集成触摸传感器的显示装置及其驱动方法与流程

本发明涉及集成触摸传感器的显示装置及其驱动方法。

背景技术：

触摸传感器技术用于允许用户在观看家用电器或信息和通信设备的显示装置时，通过用手指或笔直接触摸屏幕或在屏幕附近移动手指或笔来输入信息。触摸传感器使用简单，故障少，并且使用户无需使用输入装置即可进行输入。另外，触摸传感器可以应用于各种显示装置，因为其使用户能够通过屏幕上显示的内容快速且容易地操作。

触摸传感器可以通过如电容式触摸感测和红外(ir)触摸感测的公知技术来实现。

电容式触摸感测可以分为附加式(add-on)触摸感测、单元上(on-cell)触摸感测和单元内(in-cell)触摸感测。

在附加式触摸感测中，显示装置和具有触摸传感器的触摸膜被分开制造，并且触摸膜附接在显示装置的表面上。附加式触摸传感器具有增大的厚度结构，因为完成的触摸膜被安装在显示装置上，并且由于显示装置的低亮度而具有低可视性。

在单元上触摸感测中，触摸传感器直接形成在显示装置的上玻璃基板的表面上。在单元上触摸感测中，触摸传感器形成在显示装置的上表面上，并且因此具有比附加式小的厚度，但是仍然具有以下问题：由于触摸传感器的驱动电极层和感测电极层以及用于使其绝缘的绝缘层，导致整体厚度增大。因此，工艺数量和制造成本可能增加。

在单元内触摸感测中，触摸传感器形成在显示装置内部，并且由于其可以制造得薄而引起关注。单元内型触摸传感器的已知示例是互电容触摸传感器和自电容触摸传感器。在互电容感测中，驱动电极线和感测电极线在显示面板内彼此交叉以形成触摸传感器，将触摸驱动信号施加至驱动电极线，然后通过经由感测电极线检测触摸传感器处的互电容的变化，来感测触摸输入。在自电容感测中，在显示面板上形成触摸电极和传感器线，通过传感器线将触摸驱动信号施加至触摸电极，并且通过检测触摸电极处的自电容的变化来感测触摸输入。

单元内型触摸传感器也需要将与触摸有关的信号线(例如，驱动电极线，感测电极线和传感器线)添加到显示面板。此外，单元内型触摸传感器的问题在于由于触摸传感器和像素之间的耦合而形成大的寄生电容。这导致触摸灵敏度和触摸识别准确度的降低。

从上面看，传统的触摸传感器技术需要将用于触摸感测的复杂元件添加到显示装置，这使制造过程复杂化，增加制造成本并降低触摸感测能力，因此使得该技术难以应用于大型模型。

技术实现要素：

本公开的一方面在于提供一种集成触摸传感器的显示装置，其可以使用于触摸感测的附加元件最小化并且增强触摸感测能力。

本发明要解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域技术人员可以从下面的描述中清楚地理解本文未提及的其他技术问题。

本发明的示例性实施方式提供了一种集成触摸传感器的显示装置，其包括：显示面板，其具有划分成多个触摸块的像素阵列，每个触摸块具有用于显示输入图像的多个像素和用于感测触摸输入的至少一个触摸像素；数据驱动电路，其通过触摸感测线向每个触摸块中的触摸像素施加充电电压，然后感测从触摸像素释放的电荷并且输出作为触摸感测值的感测结果，其中，共同连接至每个触摸块中的触摸像素和像素的信号线被用作触摸感测线；以及定时控制器，其基于触摸感测值来检测触摸输入。

附图说明

本发明包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是示出根据本发明示例性实施方式的集成触摸传感器的显示装置的图；

图2是示出图1的像素阵列和数据驱动电路的配置的示例的图；

图3是示出根据本发明的像素和与其连接的像素感测单元的配置的示例的图；

图4是示出图3的像素感测单元的像素驱动特性感测操作的图；

图5是示出根据本发明第一示例性实施方式的当数据线被用作触摸感测线时的数据驱动电路的配置的示例的图；

图6是示出根据本发明第一示例性实施方式的触摸像素和与其连接的触摸感测单元的配置的示例的图；

图7是示出基于图6的1个触摸序列的图；

图8是示出根据本发明第一示例性实施方式的触摸块和与其连接的数据线的图；

图9是示出如何在1个触摸序列中同时感测图8的触摸块的图；

图10是示出根据本发明的第二示例性实施方式的当参考线用作触摸感测线时的数据驱动电路的配置的示例的图；

图11是示出根据本发明第二示例性实施方式的触摸像素和与其连接的触摸感测单元的配置的示例的图；

图12是示出基于图11的1个触摸序列的图；

图13是示出根据本发明的第二示例性实施方式的触摸块和与其连接的参考线的图；

图14是示出了如何在3个触摸序列中依次感测图13的触摸块的图；

图15是示出在垂直消隐时段期间如何发生触摸序列的图；

图16是示出在保持图像帧期间如何发生触摸序列的图；

图17是示出辅助电极的图，以逐个触摸块的方式对该辅助电极进行图案化以提高触摸性能；

图18是示出其第一电极或第二电极与辅助电极接触的触摸tft的截面结构的图；

图19是示出触摸像素和与其连接的触摸扫描线、以及像素单元和与其连接的图像扫描线的图；以及

图20是示出触摸像素和与其连接的触摸扫描线、像素单元和与其连接的图像扫描线、以及伪触摸像素和与其连接的伪触摸扫描线的图。

具体实施方式

通过参考以下示例性实施方式的详细描述和附图，可以更容易地理解本发明的各个方面和特征以及实现它们的方法。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施方式。相反，提供这些示例性实施方式是为了使本公开充分和完整，并且将本发明的构思完全传达给本领域技术人员，本发明由所附权利要求限定。

