触摸显示装置及其驱动方法与流程

触摸显示装置及其驱动方法
1.本技术要求于2020年12月16日提交的韩国专利申请第10-2020-0176647号的权益，该专利申请通过引用并入本文，如同在本文中完整阐述。
技术领域
2.本发明涉及一种触摸显示装置及其驱动方法。


背景技术：

3.显示装置是用户与信息之间的连接媒介，信息技术的发展带来了显示装置的市场的增长。因此，诸如发光显示(led)装置、量子点显示(qdd)装置和液晶显示(lcd)装置的显示装置被越来越多地使用。
4.这种显示装置包括：包括子像素的显示面板；输出用于驱动显示面板的驱动信号的驱动器；以及产生要提供给显示面板或驱动器的电力的电源。
5.在显示装置中，当向显示面板上的子像素施加驱动信号(例如，扫描信号和数据信号)时，被选择的子像素透射光或直接发光，从而显示图像。此外，显示装置可以基于触摸传感器接收来自用户的触摸输入，并执行与触摸输入相对应的命令。


技术实现要素：

6.因此，本发明涉及一种触摸显示装置及其驱动方法，其基本上消除了由于相关技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。
7.本发明旨在通过在触摸电极附近形成虚拟触摸电极并在每种驱动模式下通过虚拟触摸电极施加特定信号或电压，来增加信号的发送和接收灵敏度并降低有源笔与装置之间的噪声。
8.本发明的其他优点、目的和特征将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地对本领域普通技术人员而言在检查以下内容后变得显而易见或者可以从本发明的实践中获悉。本发明的目的和其他优点可以通过书面说明及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
9.为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如本文所体现和概括描述的，一种触摸显示装置包括：显示面板，被配置为显示图像；触摸传感器，包括在显示面板上布置成彼此交叉的第一触摸电极和第二触摸电极以及设置为与第一触摸电极和第二触摸电极相邻的虚拟触摸电极；以及触摸驱动器，被配置为驱动第一触摸电极和第二触摸电极并向虚拟触摸电极施加信号或电压。
10.在产生要发送到位于触摸传感器上的有源笔的信号的上行链路信号产生时段期间，触摸驱动器可以将与施加到第一触摸电极或第二触摸电极的上行链路信号相同的信号施加到虚拟触摸电极。
11.在感测从位于触摸传感器上的有源笔产生的笔信号的下行链路脉冲感测时段期间，触摸驱动器可以向虚拟触摸电极施加逻辑低信号或低电压。
12.在产生要发送到位于触摸传感器上的有源笔的信号的上行链路信号产生时段期间以及在感测从位于触摸传感器上的有源笔产生的笔信号的下行链路脉冲感测时段期间，触摸驱动器可以向虚拟触摸电极施加逻辑低信号或低电压。
13.触摸传感器还可以包括设置为围绕放置了第一触摸电极、第二触摸电极和虚拟触摸电极的有源区域的环形防护件，并且触摸驱动器可以向环形防护件施加信号或电压。
14.虚拟触摸电极可以包括被配置为执行与第一触摸电极相同的功能的第一虚拟触摸电极和被配置为执行与第二触摸电极相同的功能的第二虚拟触摸电极。
15.当位于第一触摸电极与触摸驱动器的第一通道之间的第一虚拟晶体管导通时，第一虚拟触摸电极可以执行与第一触摸电极相同的功能，当位于第二触摸电极与触摸驱动器的第二通道之间的第二虚拟晶体管导通时，第二虚拟触摸电极可以执行与第二触摸电极相同的功能。
16.第一虚拟晶体管和第二虚拟晶体管可以响应于从触摸驱动器的第三通道输出的虚拟控制信号同时导通或截止。
17.触摸驱动器可以包括：被配置为控制第一通道、第二通道和第三通道的输入和输出的开关；被配置为当电路通过开关连接到第一通道、第二通道和第三通道中的一个通道时输出或感测信号的电路；以及被配置为控制开关和电路的控制器。
18.虚拟触摸电极可以位于第一触摸电极的多个部分之间以及第二触摸电极的多个部分之间，虚拟触摸电极与第一触摸电极和第二触摸电极在同一层。
19.根据另一方面，一种触摸显示装置的驱动方法，该触摸显示装置包括：显示面板，被配置为显示图像；触摸传感器，包括在显示面板上布置成彼此交叉的第一触摸电极和第二触摸电极以及设置为与第一触摸电极和第二触摸电极相邻的虚拟触摸电极；以及触摸驱动器，被配置为驱动第一触摸电极和第二触摸电极并向虚拟触摸电极施加信号或电压，该方法包括：产生要发送到位于触摸传感器上的有源笔的上行链路信号；以及感测从位于触摸传感器上的有源笔产生的下行链路脉冲。在上行链路信号产生期间，与施加到第一触摸电极或第二触摸电极的上行链路信号相同的信号被施加到虚拟触摸电极。
20.在下行链路脉冲感测期间，逻辑低信号或低电压可以被施加到虚拟触摸电极。
21.应理解，本发明的前述一般描述和以下详细描述是示例性和解释性的并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
22.本发明包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图被并入并构成本技术的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
23.图1是示出根据本发明的发光显示装置的框图，图2是示出图1所示的子像素的配置的图；
24.图3至图6是示出触摸显示装置的框图；
25.图7是示出根据本发明的第一实施例的触摸显示装置的框图，图8是示出图7所示的一个传感器单元的详细图，图9是示出图8所示的传感器单元的沿线a1-a2截取的截面的图；
