移位寄存器、显示驱动电路及显示装置的制作方法

本公开涉及一种触摸传感器集成型显示装置。

背景技术：

根据对能够正确显示多媒体的显示装置的需求以及随着多媒体的发展，近来已经积极开发了平板显示器(以下，称作“显示装置”)，该显示装置能够以低价格和优异的显示质量(包括动图呈现、分辨率、亮度、对比度、色彩表现等)而被制造为大型显示装置。诸如键盘、鼠标、跟踪球、操纵杆和数字转换器的各种输入装置已经用于显示装置以允许用户与显示装置交互。然而，当用户使用这些输入装置时，因为用户需要学习如何使用这些输入装置并且这些输入装置占据空间，所以用户的不满意度增加，从而难以增加产品的完美性。因此，对于能够减少错误操作的用于显示装置的方便且简单的输入装置的需求日益增加。响应于增加的需求，已经提出了触摸传感器，以当用户在观看显示装置的同时通过利用他或她的手或笔直接触摸屏幕或接近屏幕来输入信息时识别信息。

用在显示装置中的触摸传感器可以通过将它们嵌入在显示面板内部的嵌入式(in-cell)技术来实现。使用嵌入式技术的显示装置可以将触摸传感器的触摸电极和显示面板的公共电极彼此共享，并将一帧时分为显示周期和触摸感测周期。具体地，如图1所示，显示面板可以被划分成多个面板块pb1和pb2，并且可以在各个面板块pb1和pb2上执行显示驱动和触摸感测驱动。例如，在第一显示周期td1期间将输入图像的数据写入第一面板块pb1的像素，然后在第一触摸感测周期tt1期间驱动触摸传感器以感测触摸输入。随后，在第二显示周期td2期间将输入图像的数据写入第二面板块pb2的像素，然后在第二触摸感测周期tt2期间驱动触摸传感器以感测触摸输入。

在显示周期期间，选通驱动器使用移位寄存器依次将施加到选通线的选通脉冲进行移位。选通脉冲基于每条线依次选择脉冲以利用与输入图像的数据信号同步的数据信号进行充电。选通驱动器的移位寄存器包括级联的级。各移位寄存器的级联的级均接收起始脉冲或前一级的输出并且给q节点充电。当没有划分显示周期时，移位寄存器的所有级具有约两个水平周期的相同q节点充电周期(以下，称作“q待机周期”)。

然而，如图2所示，当基于块的数量划分显示周期并且在所划分的显示周期期间分配触摸感测周期时，在触摸感测周期之后立即生成第一输出的级的q节点在触摸感测周期的长度放电并且生成低输出。在全高清(fhd)显示装置的情况下，一个水平周期约为6.0μs，并且触摸感测周期约为100μs。因此，在触摸感测周期之后立即生成第一输出的级的q待机周期约为100μs或更大，并且移位寄存器的其它级的q待机周期约为12.0μs。因为随着q节点的q待机周期变长，q节点的放电时间增加，所以在显示周期再次在触摸感测周期之后立即开始的第一条线上出现线暗现象。

技术实现要素：

在一方面，提供了一种触摸传感器集成型显示装置，该触摸传感器集成型显示装置包括：显示面板，所述显示面板包括第一面板块和第二面板块，所述第一面板块和所述第二面板块中的每一个面板块均包括嵌入有触摸传感器的像素阵列；显示驱动电路，所述显示驱动电路被配置成在显示周期期间将图像数据写入所述第一面板块和所述第二面板块中的每一个面板块的像素；以及触摸感测电路，所述触摸感测电路被配置成在触摸感测期间驱动所述第一面板块和所述第二面板块中的每一个面板块的所述触摸传感器，其中，所述显示驱动电路包括配置成依次输出施加至选通线的选通脉冲的移位寄存器，其中，所述移位寄存器包括：第一级组，所述第一级组被配置成向设置在所述第一面板块中的选通线施加选通脉冲；桥级，所述桥级按照级联的方式连接至所述第一级组的最后级，并且被配置成输出第一进位信号；以及第二级组，所述第二级组被配置成向设置在所述第二面板块中的选通线施加选通脉冲，其中，所述第二级组的第一级响应于所述第一进位信号而进行操作。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书中且构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1和图2例示了根据现有技术的基于每块进行的显示驱动和触摸感测驱动；

