触摸电路、触摸显示装置及其触摸驱动方法与流程

触摸电路、触摸显示装置及其触摸驱动方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年8月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2020-0104137的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种触摸电路、触摸显示装置及触摸驱动方法。


背景技术：

4.随着信息化社会的发展，对用于显示图像的显示装置的各种需求增加。近来，已使用了各种类型的显示装置，例如液晶显示(lcd)装置、等离子显示面板(pdp)装置和有机发光显示器(oled)。
5.同时，在显示装置中提供触摸输入功能时，为了提供薄型便携式装置(例如智能电话、平板电脑等)，已开发和使用了触摸屏的部件集成在触摸显示装置的显示面板内部的内嵌式触摸显示装置。
6.这样的触摸显示装置使用驱动每个像素的公共电极作为触摸感测的触摸电极。因此，在显示驱动时段期间，向至少一个薄膜晶体管提供公共电压，在触摸驱动时段期间，向至少一个触摸电极提供触摸驱动信号。
7.在触摸显示装置中，触摸的驱动通常是在一帧(其为显示面板的图像刷新率或帧频率的一个周期)期间仅驱动一次。例如，当帧频率为60hz时，在1/60s的水平时段内，通过触摸屏面板tsp中包括的n条栅极线进行将一个以上像素点亮或关闭的显示驱动之后，然后在预先配置的间隔期间进行用于触摸感测的触摸驱动。换句话说，这可以表示为60hz的触摸报告速率。
8.同时，对于触摸显示装置的触摸输入，不仅可以使用诸如手指的无源触笔，而且可以使用能够向显示面板发送信号和/或从显示面板接收信号的有源触笔。无源触笔的缺点在于难以检测触摸位置，因为与显示面板接触点处的电容变化非常小。另一方面，有源触笔的优点在于与无源触笔相比更容易检测触摸位置，因为有源触笔会产生笔驱动信号并将其输出到靠近或接触显示面板的点。
9.然而，为了在触摸显示装置中使用有源触笔，有源触笔的笔驱动信号与触摸显示装置的触摸驱动信号必须同步。为此，有源触笔接收从触摸显示装置发送的上行信号，将笔驱动信号与上行信号同步，并将笔驱动信号输出。
10.例如，触摸显示装置向有源触笔发送包含关于显示面板的信息的信标信号或ping信号，然后有源触笔可以利用信标信号或ping信号确定显示面板的状态并通过同步过程输出笔驱动信号。
11.然而，如果触摸显示装置不支持传输信标信号或ping信号的协议，则难以感测笔触，因为施加到显示面板的触摸驱动信号和从有源触笔发送的笔驱动信号不同步。
12.另外，由于有源触笔具有小的笔形结构，所以降低功耗是很重要的。当有源触笔接
收从触摸显示装置发送的上行信号并产生与触摸驱动信号同步的笔驱动信号时，存在有源触笔的功耗增加的问题。


技术实现要素：

13.根据本公开的实施例，提供了简单地产生与从触笔发送的笔驱动信号同步的触摸驱动信号的触摸电路、触摸显示装置及触摸驱动方法。
14.根据本公开的实施例，提供了通过使用从触笔发送的笔驱动信号中以预定间隔在基本时段(base period)中发送的基本脉冲信号(base pulse signal)容易地产生与笔驱动信号同步的触摸驱动信号的触摸电路、触摸显示装置及触摸驱动方法。
15.根据本公开的实施例，提供了在触摸显示装置中产生与有源触笔的笔驱动信号同步的触摸驱动信号从而简化有源触笔的配置并且降低功耗的触摸电路、触摸显示装置及触摸驱动方法。
16.根据本公开的实施例，提供了在触摸显示装置中产生与触笔的笔驱动信号同步的触摸驱动信号从而感测触笔的笔驱动信号而与触笔的协议无关的触摸电路、触摸显示装置及触摸驱动方法。
17.根据本公开的一个方面，提供了一种触摸显示装置，其包括：显示面板，在显示面板中嵌入有包括多个触摸电极的触摸屏面板；以及触摸控制单元，触摸控制单元被配置为根据从显示面板发送的触摸感测信号产生与触笔的笔驱动信号对应的笔检测信号，并利用笔检测信号产生与触笔的笔驱动信号同步的触摸驱动信号。
18.根据本公开的一个方面，笔驱动信号被划分为不包括与触笔有关的数据的基本时段和包括与触笔有关的数据的感测时段，并且触摸驱动信号在感测时段中与笔驱动信号同步。
19.根据本公开的一个方面，笔检测信号是由基本时段中的笔驱动信号产生的信号。
20.根据本公开的一个方面，笔驱动信号和触摸驱动信号以正相位或反相位同步。
21.根据本公开的一个方面，触摸控制单元包括：笔检测电路，用于根据触摸感测信号产生与笔驱动信号对应的笔检测信号；峰值检测电路，用于检测笔检测信号指示高电平的峰值时段和峰值；计数器，用于对笔检测信号在以主时钟为基准在基本时段内包括最后一个高电平的参考时段期间保持高电平的次数进行计数；延迟电路，用于根据主时钟顺序地延迟初始触摸驱动信号；多路复用器，用于使通过延迟电路延迟的初始触摸驱动信号与通过计数器传输的笔检测信号的峰值和峰值时段重叠；以及触摸驱动信号产生电路，被配置为在初始触摸驱动信号与笔检测信号的重叠区域最大的时间点相应地产生触摸驱动信号。
22.根据本公开的一个方面，笔检测电路包括：前置放大电路，用于放大触摸感测信号；比较电路，用于将前置放大电路的输出信号与基准信号进行比较。
