用于补偿有源笔的相位误差的触摸感测装置及其方法与流程

1.本说明书涉及触摸感测装置，并且更具体地，涉及能够感测由有源笔进行的触摸的触摸感测装置。


背景技术：

2.近来，触控笔(stylus pen)以及手指被用作各种显示装置中的输入装置。与手指相比，触控笔具有能够实现更精确的输入的优势。触控笔被分离为无源型和有源型。
3.无源型触控笔(在下文中，称作“无源笔”)具有以下缺点：因为在无源笔与显示面板的接触点处发生的电容变化较小，所以难以检测触摸位置，而有源型触控笔(在下文中，称作“有源笔”)自主地生成笔驱动信号，并将生成的笔驱动信号输出到有源笔和显示面板之间的接触点，因而与无源笔相比具有容易检测到有源笔的触摸位置的优点，由此正在增加有源笔的使用。
4.然而，当使用有源笔时，有源笔和显示装置作为彼此不连接的独立装置操作，因此当两个装置使用的定时未同步时，存在可能无法顺利地执行信号发送和接收的问题。例如，当在有源笔发送笔信号的发送定时与显示装置接收对应的笔信号的接收定时之间存在相位差时，显示装置中的信号接收灵敏度降低，因此期望的信息可能无法被准确地发送。
5.为了解决这个问题，已经提出了一种显示装置向有源笔发送ping信号并且有源笔检测ping信号以执行同步的方法，用于显示装置和有源笔之间的同步。然而，当通过ping信号从显示装置到有源笔的传输来执行有源笔和显示装置之间的同步时，显示装置不得不针对一个帧中表示触摸感测时段(在此期间执行针对手指或有源笔的触摸感测)的每个长水平消隐(lhb)向有源笔发送ping信号，因此存在功耗大的问题。
6.另外，由于当有源笔无法解释ping信号时无法进行同步本身，所以显示装置不得不依赖于有源笔的同步能力，因此还存在有源笔的选择自由度可能受限的问题。


技术实现要素：

7.因此，本公开被设计以解决这些问题并且旨在提供一种用于补偿有源笔的相位误差的触摸感测装置和补偿有源笔的相位误差的方法，其能够在即使没有单独的同步信号传输的情况下补偿在显示装置和有源笔之间发送和接收的下行链路信号的相位误差。
8.本公开还旨在提供一种用于补偿有源笔的相位误差的触摸感测装置和补偿有源笔的相位误差的方法，其能够在即使没有用于内部定时信号的同步的单独比较器的情况下补偿下行链路信号的相位误差。
9.根据本公开的一个方面，一种补偿有源笔的相位误差的触摸感测装置包括：差分放大器，其被配置为对基于在预驱动区段期间由有源笔生成的第一下行链路信号从第一触摸组获得的第一累积电容值与从第二触摸组获得的第二累积电容值之间的差进行放大；模数转换器(adc)，其被配置为将差分放大器的输出信号转换为数字数据；以及相位误差补偿器，其被配置为基于从adc输出的数字数据的当前值和先前值之间的差值来检测第一下行
链路信号的边沿并且通过将第一下行链路信号的边沿与内部定时信号的边沿进行比较来补偿第一下行链路信号的相位误差。
10.根据本公开的另一方面，一种补偿有源笔的相位误差的方法包括：对基于在预驱动区段期间从有源笔接收的第一下行链路信号从第一触摸组获得的第一累积电容值与从第二触摸组获得的第二累积电容值之间的差进行放大；根据预定采样周期将经放大的差转换为数字数据；基于数字数据的当前值和先前值之间的差值来检测第一下行链路信号的边沿；通过将第一下行链路信号的边沿与内部定时信号的边沿进行比较来检测第一下行链路信号的相位误差；以及通过根据相位误差调整内部定时信号来补偿相位误差。
附图说明
11.附图被包括以提供对本公开的进一步理解并且被并入本技术中且构成本技术的一部分，附图例示了本公开的实施方式并且与说明书一起用于解释本公开的原理。在图中：
12.图1是例示根据本公开的一个实施方式的显示系统的配置的图；
13.图2是例示包括多个显示时段和多个触摸感测时段的一帧时段的图；
14.图3是例示根据本公开的一个实施方式的触摸感测装置的触摸帧的图。
15.图4是例示图1所示的触摸感测装置的配置的示意框图；
16.图5是例示根据本公开的一个实施方式的触摸集成电路(ic)的配置的示意框图；
17.图6是根据本公开的一个实施方式的由触摸感测装置生成的信号的定时图；
18.图7是例示图4所示的积分电路的示例的框图；
19.图8是例示图7所示的积分电路的操作定时的图；
20.图9是例示图5所示的相位误差补偿器的配置的示意框图；
21.图10是例示根据本公开的另一实施方式的触摸ic的配置的示意框图；以及
22.图11是例示根据本公开的一个实施方式的相位误差补偿方法的流程图。
具体实施方式
23.在说明书中，应当注意，在其它附图中已经用于表示相似元件的相似附图标记尽可能地用于元件。在以下描述中，当本领域技术人员已知的功能和配置与本公开的本质配置无关时，将省略它们的详细描述。说明书中描述的术语应当理解如下。
24.在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用“仅～”，否则可以添加另一部件。除非另有说明，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
25.将理解的是，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。
26.术语“至少一个”应被理解为包括相关联的所列项中的一个或更多个的任何和所有组合。例如，“第一项、第二项和第三项中的至少一个”的含义表示从第一项、第二项和第三项中的两个或更多个提出的所有项的组合以及第一项、第二项或第三项。
27.在下文中，将参照附图详细描述本说明书的实施方式。
28.图1是例示根据本公开的一个实施方式的显示系统的配置的示意图。如图1所示，
根据本公开的一个实施方式的显示系统200可以包括显示装置210和有源笔220。
29.显示装置210可以执行显示功能和触摸感测功能并且可以被实现为诸如液晶显示器(lcd)或有机发光二极管(oled)显示器之类的平板显示器。
