具有触摸传感器的显示装置的制作方法

本公开内容涉及具有触摸传感器的显示装置。

背景技术：

近来，多媒体的发展已导致对能够适当地显示多媒体的显示装置的需求，为了满足该需求，已积极开发了尺寸增大且价格低廉并且具有高显示质量(视频表现、分辨率、亮度、对比度、和颜色再现性及类似方面)的平板显示装置。在这些平板显示装置中，使用诸如键盘、鼠标、跟踪球、操纵杆、数字转换器及类似装置的各种输入装置来形成使用者与显示装置之间的界面。然而，上述输入装置的使用导致使用者去学习如何使用这些输入装置，并且导致诸如安装和操作空间的占用之类的不便，使得难以提高产品的完整性。因此，对便于使用简化并且减少故障的输入装置的需求已经增大。为了满足该需求，已推出了能够识别在使用者观看显示装置的同时使用他们的手或笔直接触摸显示屏或者以接近显示屏的方式施加触摸时产生的信息的触摸传感器。

显示装置中使用的触摸传感器也可实现为安装在显示面板内的面内型(in-celltype)触摸传感器。面内型显示装置可采用触摸传感器的触摸电极和显示面板的公共电极被共用并且通过将时间分为显示周期和触摸感测周期来执行驱动的方案。特别地，显示面板可被分为如图1所示的多个区块pb1和pb2，并且可以以所划分的区块为单位执行显示驱动和触摸感测驱动。例如，在输入图像的数据在第一显示周期td1期间被写入第一区块pb1的像素之后，驱动触摸传感器以在第一触摸感测周期tt1期间感测触摸输入。然后，在输入图像的数据在第二显示周期td2期间被写入第二区块pb2的像素之后，驱动触摸传感器以在第二触摸感测周期tt2期间感测触摸输入。

在显示周期期间，栅极驱动器使用移位寄存器使施加到栅极线的栅极脉冲按顺序移位。栅极脉冲与输入图像的数据信号同步且按顺序选择将被充有数据信号的像素，每一次选择一行。栅极驱动器的移位寄存器包括相互连接的各级。移位寄存器的各级是相互连接的以接收起始脉冲或前级的输出从而给q节点充电。如果显示周期未被划分而是连续的，则移位寄存器的所有级的q节点充电周期(以下称作“q等待(standby)周期”)与约2个水平周期相同。

然而，当如图2所示以区块为单位划分显示周期并且在划分的显示周期之间分配触摸感测周期时，紧接触摸感测周期之后产生第一输出的级的q节点由于触摸感测周期而衰减(decayed)从而产生低输出。在全高清(fhd)的情形中，1个水平周期为约6.0μs，触摸感测周期为100μs或更长。因此，紧接触摸感测周期之后产生第一输出的级的q等待周期为100μs或更长，而其他级的q等待周期为约12.0μs。由于q等待周期被加长，因此q节点的衰减时间被加长，导致第一行处的行模糊现象，其中紧接触摸感测周期之后从该第一行再次开始显示周期。

技术实现要素：

根据本公开内容的显示装置包括显示面板、显示驱动电路和触摸感测电路。所述显示面板包括第一面板区块和第二面板区块，第一面板区块和第二面板区块包括具有触摸传感器的像素阵列。所述显示驱动电路包括移位寄存器，所述移位寄存器响应于相互连接的各级的q节点的电压而按顺序输出栅极脉冲到栅极线。所述移位寄存器包括第一移位寄存器、第二移位寄存器以及补偿级。第一移位寄存器将栅极脉冲施加到布置在第一面板区块中的栅极线，第二移位寄存器将栅极脉冲施加到布置在第二面板区块中的栅极线。补偿级在第一面板区块的触摸感测周期期间在接收到桥时钟(bridgeclock)后即给第二移位寄存器的q节点充电。

附图说明

附图被包括在内以提供对于本发明的进一步的理解，它们被并入并构成本说明书的一部分；附图示出本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1和2是示出以面板区块为单位感测触摸的显示器和方法的图。

