例如，条件标志CF、显示状态信息DS或参考图RM)。
通过概述和回顾，显示面板与触摸传感器之间的寄生电容可以随着显示面板与触摸传感器之间的距离变得非常小(例如随着触摸屏变得超薄)而增加，并且在执行显示的同时发生的显示噪声可以由寄生电容器引入到触摸传感器中。这种显示噪声可以使触摸感测灵敏度降级。另外，当触摸传感器执行接近感测功能时，由触摸传感器感测的信号可以非常弱，并且因此，可能难以区分由于导电对象接近触摸传感器而导致的感测信号变化和由引入到触摸传感器中的显示噪声产生的感测信号变化。
如上所述，示例实施例可以提供用于提高触摸感测灵敏度的触摸传感器控制器、触摸传感器控制器的操作方法、以及包括该触摸传感器控制器的触摸屏驱动电路。
已在本文中公开了示例实施例，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅将在通用和描述性意义上被使用和解释，而不是用于限制的目的。在一些情况下，如从提交本申请时起将对本领域的普通技术人员而言显而易见的，除非另外具体地指示，否则可以单独地或与连同其他实施例一起描述的特征、特性和/或元素相结合地使用连同特定实施例一起描述的特征、特性和/或元素。因此，本领域的技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以做出形式和细节上的各种变化。

Claims (20)

1.一种用于驱动触摸传感器的触摸传感器控制器，所述触摸传感器堆叠在显示面板上并且包括驱动电极和与所述驱动电极交叉的接收电极，所述触摸传感器控制器包括：
驱动电路，所述驱动电路被配置为依次地向所述驱动电极提供驱动信号；
读出电路，所述读出电路被配置为，响应于所述驱动信号，基于从所述接收电极接收到的第一感测信号来生成触摸数据以及基于从所述驱动电极当中的未被施加有驱动信号的第一驱动电极接收到的第二感测信号来生成显示噪声数据；以及
触摸处理器，所述触摸处理器被配置为基于所述触摸数据和所述显示噪声数据来确定在所述触摸传感器上是否已发生了触摸输入。
2.如权利要求1所述的触摸传感器控制器，所述触摸传感器控制器还包括：
第一接收器，所述第一接收器分别连接到所述接收电极以接收所述第一感测信号；
第二接收器，所述第二接收器连接到所述第一驱动电极以接收所述第二感测信号；以及
模数转换器，所述模数转换器被配置为分别通过对所述第一接收器的输出和所述第二接收器的输出进行模数转换来生成所述触摸数据和所述显示噪声数据。
3.如权利要求2所述的触摸传感器控制器，其中：
所述第一接收器各自包括第一电流放大器，所述第一电流放大器包括第一输入端和第二输入端，
在所述第一电流放大器的所述第一输入端处接收对应的第一感测信号，并且
在所述第一电流放大器的所述第二输入端处从所述驱动电极当中的未被施加有所述驱动信号的第二驱动电极接收第三感测信号。
4.如权利要求2所述的触摸传感器控制器，其中，所述第一接收器各自还包括：
第一滤波器，所述第一滤波器被配置为基于第一频率对第一电流放大器的输出信号的频率进行滤波；以及
第一增益放大器，所述第一增益放大器被配置为放大所述第一滤波器的输出信号。
5.如权利要求2所述的触摸传感器控制器，其中：
所述第二接收器包括第二电流放大器，所述第二电流放大器包括第一输入端和第二输入端，
所述第二感测信号从所述第一驱动电极被施加到所述第二电流放大器的所述第一输入端，并且
第三感测信号从所述驱动电极当中的未被施加有所述驱动信号的第二驱动电极被施加到所述第二电流放大器的所述第二输入端。
6.如权利要求5所述的触摸传感器控制器，其中，所述第二接收器还包括：