30.在一个实施方式中，根据本公开的显示装置210可以包括在其中一体实现的电容式触摸屏以感测由与其接触的诸如手指或有源笔220之类的导电物体执行的触摸。触摸屏可以被配置为独立于用于实现显示的显示面板并且可以嵌入在显示面板的像素阵列中。
31.下面将参照图2至图5来描述显示装置210的配置的详细描述。
32.有源笔220与从显示装置210接收的上行链路信号同步地生成包括笔数据的下行链路信号，并且将下行链路信号输出到有源笔220和触摸屏之间的接触点。在一个实施方式中，有源笔220可以使用二进制相移键控(bpsk)方案或差分二进制相移键控(dpsk)方案来调制下行链路信号并且可以将经调制的下行链路信号输出到触摸屏。
33.在一个实施方式中，笔数据可以包括表示当有源笔220与触摸屏接触时的压力的笔压力信息、表示有源笔220中所包括的并且执行特定功能的一个或更多个功能按钮的激活或非激活的按钮状态信息、用于将有源笔220与其它有源笔区分开的笔标识信息、表示笔的倾斜度的笔倾斜度信息、表示是否移除由笔输入的内容的移除信息等。
34.如图1所示，根据本公开的一个实施方式的显示装置210包括显示面板300、面板驱动装置310和触摸感测装置320。
35.显示面板300显示具有预定灰度级的图像或接收由手指或有源笔220做出的触摸。在一个实施方式中，显示面板300可以是具有使用电容类型的盒内(in-cell)触摸类型的结构的显示面板。根据这样的实施方式，显示面板300可以是使用自电容类型的盒内触摸型显示面板或使用互电容类型的盒内触摸型显示面板。在下文中，为了便于描述，将假设显示面板300是使用自电容类型的盒内触摸型显示面板来进行描述。
36.显示面板300在显示模式和触摸感测模式下操作。显示面板300在显示模式期间显示图像并且在触摸感测模式期间用作用于触摸感测的触摸面板。
37.在一个实施方式中，如图2所示，可以在一帧中设置的多个显示时段dp1至dpn中的每一个中执行显示模式，并且可以在一帧中设置在多个显示时段dp1至dpn之间的多个触摸感测时段tp1至tpm中的每一个中执行触摸感测模式。在这种情况下，为了实现高分辨率，显示时段dp1至dpn的数量可以设置为多于一帧中的触摸感测时段tp1至tpm的数量，或者显示时段dp1至dpn的长度可以设置为大于触摸感测时段tp1至tpm的长度。
38.作为示例，当一帧被配置为十六个触摸感测时段tp1至tp16时，如图3所示，触摸感测时段tp1至tp16可以包括第一触摸感测时段1lhb(在此期间发送上行链路信号(例如，信标信号))，用于感测由有源笔220进行的触摸的多个第二触摸感测时段2lhb、4lhb、6lhb、8lhb、9lhb、10lhb、12lhb、13lhb和14lhb，以及用于感测手指触摸的多个第三触摸感测时段3lhb、5lhb、7lhb、11lhb、15lhb和16lhb。此时，在第二触摸感测时段4lhb、8lhb、9lhb、12lhb和13lhb期间感测有源笔的笔数据，并且在第二触摸感测时段2lhb、6lhb、10lhb和14lhb期间感测有源笔的笔触摸坐标。这里，长水平消隐(lhb)表示一帧中的在此期间对手指或有源笔执行触摸感测的时段。
39.根据这样的示例，在第二触摸感测时段2lhb、4lhb、6lhb、8lhb、9lhb、10lhb、12lhb、13lhb和14lhb期间，不向显示面板300提供触摸驱动信号或上行链路信号，因此显示
面板300可以保持于非驱动状态。
40.在图3中，例示了一帧包括十六个触摸感测时段，但这仅仅是示例，并且一帧可以包括多于十六个触摸感测时段，或者少于十六个触摸感测时段。
41.在下文中，为了便于描述，将第一触摸感测时段的参考标记表示为“tt1”，将第二触摸感测时段的参考标记表示为“tt2”，并且将第三触摸感测时段的参考标记表示为“tt3”。
42.此外，显示面板300包括多条数据线d1至dm、多条选通线g1至gn、多个像素p、多个触摸电极te以及多条触摸线t1至tk。
43.在显示模式中，多条数据线d1至dm中的每一条接收数据信号。在显示模式中，多条选通线g1至gn中的每一条接收扫描脉冲。多条数据线d1至dm和多条选通线g1至gn可以设置在基板上以分别彼此交叉，由此限定多个像素区域。多个像素p中的每一个可以包括连接至与其相邻的选通线和数据线的薄膜晶体管(未示出)、连接至薄膜晶体管的像素电极(未示出)以及连接至像素电极的存储电容器(未示出)。
44.多个触摸电极te中的每一个用作用于感测由手指或有源笔220进行的触摸的触摸传感器(或触摸节点)，或者用作被配置为与像素电极一起生成电场以驱动液晶的公共电极。也就是说，多个触摸电极te中的每一个可以在触摸感测模式中用作触摸传感器并且可以在显示模式中用作公共电极。多个触摸电极te中的每一个用作公共电极，因此可以由透明导电材料制成。
45.在触摸感测模式中，多个触摸电极te中的每一个可以用作自电容类型触摸传感器，并且因此可以具有大于触摸物体和显示面板300之间的最小接触尺寸的尺寸。因此，多个触摸电极te中的每一个可以具有与一个或更多个像素p对应的尺寸。在一实施方式中，多个触摸电极te可以沿着多条水平线和多条垂直线按规则间隔设置。
46.多条触摸线t1至tk中的每一条单独连接至多个触摸电极te中的对应触摸电极。在图2所示的一帧时段的显示区段dp1至dpn期间，多条触摸线t1至tk中的每一条可以向对应的触摸电极te提供公共电压vcom。
47.另外，如图3所示，在一帧时段的第一触摸感测时段tt1期间，多条触摸线t1至tk中的每一条可以通过对应的触摸电极te提供上行链路信号。此外，在一帧时段的多个第二触摸感测时段tt2中，多条触摸线t1至tk中的每一条可以向触摸感测装置320提供通过从有源笔220发送的下行链路信号在对应的触摸电极te中生成的电容。此外，在一帧时段的多个第三触摸感测时段tt3中，多条触摸线t1至tk中的每一条可以向对应的触摸电极te提供触摸驱动信号，并且可以向触摸感测装置320提供通过手指触摸而在对应的触摸电极te中生成的电容。