图3例示了根据示例实施方式的显示装置；

图4是根据示例实施方式的像素阵列的平面图；

图5例示了触摸同步信号的时序和公共电压的时序；

图6例示了根据示例实施方式的移位寄存器的配置；

图7例示了根据示例实施方式的移位寄存器的级；

图8例示了根据第一示例实施方式的桥级；

图9是例示图8中所示的级的输出信号的时序图；

图10例示了根据比较示例的移位寄存器；

图11是例示图10中所示的移位寄存器的输出信号的时序图；

图12例示了根据第二示例实施方式的桥级；

图13例示了应用有图12中所示的桥级的移位寄存器；以及

图14是例示图12中所示的级的输出信号的时序图。

具体实施方式

现在将详细地参照本公开的实施方式，附图中例示了本公开的实施方式的示例。在下面的描述中，当与本文件有关的熟知功能或配置的详细描述被确定为不必要地蒙蔽本发明构思的要点时，将省略其详细描述。所描述的处理步骤和/或操作的级数为示例；然而，除了必须以特定顺序出现的步骤和/或操作以外，步骤和/或操作的顺序不限于本文所提出的顺序，并且可以如本领域中所知的来进行改变。遍及全文将使用相同的附图标记来指代相同的元件。选择下面说明中所使用的各个元件的名称仅是为了便于撰写说明书，并且因此可以不同于实际产品中所使用的名称。

根据实施方式的选通驱动器的开关元件可以被实现为n型或p型金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)结构的晶体管。在本文公开的实施方式中，通过示例的方式来描述n型晶体管。然而，实施方式不限于此，并且可以使用其它类型的晶体管。晶体管为包括栅极、源极和漏极的三电极元件。源极为用于将载流子提供给晶体管的电极。晶体管内部的载流子从源极开始流动。漏极为载流子从其离开晶体管的电极。即，mosfet中的载流子从源极流向漏极。在n型mosfet(nmos)的情况下，因为载流子是电子，所以源极电压小于漏极电压，以便电子能够从源极流向漏极。在n型mosfet中，因为电子从源极流向漏极，所以电流从漏极流向源极。在p型mosfet(pmos)的情况下，因为载流子是空穴，所以源极电压大于漏极电压，以便空穴能够从源极流向漏极。在p型mosfet中，因为空穴从源极流向漏极，所以电流从源极流向漏极。在本文公开的实施方式中，不固定mosfet的源极和漏极。例如，mosfet的源极和漏极可以根据所施加的电压来改变。下面的实施方式限于晶体管的源极和漏极。

图3例示了根据示例实施方式的触摸传感器集成型显示装置。图4例示了根据示例实施方式的包括在触摸传感器中的像素。图5例示了通过驱动电路输出至信号线的信号。在图3和图4中，用独立的附图标记来指代各个触摸传感器和各条感测线。然而，在下面的描述中，当描述触摸传感器和感测线而不区分它们的位置时，触摸传感器和感测线通常将被称作触摸传感器tc和感测线tw。

参照图3至图5，根据示例实施方式的触摸传感器集成型显示装置包括显示面板100、时序控制器110、数据驱动器120、选通驱动器(包括电平移位器130和移位寄存器140)、级组sg和触摸感测电路150。

显示面板100包括显示单元100a和非显示单元100b。显示单元100a包括用于显示图像信息的像素p和触摸传感器tc。非显示单元100b被设置在显示单元100a的外部。

显示单元100a被划分成n个面板块pb1至pb(n)。面板块pb1至pb(n)中的每一个面板块均显示图像并执行触摸感测驱动。另外，面板块pb1至pb(n)中的每一个面板块均包括k条像素线，其中，k为自然数。各条像素线被连接至第一选通线gl1至第k选通线gl(k)。

