显示设备及其驱动方法与流程

技术领域

本发明涉及一种将触摸传感器嵌入像素阵列的显示设备及其驱动方法。

背景技术：

用户界面(UI)被配置成促使用户能与不同的电子设备进行通信，并且由此可以轻松舒适地根据需要来控制电子设备。关于用户界面的示例包括小键盘、键盘、鼠标、屏幕显示(OSD)以及具有红外通信功能或射频(RF)通信功能的遥控器。用户界面技术的持续扩展提升了用户的感受性和处理便利性。新近开发的用户界面包括触摸UI、语音识别UI、3D UI等等。

触摸UI主要在智能电话之类的便携式信息设备中被采用，并且业已扩展至笔记本电脑、计算机显示器以及家用电器。新提出的一种技术(以下将其称为“内嵌式(in-cell)触摸传感器技术”)是将触摸传感器嵌入显示面板的像素阵列中。在这种内嵌式触摸传感器技术中，触摸传感器可以在不增加显示面板厚度的情况下被安装在显示面板中。触摸传感器通过寄生电容与像素相连。为了减小像素与触摸传感器之间的耦合造成的相互影响，一个帧周期可以被时间分割成驱动像素的时段(以下将其称为“显示器驱动时段”)和驱动触摸传感器的时段(以下将其称为“触摸传感器驱动时段”)。

在内嵌式触摸传感器技术中，与显示面板的像素相连的电极被用作触摸传感器的电极。例如，在内嵌式触摸传感器技术中，向液晶显示器的像素供应公共电压的公共电极被分割，并且分割后的公共电极图案被用作触摸传感器的电极。

与内嵌式触摸传感器相连的寄生电容会因为内嵌式触摸传感器与像素之间的耦合而增大。如果寄生电容增大，那么触摸灵敏度和触摸识别精度将会劣化。一种无负载驱动方法可用于减小寄生电容对触摸感测处理的影响。

这种无负载驱动方法在触摸传感器驱动时段中向显示面板的数据线和栅极线供应与触摸信号具有相同相位和相同幅度的AC(交流)信号，由此减小触摸传感器的寄生电容对触摸感测处理的影响。更具体地说，这种无负载驱动方法向数据线供应输入图像的数据电压，此外，在显示驱动时段中向栅极线供应与数据电压同步的栅极脉冲，并且在触摸传感器驱动时段中向数据线和栅极线供应与触摸驱动信号同步的AC信号。

在这种无负载驱动方法中，由于在寄生电容两端(触摸传感器和信号线)施加了具有相同相位和相同幅度的触摸驱动信号及AC信号，因此可以消除寄生电容的影响。原因在于寄生电容两端的电压会同时改变，并且随着寄生电容两端之间的电压差的减小，充入寄生电容的电荷量会减小。依照这种无负载驱动方法，充入寄生电容的电荷量理论上为零。由此可以得到没有寄生电容的无负载效应。

这种无负载效应可以在触摸驱动信号和AC信号具有完全相同的相位和相同的幅度的时候得到。

在这种无负载驱动方法中，触摸灵敏度和触摸识别精度会随着触摸驱动信号幅度的增大而改善。然而，由于栅极驱动器集成电路(IC)的规范，触摸驱动信号的幅度增大是存在限制的。

技术实现要素：

本发明提供了一种能通过增大触摸驱动信号的幅度来提升触摸灵敏度以及触摸识别精度的显示设备及其驱动方法。

在一个方面中，提供一种显示设备包括：包含像素和触摸传感器的显示面板，该显示面板在显示驱动时段和触摸传感器驱动时段中被时分驱动；主电源集成电路(IC)，被配置成产生第一栅极高电压和小于所述第一栅极高电压的第二栅极高电压；触摸电源IC，被配置成产生具有与所述第二栅极高电压相对应的幅度的第一AC(交流)信号；以及栅极驱动器，被配置成基于所述第一栅极高电压来产生栅极脉冲，以便在所述显示驱动时段中向与所述像素相连的栅极线供应栅极脉冲，以及在所述触摸传感器驱动时段中向所述栅极线供应所述第一AC信号。

优选地，在所述触摸传感器驱动时段中，与所述第一AC信号具有相同相位和相同幅度的触摸驱动信号被供应给所述触摸传感器，以及与所述第一AC信号具有相同相位和相同幅度的第二AC信号被供应给与所述像素相连的数据线。

优选地，所述第一AC信号的幅度具有与所述第一栅极高电压和所述第二栅极高电压之差成比例的电压裕度。

优选地，该显示设备还包括时序控制器，被配置成分析输入图像，并且根据所述输入图像的属性来产生功率控制信号；所述主电源IC响应于所述功率控制信号来控制所述第二栅极高电压。

优选地，该显示设备还包括被配置成输出第一到第三PWM信号的脉宽调制(PWM)生成器。所述第一到第三PWM具有相同的相位。

优选地，所述触摸电源IC基于第一PWM信号来产生具有与所述第二栅极高电压相对应的幅度的触摸驱动信号，或者基于第二PWM信号来产生具有与所述第二栅极高电压相对应的幅度的第一AC信号，或者基于第三PWM信号来产生具有与所述第二栅极高电压相对应的幅度的第二AC信号。

优选地，所述触摸电源IC基于公共电压来对所述第一PWM信号执行电平移位以产生所述触摸驱动信号，基于所述公共电压来对所述第二PWM信号执行电平移位以产生所述第一AC信号，并且基于栅极低电压来对所述第三PWM信号执行电平移位以产生所述第二AC信号。