23.根据本公开的一个方面，前置放大电路包括：运算放大器，用于通过反相输入端接收触摸感测信号；以及反馈电容器和复位开关，并联连接在运算放大器的非反相输入端与输出端之间。
24.根据本公开的一个方面，复位开关在基本时段期间由低电平复位信号关断，并且前置放大电路产生在与基本脉冲信号相反的方向上触发的输出信号。
25.根据本公开的一个方面，多路复用器以主时钟为基准在基本时段内包括最后一个
高电平的参考时段期间使初始触摸驱动信号与笔检测信号重叠。
26.根据本公开的另一方面，提供了一种触摸电路，其包括：笔检测电路，用于根据触摸感测信号产生与笔驱动信号对应的笔检测信号；峰值检测电路，用于检测笔检测信号指示高电平的峰值时段和峰值；计数器，用于对笔检测信号在以主时钟为基准在基本时段内包括最后一个高电平的参考时段期间保持高电平的次数进行计数；延迟电路，用于根据主时钟顺序地延迟初始触摸驱动信号；多路复用器，用于使通过延迟电路延迟的初始触摸驱动信号与通过计数器传输的笔检测信号的峰值和峰值时段重叠；以及触摸驱动信号产生电路，被配置为在初始触摸驱动信号与笔检测信号的重叠区域最大的时间点相应地产生触摸驱动信号。
27.根据本公开的又一方面，提供了一种触摸驱动方法，其包括：根据从显示面板发送的触摸感测信号产生与触笔的笔驱动信号对应的笔检测信号；以及利用笔检测信号产生与触笔的笔驱动信号同步的触摸驱动信号。
28.根据本公开的实施例，可以提供简单地产生与从触笔发送的笔驱动信号同步的触摸驱动信号的触摸电路、触摸显示装置及触摸驱动方法。
29.根据本公开的实施例，可以提供通过使用从触笔发送的笔驱动信号中以预定间隔在基本时段中发送的基本脉冲信号容易地产生与笔驱动信号同步的触摸驱动信号的触摸电路、触摸显示装置及触摸驱动方法。
30.根据本公开的实施例，可以提供在触摸显示装置中产生与有源触笔的笔驱动信号同步的触摸驱动信号从而简化有源触笔的配置并且降低功耗的触摸电路、触摸显示装置及触摸驱动方法。
31.根据本公开的实施例，可以提供在触摸显示装置中产生与触笔的笔驱动信号同步的触摸驱动信号从而感测触笔的笔驱动信号而与触笔的协议无关的触摸电路、触摸显示装置及触摸驱动方法。
附图说明
32.在附图中：
33.图1示出了根据本公开实施例的触摸显示装置的框图。
34.图2示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中配置显示驱动时段和触摸驱动时段的时序。
35.图3示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中时间自由(time-free)驱动的三种情况的示例。
36.图4示出了根据时间自由驱动的三种情况的触摸驱动信号。
37.图5概念性地示出了在根据本公开实施例的触摸显示装置中产生与触笔同步的触摸驱动信号的结构。
38.图6是根据本公开实施例的触摸显示装置中的触摸电路的框图。
39.图7示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中的触摸电路中包括的触摸检测电路的前置放大电路的示例。
40.图8示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中的触摸电路中包括的触摸检测电路的积分电路的示例。
41.图9示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中的触摸电路中包括的触摸检测电路的采样电路的示例。
42.图10示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中的触摸电路中包括的笔检测电路的比较电路的示例。
43.图11示出了在根据本公开实施例的触摸显示装置中产生与笔驱动信号同步的触摸驱动信号的过程的信号波形。
44.图12示出了在根据本公开实施例的触摸显示装置中确定触摸驱动信号的产生时序的方法的示例。
45.图13概念性地示出了在根据本公开的另一示例性实施例的触摸显示装置中触摸电路产生与触笔同步的触摸驱动信号的结构。
46.图14是在根据本公开的又一实施例的触摸显示装置中产生与触笔同步的触摸驱动信号的触摸电路的框图。
47.图15示出了在根据本公开实施例的触摸显示装置中产生与笔驱动信号同步的触摸驱动信号的过程的信号波形。
具体实施方式
48.在以下对本发明的示例或实施例的描述中，将参考通过图示可以实施的具体示例或实施例来示出的附图，并且其中相同的附图标记和符号可以用来表示相同或相似的部件，即使这些部件被示出在不同的附图中。此外，在以下对本发明的示例或实施例的描述中，当确定对并入本文的公知功能和部件的详细描述可能使本发明的一些实施例的主题变得不清楚时，将省略该详细描述。本文使用的诸如“包括”、“具有”、“包含”、“构成”、“由
……
组成”和“由
……
形成”的术语通常旨在允许添加其他部件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式旨在包括复数形式。
49.诸如“第一”、“第二”、“a”、“b”、“(a)”或“(b)”的术语在本文中可用于描述本发明的元件。这些术语中的每一个不用于限定元件的本质、顺序、次序或数量等，而仅用于将相应元件与其他元件区分开。