48.再次参照图1，在显示区段dp1至dpn期间，面板驱动装置310可以允许将数据信号提供给包括在显示面板300中的多个像素p，由此允许显示面板300显示图像。在一个实施方式中，面板驱动装置310可以包括数据驱动器312、选通驱动器314和定时控制器316。
49.在显示时段期间，数据驱动器312可以基于数据控制信号dcs将像素数据r/g/b转换为模拟数据信号，并且可以通过多条数据线d1至dm将模拟数据信号提供给像素p。
50.在一个实施方式中，在感测手指触摸的多个第三触摸感测时段tt3期间，数据驱动器312可以向与被施加以触摸驱动信号的触摸电极te交叠的多条数据线d1至dm中的每一条
提供数据无负载信号(data load free signal)。数据无负载信号可以是与在多个第三触摸感测时段tt3期间施加到触摸电极te的触摸驱动信号具有相同相位的信号。如上所述，数据驱动器312可以将与触摸驱动信号具有相同相位的数据无负载信号施加到与被施加以触摸驱动信号的触摸电极te交叠的多条数据线d1至dm，以减小由触摸电极te和数据线d1至dm之间的寄生电容导致的触摸电极te的负载，由此提高触摸灵敏度。
51.选通驱动器314可以基于选通控制信号gcs以预定顺序生成扫描脉冲，并可以将扫描脉冲提供给对应于预定顺序的选通线g1至gn。提供给选通线g1至gn的扫描脉冲分别与提供给数据线d1至dm的数据信号同步。在一个实施方式中，选通驱动器314可以在制造每个像素p的薄膜晶体管的工艺中被嵌入(或集成)到显示面板300的非显示区域中，并且可以连接至多条选通线g1至gn中的每一条。
52.此外，类似于数据驱动器312，在感测手指触摸的第三触摸感测时段tt3期间，选通驱动器314可以向与被施加以触摸驱动信号的触摸电极te交叠的多条选通线g1至gn中的每一条提供选通无负载信号。选通无负载信号可以是与在第三触摸感测时段tt3期间施加到触摸电极te的触摸驱动信号具有相同相位的信号。如上所述，选通驱动器314可以将与触摸驱动信号具有相同相位的选通无负载信号施加到与被施加以触摸驱动信号的触摸电极te交叠的多条选通线g1至gn，以减小由触摸电极te和选通线g1至gn之间的寄生电容导致的触摸电极te的负载，由此提高触摸灵敏度。
53.定时控制器316接收从主机系统(未示出)提供的定时同步信号tss，诸如数据使能信号、参考时钟信号、垂直同步信号vsync和水平同步信号，并且可以基于定时同步信号tss控制数据驱动器312、选通驱动器314和触摸感测装置320的驱动。具体地，根据本公开的定时控制器316可以直接生成触摸同步信号tsync或者可以从主机系统接收触摸同步信号tsync并且可以基于触摸同步信号在多个显示时段dp1至dpn和多个触摸感测时段tp1至tpm中时分地驱动一帧。
54.此外，定时控制器316可以从主机系统接收输入数据idata并在多个显示时段dp1至dpn的每一个中将输入数据idata对齐成适于驱动显示面板300的像素数据r/g/b以将对齐的数据提供给数据驱动器312。
55.定时控制器316基于定时同步信号tss和触摸同步信号tsync生成并输出数据控制信号dcs和选通控制信号gcs。数据控制信号dcs可以包括源启动信号、源移位信号、源使能信号、极性控制信号等。此外，选通控制信号gcs可以包括至少一个选通启动信号、多个选通移位时钟等。
56.触摸感测装置320响应于从定时控制器316或主机系统输入的触摸同步信号tsync的触摸感测时段tp1至tpm，在第一触摸感测时段tt1到第三触摸感测时段tt3期间通过触摸电极te感测由有源笔220进行的笔触摸和手指触摸。
57.具体地，在第二触摸感测时段tt2期间，根据本公开的触摸感测装置320可以感测从有源笔220发送的下行链路信号以获得笔数据和笔触摸坐标中的至少一个。这里，可以通过感测由于有源笔220导致的在触摸电极te中生成的电容变化来执行下行链路信号的感测。
58.此外，在第三触摸感测时段tt3期间，触摸感测装置320可以基于由于手指触摸导致的在触摸电极te中生成的电容变化量来计算手指触摸坐标。
59.在下文中，将参照图4至图11详细描述根据本公开的触摸感测装置的配置。
60.图4是例示根据本公开的一个实施方式的触摸感测装置的配置的示意框图。如图4所示，根据本公开的一个实施方式的触摸感测装置320包括触摸集成电路(ic)410和触摸控制器420，并且触摸ic 410包括通道选择器412、触摸驱动器414、以及触摸感测单元416。在图4中，描述了触摸感测装置320包括一个触摸ic 410，但触摸感测装置320也可以包括多个触摸ic 410。
61.通道选择器412通过图1所示的多条触摸线t1至tk连接至多个触摸电极te中的每一个。通道选择器412在第一触摸感测时段tt1期间将从触摸驱动器414提供的上行链路信号提供给触摸电极te并且在第三触摸感测时段tt3期间将从触摸驱动器414提供的触摸驱动信号提供给触摸电极te。
62.此外，通道选择器412在第二触摸感测时段tt2和第三触摸感测时段tt3期间将触摸线t1至tk连接至触摸感测单元416以感测由有源笔220进行的触摸或手指触摸生成的电容。在一个实施方式中，通道选择器412包括多个复用器(未示出)以根据触控同步信号tsync与通道选择信号css进行切换来将多条触摸线t1至tk选择性地连接至触摸感测单元416。
63.此外，通道选择器412可以在触摸同步信号tsync的显示时段dp1至dpn期间通过多条触摸线t1到tk中的每一条向多个触摸电极te提供公共电压vcom。
64.触摸驱动器414生成上行链路信号或触摸驱动信号，并将生成的上行链路信号或触摸驱动信号通过与通道选择器412连接的触摸线t1至tk中的每一条提供给触摸电极te。
65.具体地，在如图3所示的一帧时段的第一触摸感测时段tt1期间，触摸驱动器414生成上行链路信号并且通过触摸线t1至tk中的每一条将上行链路信号提供给触摸电极te，并且在一帧时段的多个第三触摸感测时段tt3期间，触摸驱动器414生成触摸驱动信号并且通过触摸线t1至tk中的每一条将触摸驱动信号提供给触摸电极te。
