本发明的各种示例性实施例涉及一种触摸传感器以及包括该触摸传感器的显示装置。
背景技术：
作为用于实现触摸传感器的方案，众所周知诸如光学方案、热感测方案和电容方案的各种识别方案。在这些方案之中，基于电容方案的电容式触摸传感器通过检测电容根据人的手或物体的触摸而改变的点来确定触摸位置。近来，因为推进了多点触摸检测并且检测精度是优异的，所以电容式触摸传感器已经被广泛使用。
近来，也可以使用触摸传感器来检测指纹和触摸压力以及触摸位置，使得可以向用户提供各种功能。
电容式指纹传感器可以通过在人的手指接近导电感测电极时根据指纹的谷和脊的形状检测电容的变化来获取指纹的形状(例如，指纹图案)。
技术实现要素：
本发明的各种示例性实施例涉及一种触摸传感器及包括该触摸传感器的显示装置，该触摸传感器可以使用传感器像素来感测指纹或触摸位置，而不使用单独的指纹传感器或触摸传感器。
本发明的示例性实施例可以提供触摸传感器。触摸传感器可以包括：传感器像素，提供响应于由用户做出的触摸而改变的输出电流；传感器扫描驱动器，通过传感器扫描线结合到传感器像素，并将传感器扫描信号供应到传感器像素；读出电路，通过输出线结合到传感器像素，并且使用输出电流来感测触摸，其中，传感器扫描驱动器根据指纹感测模式和触摸感测模式改变用于供应传感器扫描信号的方案。
在示例性实施例中，传感器扫描驱动器可以包括第一传感器扫描驱动器和第二传感器扫描驱动器，第一传感器扫描驱动器可以在指纹感测模式下将传感器扫描信号中的第一传感器扫描信号供应到传感器像素，并且第二传感器扫描驱动器可以在触摸感测模式下将传感器扫描信号中的第二传感器扫描信号供应到传感器像素。
在示例性实施例中，第一传感器扫描驱动器可以将第一传感器扫描信号顺序地供应到传感器像素中相应的传感器像素行。
在示例性实施例中，第二传感器扫描驱动器可以将第二传感器扫描信号同时供应到传感器像素的传感器像素行中的至少两行。
在示例性实施例中，保持指纹感测模式的第一时间段比保持触摸感测模式的第二时间段短。
在示例性实施例中，可以交替地重复保持指纹感测模式的第一时间段和保持触摸感测模式的第二时间段。
在示例性实施例中，读出电路可以在指纹感测模式下使用从输出线顺序地提供的输出电流来感测指纹。
在示例性实施例中，读出电路可以在触摸感测模式下使用从输出线顺序地提供的输出电流的一部分来感测触摸位置。
在示例性实施例中，传感器扫描驱动器可以在指纹感测模式下将传感器扫描信号顺序地供应到传感器扫描线，并且可以在触摸感测模式下将传感器扫描信号仅供应到传感器扫描线的一部分。
在示例性实施例中，在传感器像素之中，结合到传感器扫描线中的第i(其中i是2或更大的整数)传感器扫描线和输出线中的第j(其中，j是自然数)输出线的传感器像素可以包括：传感器电极；第一晶体管，包括结合到传感器电极的栅电极，并且控制通过第j输出线输出的电流；第二晶体管，包括结合到第i传感器扫描线的栅电极，并且结合在参考电压线与第一晶体管之间；电容器电极，与传感器电极形成第一电容器，并结合到第i传感器扫描线。
在示例性实施例中，传感器像素还可以包括第三晶体管，第三晶体管包括结合到第i-1传感器扫描线的栅电极，并且第三晶体管结合在参考电压线与传感器电极之间。
在示例性实施例中，当做出触摸时，传感器电极可以与用户的手指形成第二电容器。
在示例性实施例中，输出电流之中的一个输出电流可以具有响应于第二电容器电容的变化而改变的大小。
在示例性实施例中，施加到第一晶体管的栅电极的栅极电压可以由下面的等式定义：vg＝vcom+{c1/(c1+c2)}*vs，其中，vg表示栅极电压，vcom表示通过参考电压线提供到第二晶体管的参考电压，c1表示第一电容器的电容，c2表示第二电容器的电容，vs表示通过第i传感器扫描线供应的传感器扫描信号的电压的变化。
在示例性实施例中，在指纹感测模式下供应到传感器像素的每个传感器扫描信号的电压变化可以具有比在触摸感测模式下供应到传感器像素的每个传感器扫描信号的电压变化的值大的值。
本发明的示例性实施例可以提供显示装置。显示装置可以包括：显示面板，显示图像；触摸感测层，布置在显示面板的第一表面上并包括触摸传感器。触摸传感器可以包括：传感器像素，提供响应于由用户做出的触摸而改变的输出电流；传感器扫描驱动器，通过传感器扫描线结合到传感器像素，并将传感器扫描信号供应到传感器像素；读出电路，通过输出线结合到传感器像素，并使用输出电流来感测触摸，其中，传感器扫描驱动器根据指纹感测模式和触摸感测模式改变用于供应传感器扫描信号的方案。
在示例性实施例中，传感器扫描驱动器可以在指纹感测模式下将传感器扫描信号顺序地供应到传感器扫描线，并且可以在触摸感测模式下将传感器扫描信号仅供应到传感器扫描线的一部分。
在示例性实施例中，读出电路可以在指纹感测模式下使用从输出线顺序地提供的输出电流来感测指纹，并且可以在触摸感测模式下使用从输出线顺序地提供的输出电流的一部分来感测触摸位置。
在示例性实施例中，在传感器像素之中，结合到传感器扫描线中的第i(其中i是2或更大的整数)传感器扫描线和输出线中的第j(其中，j是自然数)输出线的传感器像素可以包括：传感器电极；第一晶体管，包括结合到传感器电极的栅电极，并且控制通过第j输出线输出的电流；第二晶体管，包括结合到第i传感器扫描线的栅电极，并且结合在参考电压线与第一晶体管之间；电容器电极，与传感器电极形成第一电容器，并结合到第i传感器扫描线；第三晶体管，包括结合到第i-1传感器扫描线的栅电极并且结合在参考电压线与传感器电极之间。
在示例性实施例中，当做出触摸时，传感器电极可以与用户的手指形成第二电容器，输出电流中的一个输出电流可以具有响应于第二电容器电容的变化而改变的大小。
附图说明
通过参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例，本公开的上述和其它示例性实施例的优点和特征将变得更加明显，在附图中：
图1是根据本发明的显示装置的示例性实施例的示图；