26.图10和图11是示出第一触摸电极的连接结构和虚拟触摸电极的连接结构以及显
示面板和触摸传感器的整体结构的示例图；
27.图12和图13是示出感测有源笔的方法的图，图14和图15是示出根据本发明的第一实施例的触摸显示装置及其驱动方法的图，图16和图17是用于说明根据本发明的第一实施例的效果所参考的图；
28.图18是示出根据本发明的第一实施例的触摸驱动器的示例性内部电路图，图19是示出根据本发明的第一实施例的模块配置的示例图；
29.图20、图21、图22是示出根据本发明的第一实施例的触摸显示装置中各模式的设定方法的图；
30.图23是示出根据本发明的第二实施例的模块配置的示例图，图24是示出根据本发明的第二实施例的触摸驱动器的示例性内部电路图；
31.图25是示出根据本发明的第三实施例的触摸显示装置的图，图26是示出图25所示的触摸传感器的详细图；以及
32.图27至图30是示出根据本发明的第三实施例的触摸显示装置中各模式的设定方法的图。
具体实施方式
33.根据本发明的触摸显示装置可以基于触摸传感器接收来自用户的触摸输入并且执行与触摸输入相对应的命令。触摸显示装置可以是电视、视频播放器、个人电脑(pc)、家庭影院、汽车电子装置、智能电话等中的任意一种，而不限于此。
34.根据本发明的触摸显示装置可以被配置为发光二极管(led)显示装置、量子点显示(qdd)装置或液晶显示(lcd)装置。为了便于说明，以基于无机led或有机led直接发光的发光显示装置作为触摸显示装置的示例。
35.图1是示出发光显示装置的框图，图2是示出图1所示的子像素的配置的图。
36.参考图1和图2，发光显示装置可以包括图像供应器110、时序控制器120、扫描驱动器130、数据驱动器140、显示面板150和电源180。
37.图像供应器110(或主机系统)可以与从外部接收的图像数据信号或存储在内部存储器中的图像数据信号一起输出各种驱动信号。图像供应器110可以将数据信号和各种驱动信号传输到时序控制器120。
38.时序控制器120可以输出用于控制扫描驱动器130的操作时序的栅极时序控制信号gdc、用于控制数据驱动器140的操作时序的数据时序控制信号ddc以及各种同步信号(垂直同步信号vsync和水平同步信号hsync)。时序控制器120可以将从图像供应器110接收的数据信号data与数据时序控制信号ddc一起传输到数据驱动器140。时序控制器120可以被配置为集成电路(ic)的形式并且安装在印刷电路板(pcb)上，而不应被解释为限制本发明。
39.扫描驱动器130可以响应于从时序控制器120接收的栅极时序控制信号gdc输出扫描信号(或扫描电压)。扫描驱动器130可以通过扫描线gl1至glm将扫描信号传输到显示面板150中包括的子像素。扫描驱动器130可以以ic的形式配置，或者可以以面板内栅极(gip)方式直接形成在显示面板150上，而不应被解释为限制本发明。
40.数据驱动器140可以响应于从时序控制器120接收的数据时序控制信号ddc采样和锁存数据信号data，并且基于伽马基准电压将数字数据信号转换为模拟数据电压。数据驱
动器140可以通过数据线dl1至dln将数据电压供应到显示面板150中包括的子像素。数据驱动器140可以以ic的形式配置并且安装在显示面板150上或者可以安装在pcb上，而不应被解释为限制本发明。
41.电源180可以基于从外部接收的外部输入电压产生高电位第一电力和低电位第二电力，并通过第一电源线evdd和第二电源线evss输出高电位第一电力和低电位第二电力。电源180可以产生并输出驱动扫描驱动器130所需的电压(例如，包括栅极高电压和栅极低电压的栅极电压)或驱动数据驱动器140所需的电压(例如，包括全部漏极电压和半漏极电压的漏极电压)。
42.显示面板150可以响应于包括扫描信号和数据电压的驱动信号、第一电力和第二电力而显示图像。显示面板150的子像素直接发光。可以基于由诸如玻璃、硅或聚酰亚胺的材料形成的刚性或柔性基板来制造显示面板150。另外，发光的子像素可以是形成像素的红、绿、蓝(rgb)子像素或红、绿、蓝、白(rgbw)子像素。
43.例如，一个子像素sp可以连接到第一栅极线gl1、第一数据线dl1、第一电源线evdd和第二电源线evss。子像素sp可以包括具有开关晶体管、驱动晶体管、电容器和有机发光二极管的像素电路。发光显示装置中使用的子像素sp直接发光，其具有复杂的电路配置。此外，存在用于不仅补偿发光的有机发光二极管的劣化而且补偿向有机发光二极管施加驱动电流的驱动晶体管的劣化的各种补偿电路。在上下文中，子像素sp以块的形式被简化示出。
44.上述的时序控制器120、扫描驱动器130和数据驱动器140被描述为单独的部件。然而，根据发光显示装置的实施方式，时序控制器120、扫描驱动器130和数据驱动器140中的一个或多个可以集成到一个ic中。
45.图3至图6是示出触摸显示装置的框图。
46.参考图3和图4，触摸显示装置可以包括显示面板150(或pnl)、触摸传感器155(或tsp)、数据驱动器140(或dic)和触摸驱动器145(或roic)(读出电路或感测电路)。
47.作为能够接收来自用户的触摸输入的输入装置的触摸传感器155可以与显示图像的显示面板150设置在一起。触摸传感器155可以具有触摸电极。触摸传感器155可以根据如何制造触摸电极及其外围结构，实现为单独的触摸传感器，与显示面板150的一部分实现在一起，或者在显示面板150内部实现(与显示面板150集成)。