在另一个方面中，提供一种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括显示面板，所述显示面板包括像素和触摸传感器，该显示面板在显示驱动时段和触摸传感器驱动时段中被时分驱动，该方法包括：产生第一栅极高电压和小于所述第一栅极高电压的第二栅极高电压，产生具有与所述第二栅极高电压相对应的幅度的第一AC(交流)信号，以及在显示驱动时段中基于所述第一栅极高电压来产生栅极脉冲以向与所述像素相连的栅极线供应所述栅极脉冲，以及在所述触摸传感器驱动时段中向所述栅极线供应所述第一AC信号。

优选地，该方法还包括：在所述触摸传感器驱动时段中，向所述触摸传感器供应与所述第一AC信号具有相同相位和相同幅度的触摸驱动信号，以及在所述触摸传感器驱动时段中，向与所述像素相连的数据线供应与所述第一AC信号具有相同相位和相同幅度的第二AC信号。

优选地，所述第一AC信号的幅度具有与所述第一栅极高电压和所述第二栅极高电压之差成比例的电压裕度。

优选地，该方法还包括：分析输入图像，以及依照输入图像的属性来产生功率控制信号。

优选地，产生所述第二栅极高电压包括响应于所述功率控制信号来控制所述第二栅极高电压。

在一个实施方式中，一种显示设备包括：显示面板，包括一个或多个像素、多个触摸传感器以及与所述一个或多个像素连接的栅极线，该显示面板在显示驱动时段和触摸传感器驱动时段中被驱动。所述显示面板可包括用于驱动所述显示面板的驱动电路。所述驱动电路的栅极驱动器根据栅极高电压产生栅极脉冲并且将所述栅极脉冲提供给所述栅极线。所述驱动电路的电源电路产生所述栅极高电压，所述电源电路在所述显示驱动时段中产生具有第一电压电平的栅极高电压，并且在所述触摸传感器驱动时段中产生具有低于所述第一电压电平的第二电压电平的栅极高电压。

在一个实施方式中，所述驱动电路的触摸电源电路产生具有与所述栅极高电压的第二电压电平相对应的幅度的第一交流AC信号，其中所述栅极驱动器在所述显示驱动时段中向所述栅极线提供所述栅极脉冲，并且在所述触摸传感器驱动时段中向所述栅极线提供所述第一AC信号。

在一个实施方式中，在所述触摸传感器驱动时段中，与所述第一AC信号具有相同相位和相同幅度的触摸驱动信号被供应给所述触摸传感器，与所述第一AC信号具有相同相位和相同幅度的第二AC信号被供应给与所述像素相连的数据线。

在一个实施方式中，脉宽调制(PWM)生成器被配置成输出具有相同相位的第一PWM信号、第二PWM信号和第三PWM信号，其中所述触摸电源电路基于所述第一PWM信号来产生具有与所述栅极高电压的第二电压电平相对应的幅度的触摸驱动信号，基于所述第二PWM信号来产生具有与所述栅极高电压的第二电压电平相对应的幅度的第一AC信号，并且基于所述第三PWM信号来产生具有与所述栅极高电压的第二电压电平相对应的幅度的第二AC信号。

在一个实施方式中，所述触摸电源电路基于公共电压来对所述第一PWM信号执行电平移位以产生所述触摸驱动信号，基于所述公共电压来对所述第二PWM信号执行电平移位以产生所述第一AC信号，并且基于栅极低电压来对所述第三PWM信号执行电平移位以产生所述第二AC信号。

在一个实施方式中，所述第一AC信号的幅度具有与所述栅极高电压的第一电压电平和第二电压电平之差成比例的电压裕度。

在一个实施方式中，所述显示设备还包括时序控制器，所述时序控制器被配置为分析输入图像并且根据所述输入图像的属性产生功率控制信号，其中所述电源电路响应于所述功率控制信号控制所述栅极高电压的第二电压电平。

本发明还提供一种显示设备的驱动电路，所述显示设备包括：一个或多个像素、多个触摸传感器以及与所述一个或多个像素连接的栅极线，该显示设备在显示驱动时段和触摸传感器驱动时段中被驱动，所述驱动电路包括：用于产生用于栅极驱动器的栅极高电压的电源电路，所述栅极驱动器基于所述栅极高电压向所述栅极线提供栅极脉冲，其中所述电源电路在所述显示驱动时段中产生具有第一电压电平的栅极高电压，并且在所述触摸传感器驱动时段中产生具有低于所述第一电压电平的第二电压电平的栅极高电压。

本发明还提供一种用于驱动显示设备的方法，该显示设备包括显示面板，该显示面板包括一个或多个像素、多个触摸传感器以及与所述一个或多个像素连接的栅极线，该显示面板在显示驱动时段和触摸传感器驱动时段中被驱动，该方法包括：基于栅极高电压在栅极驱动器处产生栅极脉冲，并将所述栅极脉冲提供给所述栅极线；在所述显示驱动时段中产生具有第一电压电平的栅极高电压；以及在所述触摸传感器驱动时段中产生具有低于所述第一电压电平的第二电压电平的栅极高电压。

附图说明

所包括的附图提供了关于本发明的进一步的理解，其被引入并构成了本申请的一部分，这些附图示出了本发明的实施方式，并且连同说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个例示实施方式的显示设备；

图2显示了被嵌入像素阵列中的触摸传感器的一个示例；

图3是显示根据发明的一个例示实施方式的在时分驱动中的显示驱动时段和触摸传感器驱动时段中被提供给触摸传感器、数据线和栅极线的触摸驱动信号和AC信号的波形图；

图4显示了根据本发明的一个例示实施方式的显示面板、时序控制器、触摸驱动装置以及显示驱动器的连接关系。

图5显示了图4所示的SRIC的内部结构；

图6示出了根据本发明的一个例示实施方式的主电源IC、TPIC以及PWM生成器中的每一个的操作；

图7是显示取决于第一栅极高电压与第二栅极高电压之间的差值的第一AC信号幅度的波形图；

图8是显示响应于功率控制信号而被控制的第二栅极高电压的波形图；以及

图9-11显示了根据本发明的一个例示实施方式的触摸驱动装置的不同示例。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施方式进行描述，附图中示出了其中的一些示例。在整个附图中将尽可能地使用相同的参考数字来标引相同或相似的部分。如果确定关于已知技术的详细描述会误导本发明的实施方式，那么将会省略该描述。