附图中示出的用于描述本发明的示例性实施方式的形状、尺寸、比例、角度、数量等仅仅是示例，并不限于附图中所示的那些。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。在描述本发明时，将省略相关公知技术的详细描述以避免不必要地模糊本发明。当术语“包括”、“具有”、“由......组成”等被使用时，可以添加其他部分，只要不使用术语“仅”即可。除非明确说明，否则单数形式可以被解释为复数形式。

即使没有明确说明，元件也可以被解释为包括误差范围。

当使用术语“在......上”、“在......上方”、“在...下方”、“在...旁边”等来描述两个部分之间的位置关系时，一个或多个部分可以位于这两个部分之间，只要没有使用术语“紧邻”或“直接”即可。

应该理解，虽然术语“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不受这些术语的限制。这些术语用于区分一个元件和另一元件。因此，在不脱离本发明的技术精神的情况下，下面提到的第一元件也可以被称为第二元件。

在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。

在本发明中，形成在显示面板的基板上的像素电路和触摸像素电路可以被实现为n型或者p型mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)tft(薄膜晶体管)。tft是具有栅极、源极和漏极的三电极器件。源极是为晶体管提供载流子的电极。tft中的载流子从源极流出。漏极是载流子离开tft的电极。也就是说，在mosfet中，载流子从源极流向漏极。在n型tft(nmos)的情况下，载流子是电子，因此源极电压低于漏极电压，使得电子从源极流向漏极。在n型tft中，由于电子从源极流向漏极，所以电流从漏极流向源极。在p型tft(pmos)的情况下，载流子是空穴，因此源极电压高于漏极电压，使得空穴从源极流向漏极。在p型tft中，由于空穴从源极流向漏极，所以电流从源极流向漏极。应该注意的是，mosfet的源极和漏极的位置不固定。例如，根据所施加的电压，mosfet的源极和漏极可以互换。

在下文中，栅极导通电压是使tft导通的栅极信号的电压，并且栅极关断电压是使tft关断的电压。在pmos中，栅极导通电压是栅极低电压vgl，栅极关断电压是栅极高电压vgh。在nmos中，栅极导通电压是vgh，栅极关断电压是vgl。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施方式。本文中使用的元件的术语和名称是为了便于说明而选择的，可能与实际产品中使用的部件的名称不同。将针对有机发光显示器描述本发明的示例性实施方式。

图1是示出根据本发明示例性实施方式的集成触摸传感器的显示装置的图。图2是示出图1的像素阵列和数据驱动电路的配置的示例的图。

本发明的集成触摸传感器的显示装置可以实现为包括用于外部补偿的像素阵列和数据驱动电路的有机发光显示器。本发明的集成触摸传感器的显示装置可以简化触摸感测的整体配置，因为其使用用于外部补偿的像素阵列和数据驱动电路来感测触摸输入。

参照图1和图2，根据本发明示例性实施方式的集成触摸传感器的显示装置可以包括显示面板10、定时控制器11、数据驱动电路12和栅极驱动电路13。

在显示面板10上多条数据线14和多条参考线15与多条图像扫描线16交叉，并且用于外部补偿的像素p被以矩阵形式布置在交叉处以形成像素阵列。

每个像素p可以连接至被提供以数据电压的数据线14之一、被施加以参考电压的参考线15之一、以及被提供以图像扫描信号的图像扫描线16之一。为了确保高开口率(apertureratio)，包括在单个像素单元upxl中的多个像素p可以共享单条参考线15。参考线15可以用作用于感测每个像素p的驱动特性的外部补偿感测线。像素单元upxl可以由，但不限于，包括红色像素、绿色像素、蓝色像素和白色像素的四个像素构成。每个像素p可以从电源(未示出)接收高电平驱动电压和低电平驱动电压。

像素阵列可以被分成多个触摸块。每个触摸块可以具有用于显示输入图像的多个像素p和用于感测触摸输入的至少一个触摸像素tp。触摸像素tp可以被定位成对应于至少一个像素单元upxl。

触摸像素tp连接至触摸感测线和触摸扫描线17。触摸感测线可以是共同连接至像素p和触摸像素tp的信号线之一。触摸感测线可以是分配至每个触摸块的数据线14中的至少之一或者分配至每个触摸块的参考线15中的至少之一。如果像素阵列中的数据线14或参考线15被用作触摸感测线，则这消除了添加触摸传感器线的需要，并且使用于触摸感测的附加元件最小化。