图2是根据本发明的触摸传感器的示例性实施例的示图；
图3是示出图2中示出的触摸传感器的局部截面的示图；
图4是根据本发明的传感器像素的示例性实施例的平面图；
图5a和图5b是用于说明电容器的电容根据指纹的谷和脊而改变的示图；
图6是示出图2中示出的传感器像素的示例的等效电路图；
图7a和图7b是用于说明图6中示出的传感器像素的运行的时序图；
图8、图9和图10是用于说明根据本发明的驱动触摸传感器的方法的示例性实施例的示图；
图11是用于说明根据本发明的驱动触摸传感器的方法的示例性实施例的示图；以及
图12、图13和图14是用于说明根据本发明的驱动触摸传感器的方法的示例性实施例的示图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述示例性实施例；然而，示例性实施例可以以不同的形式来实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些示例性实施例将把示例性实施例的范围充分地传达给本领域技术人员。
在附图中，为了示出的清楚，可以夸大尺寸。将理解的是，当元件被称为“在”两个元件“之间”时，该元件可以是所述两个元件之间的唯一元件，或者也可以存在一个或更多个中间元件。同样的附图标记始终表示同样的元件。
在下文中，将参照附图描述示例性实施例。这里，参照作为示例性实施例(和中间结构)的示意图的剖视图来描述示例性实施例。如此，将预计例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，示例性实施例不应该被解释为局限于这里示出的区域的具体形状，而是可以包括由于例如制造导致的形状上的偏差。在附图中，为了清楚，可以夸大层和区域的长度和大小。附图中同样的附图标记表示同样的元件。
诸如“第一”和“第二”的术语可以用于描述各种组件，但是这些术语不应该限制各种组件。这些术语仅用于将一个组件与其它组件区分开的目的。例如，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，第一组件可以被称为第二组件，第二组件可以被称为第一组件等等。此外，“和/或”可以包括所提及的组件中的任一组件或所提及的组件的组合。
此外，只要在句子中没有明确提及，那么单数形式可以包括复数形式。此外，说明书中使用的“包括/包含”或其变型表示存在或添加一个或更多个组件、步骤、操作和元件。
此外，除非另外定义，否则本说明书中使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有与相关领域的技术人员所通常理解的相同的含义。通用字典中定义的术语应该被解释为具有与在相关领域的背景下将被解释的含义相同的含义，并且除非在本说明书中另外明确地定义，否则通用字典中定义的术语不应该被解释为具有理想化的或过于形式化的含义。
还注意的是，在本说明书中，“连接/结合”不仅表示一个组件与另一组件直接结合，而且表示一个组件通过中间组件与另一组件间接结合。另一方面，“直接连接/直接结合”表示一个组件与另一组件直接结合而没有中间组件。
如这里使用的“约”或“近似”包括所陈述值，并且意为考虑到所讨论的测量和与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的限制)，在由本领域普通技术人员确定的特定值的偏差的可接受范围内。例如，“约”可以意为在一个或更多个标准偏差内或者在所陈述值的±30％、±20％、±10％、±5％内。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还将理解的是，术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与它们在相关领域和本发明的背景下的含义一致的含义，并且除非在这里明确地如此定义，否则将不以理想化的或过于形式化的含义来解释它们。
这里参照作为理想化的实施例的示意图的剖视图来描述示例性实施例。如此，将预计例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，这里描述的实施例不应该被解释为局限于这里示出的区域的具体形状，而是将包括例如由制造引起的形状上的偏差。在示例性实施例中，示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙的和/或非线性的特征。此外，示出的锐角可以是圆形的。因此，附图中示出的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不意在示出区域的精确形状，并且不意在限制权利要求的范围。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的显示装置的示图。
参照图1，根据本发明的示例性实施例的显示装置10可以包括用于显示图像的显示面板12以及设置在显示面板12的一个表面上的触摸感测层11。
例如，显示装置10可以以具有两对平行边的矩形板的形状设置。当显示装置10以矩形板的形状设置时，所述两对边中的任意一对边可以设置为比另一对边长，但显示装置10的形状不限于此，显示装置10可以以各种其它形状(包括圆形、具有圆角的矩形等的形状)设置。
显示面板12可以在其一个表面上显示任意视觉信息，例如，文本、视频、图片、二维(“2d”)图像或三维(“3d”)图像，其中，任意视觉信息可以显示为“图像”。显示面板12的类型表示将显示的图像的类型，其不特别局限于特定类型。
触摸感测层11可以包括触摸传感器，触摸传感器用于识别由用户的手指300或不同的输入手段产生的触摸事件。触摸传感器能够使用感测电极来感测触摸和/或压力，并且触摸传感器的类型不特别局限于特定类型。
在示例性实施例中，触摸传感器可以以例如电容型、压阻型等来实现。
此外，触摸传感器可以根据触摸感测模式来感测触摸位置或用户的指纹。