图3是示出根据本公开内容的实施方式的显示装置的图。

图4是示出根据本公开内容的实施方式的像素结构的图。

图5是示出根据本公开内容的第一实施方式和第二实施方式的驱动信号的图。

图6是示出根据本公开内容的实施方式的移位寄存器配置的图。

图7是示出第一移位寄存器的各级的视图。

图8是示出根据第一实施方式的补偿级的图。

图9是示出图8中所示的各级的输出信号的时序图。

图10是示出根据比较例的移位寄存器的图。

图11是示出图10中所示的移位寄存器的输出信号的时序图。

图12是示出根据第二实施方式的补偿级的图。

图13是示出图12中所示的各级的输出信号的时序图。

图14是示出根据第三实施方式和第四实施方式的驱动信号的图。

图15是示出使用图14中所示的驱动信号驱动图8所示的各级时的输出信号的时序图。

图16是示出使用图14中所示的驱动信号驱动图12所示的各级时的输出信号的时序图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本公开内容的实施方式。相同标号通篇表示相同元件。在描述本申请时，如果认为对相关已知功能或构造的详细解释会使本发明的主题不必要地偏移时，此种解释将被省去但会被本领域技术人员理解。此外，下面描述中使用的元件名称被选择以为了描述的目的并且可与实际产品的名称不同。

图3是示出根据本公开内容实施方式的包括触摸传感器的显示装置的图，图4是示出包括在触摸传感器中的像素的图。图5是示出由驱动电路单元向信号线输出的信号的图。在图3和4中，触摸传感器和感测线由不同的标号表示，但在详细描述中在不区分每个部件的位置的情况下触摸传感器和感测线会被统称为“触摸传感器tc和感测线tw”。

参照图3至5，根据本公开内容的实施方式的包括触摸传感器的显示装置包含显示面板100、时序控制器110、数据驱动电路120、电平转换器130、移位寄存器140和触摸感测电路150。

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

显示部分100a被分成n个面板区块pb1至pb(n)。以面板区块pb为单位显示图像和进行触摸感测。面板区块pb1至pb(n)的每一个包括k个(k是自然数)水平行hl。就是说，第一面板区块pb1包括1至k栅极线gl1至gl(k)。

显示面板100的像素阵列包括数据线dl、栅极线gl、形成在数据线dl与栅极线gl之间的交叉处的薄膜晶体管(tft)、与tft连接的像素电极5、与像素电极5连接的存储电容器cst等。tft响应于来自栅极线gl的栅极脉冲而导通以将通过数据线dl施加的数据电压提供到像素电极5。液晶层lc由充给像素电极5的数据电压与施加到触摸公共电极7的公共电压vcom之间的电压差驱动以调整透射光的量。

触摸传感器tc与多个像素连接且实现为电容触摸传感器以感测触摸输入。触摸传感器被分为第一触摸组t_g1和第二触摸组t_g2。第一触摸组t_g1包括第一列的触摸传感器tc[1,1]至第n列的触摸传感器tc[1,n]，第二触摸组t_g2包括第(n+1)列的触摸传感器tc[1,n+1]至第2n列的触摸传感器tc[1,2n]。触摸传感器tc的每一个可包括多个像素p。图4示出排列在3×3矩阵形式中的九个像素p被分配给单个触摸传感器tc的情形。触摸公共电极7以触摸传感器tc为单位划分，因此，触摸公共电极7占据的区域可被表示为触摸传感器tc。触摸传感器tc的每一个被分配一条感测线tw并与该感测线tw连接。例如，第一行第一列的感测线tw[1,1]与第一行第一列的触摸传感器tc[1,1]连接，第二行第一列的感测线tw[2,1]与第二行第一列的触摸传感器tc[2,1]连接。

公共电极7在显示周期期间接收公共电压vcom、即像素的基准电压，并且在触摸感测周期期间接收触摸感测信号vac。

非显示部分100b设置在显示部分100a的外部。用于驱动数据线dl和栅极线gl的驱动电路单元ic设置在非显示部分100b中。

显示驱动电路ic包括数据驱动器120和栅极驱动器(140)130并将输入图像的数据写入到显示面板100的像素p。显示驱动电路对第一帧周期进行时间划分以划分为多个显示周期和多个触摸感测周期，并且在显示周期期间将输入图像的数据以区块为单位写入至像素。如图5所示，1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)。显示周期和触摸感测周期是交替的。在第一显示周期td1期间，图像数据被写入到第一面板区块pb1。在第一触摸感测周期tt1期间，第一面板区块pb1的触摸传感器被驱动。