66.在这种情况下，上行链路信号可以包括显示面板300的面板信息、协议版本等。具体地，根据本公开，上行链路信号还可以包括关于检测下行链路信号的相位误差的预驱动区段的长度或用于设置预驱动区段的下行链路信号的脉冲数量的信息。
67.由于上行链路信号通过触摸电极te发送到有源笔220，有源笔220可以确认协议版本、要用于检测相位误差的下行链路信号的脉冲数量(或预驱动区段的长度)和显示面板300的信息，并且可以生成下行链路信号。
68.在一个实施方式中，触摸驱动器414可以使用驱动信号ds来生成上行链路信号或触摸驱动信号，驱动信号ds具有相对于参考公共电压在高电压和低电压之间摆动的多个驱动脉冲。
69.此外，触摸驱动器414可以在触摸同步信号tsync的显示时段dp1至dpn期间通过多条触摸线t1至tk中的每一条向多个触摸电极te中的每一个提供公共电压vcom。
70.在图4中，描述了触摸驱动器414直接将上行链路信号或触摸驱动信号输入到通道选择器412，但在修改的实施方式中，触摸驱动器414可以通过触摸感测单元416向通道选择器412输入上行链路信号或触摸驱动信号。
71.触摸感测单元416在相位误差检测模式下操作以使用从有源笔220发送的下行链路信号来检测下行链路信号的相位误差，或者在感测模式下操作以感测下行链路信号或手
指触摸生成触摸原始数据。
72.为此，如图3所示，第二触摸感测时段tt2可以包括预驱动区段p1和有源驱动区段p2，并且触摸感测单元416在预驱动区段p1期间在相位误差检测模式下操作，并且在有源驱动区段p2期间在感测模式下操作。预驱动区段p1可以包括检测相位误差的第一时段p11和补偿所检测到的相位误差的第二时段p12。
73.在下文中，为了便于描述，在下行链路信号中，在预驱动区段p1期间从有源笔220发送的下行链路信号被表示为第一下行链路信号d1，并且在有源驱动区段p2期间从有源笔220发送的下行链路信号被表示为第二下行链路信号d2。
74.在一个实施方式中，如图3所示，在预驱动区段p1期间，触摸感测单元416在相位误差检测模式下操作以使用从有源笔220发送的第一下行链路信号d1来检测下行链路信号的相位误差。当确定检测到相位误差时，触摸感测单元416通过基于检测到的相位误差调整触摸ic 410的内部定时信号来补偿相位误差。
75.此外，如图3所示，在有源驱动区段p2期间，触摸感测单元416在感测模式下操作以使用第二下行链路信号d2感测由有源笔220进行的触摸并生成第一触摸原始数据。触摸控制器420使用由触摸感测单元416生成的第一触摸原始数据和相位误差被补偿的内部定时信号来确定从有源笔220接收的笔数据和笔触摸坐标中的至少一个。在下文中，为了便于描述，将假设第二触摸感测时段tt2是在此期间感测笔触摸坐标的“2lhb”来进行描述。
76.此外，在第三触摸感测时段tt3期间，触摸感测单元416感测手指触摸以生成第二触摸原始数据并且使用生成的第二触摸原始数据确定手指触摸的坐标。
77.在下文中，将参照图5更详细地描述根据本公开的一个实施方式的触摸感测单元416的配置。
78.图5是例示根据本公开的一个实施方式的触摸感测单元的配置的示意框图。如图5所示，根据本公开的一个实施方式的触摸感测单元416包括多个积分电路510、第一开关单元520、差分放大器530、多个采样保持电路540、第二开关单元550、模数转换器(adc)560、相位误差补偿器570和控制信号发生器580。
79.在下文中，为了便于描述，将首先描述与当触摸感测单元416在相位误差检测模式下操作时的功能相关的配置，然后将描述与当触摸感测单元416在感测模式下操作时的功能相关的配置。
80.当在第二触摸感测时段tt2的预驱动区段p1期间在触摸电极te中生成第一下行链路信号d1时，多个积分电路510可以在相位误差检测模式下操作以根据从每个触摸电极te接收的第一下行链路信号d1累积电容。在一个实施方式中，根据本公开的多个积分电路510可以被配置为第一积分电路510a和第二积分电路510b。第一积分电路510a分别连接至第一触摸组500a中包括的多个第一触摸电极te1，并且第二积分电路510b分别连接至第二触摸组500b中包括的多个第二触摸电极te2。
81.在这种情况下，分别连接至第一触摸电极te1的第一积分电路510a根据来自每个第一触摸电极te1的第一下行链路信号d1接收并累积电容。
82.此外，分别连接至第二触摸电极te2的第二积分电路510b根据来自每个第二触摸电极te2的第一下行链路信号d1接收并累积电容。
83.在一个实施方式中，当第一下行链路信号d1的相位信息从第一电平改变为高于第
一电平的第二电平时，第一积分电路510a和第二积分电路510b可以沿正方向累积电容。当第一下行链路信号d1的相位信息从第二电平改变为第一电平时，第一积分电路510a和第二积分电路510b可以沿负方向累积电容。
84.此时，如图6所示，在多个第一积分电路510a和第二积分电路510b当中，只有连接至在预驱动区段p1期间接收第一下行链路信号d1的触摸电极te的积分电路输出累积电容值int_1。连接至在预驱动区段p1期间未接收第一下行链路信号d1的触摸电极te的积分电路输出保持于参考值int_2的输出信号。
85.在一个实施方式中，第一积分电路510a和第二积分电路510b可以各自包括具有如图7所示的结构的放大器。当第一积分电路510a和第二积分电路510b中的每一个被实现为如图7所示的放大器时，积分电路510a和510b中的每一个的第一开关phi_a、第二开关phi_b和复位开关phi_rst在预驱动区段p1期间根据图8所示的定时接通和关断。在这种情况下，可以看出，第一开关phi_a在预驱动区段p1期间关断并在有源驱动区段p2期间接通，而第二开关phi_b在预驱动区段p1期间接通并在有源驱动区段p2期间关断。