50.当提及第一元件与第二元件“连接或耦接”、“接触或重叠”等时，应解释为，第一元件不仅可以与第二元件“直接连接或耦接”或“直接接触或重叠”，第三元件也可以“插设”在第一元件与第二元件之间，或者第一元件和第二元件可以经由第四元件彼此“连接或耦接”、“接触或重叠”等。在此，第二元件可以被包括在彼此“连接或耦接”、“接触或重叠”等的两个以上的元件中的至少一个中。
51.当诸如“之后”、“随后”、“接下来”、“之前”等的与时间相关的术语用于描述元件或配置的过程或操作，或操作中的流程或步骤，加工、制造方法时，这些术语可用于描述非连续或非顺序的过程或操作，除非与术语“直接”或“立即”一起使用。
52.另外，当提及任何尺寸、相对尺寸等时，即使未明确相关描述也应考虑元件或特征的数值或相应信息(例如，水平、范围等)包括可能由各种因素(例如，过程因素、内部或外部影响、噪音等)引起的公差或误差范围。此外，术语“可以”完全涵盖术语“能够”的所有含义。
53.图1示出了根据本公开实施例的触摸显示装置的框图。
54.参考图1，根据本公开实施例的触摸显示装置100可以是，例如，除了显示图像的功
能外，还能够提供感测无源触笔(例如手指、导电物体等)的触摸的功能以及感测有源触笔(例如笔)的触摸的功能的显示装置。
55.根据本公开实施例的触摸显示装置100可以是包括作为触摸传感器的多个触摸电极te的触摸屏面板tsp被嵌入到显示面板110中的显示装置。例如，触摸显示装置100可以是电视tv、监视器等，也可以是诸如平板电脑、智能手机等的移动设备。
56.例如，触摸显示装置100可以将在显示驱动时段中使用的公共电极划分为多个组，然后将多个划分的组用作多个触摸电极te。在另一示例中，触摸显示装置100可以使用多个触摸电极te作为触摸感测电极或触摸驱动电极。
57.显示面板110可以是液晶显示(lcd)面板、有机发光二极管(oled)面板等。
58.例如，当显示面板110为液晶显示面板时，触摸显示装置100可以将被施加公共电压的、与像素电极形成电场的公共电极划分为多个组，然后将划分的多个组用作各触摸电极te。
59.在另一示例中，当显示面板110为有机发光二极管(oled)面板时，触摸显示装置100可以包括由第一电极、有机发光层和第二电极组成的有机发光二极管(oled)、位于oled上并且具有封装功能的封装层以及位于封装层上的触摸传感器金属层。在此，可以在触摸传感器金属层上形成多个触摸电极。同时，触摸电极te可以以内嵌型的方式嵌入显示面板110中，并且包括触摸电极te的触摸屏面板tsp可以单独地配置在显示面板110的顶部。
60.在下文中，为了便于描述和理解，假设多个触摸电极te在触摸驱动过程中用作触摸驱动电极(触摸传感器)，在显示驱动过程中用作公共电极。
61.触摸显示装置100可以包括触摸电路tic，该触摸电路tic使用通过驱动显示面板110(其中集成有触摸屏面板tsp)而通过显示面板110接收的信号来执行触摸感测和触笔感测。
62.触摸电路tic可以包括：用于向触摸电极te施加驱动信号并通过感测线sl接收触摸信号的第一电路；以及用于检测是否使用通过显示面板110接收的触摸信号执行无源触摸感测(手指触摸感测)和有源触摸感测的第二电路。
63.第一电路可以被称为触摸感测电路roic，第二电路可以被称为触摸控制器tcr。
64.触摸电路tic可以基于形成在显示面板110上的触摸电极te之间的电容变化来感测触摸的有无以及触摸位置。换句话说，电容变化发生在无源触笔或用户手指或者有源触笔与显示面板110接触的位置处，并且触摸电路tic检测电容的这种变化以感测触摸位置。触摸电路tic产生有无触摸的触摸感测输出信号并将其发送到外部微控制单元(未示出)。
65.微控制单元控制触摸电路tic。微控制单元可以从时序控制器(未示出)接收触摸同步信号，并基于接收到的触摸同步信号产生用于控制触摸电路tic的触摸驱动信号。微控制单元基于触摸电路tic与微控制单元之间的接口交换触摸感测检测信号和触摸驱动信号。
66.在此，微控制单元可以与触摸控制器tcr一起由单个集成电路形成，或者可以与时序控制器一起由单个集成电路形成。当微控制单元与触摸控制器tcr一起以一个集成电路的形式形成时，触摸感测电路roic可以被称为触摸电路。
67.向数据线施加数据电压的数据驱动电路也称为源极驱动电路或源极驱动集成电路sdic，触摸感测电路roic可以与数据驱动电路sdic一起实现为集成驱动电路sric。
68.集成驱动电路sric可以以集成驱动电路sric安装在膜上的膜上芯片(cof)，嵌入在显示面板110中或安装在印刷电路板(pcb)上的形式实现。
69.其上安装有集成驱动电路sric的膜可以分别附接到显示面板110的接合部和印刷电路板(pcb)的接合部。
70.触摸控制器tcr等可以安装在印刷电路板pcb上。
71.触摸感测电路roic和数据驱动电路sdic可以被实现为单独的驱动芯片。触摸感测电路roic可以通过多条感测线sl电连接到在显示面板110中包括的多个触摸电极te。
72.此时，触摸感测电路roic可以在按时间与显示驱动时段分开的触摸时段期间执行触摸感测。在另一示例中，触摸感测电路roic可以同时进行触摸感测过程和显示驱动过程。