数据驱动器120从时序控制器接收图像数据并将该图像数据转换成正极/负极伽马补偿电压以输出正极/负极数据电压。该数据电压被提供到数据线dl。

栅极驱动器130/140在时序控制器的控制下将栅极脉冲按顺序提供到栅极线。从栅极驱动器输出的栅极脉冲与数据电压同步。栅极驱动器130/140包括连接在时序控制器110与显示面板100的栅极线之间的电平转换器130和栅极移位寄存器140。电平转换器130将从时序控制器110输入的栅极时钟clk的晶体管-晶体管-逻辑(ttl)电平电压电平转换成栅极高电压vgh和栅极低电压vgl。栅极移位寄存器140包括根据栅极时钟clk将起始信号vst移位以按顺序输出栅极脉冲gout的各级。

时序控制器110将接收自主机系统(未图示)的输入图像的数据传送到数据驱动器120。利用从主机系统接收的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、主时钟mclk及类似信号的时序信号，时序控制器110输出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控制栅极驱动器130/140的操作时序的栅极时序控制信号。时序控制器110使显示驱动电路和触摸感测电路150同步。

响应于从时序控制器110或主机系统输入的触摸使能信号ten，触摸感测电路150在触摸感测周期期间驱动触摸传感器。触摸感测电路150在触摸感测周期期间通过将触摸驱动信号vac经由感测线tw提供到触摸传感器tc来感测触摸输入。触摸感测电路150通过分析触摸传感器的电荷变化来确定触摸输入并计算触摸输入位置的坐标，其中触摸传感器的电荷根据存在触摸输入和不存在触摸输入而变化。触摸输入位置的坐标信息被传送到主机系统。

图6是示出根据本公开内容的实施方式的移位寄存器的配置的图，图7是示出图6的第一移位寄存器的各级的图。在下面的描述中，“前一级”表示定位在参考级上方的级。例如，针对第i(i是小于n×k的自然数)级stgi，前一级表示第一级stg1到第(i-1)级stg(i-1)的任一级。“后一级”表示参考级下方的级。例如，针对第i(i是自然数)级sti，后一级表示第(i+1)级stg(i+1)到(n×k)级stg(n×k)的任一级。

参照图6和7，根据本公开内容的实施方式的移位寄存器包括第一至第n移位寄存器140(1)至140(n)和第一至第(n-1)补偿级150(1)至150(n-1)。

第j(j是小于n的自然数)移位寄存器140(j)将栅极脉冲施加至属于第j面板区块pbj的栅极线。第一至第n移位寄存器140(1)至140(n)各包括k个级以用于输出k个栅极脉冲。例如，第一移位寄存器140(1)包括第一至第k级stg(1)至stg(k)。

在第一移位寄存器140(1)中，第一至第(k-1)级stg(1)至stg(k-1)的输出信号是施加至后一级的进位信号。例如，第一栅极脉冲gout1被施加至第二级stg2，第(k-1)栅极脉冲gout(k-1)被施加至第k级stg(k)。

补偿级150(1)至150(n-1)各自被定位在第一至第n移位寄存器140(1)～140(n)之间并输出补偿起始信号c_vst1～c_vst(n-1)。补偿起始信号c_vst1～c_vst(n-1)的每一个被施加至后一级移位寄存器的起始控制晶体管tvst。例如，第一补偿级150(1)输出第一补偿起始信号c_vst1，并且第一补偿起始信号c_vst1被施加至第二移位寄存器140(2)的第一级stg(k+1)。