图2是示出根据本发明的示例性实施例的触摸传感器的示图，图3是示出图2中示出的触摸传感器的局部截面的示图。
参照图2和图3，根据本发明的示例性实施例的触摸传感器100可以识别用户所做出的触摸。
在示例性实施例中，例如，可由触摸传感器100实现的识别操作可以包括做出触摸的位置的辨认、触摸手指的指纹的识别和触摸压力的感测中的至少一种。
触摸传感器100可以包括传感器单元102和传感器驱动器104。
传感器单元102可以包括基底sub和传感器像素sp。
基底sub可以包括诸如玻璃或树脂的绝缘材料。此外，基底sub可以包括具有柔性的材料，使得基底sub是可弯曲的或可折叠的，并且可以具有单层结构或多层结构。
在示例性实施例中，例如，基底sub可以包括包含聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、三醋酸纤维素和乙酸丙酸纤维素中的至少一种的材料。
然而，用于形成基底sub的材料可以不同地改变，也可以使用例如玻璃纤维增强塑料(“frp”)等来实现。
传感器像素sp可以设置在基底sub上。此外，传感器像素sp可以结合到第一传感器扫描线ssa1至ssan、第二传感器扫描线ssb1至ssbk以及输出线o1至om，其中，n、k和m是自然数。
传感器像素sp可以通过第一传感器扫描线ssa1至ssan接收第一传感器扫描信号，并且可以通过第二传感器扫描线ssb1至ssbk接收第二传感器扫描信号。传感器像素sp可以在用于第一传感器扫描信号的供应时间段期间或者在用于第二传感器扫描信号的供应时间段期间将与触摸状态对应的预定输出电流提供到输出线o1至om。
第一传感器扫描线ssa1至ssan和第二传感器扫描线ssb1至ssbk可以设置在基底sub上，并且可以在第一方向(例如，x轴方向)上延伸并且基于传感器像素行来结合到传感器像素sp。
具体地，传感器像素行中的至少两行可以结合到同一条第二传感器扫描线(例如，ssb1至ssbk中的一条)，并且可以同时从第二传感器扫描线(例如，ssb1至ssbk中的一条)接收第二传感器扫描信号。
输出线o1至om可以设置在基底sub上，可以在第二方向(例如，y轴方向)上延伸并且基于列来结合到传感器像素sp。
此外，传感器像素sp可以结合到参考电压线p1至pm，并且可以通过参考电压线p1至pm被供应参考电压vcom。
参考电压线p1至pm可以在第二方向上延伸，并且可以基于列来结合到传感器像素sp。在示例性实施例中，例如，参考电压线p1至pm可以平行于输出线o1至om布置。
然而，参考电压线p1至pm的布置方向可以以各种形式改变，在另一示例性实施例中，参考电压线p1至pm可以平行于例如第一传感器扫描线ssa1至ssan或第二传感器扫描线ssb1至ssbk布置。
参考电压线p1至pm可以彼此电结合以保持相同的电势。在示例性实施例中，例如，参考电压线p1至pm可以经由单独的布线pa在基底sub的外部中彼此电结合。
传感器驱动器104可以包括第一传感器扫描驱动器110a、第二传感器扫描驱动器110b、读出电路120、电源130和触摸模式控制器140。
第一传感器扫描驱动器110a可以响应于从触摸模式控制器140接收的第一控制信号cs1，通过第一传感器扫描线ssa1至ssan将第一传感器扫描信号供应到传感器像素sp。
在示例性实施例中，例如，第一传感器扫描驱动器110a可以将第一传感器扫描信号顺序地输出到第一传感器扫描线ssa1至ssan。
此外，第一传感器扫描驱动器110a可以将第一传感器扫描信号输出到第一传感器扫描线ssa1至ssan，使得所有传感器像素sp在指纹感测模式下提供输出电流。
第二传感器扫描驱动器110b可以响应于从触摸模式控制器140接收的第二控制信号cs2，通过第二传感器扫描线ssb1至ssbk将第二传感器扫描信号供应到传感器像素sp。
在示例性实施例中，例如，第二传感器扫描驱动器110b可以将第二传感器扫描信号顺序地输出到第二传感器扫描线ssb1至ssbk。
此外，第二传感器扫描驱动器110b可以将第二传感器扫描信号输出到第二传感器扫描线ssb1至ssbk，使得一些传感器像素sp在触摸感测模式下提供输出电流。
第一传感器扫描信号和第二传感器扫描信号可以具有足以使供应有第一传感器扫描信号和第二传感器扫描信号的晶体管导通的电压电平。这里，第一传感器扫描信号的电压电平和第二传感器扫描信号的电压电平可以彼此相同或彼此不同。
第一传感器扫描驱动器110a和第二传感器扫描驱动器110b可以直接设置(例如，安装)在基底sub上，或者可以通过诸如柔性印刷电路板(“fpcb”)的单独组件结合到基底sub。
读出电路120可以通过输出线o1至om接收从传感器像素sp输出的信号(例如，输出电流)。
在示例性实施例中，例如，当第一传感器扫描驱动器110a顺序地供应第一传感器扫描信号时，可以基于行来选择传感器像素sp，并且读出电路120可以从选定的传感器像素sp顺序地接收输出电流。
在示例性实施例中，例如，当第二传感器扫描驱动器110b顺序地供应第二传感器扫描信号时，可以基于至少两个传感器像素行来选择传感器像素sp，并且读出电路120可以从选定的传感器像素sp顺序地接收输出电流。
这里，读出电路120可以通过感测输出电流的变化来识别当前的触摸信息ti。
在示例性实施例中，例如，触摸信息ti可以包括在触摸传感器100上做出的触摸的位置、通过触摸施加的压力以及包括在指纹中的谷/脊中的至少一种。
读出电路120可以直接设置(例如，安装)在基底sub上，或者可以通过诸如fpcb的单独组件结合到基底sub。
电源130可以通过参考电压线p1至pm将参考电压vcom供应到传感器像素sp。
此外，电源130可以直接设置(例如，安装)在基底sub上，或者可以通过诸如fpcb的单独组件结合到基底sub。