73.图2示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中配置显示驱动时段和触摸驱动时段的时序。
74.参考图2，根据本公开实施例的触摸显示装置100在一个显示帧内的预定义的显示驱动时段dp期间执行用于显示图像的显示驱动，并且在预定义的触摸驱动时段tp期间执行用于感测来自手指或触笔的触摸输入的触摸驱动。
75.显示驱动时段dp和触摸驱动时段tp可以彼此分离。这种驱动方法可以称为分时驱动(time-division driving)。
76.可以同时执行显示驱动和触摸驱动。这种驱动方法可以称为时间自由驱动。
77.在分时驱动中，显示驱动时段dp和触摸驱动时段tp可以交替布置。
78.因此，当显示驱动时段dp和触摸驱动时段tp交替布置时，触摸驱动时段tp可以对应于不执行显示驱动的空白时段blank。
79.触摸显示装置100可以产生在高电平和低电平之间摆动的触摸同步信号tsync，并且由此可以识别或控制显示驱动时段dp和触摸驱动时段tp。即，触摸同步信号tsync可以是用于定义触摸驱动时段tp的驱动时序控制信号。
80.例如，触摸同步信号tsync的高电平时段(或低电平时段)可以对应于显示驱动时段dp，触摸同步信号的低电平时段(或高电平时段)tsync可以对应于触摸驱动时段tp。
81.在这种情况下，触摸感测电路roic在触摸同步信号tsync处于低电平的触摸驱动时段tp期间向触摸电极te施加触摸驱动信号，并通过使用从触摸电极te接收到的触摸信号感测无源触笔或有源触笔的触摸的存在或不存在以及触摸坐标。
82.同时，关于在一个显示帧时段中分配显示驱动时段dp和触摸驱动时段tp的方法，例如，一个显示帧时段可以分为一个显示驱动时段dp和一个触摸驱动时段tp，可以在一个显示驱动时段dp期间执行显示驱动，并且可以在对应于空白时段blank的一个触摸驱动时段tp期间执行用于感测来自无源触笔或手指和有源触笔的触摸输入的触摸驱动。
83.在另一示例中，一个显示帧时段可以分为两个以上显示驱动时段dp和两个以上触摸驱动时段tp，可以在一个显示帧时段中的两个以上显示驱动时段dp期间执行显示驱动，并且可以在一个显示帧时段中的两个以上触摸驱动时段tp期间执行用于感测来自无源触笔或手指和有源触笔在显示屏的全部或至少一部分上的一次或两次以上的触摸输入的触摸驱动。
84.这样，当将一个显示帧时段划分为两个以上显示驱动时段dp和两个以上触摸驱动时段tp，然后执行显示驱动和触摸驱动时，与一个显示帧时段中的两个以上触摸驱动时段
tp对应的两个以上空白时段中的每一个有时被称为长水平空白(lhb)。
85.因此，在显示帧时段中执行对来自触笔或手指的触摸的感测的两个以上的时段可以被称为lhb或触摸驱动时段，并且在一个触摸帧时段中的两个以上lhb时段期间执行的触摸驱动称为“lhb驱动”。
86.图3示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中时间自由驱动的三种情况的示例，图4示出了根据时间自由驱动的三种情况的触摸驱动信号。
87.参考图3和图4，在时间自由驱动的第一种情况(情况1)下，触摸显示装置100可以同时执行显示驱动和触摸驱动。
88.在第一种情况(情况1)下，为了执行触摸驱动，触摸显示装置100可以向触摸电极te提供电压可变的脉冲形式的第一触摸驱动信号tds1。在第一种情况(情况1)下，施加到触摸电极te的第一触摸驱动信号tds1可以具有第一幅值amp1。
89.在第一种情况(情况1)下，触摸显示装置100可以通过执行触摸驱动来感测接触显示面板110的手指的触摸。这种触摸感测可以称为手指感测。
90.可替代地，在第一种情况(情况1)下，触摸显示装置100可以执行触摸驱动，并且当手指或触笔不接触显示面板110并且靠近显示面板110时感测手指或触笔的触摸。这种触摸感测可以称为悬停感测。
91.在第二种情况(情况2)下，触摸显示装置100可以仅驱动显示器。
92.在第二种情况(情况2)下，由于不需要感测触摸显示装置100的手指的触摸，所以不执行一般的触摸驱动过程。即，在第二种情况(情况2)下，触摸显示装置100不向设置在显示面板110上的多个触摸电极te提供电压可变的脉冲形式的触摸驱动信号tds。
93.在第二种情况(情况2)下，触摸显示装置100可以提供dc形式的第二触摸驱动信号tds2。在这种情况下，在第二种情况(情况2)下施加到显示面板110的信号被表示为第二触摸驱动信号tds2，但是在不进行手指感测的第二种情况(情况2)下，施加到显示面板110的信号可以被视为与脉冲式的触摸驱动信号tds1和tds3不同的dc型的公共电压信号。
94.因此，在第一种情况(情况1)下，脉冲式的触摸驱动信号tds1通过感测线sl施加到显示面板110，而在第二种情况(情况2)下，dc型的公共电压信号可以通过感测线sl施加到显示面板110。
95.在第二种情况(情况2)下，触摸显示装置100可以通过接收通过触摸电极te从触笔发送的笔驱动信号来感测触笔。触摸显示装置100可以感测触笔的笔驱动信号以找出触笔的位置、倾斜度、压力(笔压力)或各种附加信息。
96.在第三种情况(情况3)下，触摸显示装置100可以仅执行触摸驱动。