86.再次参照图5，第一开关单元520响应于从控制信号发生器580接收的控制信号而将多个积分电路510连接至差分放大器530，或者将多个积分电路510分别连接至分别针对积分电路510设置的采样保持电路540。具体地，第一开关单元520在从控制信号发生器580接收到指示相位误差检测模式的第一控制信号时将多个积分电路510连接至差分放大器530，并且当接收到指示感测模式的第二控制信号时将多个积分电路510连接至采样保持电路540。
87.为此，第一开关单元520可以包括分别针对积分电路510设置的第一开关sw1和第二开关sw2，以便将每个积分电路510选择性地连接至差分放大器530或每个采样保持电路540。
88.根据这样的实施方式，当在预驱动区段p1期间从控制信号发生器580接收到第一控制信号时，第一开关sw1和第二开关sw2将每个积分电路510连接至差分放大器530。此时，连接至第一积分电路510a的第一开关sw1响应于第一控制信号而将第一积分电路510a连接至差分放大器530的第一输入端(例如，非反相输入端)。此外，连接至第二积分电路510b的第二开关sw2响应于第一控制信号而将第二积分电路510b连接至差分放大器530的第二输入端(例如，反相输入端)。这里，可以预先确定连接至差分放大器530的第一输入端的第一积分电路510a和连接至其第二输入端的第二积分电路510b。
89.此外，当在有源驱动区段期间从控制信号发生器580接收到第二控制信号时，第一开关sw1和第二开关sw2将相应的积分电路510连接至映射到对应的积分电路510的采样保持电路540。
90.差分放大器530基于在预驱动区段p1期间通过第一输入端从第一积分电路510a输入的累积电容值(在下文中，称作“第一累积电容值”)以及在预驱动区段p1期间通过第二输入端从第二积分电路510b输入的累积电容值(在下文中，称作“第二累积电容值”)生成输出信号diff_amp。具体地，差分放大器530计算第一累积电容值与第二累积电容值之间的差值并将计算出的差值放大，由此生成输出信号diff_amp。例如，如图6所示，差分放大器530输出通过放大第一累积电容值和第二累积电容值之间的差值而生成的输出信号diff_amp。
91.第二开关单元550在预驱动区段p1期间将差分放大器530连接至adc 560，并且在
有源驱动区段p2期间将每个采样保持电路540选择性地连接至adc 560。为此，第二开关单元550可以包括多个开关(未示出)以用于将差分放大器530和多个采样保持电路540选择性地连接至adc 560。
92.在预驱动区段p1期间，adc 560根据预定的第一采样周期将从差分放大器530输出的输出信号diff_amp转换为数字数据adc_dn。具体地，在预驱动区段p1期间，adc 560根据预定的第一采样周期连续操作以将从差分放大器530输出的输出信号diff_amp转换为数字数据并连续输出数字数据。
93.此外，在有源驱动区段p2期间，adc 560根据比第一采样周期长的第二采样周期将从采样保持电路540输出的信号转换为数字数据并输出数字数据。
94.在预驱动区段p1期间，相位误差补偿器570针对每个第一采样周期基于从adc560输出的数字数据adc_dn的当前值与先前值之间的差值来检测第一下行链路信号d1的边沿。此外，相位误差补偿器570将检测到的第一下行链路信号d1的边沿与内部定时信号的边沿进行比较以检测相位误差δs2(图6)。这里，内部定时信号可以是生成为具有与第一下行链路信号d1相同频率的信号。
95.在下文中，将参照图9更详细地描述根据本公开的相位误差补偿器570的配置。
96.图9是例示根据本公开的一个实施方式的相位误差补偿器的配置的示意框图。如图9所示，根据本公开的一个实施方式的相位误差补偿器570包括数字数据差值计算器900、绝对值计算器910、边沿检测器920、相位误差检测器930和内部定时信号调整单元940。
97.在预驱动区段p1期间，数字数据差值计算器900针对每个第一采样周期计算从adc 560输出的数字数据adc_dn的当前值和先前值之间的差值adc_sub。例如，如图6所示，当adc 560根据第一采样周期依次输出第一数字数据0、第二数字数据1、第三数字数据2等时，数字数据差值计算器900在输出第二数字数据1的时间点计算作为当前值的第二数字数据1和作为先前值的第一数字数据0之间的第一差值s0。此外，数字数据差值计算器900在输出第三数字数据2的时间点计算作为当前值的第三数字数据2和作为先前值的第二数字数据1之间的第二差值s1。
98.如上所述，在预驱动区段p1期间，每当数字数据adc_dn从adc 560输出时，数字数据差值计算器900计算当前值和先前值之间的差值，并将差值输出到绝对值计算器910。
99.绝对值计算器910计算从数字数据差值计算器900输出的每个差值的绝对值adc_abs。例如，如图6所示，绝对值计算器910针对由数字数据差值计算器900计算出的第一差值s0计算第一绝对值a0并且针对由数字数据差值计算器900计算出的第二差值s1计算第二绝对值a1。此时，如图6所示，可以看出，由于第一差值s0和第二差值s1为正值，绝对值与差值相同，但由于第三差值s2为负值，绝对值改变为正值。
100.如上所述通过本公开中的绝对值计算器910计算数字数据的每个差值的绝对值的原因是为了将与数字数据的差值当中的小于预定阈值adc_th的数字数据的差值相对应的点从边沿候选中排除。
101.边沿检测器920基于由绝对值计算器910计算的绝对值来检测第一下行链路信号d1的边沿。具体地，边沿检测器920选择由绝对值计算器910计算出的绝对值当中的超过预定阈值adc_th的绝对值，并且将内部定时信号的每个半相位区段hp中的检测到具有最大值的绝对值(在下文中，称作“最大绝对值”)的点确定为存在第一下行链路信号d1的边沿的位
置。
102.作为示例，如图6所示，在内部定时信号的第一半相位区段hp1期间，最大绝对值超过阈值adc_th，因此检测到最大绝对值的点为确定为存在边沿e1的位置。然而，在第二半相位区段hp2期间，最大绝对值没有超过阈值adc_th，因此确定在第二半相位区段hp2期间没有检测到边沿。此外，在第三半相位区段hp3期间，最大绝对值超过阈值adc_th，因此检测到最大绝对值的点被检测为边沿e2，并且在第四半相位区段hp4期间，最大绝对值超过阈值adc_th，因此检测到最大绝对值的点被检测为边沿e3。