触摸模式控制器140可以确定指纹感测模式或触摸感测模式。触摸模式控制器140可以在指纹感测模式下将第一控制信号cs1供应到第一传感器扫描驱动器110a达第一时间段。此外，触摸模式控制器140可以在触摸感测模式下将第二控制信号cs2供应到第二传感器扫描驱动器110b达第二时间段。
在示例性实施例中，可以交替地重复对应于指纹感测模式的第一时间段和对应于触摸感测模式的第二时间段。也就是说，触摸模式控制器140可以分别将第一控制信号cs1或第二控制信号cs2交替地提供到第一传感器扫描驱动器110a和第二传感器扫描驱动器110b。
在另一示例性实施例中，对应于触摸感测模式的第二时间段可以比对应于指纹感测模式的第一时间段保持更长。
此外，触摸模式控制器140可以从读出电路120接收触摸信息ti，然后可以确定指纹感测模式或触摸感测模式。
在示例性实施例中，例如，当从读出电路120提供的当前的触摸信息ti包括指纹识别的结果时，触摸模式控制器140可以将当前的感测模式确定为指纹感测模式。此外，触摸模式控制器140可以将第二控制信号cs2提供到第二传感器扫描驱动器110b以感测触摸位置。
当从读出电路120提供的当前的触摸信息ti包括关于触摸位置的信息时，触摸模式控制器140可以将当前的感测模式确定为触摸感测模式。此外，触摸模式控制器140可以将第一控制信号cs1提供到第一传感器扫描驱动器110a以感测指纹。
触摸模式控制器140可以将第三控制信号cs3提供到读出电路120以提高触摸感测模式下的感测速度。响应于第三控制信号cs3，读出电路120可以使用从输出线o1至om提供的输出电流中的一些来感测触摸位置。
触摸模式控制器140可以直接设置(例如，安装)在基底sub上，或者可以通过诸如fpcb的单独组件结合到基底sub。
尽管在图2中单独地示出了第一传感器扫描驱动器110a和第二传感器扫描驱动器110b、读出电路120、电源130以及触摸模式控制器140，但是可以在必要时集成组件中的至少一些。
此外，可以使用诸如玻璃上芯片法、塑料上芯片法、带载封装法和膜上芯片法的各种方法中的任意方法来安装第一传感器扫描驱动器110a和第二传感器扫描驱动器110b、读出电路120、电源130以及触摸模式控制器140。
图4是根据本发明的示例性实施例的传感器像素sp的平面图。
在图4中，为了便于描述，示出了结合到第i传感器扫描线ssi和第j输出线oj的传感器像素sp(其中，i是2或更大的整数，j是自然数)。
这里，第i传感器扫描线ssi可以表示第i条第一传感器扫描线ssai，第i-1传感器扫描线ssi-1可以表示第i-1条第一传感器扫描线ssai-1。可选择地，第i传感器扫描线ssi可以表示第i条第二传感器扫描线ssbi，第i-1传感器扫描线ssi-1可以表示第i-1条第二传感器扫描线ssbi-1。
参照图4，根据本发明的示例性实施例的传感器像素sp可以包括传感器电极240、第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3和电容器电极250。
第一晶体管t1可以控制流到第j输出线oj的输出电流。对于该操作，第一晶体管t1可以结合在第j输出线oj与第二晶体管t2之间。
在示例性实施例中，例如，第一晶体管t1可以包括结合到第二晶体管t2的第二电极223的第一电极212、结合到第j输出线oj的第二电极213、结合到传感器电极240的栅电极214以及结合在第一电极212与第二电极213之间的半导体层211。
此外，第一晶体管t1的栅电极214、第一电极212和第二电极213可以通过相应的接触孔ch1、ch2和ch3结合到其它组件。
因此，第一晶体管t1可以响应于传感器电极240的电势来控制输出到第j输出线oj的输出电流。
第二晶体管t2可以结合在第j参考电压线pj与第一晶体管t1之间。
在示例性实施例中，例如，第二晶体管t2可以包括结合到第j参考电压线pj的第一电极222、结合到第一晶体管t1的第一电极212的第二电极223、结合到第i传感器扫描线ssi的栅电极224以及结合在第一电极222与第二电极223之间的半导体层221。
此外，第二晶体管t2的第一电极222和第二电极223可以通过相应的接触孔ch4和ch5结合到其它组件。
因此，当传感器扫描信号被供应到第i传感器扫描线ssi时，第二晶体管t2可以导通。当第二晶体管t2导通时，参考电压vcom(参照图2)可以施加到第一晶体管t1的第一电极212。
第三晶体管t3可以结合在第j参考电压线pj与传感器电极240之间。
在示例性实施例中，例如，第三晶体管t3可以包括结合到第j参考电压线pj的第一电极232、结合到传感器电极240的第二电极233、结合到第i-1传感器扫描线ssi-1的栅电极234以及结合在第一电极232与第二电极233之间的半导体层231。
此外，第三晶体管t3的第一电极232与第二电极233可以通过相应的接触孔ch6和ch7结合到其它组件。
因此，当将传感器扫描信号供应到第i-1传感器扫描线ssi-1时，第三晶体管t3可以导通。当第三晶体管t3导通时，传感器电极240的电压可以被初始化为参考电压vcom。
电容器电极250可以设置为与传感器电极240叠置，然后可以与传感器电极240形成电容器。
此外，电容器电极250可以结合到第i传感器扫描线ssi。在示例性实施例中，例如，电容器电极250可以通过第二晶体管t2的栅电极224结合到第i传感器扫描线ssi。
这里，电容器电极250和第二晶体管t2的栅电极224可以包括与第i传感器扫描线ssi的材料相同的材料。
传感器电极240不仅可以与电容器电极250形成电容器，而且可以响应于由手指等做出的触摸而形成电容器。
此外，传感器电极240可以包括导电材料。
在示例性实施例中，例如，导电材料可以包括金属材料、金属材料的合金、导电聚合物和透明导电材料中的至少一种。
在示例性实施例中，例如，金属材料可以包括铜、银、铂、钯、镍、锡、铝、钴、铑、铱、铁、钌、锇、锰、钼、钨、铌、钽、钛、铋、锑和铅中的至少一种。