第二滤波器，所述第二滤波器被配置为基于第二频率对所述第二电流放大器的输出信号的频率进行滤波；以及
第二增益放大器，所述第二增益放大器被配置为放大所述第二滤波器的输出信号。
7.如权利要求1所述的触摸传感器控制器，其中：
所述第一驱动电极包括与所述驱动电极当中的被施加有所述驱动信号的至少一个驱动电极间隔开的至少一个驱动电极通道，并且
所述第一驱动电极随着驱动信号被依次施加到所述驱动电极而改变。
8.如权利要求7所述的触摸传感器控制器，所述触摸传感器控制器还包括开关电路，所述开关电路被配置为随着所述驱动信号被依次施加到所述驱动电极，选择所述驱动电极当中的未被施加所述驱动信号的另一驱动电极作为连接到所述第二接收器的所述第一驱动电极。
9.如权利要求1所述的触摸传感器控制器，其中，所述触摸处理器进一步被配置为通过从所述触摸数据中去除所述显示噪声数据来生成补偿后的触摸数据，以及基于所述补偿后的触摸数据来确定是否已发生了所述触摸输入。
10.如权利要求1所述的触摸传感器控制器，其中，所述触摸处理器还被配置为当所述显示噪声数据等于或大于预定值时丢弃所述触摸数据。
11.一种用于驱动触摸传感器的触摸传感器控制器的操作方法，所述触摸传感器堆叠在显示面板上并且包括驱动电极和与所述驱动电极交叉的接收电极，所述操作方法包括：
向所述驱动电极当中的至少一个驱动电极施加驱动信号；
由设置在所述触摸传感器控制器中的第一接收器执行触摸感测；以及
由设置在所述触摸传感器控制器中的至少一个第二接收器随着所述触摸感测被执行而同时地执行显示噪声感测。
12.如权利要求11所述的操作方法，其中，每一个所述第一接收器从所述接收电极接收包括基于所述驱动信号而生成的触摸信号的第一感测信号。
13.如权利要求12所述的操作方法，其中，所述至少一个第二接收器从所述驱动电极当中的未被施加有所述驱动信号的至少一个其他驱动电极接收包括显示噪声的第二感测信号。
14.如权利要求13所述的操作方法，其中，所述的执行所述触摸感测包括：
由每一个所述第一接收器接收所述第一感测信号；
通过处理所述第一感测信号来生成触摸感测信号；以及
通过从所述触摸感测信号中去除通过所述显示噪声感测生成的显示噪声参考信号来生成补偿后的触摸感测信号。
15.如权利要求11所述的操作方法，其中，所述显示噪声感测和所述触摸感测在图像被显示在所述显示面板上的显示时段期间被执行。
16.一种用于驱动堆叠在显示面板上的触摸传感器的触摸传感器控制器的操作方法，所述操作方法包括：
所述触摸传感器控制器通过在图像被显示在所述显示面板上的显示时段中的第一时段期间执行显示噪声感测来生成显示噪声数据；
所述触摸传感器控制器通过在所述显示时段中的第二时段期间执行触摸感测来生成触摸数据，所述第二时段与所述第一时段不同；以及
所述触摸传感器控制器基于所述显示噪声数据来处理所述触摸数据。
17.如权利要求16所述的操作方法，其中，在所述第一时段期间所述触摸传感器控制器不向所述触摸传感器的驱动电极施加驱动信号。
18.如权利要求16所述的操作方法，其中，在所述第一时段期间，
所述触摸传感器控制器向所述触摸传感器的至少一个驱动电极施加正驱动信号，并且向与所述至少一个驱动电极相邻的至少一个其他驱动电极施加负驱动信号。
19.如权利要求18所述的操作方法，其中，所述正驱动信号和所述负驱动信号包括脉冲信号并且具有相反相位。
20.如权利要求16所述的操作方法，其中，所述的处理所述触摸数据包括通过从所述触摸数据中去除所述显示噪声数据来生成补偿后的触摸数据。
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