48.触摸驱动器145可以基于通过触摸传感器155中包括的触摸电极施加触摸驱动电压并且执行感测的过程，来检测显示面板150上的触摸是否存在以及关于输入的位置的信息。触摸驱动器145可以与触摸传感器155结合操作并感测用户的手指触摸或笔触摸。
49.参考图5和图6，可以根据触摸面板150和触摸传感器155是如何实现的来以各种方式实现触摸驱动器145。例如，触摸驱动器145可以被配置为与数据驱动器140分离的集成电路(ic)的形式或者可以被并入数据驱动器140中。
50.图7是示出根据本发明的第一实施例的触摸显示装置的框图，图8是示出图7所示的一个传感器单元的详细图，图9是示出图8所示的传感器单元的沿线a1-a2截取的截面的图。
51.参考图7，触摸传感器155可以包括布置在有源区域aa中的第一触摸电极tx1和tx2、第二触摸电极rx1和rx2以及虚拟触摸电极dmy。
52.第一触摸电极tx1和tx2可以通过第一触摸线tx ll和tx l2连接到触摸驱动器
145。第二触摸电极rx1和rx2可以通过第二触摸线rx l1和rx l2连接到触摸驱动器145。虚拟触摸电极dmy可以通过虚拟触摸线dml连接到触摸驱动器145。第一触摸电极tx1和tx2与第二触摸电极rx1和rx2可以布置在同一层上，彼此交叉。虚拟触摸电极dmy可以在同一层上布置在第一触摸电极tx1和tx2以及第二触摸电极rx1和rx2附近，特别地，在第一触摸电极tx1和tx2的分支之间以及第二触摸电极rx1和rx2的分支之间。
53.第一触摸电极tx1和tx2和/或第二触摸电极rx1和rx2可以是网状触摸电极。网状触摸电极中的每个开口可以对应于子像素的发光区域。可以通过部分地断开网状触摸电极内部的一些连接来形成虚拟电极dmy的形状。然而，根据本发明的触摸电极tx1、tx2、rx1和rx2以及虚拟触摸电极dmy的形状和布置不限于此。
54.参考图7、图8和图9，第一触摸电极tx1和tx2、第二触摸电极rx1和rx2以及虚拟触摸电极dmy可以插设在第二绝缘层ins2与第三绝缘层ins3之间。第一触摸电极tx1和tx2、第二触摸电极rx1和rx2以及虚拟触摸电极dmy可以在有源区域aa中彼此间隔开(电隔离)。另外，即使在形成一个感测区域的传感器单元sen中，除了第二触摸电极rx1和rx2之外的第一触摸电极tx1和tx2以及虚拟触摸电极dmy也可以彼此分开布置。
55.下面将描述第一触摸电极tx1和tx2、第二触摸电极rx1和rx2以及虚拟触摸电极dmy的结构，重点描述布置在传感器单元sen中的部分触摸电极tx1、tx2、rx1、rx2和dmy。
56.第二触摸电极rx1可以包括沿第一方向(水平方向)延伸的主电极部rx1m以及主电极部rx1m在其两端分支成的多个子电极部rx1s。因此，在感测单元sen中，第二触摸电极rx1可以沿第一方向(水平方向)延伸并且具有多个分支而不会断开。
57.在感测单元sen中，第一触摸电极tx1可以沿第二方向(垂直方向)延伸，包括设置在第二触摸电极rx1的主电极部rx1m的一侧上的一个电极部tx1a和设置在第二触摸电极rx1的主电极部rx1m的另一侧上的另一电极部tx1b。第一触摸电极tx1的一个电极部tx1a和另一电极部tx1b中的每一个可以包括沿第二方向(垂直方向)延伸的主电极部tx1m以及从主电极部tx1m沿第一方向(水平方向)延伸的延伸电极部tx1s。因此，在感测单元sen中，第一触摸电极tx1可以沿第二方向(垂直方向)延伸，分成多个部分。
58.虚拟触摸电极dmy可以分开设置，其中分开的部分布置在第二触摸电极rx1的分支部分之间以及第一触摸电极tx1的分支部分之间。虚拟触摸电极dmy可以包括f形部分dmyf和i形部分dmyi。虚拟触摸电极dmy的f形部分dmyf可以布置在第二触摸电极rx1的拐角附近。另外，虚拟触摸电极dmy的i形部分dmyi可以在f形部分dmyf中沿第一方向(水平方向)布置。相对于其他电极，虚拟触摸电极dmy的i形部分dmyi中的每一个可以设置在第一触摸电极tx1的延伸电极部tx1s之间。因此，在传感器单元sen中，虚拟触摸电极dmy可以具有在第二触摸电极rx1的分支和第一触摸电极tx1的分支之间的多个部分。
59.尽管虚拟触摸电极dmy具有布置在第二触摸电极rx1的分支和第一触摸电极tx1的分支之间的多个部分，但是这些部分可以通过位于第一绝缘层ins1与第二绝缘层ins2之间的第一连接电极brdl彼此电连接。即，虚拟触摸电极dmy的单独布置的部分可以通过接触通过第一接触孔ch1暴露的第一连接电极brd1而彼此电连接。
60.第一触摸电极tx1和tx2中的每一个也可以位于第一绝缘层ins1与第二绝缘层ins2之间，并且其分开的部分可以通过接触通过第二接触孔ch2暴露的第二连接电极brd2而电连接。尽管第二连接电极brd2与第一连接电极brd1一样位于第一绝缘层ins1上，但是
第二连接电极brd2与第一连接电极brd1电隔离(分开设置)。
61.根据本发明的虚拟触摸电极的结构只是为了更好的理解而被示出和描述，因此本发明不限于参考图8和图9描述的结构。当在制造显示面板150时所涉及的一系列工艺中形成上述触摸传感器155时，触摸传感器155和显示面板150的整体结构及其特定部分将被示出和描述如下。
62.图10和图11是示出第一触摸电极的连接结构和虚拟触摸电极的连接结构以及显示面板和触摸传感器的整体结构的示例图。
63.参考图10和图11，显示面板150可以包括形成薄膜晶体管的晶体管层tft和形成有机发光二极管的发光二极管层oled。触摸传感器155可以包括第一触摸电极tx、第二触摸电极rx和虚拟触摸电极dmy。