图1-6显示了根据本发明的例示实施方式的显示设备。

参照图1-6，根据本发明实施方式的显示设备可以基于平板显示器例如液晶显示器(LCD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)、有机发光二极管显示器、以及电泳显示器(EPD)来实施。在以下描述中，本发明的实施方式是用液晶显示器作为平板显示器的示例来进行描述的。也可使用其他平板显示器。

显示设备包括显示模块和触摸模块。

显示模块可以包括显示面板10、显示驱动器、时序控制器16以及主机系统19。

显示面板10包括在上基板和下基板之间形成的液晶层。显示面板10的像素阵列包括在数据线D1-Dm和栅极线G1-Gn限定的像素区域中形成的像素101，其中m和n是正整数。每一个像素101都包括在数据线D1-Dm和栅极线G1-Gn的交叉点上形成的薄膜晶体管(TFT)，被充电至数据电压的像素电极，与像素电极相连并保持液晶单元的电压的存储电容器等等。

在显示面板10的上基板上可以形成黑矩阵、滤色器等等。显示面板10的下基板可被配置成COT(TFT上滤色器)结构。在这种情况下，在显示面板10的下基板上可以形成黑矩阵和滤色器。在显示面板10的上基板或下基板上可以形成公共电极，并且向公共电极供应公共电压Vcom。在显示面板10的上基板和下基板上分别附着偏振板。在显示面板10的上基板和下基板中的与液晶相接触的内表面上分别形成了用于设置液晶预倾角的取向层。在显示面板10的上基板与下基板之间形成了一个柱状衬垫料，以便保持液晶单元的单元间隙恒定。

在显示面板10的背表面下方可以设置背光单元。背光单元可以作为边缘型背光单元和直下型背光单元之一来实现，并且将光照射在显示面板10上。显示面板10可以采用任何已知的模式包括扭曲向列(TN)模式，垂直取向(VA)模式，面内切换(IPS)模式，边缘场切换(FFS)模式等等实施。

显示驱动器包括数据驱动电路12和栅极驱动器14。显示驱动器在时序控制器16的控制下将输入图像数据RGB施加于显示面板10的像素101。数据驱动器12将从时序控制器16接收的输入图像数据RGB转换成正和负的模拟伽马补偿电压，并且输出数据电压。然后，数据驱动器12将数据电压提供给数据线D1-Dm。栅极驱动器14则依次将与数据电压同步的栅极脉冲(或扫描脉冲)提供给栅极线G1-Gn，并且选择将要施加数据电压的显示面板10中的像素行。

时序控制器16接收来自主机系统19的时序信号，例如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE以及主时钟MCLK。时序控制器16将数据驱动器12和栅极驱动器14的操作时序相互同步。并且时序控制器16产生数据时序控制信号和扫描时序控制信号，以便使用这些时序信号来分别控制数据驱动器12和扫描驱动器14的操作时序。数据时序控制信号包括源极采样时钟SSC、源极输出使能信号SOE、极性控制信号POL等等。扫描时序控制信号包括栅极起始脉冲GSP，栅极移位时钟GSC，栅极输出使能信号GOE等等。时序控制器16分析输入图像，并且依照输入图像的属性来产生功率控制信号PSS。

主机系统19将输入图像数据RGB以及时序信号Vsync、Hsync、DE和MCLK传送到时序控制器16。更进一步，主机系统19可以运行与从触摸驱动装置18接收的触摸坐标信息TDATA(XY)相关联的应用。

触摸模块包括触摸传感器TS1-TS4以及用于驱动触摸传感器TS1-TS4的触摸驱动装置18。

触摸传感器TS1-TS4可以作为通过电容方式感测触摸输入的电容传感器来实施。触摸传感器TS1-TS4中的每一个都具有电容。电容可以分成自电容和互电容。自电容可以沿着在一个方向上形成的单层导线形成，并且互电容可以在相互垂直的两条导线之间形成。

触摸传感器TS1-TS4可被嵌入显示面板10的像素阵列中。参照图2，显示面板10的像素阵列包括触摸传感器TS1-TS4以及与触摸传感器TS1-TS4相连的传感器线L1-Li，其中“i”是小于m和n的正整数。像素101的公共电极COM被分成多个分段(segment)。触摸传感器TS1-TS4是作为分割后的公共电极COM实施的。一个公共电极分段共同连接到多个像素101，并且形成一个触摸传感器。触摸传感器TS1-TS4UI在显示驱动时段Td中向像素101供应公共电压Vcom。在触摸传感器驱动时段Tt中，触摸传感器TS1-TS4接收触摸驱动信号Vdrv，并且感测输出输入。作为示例，图2显示了自电容触摸传感器。其他类型的触摸传感器也可以用于触摸传感器TS1-TS4。

触摸驱动装置18感测触摸操作前后的触摸传感器TS1-TS4的电荷变化，并且确定是否执行了使用手指(或触笔)之类的导电材料的触摸操作以及触摸操作的位置。触摸驱动装置18分析触摸传感器TS1-TS4的电荷变化，其确定是否接收到触摸输入，并且计算触摸输入位置的坐标。触摸输入位置的坐标信息TDATA(XY)被传送到主机系统19。