图8是示出根据第一实施方式的移位寄存器和补偿级的详细配置的图。第一实施方式是在具有8相位的栅极时钟的基础上进行描述的，但本公开内容并不限于此。此外，在第一实施方式中，输入到每一级的栅极时钟可根据每个移位寄存器中包括的栅极线的数目而改变。图8示出第k级stg(k)(第一移位寄存器140(1)的末级)、第(k+1)级stg(k+1)(第二移位寄存器140(2)的第一级)和第一补偿级150(1)。

第k级stg(k)包括上拉晶体管tpu(k)、下拉晶体管tpd(k)、起始控制晶体管tvst(k)、和节点控制电路ncon(k)。

上拉晶体管tpu(k)根据q节点q(k)的电压输出第八栅极时钟clk8。当qb节点qb(k)被充电时，下拉晶体管tpd(k)使输出端的电压放电至低电位电压vss。起始控制晶体管tvst(k)在接收到第(k-1)栅极脉冲gout(k-1)(来自前一级的输出)后导通，以给q节点q(k)充电。响应于后一级信号vnext(k)，节点控制电路ncon(k)控制q节点q(k)和qb节点qb(k)的电压。节点控制电路ncon(k)的详细配置可为任何已知配置。

第一补偿级150(1)包括补偿晶体管tcom1，补偿晶体管tcom1具有与第k级stg(k)的q节点q(k)连接的漏极电极、与第(k+1)级stg(k+1)的起始控制晶体管tvst(k+1)连接的源极电极、和接收桥时钟bclk的栅极电极。当桥时钟bclk具有导通电压时第一补偿级150(1)操作以输出与第k级stg(k)的q节点q(k)电压对应的第一补偿起始信号c_vst1。由第一补偿级150(1)输出的第一补偿起始信号c_vst1被施加至第(k+1)级stg(k+1)的起始控制晶体管tvst(k+1)。

图9是示出控制信号和主节点的电压的变化的时序图。在图9中，第k水平周期kh表示第k栅极线被扫描的时段。

将参照图9描述图8所示的各级的操作。

在第(k-1)水平周期(k-1)h中，第k级stg(k)的起始控制晶体管tvst(k)响应于第(k-1)栅极脉冲gout(k-1)而导通，以用高电位电压vdd给q节点q(k)预充电。

在第k水平周期kh期间，第k级stg(k)的上拉晶体管tpu(k)接收第八栅极时钟clk8。在q节点q(k)被预充电的状态下，q节点q(k)(上拉晶体管tpu(k)的栅极电极)由于施加的第八栅极时钟clk8自举(bootstrapped)。在q节点q(k)自举的过程中，当上拉晶体管tpu(k)的栅极-源极电位达到阈值电压vth时，上拉晶体管tpu(k)导通。由此，输出与第八栅极时钟clk8的高电平电压对应的第k栅极脉冲gout(k)。

在输出第k栅极脉冲gout(k)之后，如图5所示，第一触摸感测周期tt1开始，在第一触摸感测周期tt1期间第一面板区块pb1区域被触摸驱动。

如图5所示，在触摸感测周期tt1期间，桥时钟bclk保持高电平电压。由此，在第一触摸感测周期tt1期间，通过施加到第一补偿晶体管tcom1的栅极电极的桥时钟bclk，第k级的q节点q(k)保持在自举状态。就是说，在第一触摸感测周期tt1期间，第一补偿级150(1)输出具有高电平电压的第一补偿起始信号c_vst1。

第一补偿起始信号c_vst1被施加到第(k+1)级的起始控制晶体管tvst(k+1)。响应于第一补偿起始信号c_vst1，第(k+1)级的起始控制晶体管tvst(k+1)给q节点q(k+1)充电。由此，即使在第一触摸感测周期tt1期间，第(k+1)级的q节点q(k+1)也保持高电平电压。

在第(k+1)水平周期(k+1)h期间，第(k+1)级stg(k+1)响应于第一栅极时钟clk1输出第(k+1)栅极脉冲gout(k+1)。

如上所论述的，由于第(k+1)级stg(k+1)的起始控制晶体管tvst(k+1)由于第一补偿起始信号c_vst1导通，因此在第一触摸感测周期tt1期间就能够给q节点q(k+1)充电。就是说，由于即使在第一触摸感测周期tt1期间第(k+1)级stg(k+1)的q节点q(k+1)电压也没有被放电，因此第(k+1)栅极脉冲gout(k+1)可响应于第一时钟信号clk1而被输出。