97.在第三种情况(情况3)下，为了执行触摸驱动，触摸显示装置100可以向触摸电极te提供电压可变的脉冲形式的第三触摸驱动信号tds3。在这种情况下，在第三种情况(情况3)下，施加到触摸电极te的第三触摸驱动信号tds3可以具有不同于第一幅值amp1的第三幅值amp3。
98.在第三种情况(情况3)下，触摸显示装置100可以通过执行触摸驱动来感测接触显示面板110的手指的触摸。
99.时间自由驱动的第一种情况(情况1)可以在显示驱动时段dp期间执行，第三种情况(情况3)可以在空白时段(blank)期间执行。在这种情况下，可以在显示驱动时段dp内将
第一种情况(情况1)改变为第二种情况(情况2)。
100.例如，在显示驱动时段dp期间，触摸显示装置100可如第一种情况(情况1)一起执行显示驱动和触摸驱动，然后停止手指感测来进行触笔感测以改为第二种情况(情况2)。
101.在第一种情况(情况1)和第三种情况(情况3)下，当执行手指感测的触摸驱动时，具有第一幅值amp1的触摸驱动信号tds1和具有第三幅值amp3的触摸驱动信号tds3可以分别施加于触摸电极te。
102.作为参考，在时间自由驱动的情况下，由于显示驱动时段dp和触摸驱动时段tp同时进行，所以上述三种情况(情况1、情况2和情况3)可以对应于触摸驱动时段tp。
103.同时，参考图4，当触摸驱动与显示驱动一起执行时(情况1)，施加到触摸电极te的第一触摸驱动信号tds1的第一幅值amp1会小于当仅执行触摸驱动时(情况3)施加到触摸电极te的第三触摸驱动信号tds3的第三幅值amp3。
104.也就是说，在显示驱动时段dp期间施加到触摸电极te的第一触摸驱动信号tds1的第一幅值amp1会小于在空白时段blank期间施加到触摸电极te的第三触摸驱动信号tds3的第三幅值amp3。
105.另外，在显示驱动时段dp期间，触摸电路可以向多个触摸电极te提供具有第一幅值amp1的第一触摸驱动信号tds1或与dc电压相对应的第二触摸驱动信号tds2。
106.另一方面，在空白时段blank期间，触摸电路可以向多个触摸电极te中的一个或多个提供具有第三幅值amp3的第三触摸驱动信号tds3。
107.此时，显示面板110将每个帧的信标信号上行传输至触笔以与触笔进行配对，并在触摸驱动时段tp内上行传输ping信号，以同步触笔的笔驱动信号的感测时间。
108.然而，当触摸显示装置100不支持传输信标信号或ping信号的协议时，可能会出现无法感测到笔触摸的情况，因为施加到显示面板110的触摸驱动信号和从触笔发送的笔驱动信号不同步。
109.因此，本公开的触摸显示装置100使用从触笔发送的笔驱动信号中的包括数据之前的预定时段的信号，从而容易地产生与笔驱动信号同步的触摸驱动信号tds。
110.图5概念性地示出了在根据本公开实施例的触摸显示装置中产生与触笔同步的触摸驱动信号的结构。
111.参考图5，根据本公开实施例的触摸显示装置100可以包括显示面板110、触摸电路200和微控制单元300。
112.显示面板110通过从触笔发送的笔驱动信号pds产生触摸感测信号tss。
113.触摸电路200通过多条感测线接收从显示面板110发送的触摸感测信号tss，并通过使用该信号产生笔检测信号pout。
114.微控制单元300通过使用从触摸电路200发送的笔检测信号pout产生与笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds，并将其发送到触摸电路200。
115.另一方面，产生与笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds的功能可以不在单独的微控制单元300中执行，而在触摸电路200内的触摸控制器tcr中执行。
116.可替代地，可以将其视为包括微控制单元300和触摸电路200的触摸控制单元，微控制单元300和触摸电路200可以由一个集成电路组成以配置单个触摸集成电路。
117.图6是根据本公开实施例的触摸显示装置中触摸电路的框图。
118.参考图6，在根据本公开实施例的触摸显示装置100中，触摸电路200可以通过使用开关电容电路作为电荷转移方法来感测触摸和笔信号。
119.也就是说，触摸电路200可以包括：触摸检测电路220，用于根据从显示面板110发送的触摸感测信号tss产生有无触摸或触摸位置的触摸检测信号sout；以及笔检测电路230，用于根据触摸感测信号tss产生对应于触笔的笔驱动信号pds的笔检测信号pout。
120.触摸电路200可以对应于上述的触摸感测电路roic。可替代地，触摸控制器tcr可以设置在触摸电路200内部，以使用触摸感测检测信号sout来确定触摸的有无以及触摸位置。
121.触摸检测电路220可以包括前置放大电路222、积分电路224和采样电路226。
122.图7示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中的触摸电路中包括的触摸检测电路的前置放大电路的示例。
123.参考图7，在根据本公开实施例的触摸显示装置100中，触摸电路200中包括的触摸检测电路220的前置放大电路222为通过反相输入端(-)接收触摸感测信号tss的运算放大器amp1、在运算放大器amp1的非反相输入端( )与输出端之间连接的反馈电容器cfb及复位开关swrst1。