显示面板100的像素阵列包括数据线dl、选通线gl、形成在数据线dl和选通线gl的交叉处的薄膜晶体管tft、连接至薄膜晶体管tft的像素电极5以及连接至像素电极5的存储电容器cst等。薄膜晶体管tft响应于来自选通线gl的选通脉冲而被导通，并且将通过数据线dl施加的数据电压提供给像素电极5。液晶层lc根据充电到像素电极5的数据电压与施加到公共电极7的公共电压vcom之间的电压差来被驱动，并且控制所传播的光量。

触摸传感器tc被连接至多个像素p，并且被实现为电容式触摸传感器以感测触摸输入。各个触摸传感器tc可以包括多个像素p。图4例示出按照3x3矩阵设置的9个像素p通过示例的方式被分配给一个触摸传感器tc。因为公共电极7是基于各个触摸传感器tc来划分的，所以公共电极7所占据的区域可以被称作触摸传感器tc。触摸传感器tc分别被连接至感测线tw。例如，第一行和第一列的感测线tw[1,1]被连接至第一行和第一列的触摸传感器tc[1,1]，以及第一行和第二列的感测线tw[1,2]被连接至第一行和第二列的触摸传感器tc[1,2]。

公共电极7在显示周期期间接收像素p的参考电压(即，公共电压vcom)，并且在触摸感测周期期间接收触摸感测信号vac。

非显示单元100b被设置在显示单元100a的外部，并且用于驱动数据线dl和选通线gl的驱动电路ic被设置在非显示单元100b中。

显示驱动电路包括数据驱动器120和选通驱动器，并且将输入图像的数据写入显示面板100的像素p。显示驱动电路将一帧周期时分成多个显示周期和多个触摸感测周期，并且在显示周期内基于每块将输入图像的数据写入像素p。如图5所示，一帧包括n个显示周期td1至td(n)和n个触摸感测周期tt1至tt(n)。显示周期td1至td(n)和触摸感测周期tt1至tt(n)彼此交替。在第一显示周期td1期间，将图像数据写入第一面板块pb1。在第一触摸感测周期tt1期间，驱动第一面板块pb1内部的触摸传感器tc。

数据驱动器120从时序控制器110接收图像数据，并且将图像数据转换为正伽马补偿电压和负伽马补偿电压以输出正数据电压和负数据电压。然后，数据驱动器120将正数据电压和负数据电压提供给数据线dl。

选通驱动器在时序控制器110的控制下依次将选通脉冲提供给选通线gl。从选通驱动器输出的选通脉冲与数据电压同步。选通驱动器包括连接在时序控制器110与显示面板100的选通线之间的电平移位器130和移位寄存器140。电平移位器130将从时序控制器110输入的选通时钟clk的晶体管-晶体管-逻辑(ttl)电平电压电平移位至选通高电压vgh和选通低电压vgl。移位寄存器包括根据选通时钟clk移位起始信号vst并且依次输出选通脉冲gout的级。

时序控制器110将从主机系统(未示出)接收的输入图像的数据发送至数据驱动器120。时序控制器110从主机系统接收与输入图像的数据同步的诸如垂直同步信号vsync、水平同步信号hsync、数据使能信号de和主时钟mclk的时序信号。时序控制器110生成用于控制数据驱动器120的操作时序的数据时序控制信号和用于基于时序信号控制选通驱动器的操作时序的选通时序控制信号。时序控制器110使显示驱动电路与触摸感测电路150同步。

触摸感测电路150在触摸感测周期期间响应于从时序控制器110或主机系统接收的触摸使能信号ten而驱动触摸传感器tc。触摸感测电路150在触摸感测周期期间将触摸驱动信号vac通过传感器线tw提供给触摸传感器tc以感测触摸输入。触摸感测电路150对根据是否存在触摸输入而改变的触摸传感器的电荷变化量进行分析，并且确定触摸输入。触摸感测电路150计算触摸输入的位置的坐标，并且将触摸输入位置的坐标信息发送至主机系统。