根据本发明实施方式的显示设备将一个帧时段时间分割成用于感测触摸输入的时段和用于施加输入图像数据的时段。关于这一点，如图3所示，时序控制器16可以基于触摸使能信号TEN将一个帧时段时间分割成用于感测触摸输入的触摸传感器驱动时段Tt以及用于施加输入图像数据的显示驱动时段Td。作为示例，图3显示了将一个帧时段时间分割成触摸传感器驱动时段Tt和显示驱动时段Td。本发明的实施方式并不局限于此。举例来说，一个帧时段还可以被时间分割成至少一个触摸传感器驱动时段Tt以及至少一个显示驱动时段Td。

在显示驱动时段Td中，数据驱动器12在时序控制器16的控制下向数据线D1-Dm供应数据电压，并且栅极驱动器14在时序控制器16的控制下依次向栅极线G1-Gn供应与数据电压同步的栅极脉冲。在显示驱动时段Td中，栅极驱动器14基于第一栅极高电压Vgh1来产生栅极脉冲，并且将栅极脉冲提供给与像素相连的栅极线G1-Gn。在触摸传感器驱动时段Tt中，栅极驱动器14向栅极线G1-Gn供应第一AC信号。在显示驱动时段Td中，触摸驱动装置18停止触摸感测操作。

在触摸传感器驱动时段Tt中，触摸驱动装置18驱动触摸传感器TS1-TS4。触摸驱动装置18通过传感器线L1-Li来向触摸传感器TS1-TS4供应触摸驱动信号Vdrv，并且感测触摸输入。

在触摸传感器驱动时段Tt中，显示驱动器(12，14)向与像素101相连的信号线D1-Dm以及G1-Gn供应与触摸驱动信号Vdrv同步的第一和第二AC信号LFD1和LFD2，由此将连接到像素101的信号线D1-Dm和G1-Gn与触摸传感器TS1-TS4之间的寄生电容最小化。

第一AC信号LFD1被充电成具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度。在触摸传感器驱动时段Tt中，触摸电源集成电路(IC)产生具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度的第一AC信号LFD1。在将第一AC信号LFD1变成具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度的时候，第二AC信号LFD2和触摸驱动信号Vdrv可被变成与第一AC信号LFD1具有相同的相位和相同的幅度。稍后将会对此进行详细描述。

如图3所示，在触摸传感器驱动时段Tt中，触摸传感器驱动器RIC向触摸传感器TS1-TS4供应触摸驱动信号Vdrv。在触摸传感器驱动时段Tt中，显示驱动器(12，14)向栅极线G1-Gn供应第一AC信号LFD1，以及向数据线D1-Dm供应第二AC信号LFD2。换句话说，在用于感测触摸输入的触摸传感器驱动时段Tt中，触摸传感器驱动器RIC向触摸传感器TS1到TS4供应触摸驱动信号Vdrv，向连接到像素101的栅极线G1-Gn供应与触摸驱动信号Vdrv具有相同相位和相同幅度的第一AC信号LFD1，以及向连接到像素101的数据线D1-Dm供应与触摸驱动信号Vdrv具有相同相位和相同幅度的第二AC信号LFD2。

参照图5，触摸传感器驱动器RIC可以包含多路复用器MUX和感测单元SU。虽然没有显示，但是多路复用器MUX在微控制器单元(MCU)的控制下选择感测单元SU访问的触摸传感器TS，然后向所选择的触摸传感器TS提供触摸驱动信号Vdrv。

感测单元SU通过多路复用器MUX与传感器线L1-Li相连，测量从触摸传感器TS接收的电压波形变化，并且将这种变化转换成数字数据。感测单元SU包括用于放大所接收的触摸传感器TS的电压的放大器，用于累积由放大器放大的电压的积分器，以及用于将积分器的电压转换成数字数据的模数转换器(ADC)。从ADC输出的数字数据是触摸原始数据，并且被传送到MCU。

图4显示了显示面板10、时序控制器16、触摸驱动装置18以及显示驱动器(12，14)的连接关系。图5显示了图4所示的SRIC的内部结构。图6示出了根据本发明实施方式的主电源IC、TPIC以及脉宽调制(PWM)生成器中的每一个的操作。

参照图4-6，触摸驱动装置18可以包括安装在控制印刷电路板(PCB)CPCB上的时序控制器16、触摸电源IC 260(或TPIC)，以及主电源IC 300(或PMIC)。触摸驱动装置18还可以包括PWM生成器250。PWM生成器250可被安装在控制PCB CPCB上。

控制PCB CPCB可以通过电缆电连接到源极PCB SPCB。源极PCB SPCB和显示面板10彼此可以通过第一COF(膜上芯片)COF1电连接。在使用小型显示设备时，控制PCB CPCB可以集成在源极PCB SPCB中。

实施数据驱动器12的源极驱动器IC SIC和触摸传感器驱动器RIC集成在一起，由此形成SRIC。SRIC被安装在第一COF COF1上。

实施栅极驱动器14的栅极驱动器IC GIC被安装在第二COF COF2上。第二COF COF2附着于显示面板10。

在使用小型显示设备时，第一COF COF1和第二COF COF2可以是以COG(玻璃上芯片)的形式形成的。

触摸传感器驱动器RIC包括多路复用器MUX和感测单元SU。在触摸传感器驱动时段Tt中，触摸传感器驱动器RIC向所选择的触摸传感器TS供应从触摸电源IC 260接收的触摸驱动信号Vdrv，累积从所选择的触摸传感器TS接收的电荷，并且输出触摸原始数据T1-T3。在显示驱动时段Td中，传感器线L1-Li与多路复用器MUX之间的连接被释放(即，断开)，并且传感器线L1-Li1与公共电压输入端子(未显示)相连。由此，在显示驱动时段Td中向触摸传感器TS供应公共电压。

源极驱动器IC SIC包括响应于触摸使能信号TEN而被导通或关断的输出控制开关SW。在触摸传感器驱动时段Tt中，输出控制开关SW将输出第二AC信号LFD2的触摸电源IC 260连接到数据线D1-D5，使得第二AC信号LFD2提供给数据线D1-D5。