64.触摸传感器155可以被实现为在用于制造显示面板150的一系列工艺中形成的盒内型或盒上型以及单独附接到显示面板150上的外挂型。将在上下文中以盒上型来描述第一触摸电极部与虚拟触摸电极部之间的连接结构。
65.多缓冲层112可以设置在基板111上。晶体管层tft可以设置在多缓冲层112上。晶体管层tft可以包括层叠在多缓冲层112上的半导体层134、栅极绝缘层102、栅极132、层间绝缘层114以及与半导体层134接触的源极136和漏极138。示出的晶体管层tft是向有机发光二极管供应驱动电流的驱动晶体管。保护层108、平坦化层118和堤部128可以层叠在晶体管层tft上。
66.发光二极管层oled可以设置在堤部128上。发光二极管层oled可以包括通过接触孔116电连接到晶体管层tft的漏极138的下电极122、发光层124以及上电极126。上电极126可以连接到通过平坦化层118上的跳电极104和层间绝缘层114上的层间电极106传输第二电力的第二电源线。下电极122可以被选择为阳极，上电极126可以被选择为阴极，而不应被解释为限制本发明。发光层124可以发出红光、绿光、蓝光或白光，而不限于此。
67.晶体管层tft和发光二极管层oled可以被封装层enc保护。封装层enc可以包括第一无机层142、有机层144和第二无机层146。第二无机层146可以覆盖至包括位于基板111的边缘处的第一分隔壁186的区域。然而，封装层enc可以形成为单层，并且可以根据基板111上的结构的形状而变化，而不应被解释为限制本发明。
68.第一触摸电极tx、第二触摸电极rx、虚拟触摸电极dmy和触摸连接线sl可以设置在封装层enc上的触摸缓冲层148与触摸保护层188之间。触摸连接线sl可以用于将第一触摸电极tx、第二触摸电极rx或虚拟触摸电极dmy中的至少一个电连接到触摸焊盘pad。触摸保护层188可以部分地覆盖位于第一分隔壁186外侧的第二分隔壁178(防裂壁)，而不应被解释为限制本发明。
69.触摸焊盘pad可以位于第二分隔壁178外侧或者在基板111的边缘处。触摸焊盘pad可以包括层叠在多缓冲层112上的下触摸电极172和上触摸电极174。下触摸电极172可以由与漏极138相同的材料形成并且位于层间绝缘层114上。上触摸电极174可以由与触摸电极te相同的材料形成并且位于触摸缓冲层148上。上触摸电极174可以电连接到通过穿透保护层108和触摸缓冲层148的触摸焊盘接触孔176所暴露的下触摸电极172。另外，触摸焊盘pad可以通过位于基板111与第二分隔壁178之间的触摸连接电极184电连接到触摸连接线sl。触摸连接电极184可以通过第一侧接触孔182a连接到触摸连接线sl并且通过第二侧接触孔
182b连接到上触摸电极174。
70.图10是示出图8中的
②
表示的虚拟触摸电极的部分的示例图，图11是示出图8中的
①
表示的第一触摸电极的部分的示例图。如图10和图11所示，虚拟触摸电极dmy可以电连接到通过穿透触摸缓冲层148的第一接触孔148a暴露的第一连接电极brd1。第一触摸电极tx可以电连接到通过穿透触摸缓冲层148的第二接触孔148b暴露的第二连接电极brd2。
71.触摸传感器155可以以薄膜的形式形成或者与显示面板150一起以面板的形式实现。在这种情况下，触摸传感器155可以对应于显示面板150的尺寸具有约1:1的尺寸。另外，即使当触摸传感器155的尺寸增大而对应于显示面板150的尺寸时，也可以通过有源笔接收输入。因此，需要一种增加信号的发送和接收灵敏度的方法。
72.图12和图13是示出感测有源笔的方法的图，图14和图15是示出根据本发明的第一实施例的触摸显示装置及其驱动方法的图，图16和图17是用于说明根据本发明的第一实施例的效果所参考的图。
73.参考图12和图13，触摸显示装置可以感测触摸(即，由放置在触摸传感器155上的有源笔a-pen进行的笔触摸)的存在与否。此外，触摸显示装置可以感测由有源笔a-pen施加到触摸传感器155上的压力或者有源笔a-pen悬停在触摸传感器155上方预定距离的悬停状态。
74.触摸显示装置可以在触摸传感器155与有源笔a-pen之间发送和接收信号以感测由有源笔a-pen进行的各种类型的输入。下面给出信号发送和接收的示例。
75.首先，触摸传感器155(或感测电路sen)可以产生要发送到有源笔a-pen的上行链路信号，如“(1)上行链路产生”所示。然后，有源笔a-pen可以感测从触摸传感器155产生的上行链路信号，如“(2)上行链路感测”所示。有源笔a-pen可以产生要发送到触摸传感器155的下行链路脉冲，如“(3)下行链路脉冲”所示。触摸传感器155可以感测从有源笔a-pen产生的下行链路脉冲，如“(4)下行链路感测”所示。
76.在上述流程中触摸传感器155与有源笔a-pen之间交换信号后，可以执行感测手指触摸的存在与否的过程，如“(5)手指感测”所示，而不应被解释为限制本发明。
[0077]“(1)上行链路产生”至“(5)手指感测”可以在一帧(例如，第n帧)的持续时间期间执行。在下一帧(例如，第n 1帧)的持续时间期间，可以以同一流程执行感测由有源笔a-pen和手指进行的触摸是否存在的过程。
[0078]
参考图14和图15，触摸驱动器145可以在上行链路信号产生时段(上行链路产生)和下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间单独操作以与有源笔同步并感测有源笔。
[0079]