图6例示了根据示例实施方式的移位寄存器的配置。图7例示了图6中所示的第一移位寄存器的级。在下面的描述中，“前级”是位于参考级之前的级。例如，当第i级stg(i)被确定为参考级时，其中，“i”为小于“n×k”的自然数，前级是第一级st1至第(i-1)级stg(i-1)中的一级。另外，“后级”是位于参考级后面的级。

参照图6和图7，根据实施方式的移位寄存器包括第一级组sg1至第n级组sg(n)和第一桥级bs1至第(n-1)桥级bs(n-1)。

第j级组sg(j)向属于第j面板块pbj的选通线施加选通脉冲，其中，j为等于或小于n的自然数。第一级组sg1至第n级组sg(n)各自均包括用于输出k个选通脉冲的k个级。例如，第一级组sg1包括第一级stg1至第k级stg(k)。

在第一级组sg1中，第一级stg1至第k级stg(k)的输入信号是施加至后级的进位信号。例如，第一选通脉冲gout1被施加至第二级stg2，以及第(k-1)选通脉冲gout(k-1)被施加至第k级stg(k)。然后，第k级选通脉冲gout(k)被施加至第一桥级bs1。

第一桥级bs1至第(n-1)桥级bs(n-1)位于第一级组sg1至第n级组sg(n)之间，并且输出bout1(例如第一进位信号)。第一进位信号被施加至后级的第一晶体管t1。例如，从第一桥级bs1输出的第一进位信号被施加至第二级组sg2的第一级stg(k+1)。

图8例示了根据第一示例实施方式的桥级。可以利用相同的电路来实现根据第一示例实施方式的第一级组和第二级组的级和桥级。在本文公开的实施方式中，第一级组和第二级组的级的配置由用括号表示的附图标记来表示，以便将其与第一级的配置区分开。第一级组和第二级组的第一晶体管被称作起始控制晶体管，第一级组和第二级组的第二晶体管被称作q节点控制晶体管。

参照图8，桥级bs包括上拉晶体管tpu、下拉晶体管tpd以及第一晶体管t1至第六晶体管t6。

上拉晶体管tpu包括连接至q节点的栅极、接收桥时钟bclk的漏极和连接至输出终端nout的源极。因此，上拉晶体管tpu在施加桥时钟bclk期间响应于q节点的电压而输出第一进位信号carry1。

下拉晶体管tpd包括连接至qb节点的栅极、连接至输出端nout的漏极以及连接至低电位电压vss的输入端的源极。下拉晶体管tpd响应于qb节点的电压而将输出端nout的电压放电至低电位电压vss。

第一晶体管t1包括连接至起始信号输入端vst的栅极、连接至高电位电压vdd的输入端的漏极以及连接至q节点的源极。起始信号输入端vst接收前级的选通脉冲gout(i-1)。例如，第一桥级bs1的起始信号输入端vst接收第k选通脉冲gout(k)。第一晶体管t1根据起始信号输入端vst的电压来对q节点进行充电。

第二晶体管t2包括连接至下一信号输入端vnext的栅极、连接至q节点的漏极和连接至低电位电压vss的输入端的源极。下一信号输入端vnext接收后级的选通脉冲。例如，第一桥级bs1的下一信号输入端vnext接收第(k+1)选通脉冲gout(k+1)。第二晶体管t2响应于下一信号输入端vnext的电压而将q节点放电至低电位vss。

第三晶体管t3包括连接至qb节点的栅极、连接至q节点的漏极和连接至低电位电压vss的输入端的源极。当qb节点充电时，第三晶体管t3将q节点的电压放电至低电位电压vss。

第四晶体管t4包括下一信号输入端vnext的栅极、连接至高电位电压vdd的输入端的漏极以及连接至qb节点的源极。第四晶体管t4响应于下一信号输入端vnext的电压而将qb节点充电至高电位电压vdd。