在示例性实施例中，导电聚合物可以包括聚噻吩化合物、聚吡咯化合物、聚苯胺化合物、聚乙炔化合物和聚苯撑化合物以及其组合物中的至少一种。在示例性实施例中，例如，可以使用包括聚-3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(“pedot/pss”)化合物的聚噻吩作为导电聚合物。
在示例性实施例中，例如，透明导电材料可以包括银纳米线(agnw)、氧化铟锡(“ito”)、氧化铟锌(“izo”)、氧化锑锌(“azo”)、氧化铟锡锌(“itzo”)、氧化锌(zno)、氧化锡(sno2)、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。
图5a和图5b是用于说明电容器的电容根据指纹的谷和脊而改变的示图。图5a示出了手指300的脊310位于传感器像素sp上的情况，图5b示出手指300的谷320位于传感器像素sp上的情况。
参照图5a和图5b，传感器电极240和电容器电极250可以形成第一电容器c1。传感器电极240和电容器电极250可以定位为彼此间隔开，至少一个绝缘层(未示出)可以置于传感器电极240和电容器电极250之间。
此外，当用户的手指300放置在传感器像素sp上以识别指纹时，传感器电极240和手指300可以形成第二电容器c2。
这里，第二电容器c2是可变电容器，其电容可以根据是指纹的脊310放置在传感器电极240上还是指纹的谷320放置在传感器电极240上而变化。
也就是说，由于脊310与传感器电极240之间的距离比谷320与传感器电极240之间的距离短，所以在脊310放置在传感器电极240上的情况下(如图5a中所示)的第二电容器c2的电容与在谷320放置在传感器电极240上的情况下(如图5b中所示)的第二电容器c2的电容可以彼此不同。
由于第二电容器c2的电容的变化影响传感器像素sp的输出电流，所以读出电路120(参照图2)可以通过感测输出电流的变化来识别用户的指纹。
图6是示出图2中示出的传感器像素sp的示例的等效电路图，图7a和图7b是用于说明图6中示出的传感器像素sp的运行的时序图。
在图6、图7a和图7b中，为了避免重复描述，将基于与上述示例性实施例的不同来进行描述。没有在图6、图7a和图7b中特别描述的部分与上述示例性实施例一致，其中，相同的附图标记用于表示相同的组件，并且相似的附图标记用于表示相似的组件。
具体地，为了便于描述，在图6中示出了结合到第i传感器扫描线ssi、第i-1传感器扫描线ssi-1和第j输出线oj的传感器像素sp。
此外，在图7a中，示出了供应到第i-1条第一传感器扫描线ssai-1的第一传感器扫描信号以及供应到第i条第一传感器扫描线ssai的第一传感器扫描信号。此外，在图7b中，示出了供应到第i-1条第二传感器扫描线ssbi-1的第二传感器扫描信号以及供应到第i条第二传感器扫描线ssbi的第二传感器扫描信号。
参照图6，传感器像素sp可以包括第一电容器c1、第一晶体管t1、第二晶体管t2和第三晶体管t3。
如上所述，第一电容器c1可以由传感器电极240和电容器电极250形成。
此外，如上所述，作为可变电容器的第二电容器c2可以由传感器电极240和用户的手指300形成(参照图5a和图5b)。这里，第二电容器c2的电容可以根据传感器电极240与手指300之间的距离、关于是指纹的谷还是脊放置在传感器电极240上的信息、由触摸施加的压力的强度等而改变。
第一晶体管t1可以包括结合到第二晶体管t2的第二电极的第一电极、结合到第j输出线oj的第二电极以及结合到传感器电极240的栅电极。
也就是说，第一晶体管t1可以结合在第j输出线oj与第一节点n1之间，第一晶体管t1的栅电极可以结合到第二节点n2。此外，第一晶体管t1可以控制从第二晶体管t2流到第j输出线oj的输出电流io。
第二晶体管t2可以包括结合到第j参考电压线pj的第一电极、结合到第一晶体管t1的第一电极的第二电极以及结合到第i传感器扫描线ssi的栅电极。
也就是说，第二晶体管t2可以结合在第j参考电压线pj与第一节点n1之间，第二晶体管t2的栅电极可以结合到第i传感器扫描线ssi。
当传感器扫描信号供应到第i传感器扫描线ssi时，第二晶体管t2可以导通。当第二晶体管t2导通时，参考电压vcom(参照图2)可以施加到第一晶体管t1的第一电极。
第三晶体管t3可以包括结合到第j参考电压线pj的第一电极、结合到传感器电极240的第二电极以及结合到第i-1传感器扫描线ssi-1的栅电极。
也就是说，第三晶体管t3可以结合在第二节点n2与第j参考电压线pj之间，第三晶体管t3的栅电极可以结合到第i-1传感器扫描线ssi-1。
当传感器扫描信号供应到第i-1传感器扫描线ssi-1时，第三晶体管t3可以导通。当第三晶体管t3导通时，传感器电极240的电压可以被初始化为参考电压vcom。
第一电容器c1可以包括结合到第三晶体管t3的第二电极的传感器电极240以及结合到第i传感器扫描线ssi的电容器电极250。
也就是说，第一电容器c1可以结合在第二节点n2与第i传感器扫描线ssi之间。
第一节点n1是第一晶体管t1的第一电极和第二晶体管t2的第二电极共同结合到的节点，第二节点n2是传感器电极240、第一晶体管t1的栅电极和第三晶体管t3的第二电极共同结合到的节点。
这里，第一晶体管t1、第二晶体管t2和第三晶体管t3中的每个的第一电极可以设定为源电极和漏电极中的任意电极，第一晶体管t1、第二晶体管t2和第三晶体管t3中的每个的第二电极可以设定为与第一电极不同的电极。在示例性实施例中，例如，当第一电极设定为源电极时，第二电极可以设定为漏电极。
尽管在图6中第一晶体管t1、第二晶体管t2和第三晶体管t3被示例性地示出为p型金属氧化物半导体(“pmos”)晶体管，但是在其它示例性实施例中，第一晶体管t1、第二晶体管t2和第三晶体管t3可以以n型金属氧化物半导体(“nmos”)晶体管来实现。