103.相位误差检测器930计算由边沿检测器920针对每个半相位检测到的边沿与内部定时信号的边沿之间的相位差。此时，相位误差检测器930计算针对每个半相位检测到的边沿与内部定时信号的边沿之间的相位差，在检测到对应边沿的半相位区段中内部定时信号的边沿在对应边沿之前。
104.相位误差检测器930对在每个半相位区段期间检测到的所有边沿计算的相位差求和，并将求和的结果值除以由边沿检测器920检测到的边沿的数量n，由此计算信号延迟值δs1。
105.例如，在图6所示的示例中，边沿检测器920检测到三个边沿e1、e2和e3，因此相位误差检测器930计算第一边沿e1与第一半相位区段hp1中在第一边沿e1之前的内部定时信号的边沿之间的第一相位差pd1，计算第二边沿e2与第三半相位区段hp3中在第二边沿e2之前的内部定时信号的边沿之间的第二相位差pd2，并计算第三边沿e3与第四半相位区段p4中在第三边沿e3之前的内部定时信号的边沿之间的第三相位差pd3。此后，相位误差检测器930通过将通过将计算的第一相位差至第三相位差相加而获得的结果值除以边沿的数量(n＝3)来计算信号延迟值δs1。
106.当计算信号延迟值δs1时，相位误差检测器930通过从计算的信号延迟值δs1中减去偏移延迟δsoff来计算相位误差δs2。在一个实施方式中，偏移延迟δsoff可以包括显示面板300的偏移和adc 560的偏移。在这种情况下，可以根据生成触摸的位置针对每个触摸电极te不同地设置显示面板300的延迟。作为示例，偏移可以被设置为与发生触摸的触摸电极te和触摸感测装置320之间的间隔距离成比例。
107.根据这样的实施方式，随着发生触摸的触摸电极te与触摸感测装置320之间的间隔距离变大，显示面板300的偏移被设置为更大的值，并且随着发生触摸的触摸电极te与触摸感测装置320之间的间隔距离变小，显示面板300的偏移可以被设置为更小的值。
108.内部定时信号调整单元940将内部定时信号延迟与由相位误差检测器930计算出的相位误差δs2一样多，由此补偿内部定时信号的相位误差δs2。如图6所示，内部定时信号调整单元940将内部定时信号延迟与相位误差δs2一样多，以允许内部定时信号与下行链路信号同步。
109.再次参照图5，控制信号发生器580根据触摸感测装置320的驱动模式生成第一控制信号或第二控制信号，并将第一控制信号或第二控制信号输出到第一开关单元520和第二开关单元550。具体地，当触摸感测装置320在预驱动区段p1期间在相位误差检测模式下操作时，控制信号发生器580生成指示根据相位误差检测模式的操作的第一控制信号并输出第一控制信号至第一开关单元520和第二开关单元550。因此，第一开关单元520将每个积分电路510连接至差分放大器530，而第二开关单元550将差分放大器530连接至adc 560。
110.此外，当触摸感测装置320在有源驱动区段p2期间在感测模式下操作时，控制信号发生器580生成指示根据感测模式的操作的第二控制信号并将第二控制信号输出到第一开关单元520和第二开关单元550。因此，第一开关单元520分别将积分电路510连接至采样保持电路540，而第二开关单元550将每个采样保持电路540选择性地连接至adc 560。
111.此外，控制信号发生器580还可以生成内部定时信号并将内部定时信号输出到相位误差补偿器570。
112.此外，当多个积分电路510在有源驱动区段p2期间在感测模式下操作时，如图6所示，多个积分电路510根据在第二触摸感测时段tt2的有源驱动区段p2期间接收的第二下行链路信号d2累积电容。具体地，多个积分电路510通过通道选择器412连接至触摸线t1至tk，并根据从有源笔220接收的第二下行链路信号d2在连接至触摸线t1至tk当中的对应触摸线的触摸电极te上累积电容。
113.在一个实施方式中，多个积分电路510可以使用在有源驱动区段p2期间接收到的第二下行链路信号d2的相位信息来确定第二下行链路信号d2的相位，然后可以根据所确定的相位来确定累积第二下行链路信号d2的方向。
114.具体地，当第二下行链路信号d2的相位信息为第一电平时，如图6所示，多个积分电路510从基线bl沿正方向pd根据第二下行链路信号d2累积电容。此外，尽管图中未示出，但当第二下行链路信号d2的相位信息为第二电平时，多个积分电路510从基线bl沿负方向nd根据第二下行链路信号d2累积电容。
115.例如，多个积分电路510可以在第二下行链路信号d2的第一脉冲以高电平开始时确定第二下行链路信号d2具有第一相位，并且可以在第二下行链路信号d2的第一脉冲以低电平开始时确定第二下行链路信号d2具有第二相位。
116.在上述实施方式中，已经描述了多个积分电路510使用第二下行链路信号d2的相位信息来确定第二下行链路信号d2的相位。然而，根据本公开的多个积分电路510也可以使用第一下行链路信号d1的相位信息来确定第二下行链路信号d2的相位，或者可以附加地接收单独的第三下行链路信号(未示出)以用于确定第二下行链路信号d2的相位。根据这样的实施方式，多个积分电路510可以使用第三下行链路信号的相位信息来确定第二下行链路信号d2的相位。
117.此外，在第三触摸感测时段tt3期间，多个积分电路510可以通过通道选择器412连接至触摸线t1至tk，并且在与触摸线t1至tk当中的对应触摸线连接的触摸电极te上接收和累积由手指触摸生成的电容。
118.在有源驱动区段p2期间，采样保持电路540接收从多个积分电路510输出的累积电容值，对累积电容值执行采样、保持和放大(sha)处理，并且向adc 560提供经处理的值。