图10是示出根据比较例的移位寄存器的配置的图，图11是图10中所示的各级的时序图。

参照图10和11，比较例的各级接收来自前一级的输出作为起始信号vst并输出栅极脉冲。第一触摸感测周期tt1存在于第一移位寄存器block_1被驱动的周期与第二移位寄存器block_2被驱动的周期之间。

第九级gip9接收来自第八级gip8的输出作为起始信号gip9_vst并给q节点gip9_q充电。此外，当输入栅极时钟gip9_clk时，第九级gip9输出第九栅极脉冲gout9。在给q节点gip9_q充电后，当第一触摸感测周期tt1耗去时，第九级gip9接收栅极时钟gip9_clk。由此，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，因此即使接收到栅极时钟gip9_clk，q节点gip9_q也不能顺利地进行自举并且不能输出栅极脉冲gout9。

相比之下，在根据第一实施方式的显示装置中，由于即使在触摸感测周期tt期间移位寄存器的第一级的q节点q也被充电，因此可以改善由于q节点q的放电而导致未输出栅极脉冲的现象。

图12是示出根据第二实施方式的补偿级的图，图13是示出根据第二实施方式的移位寄存器和补偿级的主节点电压的时序图。根据第二实施方式的移位寄存器可具有与第一实施方式相同的配置并通过相同的操作输出栅极脉冲。因此，将省去对该移位寄存器的配置和操作的详细描述。

将参照图12和13描述根据第二实施方式的补偿级及其操作。

第一补偿级150-1(1)包括第一晶体管t1和第二晶体管t2。

第一晶体管t1包括与高电位电压vdd输入端连接的漏极电极、与桥q节点b_q连接的源极电极、和与第k级stg(k)的输出端nout(k)连接的栅极电极。第二晶体管t2包括与桥时钟bclk输入端连接的漏极电极、与第(k+1)级stg(k+1)的起始控制晶体管tvst(k+1)连接的源极电极、和与桥q节点b_q连接的栅极电极。

在第k水平周期kh期间，第k级stg(k)将第k栅极脉冲gout(k)输出到输出端nout(k)。第一补偿级150-1(1)的第一晶体管t1由于第k栅极脉冲gout(k)而导通以给桥q节点b_q预充电。

在输出第k栅极脉冲gout(k)之后，接着进行如图5所示的第一触摸感测周期tt1，在该第一触摸感测周期tt1期间第一面板区块pb1区域被触摸驱动。

在第一触摸感测周期tt1期间，桥时钟bclk保持高电平电压。由此，在第一触摸感测周期tt1期间，桥q节点b_q由于桥时钟bclk自举以导通第二晶体管t2而输出第一补偿起始信号c_vst1。

第一补偿起始信号c_vst1被施加到第(k+1)级的起始控制晶体管tvst(k+1)。响应于第一补偿起始信号c_vst1，第(k+1)级的起始控制晶体管tvst(k+1)给q节点q(k+1)充电。由此，即使在第一触摸感测周期tt1期间，第(k+1)级的q节点q(k+1)也可保持高电平电压。

在第(k+1)水平周期(k+1)h期间，第(k+1)级stg(k+1)响应于第一栅极时钟clk1输出第(k+1)栅极脉冲gout(k+1)。

如以上论述的，由于第(k+1)级stg(k+1)的起始控制晶体管tvst(k+1)通过第一补偿起始信号c_vst1来操作，q节点q(k+1)在第一触摸感测周期tt1期间可被充电。就是说，由于即使在第一触摸感测周期tt1期间第(k+1)级stg(k+1)的q节点q(k+1)也没有被放电，因此第(k+1)栅极脉冲gout(k+1)可响应于第一时钟信号clk1而被输出。