在显示驱动时段Td中，输出控制开关SW将输出数据电压DATA1-DATA5的输出缓存器BUF连接到数据线D1-D5，并且使得数据电压DATA1-DATA5提供给数据线D1-D5。

在触摸传感器驱动时段Tt中，栅极驱动器IC GIC将用于产生幅度与第二栅极高电压Vgh2相对应的第一AC信号LFD1的触摸电源IC 260连接到栅极线G1-Gn，并且使得第一AC信号LFD1提供给栅极线G1-Gn。栅极驱动器IC GIC和触摸电源IC 260通过第一COF COF1、LOG(玻璃上线)线、第二COF COF2等等相互连接。LOG线是设置在显示面板10的显示基板上的信号线。在显示驱动时段Td中，栅极驱动器IC GIC与触摸电源IC 260之间的电连接被释放。

PWM生成器250输出具有相同相位的第一PWM信号P1、第二PWM信号P2以及第三PWM信号P3。

触摸电源IC 260基于第一PWM信号P1来产生具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度的触摸驱动信号Vdrv，并且基于第二PWM信号P2来产生具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度的第一AC信号LFD1，以及基于第三PWM信号P3来产生具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度的第二AC信号LFD2。在一个实施方式中，Vdrv/LFD1/LFD2的幅度对应于第二栅极高电压Vgh2，因为其幅度随着第二栅极高电压Vgh2的电压电平的变化而变化。

如图6所示，触摸电源IC 260从主电源IC 300接收具有DC电平的栅极低电压VGL以及公共电压Vcom。栅极低电压VGL是能够使显示面板10中包含的TFT截止的电压。触摸电源IC 260基于公共电压Vcom来对从PWM生成器250接收的第一PWM信号P1执行电平移位，并且产生触摸驱动信号Vdrv。触摸电源IC 260基于公共电压Vcom来对从PWM生成器250接收的第二PWM信号P2执行电平移位，并且产生第一AC信号LFD1。并且触摸电源IC260还基于栅极低电压VGL来对从PWM生成器250接收的第三PWM信号P3执行电平移位，并且产生第二AC信号LFD2。触摸电源IC 260使触摸驱动信号Vdrv、第一AC信号LFD1以及第二AC信号LFD2具有相同的幅度，并且该幅度与对应于第二栅极高电压Vgh2的幅度相同。

迄今为止，本发明的实施方式描述了触摸电源IC 260从PWM生成器250接收第一到第三PWM信号P1-P3，对第一到第三PWM信号P1-P3执行电平移位，以及使触摸驱动信号Vdrv、第一AC信号LFD1和第二AC信号LFD2具有相同的幅度。然而，本发明的实施方式并不局限于此。例如，触摸电源IC 260可以从PWM生成器250接收第一到第三PWM信号P1到P3之一，对所接收的PWM信号执行电平移位，以及产生触摸驱动信号Vdrv、第一AC信号和第二AC信号LFD2。

作为示例，图6显示了将具有DC电平的栅极低电压VGL输入触摸电源IC 260。而本发明的实施方式并不局限于此。例如，触摸电源IC 260可以接收栅极低电压VGL，在显示驱动时段Td中基于第一栅极高电压Vgh1来产生栅极脉冲，以及在触摸传感器驱动时段Tt中基于第二PWM信号P2来产生具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度的第一AC信号LFD1。

作为示例，图6显示了将具有DC电平的公共电压Vcom输入触摸电源IC 260。而本发明的实施方式并不局限于此。例如，触摸电源IC 260可以接收公共电压Vcom，在显示驱动时段Td中产生公共电压Vcom，在触摸传感器驱动时段Tt中基于第一PWM信号P1来产生具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度的触摸驱动信号Vdrv，以及在触摸传感器驱动时段Tt中基于第三PWM信号P3来产生具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度的第二AC信号LFD2。

作为示例，图6显示了不在触摸电源IC 260中嵌入依照显示驱动时段Td和触摸传感器驱动时段Tt导通或关断的开关Q1和Q2。而本发明的实施方式并不局限于此。举例来说，开关Q和Q2也可以被嵌入触摸电源IC 260中。

主电源IC 300产生栅极高电源电压(其可以具有第一栅极高电压电平Vgh1或第二栅极高电压电平Vgh2)、栅极低电源电压VGL、公共电压Vcom、高电位驱动电压VDD、高电位逻辑电压VCC等等。

在将输入图像数据施加于像素101的显示驱动时段Td中，主电源IC 300产生第一栅极高电压Vgh1。第一栅极高电压Vgh1是能在显示驱动时段Td中导通显示面板10中包含的TFT的电压。在感测针对触摸传感器TS的触摸输入的触摸传感器驱动时段Tt中，主电源IC 300产生小于第一栅极高电压Vgh1的第二栅极高电压Vgh2。在这种情况下，主电源IC 300可以响应于功率控制信号PSS，例如通过调整第二栅极高电压Vgh2的电压电平来控制第二栅极高电压Vgh2。第一栅极高电压Vgh1和栅极低电压是用于产生施加于栅极线的栅极脉冲的电压。高电位驱动电压VDD是被提供给源极驱动器IC SIC中包含的伽马串(gamma string)的电源电压。高电位逻辑电压VCC是用于操作源极驱动器IC SIC、SRIC以及栅极驱动器IC GIC的内部逻辑的操作电压。

根据本发明实施方式的显示设备是触摸传感器集成型显示设备。这种集成了触摸传感器集成型显示设备可以采用如图4所示的双馈送方法，由此将RC延迟造成的信号失真最小化。依照双馈送方法，数据电压从彼此相对的显示面板10的第一和第二侧同时提供给数据线D1-Dm，并且栅极脉冲从彼此相对的显示面板10的第三和第四侧同时提供给栅极线G1-Gn。而本发明的实施方式并不局限于此。