第五晶体管t5包括连接至起始信号输入端vst的栅极、连接至qb节点的漏极以及连接至低电位电压vss的输入端的源极。第五晶体管t5响应于起始信号输入端vst的电压而将qb节点放电至低电位电压vss。

第六晶体管t6包括连接至q节点的栅极、连接至qb节点的漏极以及连接至低电位电压vss的输入端的源极。第六晶体管t6响应于qb节点的电压而将qb节点放电至低电位电压vss。

图9是例示桥级的主节点和驱动信号的电压变化的时序图。

下面参照图9描述桥级的操作。

在第一显示周期td1结束之前，第k级stg(k)输出第k级选通脉冲gout(k)。第k级选通脉冲gout(k)被施加至包括在第一桥级bs1中的第一晶体管t1的栅极。

第一桥级bs1的第一晶体管t1响应于第k级选通脉冲gout(k)而将q节点预充电至高电位电压vdd。

在第一触摸感测周期tt1期间，q节点维持预充电状态。

当在第一触摸感测周期tt1结束之后第二显示周期td2开始时，第一桥级bs1的上拉晶体管tpu的漏极接收桥时钟bclk。作为上拉晶体管tpu的栅极的q节点由于桥时钟bclk而被自举。当上拉晶体管tpu的栅极至源极电压在自举q节点的过程中达到阈值电压vth时，上拉晶体管tpu被导通。桥时钟bclk是在第二显示周期td2内输出第(k+1)选通脉冲gout(k+1)之前施加的。第一桥级bs1的上拉晶体管tpu通过输出端nout输出第一进位信号carry1。

第一进位信号carry1被施加至第(k+1)级stg(k+1)的起始控制晶体管tvst。第(k+1)级stg(k+1)的起始控制晶体管tvst响应于第一进位信号carry1而对q1节点进行预充电。对q1节点进行预充电的第(k+1)级stg(k+1)使用施加至上拉晶体管tpu_g的选通时钟clk对输出端nout_g进行充电，并且输出第(k+1)选通脉冲gout(k+1)。

如上所述，根据实施方式的移位寄存器包括用于对级的q节点进行充电的桥级，该桥级在触摸感测周期tt结束之后输出第一选通脉冲。因此，实施方式能够解决因为面板块的第一级的q节点在触摸感测周期tt期间被放电而导致没有顺利输出选通脉冲gout的问题。

图10例示了根据比较示例的移位寄存器的配置。图11是图10中所示的移位寄存器的输出信号的时序图。图10中所示的各个级gip可以利用与根据第一实施方式的级组的级相同的电路来实现。

参照图10和图11，根据比较示例的级接收前级的输出以作为起始信号vst，并且输出选通脉冲。第一触摸感测周期tt1存在于驱动第一级组block_1的周期与驱动第二级组block_2的周期之间。

第九级gip9接收第八级gip8的输出以作为起始信号gip_vst，并且对q节点gip9_q进行充电。当输入选通时钟gip9_clk时，第九级gip9输出第九选通脉冲gout9。第九级gip9在从对q节点gip9_q进行充电起经过第一触摸感测周期tt1的时间点接收选通时钟gip9_clk。因此，第九级gip9的q节点gip9_q在第一触摸感测周期tt1期间被放电，并且即使输入了选通时钟gip9_clk，也没有顺利执行自举。另外，第九级gip9不能输出第九选通脉冲gout9。

另一方面，在根据第一实施方式的显示装置中，在触摸感测周期tt结束之后，面板块的第一级(例如，stg(k+1))使用通过第一桥级bs1输出的第一进位信号来进行操作。因此，实施方式能够改善因为面板块的第一级的q节点在触摸感测周期tt期间被放电而导致没有顺利输出选通脉冲的现象。