第一补偿级150-1(1)在接收到第k级stg的输出端nout(k)的电压后即操作。

在根据第一实施方式的第一补偿级150(1)中，补偿晶体管tcom1与第k级stg(k)的q节点q(k)连接。由此，施加到补偿晶体管tcom1的桥时钟bclk改变补偿晶体管tcom1的栅极电压，补偿晶体管tcom1的栅极电压的改变影响第k级stg(k)的q节点q(k)的电压。就是说，第k级stg(k)的q节点q(k)的电压的变化变得不稳定。

相比之下，由于根据第二实施方式的第一补偿级150-1(1)与第k级stg(k)的输出端nout(k)连接，因此不影响第k级stg(k)的q节点q(k)的电位。

如图5中所示，前面提到的第一和第二实施方式涉及其中在触摸感测周期期间以方形波的形式输出桥时钟的实施方式。

本公开内容的用于驱动补偿级的桥时钟也可使用图14中所示的交流(ac)信号。

图15是示出当图14中所示的桥时钟被应用到图8中所示的第一实施方式时各级的输出的图。

图16是示出当图14中所示的桥时钟被应用到图12中所示的第二实施方式时各级的输出的图。

将参照图8、14和15描述第三实施方式。在第三实施方式中，第k和第(k+1)移位寄存器stg(k)和stg(k+1)以及第一补偿级150(1)的配置和操作原理与以上描述的第一实施方式相同，因此将省去其详细描述。

在第一触摸感测周期tt1期间，第一补偿晶体管tcom1接收桥时钟bclk(ac信号)。在第k水平周期kh期间自举的q节点q(k)在第一触摸感测周期tt1期间由于桥时钟bclk保持自举状态。由于桥时钟bclk作为ac信号输入，因此q节点q(k)的电压在高电平时段d_high中自举，在低电平时段d_low中不自举。因此，由第一补偿晶体管tcom1输出的第一补偿起始信号c_vst1在高电平时段d_high中作为导通电压输出，在低电平时段d_low中作为关断电压输出。

由此，在第一触摸感测周期tt1期间，第(k+1)级的起始控制晶体管tvst(k+1)通过第一补偿起始信号c_vst1而重复地导通和关断，以使q节点q(k+1)的电压未被放电而是保持为预定电平。第(k+1)级的起始控制晶体管tvst(k+1)在第一触摸感测周期tt1期间不总是处于导通状态，因此与第一实施方式相比有较少的dc应力。

将参照图12、14和16描述第四实施方式。在第四实施方式中，第k和第(k+1)移位寄存器stg(k)和stg(k+1)以及第一补偿级150-1(1)的配置和操作原理与以上描述的第二实施方式相同，因此将省去其详细描述。

在第一触摸感测周期tt1期间，第二晶体管t2接收桥时钟bclk(ac信号)。在第k水平周期kh期间自举的桥q节点b_q在第一触摸感测周期tt1期间由于桥时钟bclk而保持自举状态。由于桥时钟bclk作为ac信号输入，因此桥q节点b_q的电压在高电平时段d_high中自举，在低电平时段d_low中不自举。因此，由第二晶体管t2输出的第一补偿起始信号c_vst1在高电平时段d_high中作为导通电压输出，在低电平时段d_low中作为关断电压输出。

由此，在第一触摸感测周期tt1期间，第(k+1)级的起始控制晶体管tvst(k+1)通过第一补偿起始信号c_vst1而重复地导通和关断，以使q节点q(k+1)的电压未被放电而是保持为预定电平。就是说，在第四实施方式中，可降低第(k+1)级的起始控制晶体管tvst(k+1)的dc应力。

在本公开内容中，在显示周期和触摸感测周期由于面板区块而重复的显示装置中，避免了q节点在触摸感测周期期间衰减。因此在本公开内容中，能够避免q节点衰减而使得未能顺利输出栅极脉冲的现象。

虽然针对数个示例性实施方式描述了实施方式，但应理解本领域技术人员可设计出落入本公开内容的原理范围内的许多其他修改和实施方式。更特定而言，可对本公开内容、附图及所附权利要求范围内的主题组合排列的部件部分和/或配置做出各种修改和变化。除了对部件部分和/或配置的修改和变化，替换使用对本领域技术人言而言也将是显而易见的。