在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间，触摸驱动器145可以产生要通过第一触摸线txl1、第二触摸线rxl1和虚拟触摸线dml发送到有源笔a-pen的上行链路信号tx、rx和dmy。上行链路信号tx、rx和dmy可以分别通过第一触摸线txl1、第二触摸线rxl1和虚拟触摸线dml发送到第一触摸电极tx1、第二触摸电极rx1和虚拟触摸电极dmy。有源笔可以获得通过触摸电极tx1、rx1和dmy发送的上行链路信号tx、rx和dmy中的至少一个。可以从上行链路信号tx、rx和dmy中省略通过第二触摸线rxl1输出的上行链路信号rx。
[0080]
在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间，触摸驱动器145可以产生用于通过第一触摸线txl1感测来自有源笔的下行链路脉冲的下行链路信号tx。下行链路信号tx可以通过第一触摸线txl1发送到第一触摸电极tx1。
[0081]
有源笔可以基于通过第一触摸线txl1发送的下行链路信号tx发送和接收位置信息并发送有源笔的强度、位置、压力或倾斜度中的至少一个。在下行链路脉冲产生时段(下行链路感测)期间，触摸驱动器145可以通过虚拟触摸线dml输出逻辑低信号low或低电压vss(或地电压)而不产生(输出)要通过第二触摸线rxl1发送的信号。
[0082]
参考图16，由于其他电极或线位于附近，所以包括第一触摸电极tx和第二触摸电极rx的传感器单元sen可能不能没有寄生电容分量(寄生电容/寄生分量)。因此，将虚拟电极dmy布置在与传感器单元sen相邻的区域中或在传感器单元sen内部可以使得上行链路性能提高并且噪声降低。
[0083]
参考图17，当虚拟电极dmy设置在与传感器单元sen相邻的区域中或者传感器单元sen内部并且用于上行链路驱动时，上行链路性能会显著提高并且噪声也会明显降低。
[0084]
上行链路性能的显著提高可以归因于在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间通过将上行链路信号发送到虚拟电极dmy而增加的所需的上行链路功率。此外，明显的噪声降低可以归因于在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间通过将逻辑低信号low或低电压vss(或地电压)发送到虚拟电极dmy而降低寄生电容分量cp出现的可能性并提高噪声屏蔽能力。
[0085]
图18是示出根据本发明的第一实施例的触摸驱动器的示例性内部电路图，图19是示出根据本发明的第一实施例的模块配置的示例图。
[0086]
参考图18，触摸驱动器145可以包括控制器mcu、第一电平移位器ls1(tx)、第二电平移位器ls2(uplink)、第一开关ts、第一电路tx_ssu、上行链路单元uplink、第二开关rs以及第二电路rx_ssu。
[0087]
控制器mcu可以控制第一电平移位器ls1(tx)、第二电平移位器ls2(uplink)、第一开关ts和第二开关rs。控制器mcu可以基于第一控制信号pwm_tx来控制第一电平移位器ls1(tx)，基于第二控制信号pwm_uplink来控制第二电平移位器ls2(uplink)，基于第三控制信号up_con来控制第一开关ts和第二开关rs。
[0088]
第一电平移位器ls1(tx)可以基于第一控制信号pwm_tx进行操作。第一电平移位器ls1(tx)可以基于第一电压tx电压产生并输出要提供给第一电路tx_ssu的电压或信号。
[0089]
第二电平移位器ls2(uplink)可以基于第二控制信号pwm_uplink进行操作。第二电平移位器ls2(uplink)可以基于第二电压uplink电压产生并输出要提供给上行链路单元uplink的电压或信号。另外，第二电平移位器ls2(uplink)可以通过触摸驱动器145的第三通道dch输出上行链路信号，或者输出逻辑低信号low或低电压vss(或地电压)。
[0090]
第一电路tx_ssu可以通过触摸驱动器145的第一通道tch输出或感测第一触摸信号。第二电路rx_ssu可以通过触摸驱动器145的第二通道rch输出或感测第二触摸信号。上行链路单元uplink可以通过触摸驱动器145的第一通道tch或触摸驱动器145的第二通道rch输出上行链路信号。
[0091]
第一开关ts可以基于第三控制信号up_con将第一通道tch电连接到第一电路tx_ssu或上行链路单元uplink。第二开关rs可以基于第三控制信号up_con将第二通道rch电连接到第二电路rx_ssu或上行链路单元uplink。即，第一开关ts和第二开关rs可以用于通过通道控制信号的输入/输出。
[0092]
触摸驱动器145可以包括连接到第一触摸线txl1的第一通道tch、连接到第二触摸
线rxl1的第二通道rch以及连接到虚拟触摸线dml的第三通道dch。触摸驱动器145可以响应于第一开关ts和第二开关rs的操作选择性地输出触摸所需的信号。此外，触摸驱动器145可以响应于第二电平移位器ls2(uplink)的操作选择性地输出触摸所需的信号或者降低噪声的信号或电压。
[0093]
参考图19，触摸驱动器145可以安装于在其上实现触摸传感器155的基板上。如前所述，触摸传感器155可以在制造显示面板150所涉及的一系列工艺中形成。因此，触摸传感器155和触摸驱动器145可以与触摸面板150一起在一个模块中实现。
[0094]
图20、图21、图22是示出根据本发明的第一实施例的触摸显示装置中各模式的设定方法的图。
[0095]