触摸扫描线17没有连接至像素p，而是可以仅连接至触摸像素tp。用于驱动触摸像素tp的触摸扫描信号被提供至触摸扫描线17。

定时控制器11可以基于是否存在触摸输入，用户的模式选择信息，显示装置和用户之间的距离信息等，将驱动模式从非触摸操作模式切换至触摸操作模式，或反之亦然。

定时控制器11基于定时信号(如垂直同步信号vsync，水平同步信号hsync，点时钟信号dclk和数据使能信号de)生成用于控制数据驱动电路12的操作定时的数据控制信号ddc和用于控制栅极驱动电路13的操作定时的栅极控制信号gdc。在非触摸操作模式中，定时控制器11可以将一个图像帧划分为写入图像数据data的第一时段和完成外部补偿感测的第二时段，并且可以对于第一时段和第二时段改变控制信号ddc和gdc。定时控制器11可以在图像帧内分配第三时段，在第三时段期间在触摸操作模式下完成触摸感测，并且定时控制器11可以对于第一时段至第三时段改变控制信号ddc和gdc。

为了提供外部补偿感测时段和/或触摸感测时段，定时控制器11可以使用控制信号ddc和gdc来调制输入帧频率，使得屏幕以较低的帧频率刷新。

栅极控制信号gdc包括栅极起始脉冲gsp、栅极移位时钟gsc等。栅极起始脉冲gsp被施加至用于产生第一扫描信号的栅极级，并且控制栅极级产生第一扫描信号。栅极移位时钟gsc是共同输入至栅极级并使栅极起始脉冲gsp移位的时钟信号。

数据控制信号ddc包括源极起始脉冲ssp、源极采样时钟ssc和源极输出使能信号soe。源极起始脉冲ssp控制数据驱动电路12的数据采样的开始的定时。源极采样时钟ssc是基于上升沿或下降沿来控制数据采样的定时的时钟信号。源极输出使能信号soe控制数据驱动电路12的输出定时。数据控制信号ddc包括用于控制数据驱动电路12中所包括的感测电路123的操作的控制信号con。

定时控制器11可以通过基于从外部补偿感测操作获得的驱动特性感测值校正输入图像数据data来补偿由驱动特性中的变化引起的像素之间的亮度变化。定时控制器11可以将从触摸感测操作获得的触摸感测值与预定参考值进行比较，并且获得触摸输入位置的坐标。

定时控制器11将用于图像显示的输入图像数据data发送至数据驱动电路12。

数据驱动电路12根据数据控制信号ddc而被驱动，并且可以包括数据电压生成电路121、开关电路122、感测电路123和模数转换器(在下文中，adc)124。

数据电压生成电路121包括连接至数据线14的多个第一数模转换器(在下文中，dac1)和连接至参考线15的多个第二数模转换器(在下文中，dac2)。

第一数模转换器dac1通过数据通道端子dch连接至数据线14。在非触摸操作模式中，第一数模转换器dac1可以将输入图像数据data转换成用于图像显示的数据电压并将其提供至数据线14。在非触摸操作模式中，第一数模转换器dac1可以生成用于外部补偿的数据电压并将其提供至数据线14。同时，如果数据线14被用作触摸感测线，则第一数模转换器dac1可以在触摸操作模式下产生用于触摸操作的数据电压并将其提供至数据线14。用于触摸操作的数据电压可以与触摸扫描信号同步地被施加至每个触摸块中的触摸像素tp以对其充电。

第二数模转换器dac2通过参考通道端子rch连接至参考线15。在非触摸操作模式中，第二数模转换器dac2可以生成预设参考电压vref并将其提供至参考线15。同时，如果参考线15被用作触摸感测线，则第二数模转换器dac2可以在触摸操作模式下生成用于触摸操作的参考电压并将其提供至参考线15。用于触摸操作的参考电压可以与触摸扫描信号同步地被施加至每个触摸块中的触摸像素tp以对其充电。

感测电路123包括多个触摸感测单元和多个像素感测单元。像素感测单元通过参考线15感测表示每个像素p的驱动特性的像素电流。触摸感测单元可以通过触摸感测线感测从每个触摸块中的触摸像素释放的电荷。如果数据线14被用作触摸感测线，则触摸感测单元和像素感测单元可以被设计为独立工作。另一方面，如果参考线15被用作触摸感测线，则触摸感测单元和像素感测单元可以被设计为以集成的方式工作。

开关电路122可以选择性地将数据线14连接至数据电压生成电路121和感测电路123。另外，开关电路122可以选择性地将参考线15连接至数据电压生成电路121和感测电路123。为此，开关电路122可以包括多个数据开关和多个参考开关。

adc124将从感测电路123输出的模拟感测结果转换成数字感测值，并将其提供至定时控制器11。adc124将从外部补偿感测操作获得的第一模拟感测结果转换成驱动特性感测值，并且将从触摸感测操作获得的第二模拟感测结果转换成触摸感测值。

栅极驱动电路13可以基于栅极控制信号gdc产生适合于图像数据写入操作的图像显示扫描信号，并将其提供至图像扫描线16。栅极驱动电路13可以基于栅极控制信号gdc产生适合于外部补偿感测操作的外部补偿扫描信号，并将其提供至图像扫描线16。栅极驱动电路13可以基于栅极控制信号gdc产生适合于触摸感测操作的触摸扫描信号，并将其提供至触摸扫描线17。栅极驱动电路13可以嵌入在显示面板10的非显示区域中。

[用于外部补偿的像素和像素感测单元的实现示例]

图3是示出根据本发明的像素和与其连接的像素感测单元的配置的示例的图。图4是示出图3的像素感测单元的像素驱动特性感测操作的图。

参照图3，根据本发明的用于外部补偿的像素p可以包括，但不限于，oled、驱动tftdt、存储电容器cst、第一开关tftst1和第二开关tftst2。tft可以实现为p型或n型，或者两者的混合。替选地，tft的半导体层可以包括非晶硅、多晶硅或氧化物。