124.通过在即将施加笔驱动信号pds之前将前置放大电路222触发为导通，复位开关swrst1可以复位前置放大电路222。然而，在本公开的触摸电路200中，通过在笔驱动信号pds中包括数据之前将复位开关swrst1保持在关断状态一段时间，可以产生在与笔驱动信号pds相反的方向上触发的输出电压v1，然后利用该输出电压v1产生笔检测信号pout。
125.具体地，在笔驱动信号pds不包括与触笔相关的数据的基本时段base期间，复位开关swrst1被低电平复位信号rst_pamp关断。在保持状态off的感测时段sensing期间，可以根据复位信号rst_pamp的电平来改变导通和关断状态，并且与触笔相关的数据被包括在笔驱动信号pds中。
126.在这种情况下，具有参考电平的公共电压vcom可以被施加到运算放大器amp1的非反相输入端( )。因此，运算放大器amp1基于公共电压vcom产生在与笔驱动信号pds相反的方向上触发的锯齿形输出电压v1，并将其传输至积分电路224。
127.图8示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中的触摸电路中包括的触摸检测电路的积分电路的示例。
128.参考图8，在根据本公开实施例的触摸显示装置100中，触摸电路200中包括的触摸检测电路220的积分电路224可以包括多个开关sw1和sw2以及电容器c1。
129.尽管下面作为示例描述了前置放大电路222的输出电压v1通过同时导通和关断的两个第一开关sw1和同时导通和关断的两个第二开关sw2的操作而在一个电容器c1中累积的情况，但是积分电路224的结构可以有各种变化。
130.因此，根据包括在积分电路224中的多个开关sw1和sw2的操作，前置放大电路222的输出电压v1在电容器c1中累积。在电容器c1中累积的积分电路224的输出电压v2被传输至采样电路226。
131.图9示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中的触摸电路中包括的触摸检测电路的采样电路的示例。
132.参考图9，在根据本公开实施例的触摸显示装置100中，触摸电路200中包括的触摸
检测电路220的采样电路226可以包括：运算放大器amp2，其中电路224的输出线连接到反相输入端(-)并且基准电压vref1施加到非反相输入端( )；反馈电容器cfb2，并联连接在运算放大器amp2的反相输入端(-)与输出端之间；以及复位开关swrst2。在积分电路224的电容器c1中累积的电压可充入反馈电容器cfb2，并作为触摸感测检测信号sout传输至触摸控制器tcr。
133.笔检测电路230可以包括前置放大电路222、比较电路232和电平移位器234。即，前置放大电路222是将从显示面板110发送的触摸感测信号tss放大到一定程度的部件，并且可以被共同包括在触摸检测电路220和笔检测电路230中。
134.图10示出了根据本公开实施例的触摸显示装置中的触摸电路中包括的笔检测电路的比较电路的示例。
135.参考图10，在根据本公开实施例的触摸显示装置100中，触摸电路200中包括的笔检测电路230的比较电路232可以包括运算放大器amp3，该运算放大器amp3通过反相输入端(-)接收前置放大电路222输出的电压v1，并通过非反相输入端( )接收基准电压vref2。
136.运算放大器amp3将从前置放大电路222输出的锯齿形电压(v1)与基准电压vref2进行比较以产生脉冲形输出信号v3，并将其传输至电平移位器234。
137.电平移位器234通过将比较电路232的输出信号v3转换到特定范围内的电平来产生笔检测信号pout，使得微控制单元300可以对其进行处理。
138.在此，电平通过电平移位器234而移位的信号被称为笔检测信号pout，但是可以根据需要省略电平移位器234。在这种情况下，从比较电路232输出的信号可以是笔检测信号pout。
139.微控制单元300产生与从触摸电路200发送的笔检测信号pout同步的触摸驱动信号tds，并将其发送到触摸电路200。
140.因此，本公开的触摸显示装置100不会上行传输信标信号或ping信号，而是使用从触笔发送的笔驱动信号pds，从而产生同步的触摸驱动信号tds。
141.图11示出了在根据本公开实施例的触摸显示装置中产生与笔驱动信号同步的触摸驱动信号的过程的信号波形。
142.参考图11，在根据本公开实施例的触摸显示装置100中，产生触摸驱动信号tds以与笔驱动信号pds同步的时段可以称为基本时段base。使用与笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds来感测笔触摸的时段可以称为感测时段sensing。
143.笔驱动信号pds和触摸驱动信号tds可以以正相位或反相位同步。
144.当笔驱动信号pds和触摸驱动信号tds以正相位同步时，笔驱动信号pds和触摸驱动信号tds的上升沿和下降沿以相同的方向同步。
145.另一方面，当笔驱动信号pds和触摸驱动信号tds以反相位同步时，触摸驱动信号tds的下降沿与笔驱动信号pds的上升沿同步，并且触摸驱动信号tds的上升沿与笔驱动信号pds的下降沿同步。