参考图18、图19和图20，根据本发明的第一实施例的触摸显示装置可以被设定为用于降低上行链路中的rc负载的模式(负载降低模式)。负载降低模式通过在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间排除第二上行链路信号rx的输出来降低信号驱动引起的负载，并且通过在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间输出逻辑低信号low或低电压vss(或地电压)来降低噪声。
[0096]
为了实现负载降低模式，可以配置为在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间输出第一上行链路信号tx，不输出余下的第二上行链路信号rx和虚拟触摸信号dmy。为此目的，第三控制信号up_con可以是逻辑高h，而不限于此。由于信号在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间以图15所示的方式操作，所以在此将不描述信号操作。
[0097]
参考图18和图21，根据本发明的第一实施例的触摸显示装置可以被设定为上行链路功率提升模式。上行链路功率提升模式在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间通过使用用于上行链路信号应用的虚拟触摸信号dmy以及第一上行链路信号tx和第二上行链路信号rx来增加上行链路功率，并且在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间通过输出逻辑低信号low或低电压vss(或地电压)来降低噪声。
[0098]
为了实现上行链路功率提升模式，可以配置为在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间将虚拟触摸信号dmy与第一上行链路信号tx和第二上行链路信号rx一起输出。为此目的，第三控制信号up_con可以是逻辑高h，而不限于此。由于信号在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间以图15所示的方式操作，所以在此将不描述信号操作。
[0099]
参考图18和图22，根据本发明的第一实施例的触摸显示装置可以被设定为用户指定模式。用户指定模式可以被视为负载降低模式与上行链路功率提升模式之间的中间模式。用户指定模式在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间仅使用第一上行链路信号tx和第二上行链路信号rx将上行链路功率设定至适当水平，并且在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间通过输出逻辑低信号low或低电压vss(或地电压)来降低噪声。
[0100]
为了实现用户指定模式，可以配置为在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间输出第一上行链路信号tx和第二上行链路信号rx而不输出余下的虚拟触摸信号dmy。为此目的，第三控制信号up_con可以是逻辑高h，而不限于此。由于信号在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间以图15所示的方式操作，所以在此将不描述信号操作。
[0101]
图23是示出根据本发明的第二实施例的模块配置的示例图，图24是示出根据本发明的第二实施例的触摸驱动器的示例性内部电路图。
[0102]
参考图23，触摸传感器155和触摸驱动器145可以与触摸面板150一起在一个模块
中实现。与第一实施例不同，根据第二实施例的触摸显示装置模块还可以包括围绕有源区域aa的环形防护件件rg。环形防护件rg可以像虚拟触摸电极dmy一样连接到虚拟触摸线dml。
[0103]
环形防护件rg被设置为围绕有源区域aa。由此，当要施加到虚拟电极dmy的信号或电压被传输到环形防护件rg时，辐射面积可以增加到足以进一步增加上行链路功率或进一步降低噪声。
[0104]
参考图24，触摸驱动器145可以包括控制器mcu、第一电平移位器ls1(tx)、第二电平移位器ls2(uplink)、第一开关ts、第一电路tx_ssu、上行链路单元uplink、第二开关rs、第二电路rx_ssu、第三开关ds以及第三电路vss。除第三开关ds和第三电路vss之外的其余部件参考图18的描述。
[0105]
第三开关ds可以响应于第三控制信号up_con进行操作，如同第一开关ts和第二开关rs。通过第三通道dch输出的信号或电压可以根据第三开关ds的操作而不同。第三开关ds可以将第三通道dch连接到第三电路vss或上行链路单元uplink。
[0106]
触摸驱动器145可以包括连接到第一触摸线txl1的第一通道tch、连接到第二触摸线rxl1的第二通道rch和连接到虚拟触摸线dmy的第三通道dch。触摸驱动器145可以响应于第一开关ts和第二开关rs的操作选择性地输出触摸所需的信号。此外，触摸驱动器145可以响应于第三开关ds的操作选择性地输出触摸所需的信号或者降低噪声的信号或电压。
[0107]
尽管虚拟触摸电极dmy通过虚拟触摸线dml连接到触摸驱动器145的第三通道dch，但在需要时(例如，当第三开关ds不接触vss或uplink时)，虚拟触摸电极dmy可以置于电浮状态。
[0108]
图25是示出根据本发明的第三实施例的触摸显示装置的图，图26是示出图25所示的触摸传感器的详细图。以下对第三实施例的描述集中于与第一实施例或第二实施例的不同。
[0109]