图7是显示取决于第一栅极高电压和第二栅极高电压之间的差值的第一AC信号的幅度的波形图。图8显示了响应于功率控制信号而被控制的第二栅极高电压的波形图。

栅极驱动器IC GIC是在预定驱动电压范围以内驱动的。可限制栅极驱动器IC GIC的电压电平范围，使得在预定的驱动电压范围以内对其进行驱动。栅极驱动器IC GIC的电压电平范围由栅极高电源电压VGH与栅极低电源电压VGL之间的差值限定。如果栅极驱动器IC GIC的预定驱动电压范围是15V到40V，那么可以将栅极驱动器IC GIC的电压电平范围限制成小于40V的值。

举例来说，如果将栅极高电源电压VGH设置成30V，那么将栅极低电源电压VGL设置成小于-10V，由此在40V的电压电平范围以内驱动栅极驱动器IC GIC。如上所述，可限制栅极驱动器IC GIC的电压电平范围，以便在预定的驱动电压范围以内驱动栅极驱动器IC GIC。

在显示驱动时段Td中，栅极驱动器IC GIC将栅极高电压VGH在其电压电平范围以内设置的尽可能高，并且将栅极高电压VGH提供给栅极线G1-Gn，由此稳定地驱动显示设备。由于栅极驱动器IC GIC将栅极高电压VGH在其电压电平范围以内设置的尽可能高，因此，在受限的电压电平范围以内，栅极低电压VGL的降低受到限制。由此，在触摸传感器驱动时段Tt中提供给栅极线G1-Gn的第一AC信号LFD1的低电平会受到限制。为了解决这个问题，如图7所示，根据本发明实施方式的显示设备在用于向像素施加输入图像数据的显示驱动时段Td中产生第一栅极高电压Vgh1，并且在用于感测针对触摸传感器TS的触摸输入的触摸传感器驱动时段Tt中产生小于第一栅极高电压Vgh1的第二栅极高电压Vgh2。

在触摸传感器驱动时段Tt中，所产生的第二栅极高电压Vgh2可以比第一栅极高电压Vgh1小Δd。因此，第一AC信号LFD1的低电平可以减小Δd。结果，第一AC信号LFD1的幅度“am”可被增大两倍的电压Δd。幅度“am”可以指峰到峰幅度。

举例来说，假设将栅极驱动器IC GIC的预定驱动电压范围设置成40V，将第一栅极高电压Vgh1设置成30V，以及将第二栅极高电压Vgh2设置成28V，那么第一栅极高电压Vgh1与第二栅极高电压Vgh2之间的差值是2V。由于栅极驱动器IC GIC的预定驱动电压范围约为40V，因此，栅极驱动器IC GIC的电压电平范围可从(-10V到30V)移位至(-12V到28V)。因此，第一AC信号LFD1的低电平可以减小-2V。由于第一AC信号LFD1的低电平减小了-2V。因此，第一AC信号LFD1的高电平可以进一步增大2V。由此，与第一AC信号LFD1的摆动幅度对应的幅度“am”可以进一步增大4V。第一AC信号LFD1的幅度“am”可以与第一栅极高电压Vgh1和第二栅极高电压Vgh2之间的差值Δd成比例。在一个实施方式中，第一AC信号LFD1的幅度具有与第一栅极高电压Vgh1和第二栅极高电压Vgh2之差Δd成比例的电压裕度。

由于第一AC信号LFD1具有与第二栅极高电压Vgh2对应的幅度，因此，与第一AC信号LFD1分别具有相同相位和相同幅度的触摸驱动信号Vdrv和第二AC信号LFD2可以变成具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度。在触摸传感器驱动时段Tt中，与第一AC信号LFD1具有相同相位和相同幅度的触摸驱动信号Vdrv被提供给触摸传感器TS，而与第一AC信号LFD1具有相同相位和相同幅度的第二AC信号LFD2被提供给与像素相连的数据线。

如上所述，由于第一AC信号LFD1具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度，因此，本发明的实施方式可以增大第一AC信号LFD1的幅度“am”。更进一步，与第一AC信号LFD1具有相同相位和相同幅度的触摸驱动信号Vdrv和第二AC信号LFD2可以由于第一AC信号LFD1的幅度“am”的增加而改变。由此，根据本发明实施方式的显示设备的触摸灵敏度以及触摸识别精度能够得到提升。

参照图8，根据本发明实施方式的显示设备可在触摸传感器驱动时段Tt中产生小于第一栅极高电压Vgh1的第二栅极高电压Vgh2，以及在显示驱动时段Td中对输入图像进行分析，以便产生取决于输入图像属性的功率控制信号PSS。图像属性将会分析所显示的图像，并且在驱动过程中噪声增大的时候调整并补偿驱动电压。

在图8中，(a)显示了由于在显示驱动时段Td中输出的图像而导致触摸噪声增大的时候，响应于功率控制信号PSS而被控制的第二栅极高电压Vgh2。

公共电压Vcom的纹波可存在于特定图像(例如其中数据电压在显示驱动时段Td中大幅度变化的图像)期间。由此，触摸噪声可增大，并且触摸灵敏度和触摸识别精度可降低。为了提升触摸灵敏度和触摸识别精度，有必要向信号线提供具有较高电平的驱动电压。

虽然本发明的实施方式使用了以分割方式驱动显示驱动时段Td和触摸传感器驱动时段Tt的无负载驱动方法，然而，在向信号线提供具有较高电平的驱动电压的时候，在寄生电容两端(触摸传感器和驱动线)之间可能存在电压差。因此，充入寄生电容的电荷量并不为零。结果，触摸灵敏度可能会降低。