图12例示了根据第二示例实施方式的桥级。图13例示了桥级的前级和后级。图14是例示根据第二示例实施方式的桥级的主节点的驱动信号和电压的时序图。根据第二实施方式的移位寄存器基本上与根据第一实施方式的移位寄存器具有相同的配置，并且通过与第一实施方式相同的操作来输出选通脉冲。因此，下面将省略对根据第二实施方式的移位寄存器的配置和操作的详细描述。

图12中所示的级限于桥级。即，基于图8中所示的级来描述用于将选通脉冲施加至面板块的级的电路配置。

参照图12至图14描述根据第二实施方式的桥级及其操作。

根据第二实施方式的桥级bs包括第一上拉晶体管tpu1、第二上拉晶体管tpu2、下拉晶体管tpd以及第一晶体管t1至第六晶体管t6。

第一上拉晶体管tpu1包括连接至q节点的栅极、接收第一桥时钟bclk1的漏极以及连接至第一输出端nout1的源极。因此，第一上拉晶体管tpu1在施加第一桥时钟bclk1期间响应于q节点的电压而输出第一进位信号carry1。

第二上拉晶体管tpu2包括连接至q节点的栅极、接收第二桥时钟bclk2的漏极以及连接至第二输出端nout2的源极。因此，第二上拉晶体管tpu2在施加第二桥时钟bclk2期间响应于q节点的电压而输出第二进位信号carry2。

在第一显示周期td1结束之前，第k级stg(k)输出第k选通脉冲gout(k)。第k选通脉冲gout(k)被施加至包括在第一桥级bs1中的第一晶体管t1的栅极。

第一桥级bs1的第一晶体管t1响应于第k选通脉冲gout(k)而将q节点预充电至高电位电压vdd。

在第一显示周期td1内第k选通脉冲gout(k)结束之后，上拉晶体管tpu的漏极接收桥时钟bclk2。作为上拉晶体管tpu的栅极的q节点由于桥时钟bclk而被自举。当上拉晶体管tpu的栅极至源极电压在自举q节点的过程中达到阈值电压vth时，上拉晶体管tpu被导通。因此，第一桥级bs1的第二上拉晶体管tpu2通过第二输出端nout2输出第二进位信号carry2。

第二进位信号carry2被施加至包括在前级(例如，第k级stg(k))中的q节点控制晶体管tn。第k级stg(k)的q节点控制晶体管tn响应于第二进位信号carry2而对q节点进行放电。因此，面板块的最后级(例如，第k级stg(k))的下拉晶体管tpd_g维持截止状态。

在上述第一实施方式中，因为设置在面板块pb的最后级的上拉晶体管tpu在触摸感测周期tt1期间接收高电位电压，所以加快了恶化。

另一方面，根据第二实施方式的桥级bs在触摸感测周期tt之前使用第二进位信号carry2对前级的q节点进行放电。因此，在第二实施方式中，因为设置在面板块pb的最后级的上拉晶体管tpu在触摸感测周期tt期间接收低电位电压，所以能够防止或降低恶化的加快。

在第二显示周期td2内输出在第(k+1)选通脉冲gout(k+1)之前施加的第一桥时钟bclk1。第一桥级bs1的第一上拉晶体管tpu1通过第一输出端nout1输出第一进位信号carry1。

第一进位信号carry1被施加至后级(例如，第(k+1)级stg(k+1))的第一晶体管t1。第(k+1)级stg(k+1)的第一晶体管t1响应于第一进位信号carry1而对q节点进行预充电。对q节点进行预充电的第(k+1)级stg(k+1)使用施加至上拉晶体管tpu的选通时钟clk对输出端nout进行充电，并且输出第(k+1)选通脉冲gout(k+1)。

尽管已经参照多个例示性实施方式描述了实施方式，但应理解的是，本领域技术人员可以设计出将落入在本公开的原理的范围内的许多其它修改和实施方式。更具体地，可以对本公开的范围内的主题组合设置的组成部分和/或设置、附图和所附权利要求进行各种变型和修改。除了对组成部分和/或设置进行变型和修改之外，对本领域技术人员而言，可选的用途也将是显而易见的。