驱动tftdt是根据栅极-源极电压vgs产生像素电流ipixel的驱动元件。像素电流ipixel反映驱动tftdt的驱动特性，例如驱动tftdt的阈值电压和迁移率。像素电流ipixel可以随着驱动tftdt的驱动特性而变化。

当驱动tftdt的源极电势高于oled的工作点电压时，像素电流ipixel被施加至oled并使oled发光。当驱动tftdt的源极电势低于oled的工作点电压时，像素电流ipixel不被施加至oled而是被施加至像素感测单元rsu。驱动tftdt包括连接至第一节点ng的栅电极、连接至高电平驱动电压evdd的输入端的漏电极、以及连接至第二节点ns的源电极。

存储电容器cst连接在第一节点ng和第二节点ns之间。存储电容器cst将驱动tftdt的栅极-源极电压vgs保持给定的时段。

第一开关tftst1根据外部补偿扫描信号mscan切换数据线14与第一节点ng之间的电连接。第一开关tftst1包括连接至图像扫描线16的栅电极、连接至数据线14的漏电极、以及连接至第一节点ng的源电极。

第二开关tftst2根据外部补偿扫描信号mscan切换第二节点ns与参考线15之间的电连接。第二开关tftst2包括连接至图像扫描线16的栅电极、连接至参考线15的漏电极、以及连接至第二节点ns的源电极。

参照图3，本发明的像素感测单元rsu可以被实现为电流感测类型，但不限于此，并且可以被实现为电压感测类型。在图3中，sw1'和sw2'表示包括在图2的开关电路122中的第一参考开关和第二参考开关。

图3中所示的电流感测型像素感测单元rsu可以直接感测通过参考线15传送的像素电流ipixel，并且可以包括电流积分器ci和采样保持电路sh。

电流积分器ci通过执行通过参考线15馈送的电流的积分来产生模拟感测结果vout。电流积分器ci包括：放大器amp，其包括从参考线15接收像素电流ipixel的反相输入端子(-)、接收复位电压vpre的非反相输入端子(+)、以及输出端子；连接在放大器amp的反相输入端子(-)和输出端子之间的积分电容器cfb；以及连接至积分电容器cfb的两端的复位开关rst。电流积分器ci通过采样保持电路sh连接至adc。采样保持电路sh可以包括：采样开关sam，其用于对从放大器amp输出的模拟感测结果vout进行采样并将其存储在采样电容器cs中；以及保持开关hold，其用于将存储在采样电容器cs中的驱动特性感测值vsen发送至adc。

图4示出了在1行感测开启时间期间每个像素p的感测操作的波形，该1行感测开启时间被定义为外部补偿扫描信号mscan的脉冲开启时间。参照图4，外部补偿感测操作可以包括复位时段ta和感测时段tb。在外部补偿感测操作中，第一参考开关sw1'保持断开，并且第二参考开关sw2'保持接通。

在复位时段ta中，复位开关rst接通，并且放大器amp作为具有增益1的单位增益缓冲器而操作。在复位时段ta中，放大器amp的输入端子(+，-)和输出端子以及参考线15全部被复位为参考电压vpre。

在复位时段ta期间，第二开关tftst2接通，并且第二节点ns被复位为复位电压vpre。在复位时段ta期间，第一开关tftst1接通，并且用于外部补偿的数据电压vdata通过数据线14被施加至第一节点ng。因此，与第一节点ng和第二节点ns之间的电势差{(vdata-s)-vpre}对应的像素电流ipixel流过驱动tftdt。然而，由于放大器amp在复位时段ta期间继续作为单位增益缓冲器而操作，所以输出端子的电势vout保持在参考电压vpre。

在感测时段tb中，当第一开关tftst1和第二开关tftst2保持接通时，复位开关rst断开，并且采样开关sam接通，并且放大器amp作为电流积分器而操作，并且执行对流过驱动tftdt的像素电流ipixel的积分。在感测时段tb中，由于像素电流ipixel流入放大器amp的反相输入端子(-)，所以积分电容器cfb两端之间的电势差随着感测时间的流逝而增加，即，累积的电流量增加。然而，由于放大器amp的特性，反相输入端子(-)和非反相输入端子(+)通过虚拟地(virtualground)而短路，在它们之间存在零电势差。因此，在感测时段tb期间，反相输入端子(-)处的电势保持在复位电压vpre，而不管积分电容器cfb两端的电势差如何增大。相反，放大器amp的输出端子处的电势响应于积分电容器cfb的两端之间的电势差而减小。基于该原理，在感测时段tb中，通过参考线15馈送的像素电流ipixel被累积并且通过积分电容器cfb产生为模拟感测结果vout。随着更多像素电流ipixel通过参考线15被馈送，模拟感测结果vout更快地下降。因此，像素电流ipixel的量越大，模拟感测结果vout的值越小。换句话说，复位电压vpre与感测结果vout之间的电压差δv与像素电流ipixel成比例地增加。在感测时段tb中，模拟感测结果vout在采样开关sam保持接通时被存储在采样电容器cs中，并且然后在保持开关hold接通时被馈送至adc。adc将模拟感测结果vout转换成驱动特性感测值并将其输出至定时控制器11。