参照图7a，在第一扫描时间段p1期间，第一传感器扫描信号可以供应到第i-1条第一传感器扫描线ssai-1。
因此，在第一扫描时间段p1期间，第三晶体管t3可以保持导通，第二节点n2可以被初始化为从第j参考电压线pj施加的参考电压vcom。
此后，在第二扫描时间段p2期间，第一传感器扫描信号可以供应到第i条第一传感器扫描线ssai。
因此，在第二扫描时间段p2期间，第二晶体管t2可以保持导通，输出电流io可以从第j参考电压线pj通过第二晶体管t2和第一晶体管t1流到第j输出线oj。
这里，第一晶体管t1可以响应于栅极电压(即，施加到第二节点n2的电压)来控制将要输出的输出电流io的大小。
在示例性实施例中，输出电流io可以根据第一晶体管t1的栅极电压而改变，第一晶体管t1的栅极电压可以由下面的等式来确定，例如：
vg＝vcom+{c1/(c1+c2)}*vs1
这里，vg表示栅极电压，vcom表示参考电压，c1表示第一电容器c1的电容，c2表示第二电容器c2的电容，vs1表示供应到第i条第一传感器扫描线ssai的第一传感器扫描信号的电压的变化。
参照图7b，在第三扫描时间段p3期间，第二传感器扫描信号可以供应到第i-1条第二传感器扫描线ssbi-1。
因此，在第三扫描时间段p3期间，第三晶体管t3可以保持导通，第二节点n2可以被初始化为从第j参考电压线pj施加的参考电压vcom。
此后，第二传感器扫描信号可以在第四扫描时间段p4期间供应到第i条第二传感器扫描线ssbi。
因此，在第四扫描时间段p4期间，第二晶体管t2可以保持导通，输出电流io可以从第j参考电压线pj通过第二晶体管t2和第一晶体管t1流到第j输出线oj。
这里，第一晶体管t1可以响应于栅极电压(即，施加到第二节点n2的电压)来控制将要输出的输出电流io的量。
在示例性实施例中，输出电流io可以根据第一晶体管t1的栅极电压而改变，第一晶体管t1的栅极电压可以由下面的等式来确定，例如：
vg＝vcom+{c1/(c1+c2)}*vs2
这里，vg表示栅极电压，vcom表示参考电压，c1表示第一电容器c1的电容，c2表示第二电容器c2的电容，vs2表示供应到第i条第二传感器扫描线ssbi的第二传感器扫描信号的电压的改变。
在这种情况下，参照图7a描述的第一传感器扫描信号的电压改变vs1可以具有比参照图7b描述的第二传感器扫描信号的电压改变vs2的值大的值。稍后将参照图10进行其详细描述。
如上所述，读出电路120(参照图2)可以确定是否已经做出了触摸，并且可以通过使用根据第一晶体管t1的栅极电压而改变的输出电流io来感测用户的指纹。
图8、图9和图10是用于说明根据本发明的示例性实施例的驱动触摸传感器的方法的示图。
在图8、图9和图10中，示出了以8×8矩阵结构布置的第一传感器扫描线ssa1至ssa9、第二传感器扫描线ssb1至ssb5、输出线o1至o8以及传感器像素sp。此构造意在为了便于描述而概念地示出图2中示出的触摸传感器100。8×8矩阵结构中的第一传感器扫描线ssa1至ssa9、第二传感器扫描线ssb1至ssb5、输出线o1至o8以及传感器像素sp的数量和布置形状不限于这些示例，而是可以以各种形式进行修改和实践。
尽管为了便于描述而未在图8中示出电源130、参考电压线p1至pm以及触摸模式控制器140(参照图2)，但是传感器像素sp均可以供应有来自电源130的参考电压vcom，第一传感器扫描驱动器110a和第二传感器扫描驱动器110b可以提供有来自触摸模式控制器140的第一控制信号cs1或第二控制信号cs2。
参照图8，第一传感器扫描驱动器110a可以通过第一传感器扫描线ssa1至ssa9结合到传感器像素sp，第二传感器扫描驱动器110b可以通过第二传感器扫描线ssb1至ssb5结合到传感器像素sp。此外，读出电路120可以通过输出线o1到o8结合到传感器像素sp。
详细地，第一传感器扫描驱动器110a可以通过一条第一传感器扫描线结合到一个传感器像素行或两个传感器像素行。
在示例性实施例中，例如，第一传感器扫描驱动器110a可以通过第一条第一传感器扫描线ssa1结合到第一传感器像素行，并且可以通过第九条第一传感器扫描线ssa9结合到第八传感器像素行。第一传感器扫描驱动器110a可以通过第二条第一传感器扫描线ssa2至第八条第一传感器扫描线ssa8中的每条结合到两个传感器像素行。
第二传感器扫描驱动器110b可以通过一条第二传感器扫描线结合到两个传感器像素行或四个传感器像素行。
在示例性实施例中，例如，第二传感器扫描驱动器110b可以通过第一条第二传感器扫描线ssb1结合到第一传感器像素行和第二传感器像素行，并且可以通过第五条第二传感器扫描线ssb5结合到第七传感器像素行和第八传感器像素行。第二传感器扫描驱动器110b可以通过第二条第二传感器扫描线ssb2至第四条第二传感器扫描线ssb4中的每条结合到四个传感器像素行。
读出电路120可以通过一条输出线结合到一个传感器像素列。
在示例性实施例中，例如，读出电路120可以通过第一输出线o1结合到第一传感器像素列，并且可以分别通过剩余的输出线o2至o8结合到第二传感器像素列至第八传感器像素列。
在图8中，示出了示例性实施例，在示例性实施例中，为了说明第二传感器扫描驱动器110b在触摸感测模式下同时激活多个传感器像素sp的方法，使一条第二传感器扫描线与多个传感器像素行结合。然而，第二传感器扫描驱动器110b与传感器像素行之间的连接关系不限于图8中示出的示例性实施例，并且可以以各种形式进行修改和实践。
在示例性实施例中，例如，第二传感器扫描驱动器110b可以通过一条第二传感器扫描线结合到两个或更多个传感器像素行，第二传感器扫描线分别结合到的传感器像素行的数量可以彼此不同。也就是说，第二传感器扫描驱动器110b可以通过第一条第二传感器扫描线ssb1结合到第一传感器像素行、第二传感器像素行和第四传感器像素行，并且可以通过第二条第二传感器扫描线ssb2结合到第一传感器像素行、第二传感器像素行、第四传感器像素行和第五传感器像素行。