119.在有源驱动区段p2期间，adc 560将通过第二开关单元550从采样保持电路540选择性地接收的累积电容值转换为数字值以生成第一触摸原始数据或第二触摸原始数据。这里，第一触摸原始数据是指根据下行链路信号的接收的触摸原始数据，而第二触摸原始数据是指通过手指触摸产生的触摸原始数据。
120.adc 560将生成的第一触摸原始数据和第二触摸原始数据发送到触摸控制器420。
121.在有源驱动区段p2期间，触摸控制器420基于由adc 560生成的第一触摸原始数据和由相位误差补偿器570补偿的内部定时信号生成有源笔220的笔触摸坐标和笔数据中的
至少一个。此外，在有源驱动区段p2期间，触摸控制器420基于由adc 560生成的第二触摸原始数据生成手指触摸坐标。
122.作为示例，触摸控制器420可以计算第一触摸原始数据从基线沿正方向增加的增量或第一触摸原始数据从基线沿负方向减小的减量，并将计算出的增量或减量确定为笔触摸强度。触摸控制器420使用所确定的笔触摸强度计算笔触摸坐标。例如，触摸控制器420可以将计算出的笔触摸强度超过阈值的触摸电极te的坐标确定为笔触摸坐标。
123.触摸控制器420可以将第二触摸原始数据与预定参考值进行比较以确定其中第二触摸原始数据超过参考值的触摸电极te的坐标作为手指触摸坐标。
124.此外，当由相位误差检测器930检测到的相位误差大于或等于半相位(例如，180
°
或更大)时，由内部定时信号调整单元940补偿的内部定时信号可以在具有半相位差的状态下与第一下行链路信号d1的相位同步。因此，在此情况下，触摸控制器420将第二下行链路信号d2的相位信息与相位误差被补偿后的内部定时信号的相位信息进行比较，并且当第二下行链路信号d2的相位与内部定时信号的相位相反时，触摸控制器420确定相位以半相位或更多的相位误差彼此同步，由此反相从adc 560发送的触摸原始数据的相位。因此，触摸控制器420基于反相的触摸原始数据生成笔数据和笔坐标。
125.此外，在上述实施方式中，假设第二触摸感测时段tt2是感测笔触摸坐标的触摸感测时段(例如，“2lhb”)进行描述，但是第二触摸感测时段tt2可以是感测笔数据的触摸感测时段(例如，“4lhb”)。根据这样的实施方式，触摸感测装置320可以将第二触摸感测时段tt2的有源驱动区段p2划分为多个单位区段，针对每个单位区段根据第二下行链路信号d2累积电容，将针对每个单位区段生成的累积电容值转换为数字数据，并且针对每个单位区段生成第一触摸原始数据。
126.此后，触摸感测装置320将针对每个单位区段生成的第一触摸原始数据与预定参考值进行比较，以将第一触摸原始数据转换为第一值(例如，1)或第二值(例如，0)中的任一个。此后，触摸感测装置320可以通过依次布置针对包括在一个第二触摸感测时段tt2中的每个单位区段生成的第一值或第二值而针对一个第二触摸感测时段tt2生成一条二进制数据，并通过依次布置包括在一帧中的所有第二触摸感测时段tt2的二进制数据来生成笔数据。因此，可以以一帧为单位生成由触摸感测装置320生成的笔数据。
127.在上述实施方式中，描述了将触摸电极te分组为两个触摸组。然而，在另一实施方式中，触摸电极te可以分组为四个或更多触摸组。在本实施方式中，将触摸电极te分组为四个或更多的触摸组的原因在于，当触摸电极te分组为四个或更多的触摸组时，可以减少一个触摸组中包括的触摸电极的数量，并且在这种情况下，由有源笔220生成的电容的变化增加从而增加感测灵敏度。
128.根据这样的实施方式，触摸ic 410包括多个差分放大器和多个adc，并且差分放大器分别连接至adc。
129.作为示例，如图10所示，当触摸电极te被分组为第一触摸组1100a至第四触摸组1100d时，多个积分电路1110可以被配置为连接至第一触摸组1100a的第一积分电路1110a、连接至第二触摸组1100b的第二积分电路1110b、连接至第三触摸组1100c的第三积分电路1110c、以及连接至第四触摸组1100d的第四积分电路1110d。在这种情况下，第一积分电路1110a和第二积分电路1110b连接至第一差分放大器1130a，第三积分电路1110c和第四积分
电路1110d连接至第二差分放大器1130b。
130.此时，在预驱动区段p1期间，第一开关单元1120将第一积分电路1110a连接至第一差分放大器1130a的第一输入端(例如，非反相输入端)并且将第二积分电路1110b连接至第一差分放大器1130a的第二输入端(例如，反相输入端)。此外，在有源驱动区段p2期间，第一开关单元1120将第一积分电路1110a连接至分别映射至第一积分电路1110a的采样保持电路1140a，并且将第二积分电路1110b连接至分别映射至第二积分电路1110b的采样保持电路140b。
131.此外，在预驱动区段p1期间，第一开关单元1120将第三积分电路1110c连接至第二差分放大器1130b的第一输入端(例如，非反相输入端)，并且将第四积分电路1110d连接至第二差分放大器1130b的第二输入端(例如，反相输入端)。此外，在有源驱动区段p2期间，第一开关单元1120将第三积分电路1110c连接至分别映射至第三积分电路1110c的采样保持电路1140c，并且将第四积分电路1110d连接至分别映射至第四积分电路1110d的采样保持电路1140d。
132.第一adc 1160a通过第二开关单元1150连接至第一差分放大器1130a并且将从第一差分放大器1130a输出的第一输出信号转换为第一数字数据，并且第二adc1160b通过第二开关单元1150连接至第二差分放大器1130a放大器1130b并且将从第二差分放大器1130b输出的第二输出信号转换为第二数字数据。
133.相位误差补偿器1170将从第一adc 1160a输出的第一数字数据与从第二adc1160b输出的第二数字数据相加以计算最终数字数据，并基于最终数字数据的当前值和先前值之间的差值来测第一下行链路信号的边沿。相位误差补偿器1170通过将检测到的边沿与内部定时信号的边沿进行比较来检测和补偿第一下行链路信号d1的相位误差。