参考图25和图26，触摸传感器155可以包括第一触摸电极tx1和tx2、第二触摸电极rx1和rx2、第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2、第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2、第一虚拟晶体管tdt1和tdt2以及第二虚拟晶体管rdt1和rdt2。第一虚拟晶体管tdt1和tdt2以及第二虚拟晶体管rdt1和rdt2可以在触摸传感器155内部以薄膜的形式形成，或者可以在触摸传感器155外部以ic的形式形成。
[0110]
第一触摸电极tx1和tx2可以通过第一触摸线txl1和txl2连接到触摸驱动器145。第二触摸电极rx1和rx2可以通过第二触摸线rxl1和rxl2连接到触摸驱动器145。第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2可以通过第一虚拟晶体管tdt1和tdt2连接到第一触摸线txl1和txl2。第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2可以通过第二虚拟晶体管rdt1和rdt2连接到第二触摸线rxl1和rxl2。
[0111]
第一虚拟晶体管tdt1和tdt2可以具有分别连接到第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2的第一电极、分别连接到第一触摸线txl1和txl2的第二电极以及共同连接到虚拟触摸线dml的栅极。第二虚拟晶体管rdt1和rdt2可以具有分别连接到第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2的第一电极、分别连接到第二触摸线rxl1和rxl2的第二电极以及共同连接到虚拟触摸线dml的栅极。
[0112]
当以上述方式连接第一触摸电极tx1和tx2、第二触摸电极rx1和rx2、第一虚拟触
摸电极tdmy1和tdmy2、第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2、第一虚拟晶体管tdt1和tdt2以及第二虚拟晶体管rdt1和rdt2时，可以执行以下操作。
[0113]
当通过虚拟触摸线dml施加逻辑高信号时，第一虚拟晶体管tdt1和tdt2以及第二虚拟晶体管rdt1和rdt2全部可以导通。当第一虚拟晶体管tdt1和tdt2导通时，第一触摸电极tx1和tx2可以分别电连接到第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2。例如，第一触摸电极tx1和第一虚拟触摸电极tdmy1可以在第一行中形成tx触摸电极，第一触摸电极tx2和第一虚拟触摸电极tdmy2可以在第二行中形成tx触摸电极。当第二虚拟晶体管rdt1和rdt2导通时，第二触摸电极rx1和rx2可以分别电连接到第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2。例如，第二触摸电极rx1和第二虚拟触摸电极rdmy1可以在第一行中形成rx触摸电极，第二触摸电极rx2和第二虚拟触摸电极rdmy2可以在第二行中形成rx触摸电极。
[0114]
因此，当第一虚拟晶体管tdt1和tdt2和第二虚拟晶体管rdt1和rdt2导通时，第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2可以执行与第一触摸电极tx1和tx2相同的功能，第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2可以执行与第二触摸电极rx1和rx2相同的功能。
[0115]
与第一实施例或第二实施例相比，虚拟电极的f形部分dmyf和i形部分dmyi可以彼此分开以分别形成第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2和第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2，并执行不同的功能。参考与第一触摸电极tx1一起形成第一行的tx触摸电极的第一虚拟触摸电极tdmy1，i形部分dmyi可以通过第三连接电极brd3彼此电连接。参考与第二触摸电极rx1一起形成第一行的rx触摸电极的第二虚拟触摸电极rdmy，f形部分dmyf可以通过第四连接电极brd4彼此电连接。如上所述，第三连接电极brd3和第四连接电极brd4位于第一虚拟电极tdmy1和tdmy2以及第二虚拟电极rdmy1和rdmy2的下方，并由绝缘层隔离。如上所述，在第三实施例中，在一个传感器单元内共同连接的虚拟触摸电极被分离以执行不同的功能。
[0116]
触摸驱动器145可以包括控制器mcu、第一电平移位器ls1(tx)、第二电平移位器ls2(uplink)、第一开关ts1和ts2、第一电路tx_ssu、上行链路单元uplink、第二开关rs1和rs2以及第二电路rx_ssu。
[0117]
由于第三实施例的虚拟电极具有上述结构，所以触摸驱动器145可以被修改为通过第三通道dch输出虚拟控制信号dmy_con而不是输出上行链路信号或者输出逻辑低信号或低电压(或地电压)。另外，第一虚拟晶体管tdt1和tdt2以及第二虚拟晶体管rdt1和rdt2可以响应于通过触摸驱动器145的第三通道dch输出的虚拟控制信号dmy_con而同时导通或截止。
[0118]