包括在电流积分器ci中的积分电容器cfb的电容仅仅是存在于参考线15上的线电容器(寄生电容器)的电容的百分之一至百分之几。因此，本发明的电流感测方法可以大大减少达到模拟感测结果vout所需的时间。在本发明的电流感测方法中，由于通过电流感测，驱动tftdt的像素电流ipixel可以在短时间内被积分和采样，所以感测阈值电压和迁移率的时间要少得多。

[使用数据线作为触摸感测线的实现的示例]

图5是示出根据本发明第一示例性实施方式当数据线用作触摸感测线时的数据驱动电路的配置示例的图。图6是示出根据本发明第一示例性实施方式的触摸像素和与其连接的触摸感测单元的配置的示例的图。图7是示出基于图6的1个触摸序列的图。

参照图5，根据本发明示例性实施方式的数据驱动电路12可以包括用于触摸感测操作的第一部件、用于外部补偿感测操作的第二部件、以及用于图像显示操作的第三部件。

第一部件可以包括：连接至数据线14的多个数据通道端子dch；多个数模转换器dac1，其产生要提供至数据通道端子dch的、用于触摸操作的数据电压(充电电压)；多个触摸感测单元tsu，其通过数据通道端子dch接收从触摸像素tp释放的电荷并输出触摸感测值；连接在数据通道端子dch和数模转换器dac1之间的第一数据开关sw1；以及连接在数据通道端子dch和触摸感测单元tsu之间的第二数据开关sw2。

第二部件可以包括：多个参考通道端子rch，其通过多条参考线15连接至像素p；多个像素感测单元rsu，其感测通过参考线15和参考通道端子rch馈送的像素电流ipixel，该像素电流ipixel依据像素p的驱动特性；连接在参考通道端子rch和数模转换器dac2之间的第一参考开关sw1'；以及连接在参考通道端子rch和像素感测单元rsu之间的第二参考开关sw2'。

第三部件可以包括：连接至数据线14的多个数据通道端子dch；产生要提供至数据通道端子dch的、用于图像显示的数据电压的多个数模转换器dac1；通过多条参考线15连接至像素p的多个参考通道端子rch；以及产生要提供至参考通道端子rch的参考电压的多个数模转换器dac2。

参照图6，根据本发明第一示例性实施方式的触摸像素tp可以包括触摸tfttt，其具有连接至数据线14之一的第一电极(源电极或者漏电极)、连接至触摸扫描线17之一的栅电极、以及浮置的第二电极(源电极和漏电极中的另一者)。

当存在触摸输入时，触摸电容器ct可以形成在触摸tfttt的第二电极和触摸输入元件之间，在其间具有基板(介电材料)。这里，触摸输入元件可以是导电触摸输入工具，例如手指或手写笔。可以在触摸tfttt的第二电极和接地端子gnd之间形成寄生电容器cx。

用于触摸操作的数据电压(充电电压)vdata可以存储在触摸输入所施加到的第一触摸块中的触摸像素tp的触摸电容器ct和寄生电容器cx中，并且可以存储在未施加触摸输入的第二触摸块中的触摸像素tp的寄生电容器cx中。第一触摸块的总电容ct+cx大于第二触摸块的总电容cx。在本发明中，由于从第一触摸块中的触摸像素tp释放的电荷量q大于从第二触摸块中的触摸像素tp释放的电荷量q，因此可以基于这些电荷量q来确定存在或不存在触摸输入。

参照图6，根据本发明第一示例性实施方式的触摸感测单元tsu用于通过数据线14直接感测从触摸像素tp释放的电荷，并且可以包括电流积分器ci和采样保持电路sh。

电流积分器ci和采样保持电路sh的配置与图3中说明的配置基本上相同。在图6中，sw1和sw2表示包括在图5的开关电路122中的第一数据开关和第二数据开关。

图7示出了在根据触摸扫描信号tscan定义的1个触摸序列期间针对一个触摸像素tp的感测操作的波形。参照图7，触摸感测操作可以包括：用于向每个触摸块中的触摸像素tp施加充电电压的充电时段①；用于复位数据线14的复位时段②；和用于感测从每个触摸块中的触摸像素tp释放的电荷的感测时段③。

在充电时段①中，第一数据开关sw1接通以向数据线14提供由数模转换器dac1产生的充电电平l1的用于触摸操作的数据电压vdata。在充电时段①中，用于触摸操作的数据电压vdata通过响应于触摸扫描信号tscan而接通的触摸tfttt被施加至触摸像素tp。充电电平l1的用于触摸操作的数据电压vdata可以被存储在触摸输入所施加到的第一触摸块中的触摸像素tp的触摸电容器ct和寄生电容器cx中，并且可以被存储在未施加触摸输入的第二触摸块中的触摸像素tp的寄生电容器cx中。

在复位时段②中，第一数据开关sw1保持接通，并向数据线14提供由数模转换器dac1产生的复位电平l2(l2<l1)的用于触摸操作的数据电压vdata。通过复位电平l2(l2<l1)的用于触摸操作的数据电压vdata，数据线14的电势被复位至复位电平l2。在复位时段②中，触摸tfttt响应于触摸扫描信号tscan而关断，并且保持在充电时段①期间存储的电压。