时序控制器16向主电源IC 300提供第一功率控制信号，并且增大第一栅极高电压Vgh1与第二栅极高电压Vgh2之间的差值。由于第一AC信号LFD1具有与第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度，因此，第一AC信号LFD1的幅度am1可被增大。由于与第一AC信号LFD1具有相同相位和相同幅度的触摸驱动信号Vdrv和第二AC信号LFD2由于第一AC信号LFD1的幅度“am1”的增加而改变，因此可以预先防止触摸灵敏度的降低。

在图8中，(b)显示了在显示驱动时段Td中输出的图像导致触摸噪声减小的时候，响应于功率控制信号PSS而被控制的第二栅极高电压Vgh2。公共电压Vcom的纹波可存在于特定图像(例如其中数据电压在显示驱动时段Td中轻微变化的图像)期间。因此，触摸噪声可减小，并且触摸灵敏度和触摸识别精度可提升。结果，即便向信号线提供具有较低电平的驱动电压，也可以保持触摸灵敏度和触摸识别精度不会降低。

在向信号线提供具有较低电平的驱动电压时，寄生电容的两端(触摸传感器和信号线)之间几乎没有电压差。因此，充入寄生电容的电荷量基本为零。时序控制器16向主电源IC 300提供第二功率控制信号，并且减小第一栅极高电压Vgh1与第二栅极高电压Vgh2之间的差值。由于第一AC信号LFD1具有与小于第一栅极高电压Vgh1的第二栅极高电压Vgh2相对应的幅度，因此，第一AC信号LFD1的幅度am2减小。由于与第一AC信号LFD1具有相同相位和相同幅度的触摸驱动信号Vdrv和LFD2由于第一AC信号LFD1的幅度“am2”的减小而改变，因此能够很容易保持触摸灵敏度。

如上所述，本发明的实施方式响应于功率控制信号PSS来控制第二栅极高电压Vgh2，并且能够将可能随着噪声而变化的触摸灵敏度保持在预定等级。

图9-11显示了根据本发明实施方式的触摸驱动装置18的不同示例。

根据本发明实施方式的触摸驱动装置18可以作为图9到11所示的IC封装来实施。

参照图9，触摸驱动装置18包括驱动器IC DIC和触摸感测IC TIC。

驱动器集成电路DIC包括触摸传感器通道单元100，Vcom缓存器110，开关阵列120，时序控制信号生成器130，多路复用器(MUX)140，以及DTX补偿单元150。

触摸传感器通道单元100通过传感器线与触摸传感器的电极相连，并且通过开关阵列120与Vcom缓存器110以及多路复用器140相连。多路复用器140将传感器线连接到触摸感测IC TIC。对于1-3多路复用器来说，多路复用器140以时分的方式依次将触摸感测IC的一个通道连接到三条传感器线，并且由此减少触摸感测IC TIC中的通道数量。响应于MUX控制信号MUXC1-MUXC3，多路复用器140依次选择将要与触摸感测IC TIC的通道相连的传感器线。多路复用器140通过触摸线与触摸感测IC TIC的通道相连。

Vcom缓存器110输出像素的公共电压Vcom。在显示驱动时段中，开关阵列120在时序控制信号生成器130的控制下将Vcom缓存器输出的公共电压Vcom提供给触摸传感器通道单元100。在触摸传感器驱动时段中，开关阵列120在时序控制信号生成器130的控制下将传感器线连接到触摸感测IC TIC。

时序控制信号生成器130产生用于对显示驱动器和触摸感测IC TIC的操作时序进行控制的时序控制信号。显示驱动器包括用于将输入图像数据施加于像素的数据驱动器12以及栅极驱动器14。数据驱动器12产生数据电压，并且将数据电压提供给显示面板10的数据线D1-Dm。数据驱动器12可以集成在驱动器IC DIC中。栅极驱动器14依次向显示面板10的栅极线G1-Gn提供与数据电压同步的栅极脉冲(或扫描脉冲)。栅极驱动器14可以与像素一起设置在显示面板10的基板上。

驱动器IC DIC的时序控制信号生成器130与在图1所示的时序控制器16中呈现的时序控制信号生成器基本相同。时序控制信号生成器130在显示驱动时段中驱动显示驱动器，并且在触摸传感器驱动时段中驱动触摸感测IC TIC。

如图3所示，时序控制信号生成器130产生用于限定显示驱动时段Td和触摸传感器驱动时段Tt的触摸使能信号TEN，并且将显示驱动器与触摸感测IC TIC同步。显示驱动器在触摸使能信号TEN的第一电平时段中将数据施加于像素。触摸感测IC TIC响应于触摸使能信号TEN的第二电平来驱动触摸传感器，并且感测触摸输入。触摸使能信号TEN的第一电平可以是高电平，并且触摸使能信号TEN的第二电平可以是低电平，反之亦然。

触摸感测IC TIC与驱动电源单元(未显示)相连，并且接收驱动电源。触摸感测IC TIC响应于触摸使能信号TEN的第二电平来产生触摸传感器驱动信号，并且将触摸传感器驱动信号施加于触摸传感器。触摸传感器驱动信号可以以不同的脉冲形状产生，这些形状包括方波、正弦波、三角波等等。然而，触摸传感器驱动信号优选是以方波脉冲的形状产生的，但这并不是必需的。在每一个触摸传感器上可以将触摸传感器驱动信号施加N次，由此在触摸感测IC TIC的积分器中N次或更多次地累积电荷，其中N是等于或大于2的自然数。

触摸传感器驱动信号的噪声会依照输入图像数据的变化而增大。DTX补偿单元150分析输入图像数据，依照输入图像的灰度级变化来从触摸原始数据中移除噪声成分，并且将其传送到触摸感测IC TIC。DTX指的是显示和触摸串扰。在与本申请人对应的韩国专利申请No.10-2012-0149028(2012年12月19日)中详细公开了与DTX补偿单元150相关的内容，该申请在这里全部引入以作为参考。如果系统中的触摸传感器噪声不会敏感地依照输入图像的数据变化而改变，那么DTX补偿单元150将不是必需的，并且由此是可以省略的。