134.根据上述实施方式，第一触摸组1100a中包括的触摸电极当中的一些触摸电极te_s和第四触摸组1100d中包括的触摸电极当中的一些触摸电极te_s可以彼此共享。作为另一示例，尽管图中未示出，但是第二触摸组1100b中包括的一些触摸电极和第三触摸组1100c中包括的一些触摸电极可以彼此共享。在这种情况下，共享的触摸电极te_s可以被确定为在先前帧中生成触摸的触摸电极。如上所述，通过允许第一触摸组1100a和第四触摸组1100d共享一些触摸电极te_s，可以补偿由于使用多个adc 1160a和1160b而可能发生的对于触摸边界位置的灵敏度降低。
135.在下文中，将参照图11来描述根据本公开的一个实施方式的补偿有源笔的相位误差的方法(在下文中，称作“相位误差补偿方法”)。
136.图11是例示根据本公开的一个实施方式的相位误差补偿方法的流程图。图11所示的相位误差补偿方法可以由具有图4、图5和图9所示的配置的触摸感测装置来执行。此外，根据本实施方式，触摸感测时段可以包括预驱动区段p1和有源驱动区段p2，并且从有源笔发送的下行链路信号可以包括第一下行链路信号和第二下行链路信号。
137.首先，当在预驱动区段p1期间接收到由有源笔生成的第一下行链路信号d1时(s1200)，触摸感测装置根据第一下行链路信号累积从包括多个触摸电极的第一触摸组接收的第一电容并且累积从包括多个触摸电极的第二触摸组接收的第二电容(s1210)。
138.此后，触摸感测装置放大通过累积第一电容获得的第一累积电容值与通过累积第二电容获得的第二累积电容值之间的差(s1220)。
139.此后，触摸感测装置根据预定采样周期将在s1220中放大的差转换为数字数据(s1230)。
140.此后，触摸感测装置基于在s1230中转换的数字数据的当前值和先前值之间的差值来检测第一下行链路信号的边沿(s1240)。
141.具体地，触摸感测装置针对每个采样周期计算从adc输出的数字数据的当前值和先前值之间的差值，然后计算所计算出的差值的绝对值。此后，触摸感测装置将在内部定时信号的半相位区段期间计算出的多个绝对值当中的最大绝对值所对应的时间点确定为第一下行链路信号的边沿。在一个实施方式中，触摸感测装置可以选择多个绝对值当中的大于预定阈值的绝对值，并且针对内部定时信号的每个半相位区段将所选择的绝对值当中的最大绝对值所对应的时间点确定为第一下行链路信号的边沿。
142.此后，触摸感测装置通过将在s1240中检测到的第一下行链路信号的边沿与内部定时信号的边沿进行比较来检测第一下行链路信号的相位误差(s1250)。
143.具体地，触摸感测装置可以通过从基于第一下行链路信号的边沿与内部定时信号的边沿之间的相位差计算的信号延迟值中减去adc的偏移和显示面板的偏移来检测相位误差。在这种情况下，当在预驱动区段期间针对第一下行链路信号检测到多个边沿时，触摸感测装置可以通过将通过将检测到的第一下行链路信号的边沿和内部定时信号的边沿之间的相位差相加而获得的结果值除以在预驱动区段期间检测到的第一下行链路信号的边沿的数量来来计算信号延迟值。
144.此后，触摸感测装置根据检测到的相位误差调整内部定时信号以补偿相位误差(s1260)。在一个实施方式中，触摸感测装置可以通过将内部定时信号延迟与检测到的相位误差一样多来补偿相位误差。
145.此后，当在有源驱动区段期间接收到第二下行链路信号时(s1270)，触摸感测装置基于接收到的第二下行链路信号生成触摸原始数据(s1280)。
146.此后，触摸感测装置基于在s1280中生成的触摸原始数据和在s1260中被补偿了相位误差的内部定时信号，计算有源笔的笔数据和笔触摸坐标中的至少一个(s1290)。已经在触摸控制器的上述描述中详细描述了由触摸感测装置基于触摸原始数据生成笔数据和笔触摸坐标中的至少一个的方法，因此将省略其描述。
147.根据本公开，即使不发送和接收单独的同步信号，显示装置也能够补偿从有源笔发送的下行链路信号的相位误差，因此具有降低由于同步信号的传输导致的功耗的效果。
148.此外，根据本公开，无论有源笔的类型如何，触摸感测装置的内部定时信号都能够被同步至下行链路信号，因此具有提高有源笔的选择自由度的效果。
149.此外，根据本公开，不需要用于同步内部定时信号的单独的比较器。因此，能够防止触摸感测装置的尺寸增加和制造成本的增加，因此具有降低触摸感测装置和包括该触摸感测装置的显示装置的制造成本的效果。另外，也不需要确认比较器是否有输出，确定比较器的输出中是否有噪声以及比较器的复位驱动，因此具有简化触摸感测装置的驱动机制的效果。
150.本领域技术人员应当理解，在不改变本公开的技术构思和本质特征的情况下，本公开可以以其它具体形式来实施。
151.本文描述的所有公开的方法和过程可以至少部分地使用一个或更多个计算机程
序或组件来实现。这些组件可以作为一系列计算机指令通过任何传统的计算机可读介质或机器可读介质来提供，计算机可读介质或机器可读介质包括诸如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、闪存、磁盘或光盘、光学存储器或其它存储介质之类的易失性存储器和非易失性存储器。指令可以作为软件或固件提供，并且可以全部或部分地在诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp))或任何其它类似装置之类的硬件配置中实现。指令可以被配置为由一个或更多个处理器或其它硬件配置执行，并且当执行一系列计算机指令时，允许处理器或其它硬件配置执行本文公开的方法和过程的全部或一部分。
152.因此，上述实施方式应当被理解为在每个方面都是示例性的而不是限制性的。本公开的范围将由所附权利要求而不是上述详细说明来限定，并且所有由权利要求及其等同物的含义和范围推导出的变化和修改应理解为包括在本公开的范围内。
153.相关申请的交叉引用
154.本技术要求于2020年7月15日提交的韩国专利申请第10-2020-0087497号的权益，该韩国专利申请通过引用合并于此，如同在本文中完整阐述一样。