在感测时段③中，第一数据开关sw1断开以切断数据线14与数模转换器dac1之间的电连接，并且第二数据开关sw2接通以连接数据线14和触摸感测单元tsu。在感测时段③中，触摸tfttt响应于触摸扫描信号tscan而接通，以连接触摸像素tp和数据线14。另外，触摸感测单元tsu的采样开关sam接通。因此，触摸像素tp的充电电压通过数据线14被施加至触摸感测单元tsu，并累积在触摸感测单元tsu的积分电容器cfb中，然后被采样电容器cs采样。在这种情况下，复位开关rst保持断开。

从触摸感测单元tsu输出至adc的模拟触摸感测值vsen1和vsen2(vsen1>vsen2)在施加了触摸输入的第一触摸块中比在没有施加触摸输入的第二触摸块中小。这是因为从具有相对较高的总电容ct+cx的第一触摸块中的触摸像素tp释放的电荷量q大于从具有相对较小的总电容cx的第二触摸块中的触摸像素tp释放的电荷量q。换句话说，从第一触摸块中的触摸像素tp释放的电流的量大于从第二触摸块中的触摸像素tp释放的电流的量。此外，如上所述，电流的量越大，模拟触摸感测值越小。

图8是示出根据本发明第一示例性实施方式的触摸块和与其连接的数据线的图。图9是示出如何在1个触摸序列中同时感测图8的触摸块的图。

参照图8，对于uhd(超高清)分辨率，数据线14的数量是作为水平分辨率的15360(3840×4(rwgb))，图像扫描线的数量是作为垂直分辨率的2160。在这种情况下，如果考虑到触摸输入元件的触摸表面区域将1个触摸块tbk的尺寸设置为120(水平分辨率)×30(垂直分辨率)，则可以同时感测的触摸块tbk的数量是128×72。在这种情况下，触摸块tbk可以通过不同的数据线14单独地连接至触摸感测单元tsu。因此，如图9所示，可以在一个触摸帧内的一个触摸序列中同时感测所有触摸块tbk(1,1)至tbk(128,72)上的触摸输入。

在图8中，每个触摸块tbk可以具有一个触摸像素tp，并且触摸感测单元tsu的数量可以是9216(72×128)。触摸块tbk(1,1)中的触摸像素tp可以通过第一数据线1连接至第一触摸感测单元tsu，触摸块tbk(2,2)中的触摸像素tp可以通过第122数据线122连接至第122触摸感测单元tsu，触摸块tbk(3,3)中的触摸像素tp可以通过第243数据线243连接至第243触摸感测单元tsu，并且触摸块tbk(128,72)中的触摸像素tp可以通过第15312数据线15312连接至第15312触摸感测单元tsu。在这种情况下，触摸块tbk(1,1)中的触摸像素tp可以连接至第一触摸扫描线1，触摸块tbk(2,2)中的触摸像素tp可以连接至第二触摸扫描线2，触摸块tbk(3,3)中的触摸像素tp可以连接至第三触摸扫描线3，并且触摸块tbk(128,72)中的触摸像素tp可以连接至第72触摸扫描线72。

通过将数据线用作触摸感测线，不需要添加用于触摸感测的传感器线，可被同时感测的触摸块的数量可以增大，并且以更快的刷新速率刷新触摸帧。增大触摸帧刷新速率增大了触摸报告速率，从而提高了触摸灵敏度。这是因为主机系统以触摸报告速率的频率来更新触摸输入的坐标。因此，主机系统对触摸输入的响应速率与触摸报告速率成比例。触摸报告速率是将从触摸屏内的所有触摸传感器获得的坐标数据发送至外部主机系统的频率。触摸报告速率越高，触摸输入的坐标被更新的速率越快。因此，可以改善对用户触摸的灵敏度，并且可以精确地呈现触摸输入轨迹。

[使用参考线作为触摸感测线的实现的示例]

图10是示出根据本发明第二示例性实施方式当参考线用作触摸感测线时的数据驱动电路的配置示例的图。图11是示出根据本发明的第二示例性实施方式的触摸像素和与其连接的触摸感测单元的配置的示例的图。

图12是示出基于图11的1个触摸序列的图。

参照图10，根据本发明示例性实施方式的数据驱动电路12可以包括用于触摸感测操作和外部补偿感测操作的第一部件和用于图像显示操作的第二部件。

第一部件可以包括：通过多条参考线15连接至像素p和触摸像素tp的多个参考通道端子rch；多个数模转换器dac2，其产生要提供至参考通道端子rch的、用于触摸操作的参考电压(充电电压)；多个触摸/像素感测单元trsu，其通过参考通道端子rch接收从触摸像素tp释放的电荷并且输出触摸感测值；第一参考开关sw1'，其连接在参考通道端子rch与数模转换器dac2之间；第二参考开关sw2'，其连接在参考通道端子rch与触摸/像素感测单元trsu之间。

第二部件可以包括：连接至数据线14的多个数据通道端子dch；多个数模转换器dac1，其产生要提供至数据通道端子dch的、用于图像显示的数据电压；通过多条参考线15连接至像素p的多个参考通道端子rch；以及产生要提供至参考通道端子rch的参考电压的多个数模转换器dac2。

参照图11，根据本发明第二示例性实施方式的触摸像素tp可以包括触摸tfttt，其具有连接至参考线15之一的第一电极(源电极或漏电极)、连接至触摸扫描线17之一的栅电极、以及浮置的第二电极(源电极和漏电极中的另一者)。