以这种方式，可以以各种形式修改第二传感器扫描驱动器110b结合到传感器像素sp的示例性实施例。
参照图9，示出了第一传感器扫描驱动器110a在指纹感测模式下将第一传感器扫描信号供应到传感器像素sp的示例性实施例。这里，由阴影图案指示的传感器像素sp意为读出电路120可以使用输出电流io(参照图6)来感测触摸的有效区域。
触摸模式控制器140(参照图2)可以在指纹感测模式下将第一控制信号cs1提供到第一传感器扫描驱动器110a。第一传感器扫描驱动器110a可以响应于第一控制信号cs1而将第一传感器扫描信号顺序地供应到范围从第一条第一传感器扫描线ssa1至第九条第一传感器扫描线ssa9的传感器扫描线。
接收第一传感器扫描信号的传感器像素sp可以通过输出线o1至o8将输出电流io提供到读出电路120。
详细地，当通过第一条第一传感器扫描线ssa1将第一传感器扫描信号供应到第一传感器像素行时，第一传感器像素行中的传感器像素sp执行初始化过程。也就是说，每个传感器像素sp中的第一晶体管t1的栅极电压vg被初始化为参考电压vcom(参照图2)。
此外，当通过第二条第一传感器扫描线ssa2将第一传感器扫描信号供应到第一传感器像素行和第二传感器像素行时，第一传感器像素行中的传感器像素sp提供输出电流io，第二传感器像素行中的传感器像素sp执行初始化过程。也就是说，第一传感器像素行中的传感器像素sp中的第二晶体管t2导通，因此输出电流io通过第一晶体管t1提供到读出电路120。
同时，第二传感器像素行中的每个传感器像素sp中的第一晶体管t1的栅极电压vg被初始化为参考电压vcom。
以这种方式，第一传感器像素行至第八传感器像素行中的每行中的传感器像素sp可以将输出电流io提供到读出电路120。
因为8×8矩阵结构中的所有传感器像素sp将输出电流io提供到读出电路120，所以读出电路120可以使用所有传感器像素sp的输出电流io有效地感测由脊310和谷320(参照图5a和图5b)组成的指纹。
参照图10，示出了第二传感器扫描驱动器110b在触摸感测模式下将第二传感器扫描信号供应到传感器像素sp的示例性实施例。
触摸模式控制器140(参照图2)可以在触摸感测模式下将第二控制信号cs2提供到第二传感器扫描驱动器110b。第二传感器扫描驱动器110b可以响应于第二控制信号cs2将第二传感器扫描信号供应到第二传感器扫描线ssb1至ssb5。
根据本发明的示例性实施例的第二传感器扫描驱动器110b可以将第二传感器扫描信号供应到第二传感器扫描线ssb1至ssb5中的一些，并且可以将第二传感器扫描信号不供应到剩余的第二传感器扫描线。
在示例性实施例中，例如，第二传感器扫描驱动器110b可以将第二传感器扫描信号供应到第一条第二传感器扫描线ssb1至第五条第二传感器扫描线ssb5之中的除了第三条第二传感器扫描线ssb3之外的剩余的第二传感器扫描线ssb1、ssb2、ssb4和ssb5。
这里，当通过第一条第二传感器扫描线ssb1将第二传感器扫描信号供应到第一传感器像素行和第二传感器像素行时，第一传感器像素行和第二传感器像素行中的传感器像素sp执行初始化过程。也就是说，每个传感器像素sp中的第一晶体管的栅极电压vg被初始化为参考电压vcom(参照图2)。
此外，当通过第二条第二传感器扫描线ssb2将第二传感器扫描信号供应到第一传感器像素行至第四传感器像素行时，第一传感器像素行和第二传感器像素行中的传感器像素sp同时提供输出电流io(参照图6)，第三传感器像素行和第四传感器像素行中的传感器像素sp执行初始化过程。也就是说，第一传感器像素行和第二传感器像素行中的传感器像素sp的第二晶体管t2导通，因此输出电流io通过第一晶体管t1被提供到读出电路120。
与此操作同时，第三传感器像素行和第四传感器像素行中的每个传感器像素sp中的第一晶体管t1的栅极电压vg被初始化为参考电压vcom。
第二传感器扫描信号不供应到第三条第二传感器扫描线ssb3。因此，第三传感器像素行和第四传感器像素行中的传感器像素sp的第二晶体管t2不导通。此外，第五传感器像素行和第六传感器像素行中的传感器像素sp不执行初始化过程。
此外，当通过第四条第二传感器扫描线ssb4将第二传感器扫描信号供应到第五传感器像素行至第八传感器像素行时，第七传感器像素行和第八传感器像素行中的传感器像素sp执行初始化过程。
最后，当通过第五条第二传感器扫描线ssb5将第二传感器扫描信号供应到第七传感器像素行和第八传感器像素行时，第七传感器像素行和第八传感器像素行中的传感器像素sp同时提供输出电流io。
因此，读出电路120可以使用从第一传感器像素行、第二传感器像素行、第七传感器像素行和第八传感器像素行中的传感器像素sp输出的输出电流io来感测触摸位置。
以这种方式，当第二传感器扫描驱动器110b将第二传感器扫描信号仅供应到第二传感器扫描线ssb1至ssb5中的一些时，仅传感器像素sp中的一些可以被设定为可以感测触摸的有效区域。
本发明的示例性实施例不限于图10中示出的示例性实施例，根据本发明的示例性实施例的第二传感器扫描驱动器110b可以被修改和实践为使得通过将第二传感器扫描信号选择性地提供到第二传感器扫描线ssb1至ssb5而使仅一些传感器像素sp可以感测触摸。
另外，如上面参照图7a和图7b所描述的，第一传感器扫描信号的电压变化vs1可以具有比第二传感器扫描信号的电压变化vs2的值大的值。
根据上面已经描述的下面的等式，第一晶体管t1的栅极电压vg被第一传感器扫描信号的电压变化vs1和第二传感器扫描信号的电压变化vs2影响。
vg＝vcom+{c1/(c1+c2)}*vs1
vg＝vcom+{c1/(c1+c2)}*vs2
传感器像素sp的输出电流io与第一传感器扫描信号的电压变化vs1或第二传感器扫描信号的电压变化vs2成比例。
在指纹感测模式下，每个像素行中的传感器像素sp将输出电流io提供到读出电路120，但是在触摸感测模式下，至少两个像素行中的传感器像素sp将输出电流io同时提供到读出电路120。