然而，这仅是一个示例，第一虚拟晶体管tdt1和tdt2以及第二虚拟晶体管rdt1和rdt2可以连接到触摸驱动器145的不同的通道以在不同的时段被导通或截止。
[0119]
图27至图30是示出根据本发明的第三实施例的触摸显示装置中各模式的设定方法的图。
[0120]
参考图27和图28，根据本发明的第三实施例的触摸显示装置可以被设定为用于降低上行链路中的rc负载的模式(负载降低模式)。在负载降低模式下，在输出第一上行链路信号tx和第二上行链路信号rx时，第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2以及第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2处于未使用状态，以在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间降低负载。
[0121]
为了实现负载降低模式，在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间可以输出
虚拟控制信号dmy_con以使第一虚拟晶体管tdt1和tdt2以及第二虚拟晶体管rdt1和rdt2截止。
[0122]
参考图27和图29，根据本发明的第三实施例的触摸显示装置可以被设定为上行链路性能和笔接触增强模式。在上行链路性能和笔接触增强模式下，在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间通过第一触摸电极tx1和tx2、第二触摸电极rx1和rx2、第一虚拟电极tdmy1和tdmy2以及第二虚拟电极rdmy1和rdmy2输出第一上行链路信号tx和第二上行链路信号rx。
[0123]
为了实现上行链路性能和笔接触增强模式，在上行链路信号产生时段(上行链路产生)期间可以输出虚拟控制信号dmy_con以使第一虚拟晶体管tdt1和tdt2以及第二虚拟晶体管rdt1和rdt2导通。当在上行链路中以与第一触摸电极tx1和tx2以及第二触摸电极rx1和rx2相同的方式使用第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2以及第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2时，在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间可以容易地感测根据有源笔的接触的信号pen。
[0124]
当在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间第一触摸电极tx1和tx2以及第二触摸电极rx1和rx2与第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2以及第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2电断开时，可以降低通过寄生电容引入的噪声以及驱动负载，从而进一步提高有源笔的笔接触精度。
[0125]
参考图27和图30，根据本发明的第三实施例的触摸显示装置可以被设定为悬停性能和笔悬停增强模式。悬停性能和笔悬停增强模式类似于上行链路性能和笔接触增强模式，不同之处在于，即使在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间，第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2以及第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2也以与第一触摸电极tx1和tx2以及第二触摸电极rx1和rx2相同的方式使用。
[0126]
为了实现悬停性能和笔悬停增强模式，在上行链路信号产生时段(上行链路产生)和下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间可以输出虚拟控制信号dmy_con以使第一虚拟电极tdmy1和tdmy2以及第二虚拟电极rdmy1和rdmy2导通。换言之，在上行链路信号产生时段(上行链路产生)和下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间，第一虚拟电极tdmy1和tdmy2以及第二虚拟电极rdmy1和rdmy2可以保持导通状态。在上行链路和下行链路中当以与第一触摸电极tx1和tx2以及第二触摸电极rx1和rx2相同的方式使用第一虚拟触摸电极tdmy1和tdmy2以及第二虚拟触摸电极rdmy1和rdmy2时，在下行链路脉冲感测时段(下行链路感测)期间可以容易地确定有源笔是否悬停。
[0127]
从本发明的前述描述中可以明显看出，由于虚拟触摸电极形成在触摸电极周围并且通过虚拟触摸电极施加特定信号或电压，所以可以提高有源笔与装置之间的信号发送/接收灵敏度并且降低噪声。此外，可以通过在各驱动模式下针对不同目的使用虚拟触摸电极来解决由于虚拟电极的空间占用而导致的信号发送和接收劣化的问题。此外，基于向有源笔发送信号/从有源笔接收信号的能力的提高，可以提高有源笔的识别能力(无中断)或驱动能力(移动，例如绘画)。
[0128]
尽管出于说明目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将理解，在不偏离如所附权利要求书所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改、添加和替换。