当存在触摸输入时，触摸电容器ct可以形成在触摸tfttt的第二电极与触摸输入元件之间，在其间具有基板(介电材料)。这里，触摸输入元件可以是导电触摸输入工具，例如手指或手写笔。可以在触摸tfttt的第二电极和接地端子gnd之间形成寄生电容器cx。

用于触摸操作的参考电压(充电电压)vref可以存储在触摸输入所施加到的第一触摸块中的触摸像素tp的触摸电容器ct和寄生电容器cx中，并且可以存储在未施加触摸输入的第二触摸块中的触摸像素tp的寄生电容器cx中。第一触摸块的总电容ct+cx大于第二触摸块的总电容cx。在本发明中，由于从第一触摸块中的触摸像素tp释放的电荷量q大于从第二触摸块中的触摸像素tp释放的电荷量q，因此可以基于这些电荷量q来确定存在或不存在触摸输入。

参照图11，根据本发明第二示例性实施方式的触摸感测单元tsu用于通过参考线15直接感测从触摸像素tp释放的电荷，并且可以包括电流积分器ci和采样保持电路sh。

电流积分器ci和采样保持电路sh的配置与图3中说明的配置基本上相同。在图11中，sw1'和sw2'表示包括在图10的开关电路122中的第一参考开关和第二参考开关。

图12示出了在根据触摸扫描信号tscan定义的1个触摸序列期间针对一个触摸像素tp的感测操作的波形。参照图12，触摸感测操作可以包括用于向每个触摸块中的触摸像素tp施加充电电压的充电时段①、用于复位参考线15的复位时段②、以及用于感测从每个触摸块中的触摸像素tp释放的电荷的感测时段③。

在充电时段①中，第一参考开关sw1'接通，以向参考线15提供由数模转换器dac2产生的充电电平la的用于触摸操作的参考电压vref。在充电时段①中，通过响应于触摸扫描信号tscan而接通的触摸tfttt来将用于触摸操作的参考电压vref施加至触摸像素tp。充电电平la的用于触摸操作的参考电压vref可以存储在触摸输入所施加到的第一触摸块中的触摸像素tp的触摸电容器ct和寄生电容器cx中，并且可以被存储在未施加触摸输入的第二触摸块中的触摸像素tp的寄生电容器cx中。

在复位时段②中，第一参考开关sw1'保持接通，并且向参考线15提供由数模转换器dac2产生的复位电平lb(lb<la)的用于触摸操作的参考电压vref。通过复位电平lb(lb<la)的用于触摸操作的参考电压vref，参考线15的电势被复位至复位电平lb。在复位时段②中，触摸tfttt响应于触摸扫描信号tscan而关断，并且保持在充电时段①期间存储的电压。

在感测时段③中，第一参考开关sw1'断开以切断参考线15与数模转换器dac2之间的电连接，并且第二参考开关sw2'接通以连接参考线15和触摸/像素感测单元trsu。在感测时段③中，触摸tfttt响应于触摸扫描信号tscan而接通，以连接触摸像素tp和参考线15。另外，触摸/像素感测单元trsu的采样开关sam接通。因此，触摸像素tp的充电电压通过参考线15被施加至触摸/像素感测单元trsu，并被累积在触摸/像素感测单元trsu的积分电容器cfb中，然后被采样电容器cs采样。在这种情况下，复位开关rst保持断开。从触摸/像素感测单元trsu输出至adc的模拟触摸感测值vsen1和vsen2(vsen1>vsen2)在施加了触摸输入的第一触摸块中比在未施加触摸输入的第二触摸块中小。这是因为从具有相对较高的总电容ct+cx的第一触摸块中的触摸像素tp释放的电荷的量q大于从具有相对较小的总电容cx的第二触摸块中的触摸像素tp释放的电荷的量q。换句话说，从第一触摸块中的触摸像素tp释放的电流的量大于从第二触摸块中的触摸像素tp释放的电流的量。如上所述，电流的量越大，模拟触摸感测值越小。

图13是示出根据本发明的第二示例性实施方式的触摸块和与其连接的参考线的图。图14是示出了如何在3个触摸序列中依次感测图13的触摸块的示意图。

参照图13，对于uhd(超高清晰度)分辨率，数据线14的数量是作为水平分辨率的15360(3840×4(rwgb))，图像扫描线的数量是作为垂直分辨率的2160。如果一个像素单元upxl共享单条参考线15，则参考线15的数量是3840。

在这种情况下，如果考虑到触摸输入元件的触摸表面区域将1个触摸块tbk的尺寸设置为120(水平分辨率)×30(垂直分辨率)，则能够被同时感测的触摸块tbk的数量为128×30。在这种情况下，触摸块tbk可以通过不同的参考线15单独连接至触摸/像素感测单元trsu。由此，如图14所示，可以在三个触摸帧内的三个触摸序列中依次感测所有触摸块tbk(1,1)至tbk(128,72)上的触摸输入。