146.在向触摸显示装置100应用数据之前，触笔可以在具有恒定时间间隔的基本时段base期间以恒定间隔向显示面板110施加基本脉冲信号。
147.在从触笔施加基本脉冲信号的基本时段base期间，触摸电路200的前置放大电路222通过低电平复位信号rst_pamp关断复位开关swrst1。
148.由此，前置放大电路222将通过基本脉冲信号在显示面板110上产生的触摸感测信号tss与预定电平的公共电压vcom进行比较，然后产生在该信号的相反方向上触发的输出信号v1。
149.比较电路232可以通过将前置放大电路222的输出信号v1与基准电压vref2进行比较来产生脉冲形式的笔检测信号pout。当然，比较电路232的输出信号的电平由电平移位器234调节以产生笔检测信号pout。
150.笔检测信号pout被传输至微控制单元300，并且微控制单元300可以产生与笔检测信号pout同步的触摸驱动信号tds。
151.图12示出了在根据本公开实施例的触摸显示装置中确定触摸驱动信号的产生时序的方法的示例。
152.参考图12，在根据本公开实施例的触摸显示装置100中，微控制单元300产生初始触摸驱动信号tds_init，并将其顺序延迟并与从触摸电路200发送的笔检测信号pout进行比较。
153.例如，微控制单元300检测从触摸电路200输出的笔检测信号pout指示高电平的峰值时段和峰值，并基于在基本时段base内包括最后一个高电平的笔检测信号pout中的一个时段p1将其依次与和初始触摸驱动号tds_init重叠的区域进行比较。
154.在这种情况下，比较信号的输出可以根据初始触摸驱动信号tds_init和笔检测信号pout在高电平重叠的区域area_overlap而变化。
155.如在图12的(b)的情况下，当初始触摸驱动信号tds_init和笔检测信号pout重叠的区域area_overlap最大时，比较信号的强度最高。通过检测该时间点，可以产生与笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds。
156.因此，通过比较顺序延迟的初始触摸驱动信号tds_init和笔检测信号pout的重叠区域，将重叠区域最大的点处的初始触摸驱动信号设置为触摸驱动信号tds来设置触摸驱动信号的时序。
157.然后，当根据在笔检测信号pout中包括最后一个高电平的一个时段p1之后检测到的时序产生触摸驱动信号tds时，触摸驱动信号tds可以与触笔的笔驱动信号pds同步。
158.以上，已经作为示例描述了通过使用微控制单元300中的笔检测信号pout来产生与其同步的触摸驱动信号tds的情况。当微控制单元300和触摸电路200被配置为一个集成电路以形成触摸集成电路时，触摸集成电路产生与笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds。可以认为，包括微控制单元300和触摸电路200的触摸控制单元产生与笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds。
159.另一方面，当触摸电路200与微控制单元300分离时，触摸电路200可以接收来自微控制单元300的初始触摸驱动信号tds_init，并直接产生与笔检测信号pout同步的触摸驱动信号tds。
160.图13概念性地示出了在根据本公开的另一示例性实施例的触摸显示装置中触摸电路产生与触笔同步的触摸驱动信号的结构。
161.参考图13，根据本公开另一个实施例的触摸显示装置100可以包括显示面板110、触摸电路200和微控制单元300。
162.显示面板110通过从触笔发送的笔驱动信号pds产生触摸感测信号tss。
163.触摸电路200通过多条感测线接收从显示面板110发送的触摸感测信号tss，并使用该信号产生笔检测信号pout。
164.另外，触摸电路200控制从微控制单元300发送的初始触摸驱动信号tds_init的时序，以及与笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds。
165.也就是说，触摸电路200顺序延迟从微控制单元300发送的初始触摸驱动信号tds_init，检测与笔检测信号pout同步的时序，并使用调制为与检测信号pout同步的初始触摸驱动信号tds_init作为触摸驱动信号tds。由此，触摸电路200可以向显示面板110提供与触笔的笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds。
166.图14是在根据本公开的又一实施例的触摸显示装置中产生与触笔同步的触摸驱动信号的触摸电路的框图。
167.参考图14，在根据本公开又一实施例的触摸显示装置100中，用于产生与触笔同步的触摸驱动信号tds的触摸电路200可以包括笔检测电路240、峰值检测电路250、计数器260、延迟电路270、多路复用器280和触摸驱动信号产生电路290。
168.触摸电路200可以对应于触摸感测电路roic，并且可以包括使用触摸感测检测信号sout确定有无触摸以及触摸位置的触摸控制器tcr。
169.笔检测电路240根据从显示面板110发送的触摸感测信号tss产生对应于触笔的笔驱动信号pds的笔检测信号pout。笔检测电路240可以包括前置放大电路222和比较电路232。