在触摸传感器驱动时段Tt中，触摸感测IC TIC响应于来自时序控制信号生成器130的触摸使能信号TEN来驱动多路复用器140，并且通过多路复用器140和传感器线接收触摸传感器的电荷。

触摸感测IC TIC检测来自触摸传感器驱动信号的触摸输入前后的电荷变化，并且将电荷变化与预定阈值相比较。触摸感测IC TIC确定发生了等于或大于阈值的电荷变化的触摸传感器位置，以此作为触摸输入区域。触摸感测IC TIC计算每一个触摸输入的坐标，并且向外部主机系统19发送包括触摸输入的坐标信息在内的触摸数据TDATA(XY)。触摸感测IC TIC包括用于放大触摸传感器电荷的放大器，用于累积从触摸传感器接收的电荷的积分器，用于将积分器的电压转换成数字数据的模数转换器(ADC)，以及算术逻辑单元。算术逻辑单元将ADC输出的触摸原始数据与阈值相比较，并且基于比较结果来确定触摸输入。算术逻辑单元执行用于计算坐标的触摸识别算法。

驱动器IC DIC和触摸感测IC TIC可以通过串行外围接口(SPI)来发送和接收信号。

主机系统19指的是根据本发明实施方式的显示设备10所适用的电子设备的系统主体。主机系统19可作为电话系统、电视系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机(PC)以及家庭影院系统中的一种实施。主机系统19接收来自触摸感测IC TIC的触摸输入数据TDATA(XY)，并且执行与触摸输入关联的应用。

参照图10，触摸驱动装置18包括触摸传感器驱动器RIC DIC以及微控制器单元(MCU)。

触摸传感器驱动器RIC包括触摸传感器通道单元100，Vcom缓存器110，开关阵列120，第一时序控制信号生成器130，多路复用器(MUX)140，DTX补偿单元150，感测单元160，第二时序控制信号生成器170，以及存储器180。图10所示的触摸传感器驱动器RIC与图9所示的触摸传感器驱动器RIC的不同之处在于：感测单元160和第二时序控制信号生成器170被集成在触摸传感器驱动器RIC内部。图10的第一时序控制信号生成器130与图9的时序控制信号生成器130基本相同。因此，第一时序控制信号生成器130产生用于对显示驱动器和触摸感测IC TIC的操作时序进行控制的时序控制信号。

多路复用器140在MCU的控制下浮置感测单元160访问的触摸传感器的电极。感测单元160访问的触摸传感器的电极是由感测单元160在除了与充入数据电压的像素相连的触摸传感器电极之外的触摸传感器电极中选择的。多路复用器140可以在MCU的控制下提供公共电压Vcom。

感测单元160通过多路复用器140与传感器线115相连。感测单元160测量从触摸传感器电极22接收的电压波形的变化，并且将此变化转换成数字数据。感测单元160包括用于放大所接收的触摸传感器电极22的电压的放大器，用于累积经过放大器放大的电压的积分器，以及用于将积分器的电压转换成数字数据的模数转换器(ADC)。从ADC输出的数字数据是触摸原始数据TDATA，并且被传送到MCU。

第二时序控制信号生成器170产生用于对多路复用器140和感测单元160的操作时序进行控制的时序控制信号和时钟。在触摸传感器驱动器RIC中，DTX补偿单元150是可以省略的。存储器180在第二时序控制信号生成器170的控制下临时存储触摸原始数据TDATA。

触摸传感器驱动器RIC和MCU可以通过串行外围接口(SPI)来发送和接收信号。MCU将触摸原始数据TDATA与预定阈值相比较，并且基于比较结果来确定触摸输入。MCU执行用于计算坐标的触摸识别算法。

参照图11，触摸驱动装置18包括驱动器IC DIC和存储器MEM。

驱动器IC DIC包括触摸传感器通道单元100，Vcom缓存器110，开关阵列120，第一时序控制信号生成器130，多路复用器140，DTX补偿单元150，感测单元160，第二时序控制信号生成器170，存储器180以及MCU 190。图11所示的驱动器IC DIC与图10所示的驱动器IC DIC的不同之处在于：MCU 190被集成在驱动器IC DIC的内部。MCU 190将触摸原始数据TDATA与预定阈值相比较，并且基于比较结果来确定触摸输入。MCU 190执行用于计算坐标的触摸识别算法。

存储器MEM存储与显示驱动器和感测单元160的操作过程中需要的时序信息相关的寄存器设置值。在显示设备10通电时，寄存器设置值从存储器MEM被加载到第一时序控制信号生成器130和第二时序控制信号生成器170。第一时序控制信号生成器130和第二时序控制信号生成器170基于从存储器MEM中读取的寄存器设置值来产生用于控制显示驱动器和感测单元160的时序控制信号。本发明的实施方式可以通过改变存储器MEM的寄存器设置值来对驱动装置模型的变化作出响应，而无需改变驱动装置的结构。

如上所述，本发明的实施方式在触摸传感器驱动时段中产生小于第一栅极高电压的第二栅极高电压，并且由此可以增大触摸驱动信号的幅度。结果，本发明的实施方式可以提升触摸灵敏度和触摸识别精度。

虽然这里的实施方式是参考了多个说明性实施方式而被描述的，但是应理解，本领域技术人员可以想到落入本发明原理范围以内的其他众多的修改和实施方式。更具体地说，在本说明书、附图以及所附权利要求书的范围以内，关于主题组合排列的组成部分和/或布置的不同变化和修改都是可能的。对本领域技术人员来说，除了组成部分和/或布置方面的变化和修改之外，替换的使用也是显而易见的。