在图13中，每个触摸块tbk可以具有一个触摸像素tp，并且触摸/像素感测单元trsu的数量可以是3840(30×128)。触摸块tbk(1,1)中的触摸像素tp可以通过第一参考线1连接至第一触摸/像素感测单元trsu，触摸块tbk(2,2)中的触摸像素tp可以通过第32参考线32连接至第32触摸/像素感测单元trsu，触摸块tbk(3,3)中的触摸像素tp可以通过第63参考线63连接至第63触摸/像素感测单元trsu，并且触摸块tbk(128,30)中的触摸像素tp可以通过第3840参考线3840连接至第3840触摸/像素感测单元trsu。在这种情况下，触摸块tbk(1,1)中的触摸像素tp可以连接至第一触摸扫描线1，触摸块tbk(2,2)中的触摸像素tp可以连接至第二触摸扫描线2，触摸块tbk(3,3)中的触摸像素tp可以连接至第三触摸扫描线3，并且触摸块tbk(128,30)中的触摸像素tp可以连接至第30触摸扫描线30。

通过使用参考线作为触摸感测线，不需要添加用于触摸感测的传感器线，并且用于外部补偿的现有像素阵列和感测电路可以用于触摸感测，而基本上无需对其进行改变。这可以使用于触摸感测的制造成本方面的增加最小化。

[为触摸序列分配的时间段]

图15是示出在垂直消隐时段期间如何发生触摸序列的图。图16是示出在保持图像帧期间如何发生触摸序列的图。

参照图15，如果一个图像帧包括用于将图像数据写入像素以显示输入图像的垂直活跃时段(verticalactiveperiod)ap，以及其间没有图像数据被写入并且比垂直活跃时段ap短的垂直消隐时段bp，则可在垂直消隐时段bp期间发生触摸序列。

如果在uhd分辨率下图像帧频率是120hz，则每个图像帧可以具有0.3毫秒的垂直消隐时段bp。在使用数据线的触摸感测的情况下，完成1个触摸帧需要大约0.12毫秒，并且因此可以在1个垂直消隐时段bp期间感测所有触摸块上的触摸输入。在使用参考线的触摸感测的情况下，完成1个触摸帧需要大约0.36毫秒，并且因此可以在2个垂直消隐时段bp期间以分段的方式感测所有触摸块上的触摸输入。

同时，在触摸序列完成之后，可以在垂直消隐时段bp的剩余时间期间执行外部补偿感测操作。

参照图16，如果其间没有图像数据被写入的至少一个保持图像帧hf位于用于将图像数据写入像素以显示输入图像的两个写入图像帧wf之间，则可在保持图像帧hf期间发生触摸序列。

图16示出了可以为触摸序列分配足够的时间，并且可以通过重复触摸序列来改善感测性能。此外，在触摸序列完成之后，可以在保持图像帧hf的剩余时间期间执行外部补偿感测操作。

[用于增大触摸电容的解决方案]

触摸性能取决于触摸电容器的电容。触摸电容越高，触摸像素上的触摸和非触摸就区别越大。本发明提出了一种使用辅助电极来增大触摸电容以改善触摸性能的解决方案。

图17是示出辅助电极的图，以逐个触摸块的方式对该辅助电极进行图案化以改善触摸性能。图18是示出其第一电极或第二电极与辅助电极接触的触摸tft的截面结构的图。

参照图17和18，本发明的显示面板还包括用以提高触摸灵敏度的辅助电极teo。辅助电极teo可以以逐个触摸块tbk的方式被图案化并且与触摸像素接触。

具体地，辅助电极teo可以经由接触孔与包括在触摸像素中的触摸tfttt的一个电极sd接触，该接触孔穿过至少一个绝缘层pac、gi和ild而形成。在这种情况下，当存在触摸输入时，可以通过使用基板gls作为介电材料而在辅助电极teo与触摸输入元件(例如，手指)之间形成触摸电容器ct。由于辅助电极teo，触摸电容器ct的电容可以增大，并且触摸性能同样可以提高。

在图18中，gls表示基板，act表示触摸tfttt的有源层，gat1和gat2表示触摸tfttt的栅电极，sd表示驱动tft的源电极(或漏电极)，gi、ild、esl和pas表示绝缘层。

[用于克服由触摸像素引起的开口率差异的解决方案]

图19是示出触摸像素和与其连接的触摸扫描线、以及像素单元和与其连接的图像扫描线的图。图20是示出触摸像素和与其连接的触摸扫描线、像素单元和与其连接的图像扫描线、以及伪触摸像素和与其连接的伪触摸扫描线的图。

如图19所示，每个触摸块需要至少一个触摸像素和至少一个触摸扫描线。由于触摸像素和触摸扫描线，每个触摸块中的特定像素单元和包含其的特定像素线可能具有较低的开口率。较低的开口率可能导致亮度变化。

为了解决这个问题，本发明的定时控制器可以对施加至与触摸像素相对应的特定像素单元的图像数据进行上调制(up-modulate)，并且还可以对施加至与特定像素线相对应的像素单元的图像数据进行上调制。

在另一方法中，如图20所示，在每个触摸块中，伪触摸像素可以被设置成对应于除特定像素单元之外的其他像素单元，并且伪触摸扫描线可以被设置成对应于除特定像素线之外的其他像素线，以使得所有像素单元和所有像素线具有相同的开口率。通过使用伪触摸像素中的一些作为触摸像素，本发明可以提高触摸灵敏度，或者用伪触摸像素来代替错误像素。

如上所述，因为通过使用用于外部补偿的像素阵列和感测电路来感测触摸输入，本发明的集成触摸传感器的显示装置不需要复杂的触摸电极或传感器线，并且使用于触摸感测的附加元件最小化。

通过以上描述，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，本发明的技术范围应该由所附权利要求而不是说明书的详细描述来限定。