170.前置放大电路222是将从显示面板110发送的触摸感测信号tss放大到预定程度的部件。
171.比较电路232可以包括运算放大器amp，该运算放大器amp通过反相输入端(-)接收从前置放大电路222输出的电压v1，并通过非反相输入端( )接收基准电压vref2。因此，运算放大器amp3比较从前置放大电路222输出的锯齿形电压v1与基准电压vref2以产生笔检测信号pout。
172.峰值检测电路250检测从笔检测电路240输出的笔检测信号pout指示高电平的峰值时段和峰值。在这种情况下，由于笔检测信号pout以脉冲的形式出现，所以在基本时段base中会出现具有高电平的多个时段。因此，将在基本时段base内包括最后一个高电平的一个时段p1设置为参考时段，这有助于在笔驱动信号pds的最后一个时段p1内延迟始触摸驱动信号tds_init然后将其与笔检测信号pout进行比较。
173.计数器260以主时钟mclk为基准对在基本时段base内包括最后一个高电平的参考时段p1期间笔检测信号pout保持高电平的次数进行计数。
174.延迟电路270根据主时钟mclk顺序延迟由微控制单元300产生的初始触摸驱动信号tds_init。
175.多路复用器280将从延迟电路270发送的延迟初始触摸驱动信号tds_init与通过计数器260传输的笔检测信号pout的峰值和峰值时段重叠。由此，当在参考时段p1中初始触摸驱动信号tds_init与笔检测信号pout重叠的区域最大时，多路复用器280的比较信号的强度最高。
176.因此，初始触摸驱动信号tds_init和笔检测信号pout和笔驱动信号pds可以被确定为在参考时段p1内初始触摸驱动信号tds_init和笔检测信号pout重叠的区域最大的点
处同步。
177.因此，触摸驱动信号产生电路290根据初始触摸驱动信号tds_init和笔检测信号pout的重叠区域最大的时间点产生与触笔的笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds。
178.图15示出了在根据本公开实施例的触摸显示装置中产生与笔驱动信号同步的触摸驱动信号的过程的信号波形。
179.参考图15，在根据本公开实施例的触摸显示装置100中，产生与笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds的时段可以被称为基本时段base。使用与笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds来感测笔触摸的时段可以被称为感测时段sensing。
180.在向触摸显示装置100应用数据之前，触笔可以在具有恒定时间间隔的基本时段base期间以恒定间隔向显示面板110施加基本脉冲信号。
181.在从触笔施加基本脉冲信号的基本时段base期间，笔检测电路240的前置放大电路222通过低电平复位信号rst_pamp关断复位开关swrst1。
182.由此，前置放大电路222将通过基本脉冲信号在显示面板110上产生的触摸感测信号tss与预定电平的公共电压vcom进行比较，然后产生在该信号的相反方向上触发的输出信号v1。
183.比较电路232可以通过将前置放大电路222的输出信号v1与基准电压vref2进行比较来产生脉冲形式的笔检测信号pout。当然，比较电路232的输出信号的电平由电平移位器234调节以产生笔检测信号pout。
184.此时，触摸电路200顺序延迟从微控制单元300发送的初始触摸驱动信号tds_init，将其与笔检测信号pout进行比较以驱动初始触摸，并检测信号tds_init与笔检测信号pout重叠的区域最大的时间点。
185.也就是说，笔检测信号pout可以检测指示高电平的峰值时段和峰值，从而通过使用在基本时段base内包括最后一个高电平的一个时段p1作为参考时段来计算初始触摸驱动信号tds_init和笔检测信号pout重叠的区域最大的时间点。
186.因此，通过根据初始触摸驱动信号tds_init与笔检测信号pout的重叠区域最大的时间点产生触摸驱动信号tds，可以产生与触笔的笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds，并且可以感测触笔的笔驱动信号pds。
187.由此，本公开的触摸显示装置100产生与触笔的笔驱动信号pds同步的触摸驱动信号tds，从而感测触笔的笔驱动信号pds而与触笔的协议无关，并简化触笔的配置并且降低其功耗。
188.以上描述是为了使本领域技术人员能够实现和使用本发明的技术构思而呈现的，并且是在特定应用及其要求的背景中提供的。对所描述的实施例的各种修改、添加和替换对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用。以上描述和附图仅出于说明性目的提供了本发明的技术构思的示例。即，所公开的实施例旨在说明本发明的技术构思的范围。因此，本发明的范围不限于所示的实施例，而是被赋予与权利要求一致的最宽范围。本发明的保护范围应基于所附权利要求来解释，在其等同范围内的所有技术构思应被解释为包括在本发明的范围内。