因此，在指纹感测模式下流经一条输出线的输出电流io的大小可以小于在触摸感测模式下流经一条输出线的输出电流io的大小。
可以通过将第二传感器扫描信号的电压变化vs2设定为低的值来减小输出电流io的大小。借助于此方法，第二传感器扫描信号的电压变化vs2被设定为小于第一传感器扫描信号的电压变化vs1的值，因此使流经一条输出线的输出电流io能够在指纹感测模式下和触摸感测模式下被调节为相同的值。
此外，当第二传感器扫描信号的电压变化vs2被设定为低的值时，也可以减少在触摸感测模式下提供第二传感器扫描信号所需的功耗。
图11是用于说明根据本发明的示例性实施例的驱动触摸传感器的方法的示图。
在图11中，将基于与上述示例性实施例的差异进行描述，以避免重复的描述。没有在图11中特别描述的部分与上述示例性实施例一致，其中，相同的附图标记用于表示相同的组件，并且相似的附图标记用于表示相似的组件。
参照图11，读出电路120可以使用从第一输出线o1至第八输出线o8提供的输出电流io(参照图6)中的一些来感测触摸位置，以在触摸感测模式下快速感测触摸位置。
在示例性实施例中，例如，读出电路120可以仅使用从第一输出线o1、第二输出线o2、第七输出线o7和第八输出线o8提供的输出电流io来感测触摸位置。
如果第二传感器扫描驱动器110b将第二传感器扫描信号仅提供到第一条第二传感器扫描线ssb1、第二条第二传感器扫描线ssb2、第四条第二传感器扫描线ssb4和第五条第二传感器扫描线ssb5，则读出电路120可以提供有来自第一传感器像素行、第二传感器像素行、第七传感器像素行和第八传感器像素行中的传感器像素sp的输出电流io。
这里，由于读出电路120仅使用从第一输出线o1、第二输出线o2、第七输出线o7和第八输出线o8提供的输出电流io，所以可以将可以感测触摸的有效区域设定为由阴影图案指示的传感器像素sp，如图11中所示。
以这种方式，根据本发明的示例性实施例的读出电路120仅使用从第一输出线o1至第八输出线o8提供的输出电流io中的一些，使得可以减少计算触摸位置所需的操作的数量，因此可以快速感测触摸位置。
图12、图13和图14是用于说明根据本发明的示例性实施例的驱动触摸传感器的方法的示图。
在图12、图13和图14中，将基于与上述示例性实施例的差异进行描述，以避免重复的描述。没有在图12、图13和图14中特别描述的部分与上述示例性实施例一致，其中，相同的附图标记用于表示相同的组件，并且相似的附图标记用于表示相似的组件。
参照图12和图13，可以通过改变第一传感器扫描驱动器110a’供应第一传感器扫描信号的方案来在指纹感测模式或触摸感测模式下驱动根据本发明的示例性实施例的触摸传感器100(参照图2)。
在指纹感测模式下，可以以上面参照图9描述的方式对第一传感器扫描驱动器110a’进行操作。
此外，在触摸感测模式下，第一传感器扫描驱动器110a’可以将第一传感器扫描信号供应到第一传感器扫描线ssa1至ssa9中的一些并且可以将第一传感器扫描信号不供应到剩余的第一传感器扫描线。
在示例性实施例中，例如，第一传感器扫描驱动器110a’可以将第一传感器扫描信号顺序地供应到除了第三条第一传感器扫描线ssa3、第六条第一传感器扫描线ssa6和第九条第一传感器扫描线ssa9之外的剩余的第一传感器扫描线ssa1、ssa2、ssa4、ssa5、ssa7和ssa8。
在这种情况下，可以从第一传感器像素行、第四传感器像素行和第七传感器像素行中的传感器像素sp向读出电路120提供输出电流io(参照图6)。因此，读出电路120可以仅使用从第一传感器像素行、第四传感器像素行和第七传感器像素行中的传感器像素sp提供的输出电流io来感测触摸位置。
参照图14，读出电路120可以使用从第一输出线o1至第八输出线o8提供的输出电流io中的一些来感测触摸位置，以在触摸感测模式下快速感测触摸位置。
在示例性实施例中，例如，读出电路120可以仅使用从第一输出线o1、第二输出线o2、第七输出线o7和第八输出线o8提供的输出电流io(参照图6)来感测触摸位置。
如果第一传感器扫描驱动器110a’将第一传感器扫描信号仅提供到第一条第一传感器扫描线ssa1、第二条第一传感器扫描线ssa2、第四条第一传感器扫描线ssa4、第五条第一传感器扫描线ssa5、第七条第一传感器扫描线ssa7和第八条第一传感器扫描线ssa8，则读出电路120可以提供有来自第一传感器像素列、第二传感器像素列、第七传感器像素列和第八传感器像素列中的传感器像素sp的输出电流。
这里，由于读出电路120仅使用从第一输出线o1、第二输出线o2、第七输出线o7和第八输出线o8提供的输出电流io，所以可以将可感测触摸的有效区域设定为由阴影图案指示的传感器像素sp，如图14中所示。
以这种方式，根据本发明的示例性实施例的读出电路120仅使用从第一输出线o1至第八输出线o8提供的输出电流io中的一些，使得可以减少计算触摸位置所需的操作的数量，因此可以快速感测触摸位置。
按照根据本发明的示例性实施例的触摸传感器和包括该触摸传感器的显示装置，可以使用所有传感器像素来感测指纹，或者可选择地，可以根据用于供应传感器扫描信号的方案使用传感器像素中的一些来感测触摸位置。
这里已经公开了示例性实施例，并且尽管采用了特定的术语，但是仅以一般的和描述性的含义来使用这些术语并将对这些术语进行解释，而不是为了限制的目的。在某些情况下，如本领域普通技术人员将清楚的，自提交本申请之时起，除非另外特别说明，否则结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用，或者可以与结合其它示例性实施例描述的特征、特性和/或元件组合起来使用。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以做出形式上和细节上的各种改变。