專利名稱：顯示裝置和控制觸摸檢測(cè)單元的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示裝置和控制其觸摸檢測(cè)單元的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的液晶顯示(LCD)裝置包括兩個(gè)分別具有像素電極和公共電極的顯示板和夾在兩個(gè)顯示板之間的具有各向異性的電介質(zhì)的液晶層。像素電極排列成矩陣且連接到如薄膜晶體管(TFT)的相應(yīng)開關(guān)元件，這些薄膜晶體管被順序地施加數(shù)據(jù)電壓。公共電極暴露在顯示板的整個(gè)表面且被施加公共電壓。夾在像素電極和公共電極之間的液晶層構(gòu)成了液晶電容器。液晶電容器與連接到其上的開關(guān)元件一起作為像素的基本單元。
在這樣的液晶顯示裝置中，電壓被施加到兩個(gè)電極以在液晶層中生成電場(chǎng)。調(diào)節(jié)電場(chǎng)的強(qiáng)度以控制穿過(guò)該液晶層的光的透射率，以便于獲得一個(gè)理想的圖像。為了阻止由長(zhǎng)時(shí)間在一個(gè)方向向液晶層施加電場(chǎng)引起的液晶層的損壞，對(duì)于每一幀、行或像素反轉(zhuǎn)相對(duì)于公共電壓的數(shù)據(jù)電壓的極性。
觸摸屏面板附在液晶顯示裝置上以檢測(cè)用戶手指、觸摸筆或觸針的觸摸(或接觸)和觸摸的位置以便于寫出或繪出字符或圖像，或檢測(cè)到圖標(biāo)的觸摸以使得如計(jì)算機(jī)的機(jī)器執(zhí)行期望的命令。然而，因?yàn)橛|摸屏面板和將觸摸屏面板附加到液晶顯示裝置的附加過(guò)程的成本，這樣的構(gòu)造成本高。這樣的構(gòu)造還導(dǎo)致液晶面板亮度下降且增加了液晶顯示裝置的厚度。
由構(gòu)建在液晶顯示裝置的顯示區(qū)域內(nèi)的薄膜晶體管或不同電容器構(gòu)成的傳感單元可用于替代觸摸屏面板。傳感單元檢測(cè)屏幕上光或壓力的變化以檢測(cè)屏幕上用戶手指等的觸摸和觸摸的位置。
然而，來(lái)自構(gòu)建在液晶顯示裝置中的傳感單元的信號(hào)必須被處理以確定是否發(fā)生了觸摸和在選擇單元上觸摸的位置，以調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓使得傳感信號(hào)(其隨液晶顯示裝置面板或周圍環(huán)境的變化而改變)的電平處于期望的范圍。在該情形中，使用如高級(jí)RISC機(jī)器(ARM)的處理器。不幸的是，當(dāng)訪問(wèn)存儲(chǔ)器或生成驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)這樣的過(guò)程將消耗大量能量。

發(fā)明內(nèi)容
此處公開的控制觸摸檢測(cè)單元的顯示裝置和方法的各種實(shí)施例可有利地降低與傳感單元運(yùn)行相關(guān)的能耗。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種顯示裝置，其包括顯示板；配置在顯示板上的多個(gè)像素；配置在顯示板上并基于顯示板的觸摸而生成傳感信號(hào)的多個(gè)傳感單元；接收傳感信號(hào)并執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理以生成傳感數(shù)據(jù)的傳感信號(hào)處理器；以及具有第一控制器和第二控制器的觸摸檢測(cè)單元，第一控制器基于來(lái)自傳感信號(hào)處理的傳感數(shù)據(jù)確定傳感單元是否發(fā)生了觸摸和傳感信號(hào)是否在期望的范圍內(nèi)，第二控制器基于傳感數(shù)據(jù)確定傳感單元上觸摸的發(fā)生和觸摸的位置并控制傳感信號(hào)處于期望的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，第二控制器是ARM(高級(jí)RISC機(jī)器)。
第一控制器由硬件有線邏輯構(gòu)成。
第一控制器可包括數(shù)據(jù)分類單元、存儲(chǔ)器、觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元和穩(wěn)定狀態(tài)單元，該數(shù)據(jù)分類單元將傳感數(shù)據(jù)分類為垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)被分類的垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)的數(shù)據(jù)，觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元基于來(lái)自存儲(chǔ)器的垂直傳感信號(hào)檢測(cè)傳感單元的觸摸發(fā)生，穩(wěn)定狀態(tài)單元基于來(lái)自存儲(chǔ)器的傳感信號(hào)確定傳感信號(hào)是否處于期望的范圍。
觸摸檢測(cè)單元還包括存儲(chǔ)多個(gè)標(biāo)志的值的寄存器。
多個(gè)標(biāo)志包括存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志、喚醒標(biāo)志、不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志和觸摸狀態(tài)標(biāo)志，存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志表示所有的水平傳感信號(hào)和垂直傳感信號(hào)都存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，喚醒標(biāo)志控制第二控制器的運(yùn)行，不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志表示傳感信號(hào)是否處于期望的范圍內(nèi)，觸摸狀態(tài)標(biāo)志表示傳感單元是否被觸摸。
當(dāng)依據(jù)檢測(cè)被觸摸狀態(tài)的結(jié)果確定傳感單元處于被觸摸狀態(tài)或當(dāng)穩(wěn)定狀態(tài)單元確定傳感信號(hào)沒(méi)有處于期望范圍內(nèi)時(shí)，喚醒標(biāo)志具有一個(gè)激活的值。
當(dāng)喚醒標(biāo)志處于被激活的狀態(tài)時(shí)，對(duì)第二控制器施加電力以基于傳感數(shù)據(jù)確定傳感單元上觸摸的發(fā)生和觸摸位置并控制傳感信號(hào)處于期望的范圍。
當(dāng)穩(wěn)定狀態(tài)單元確定傳感信號(hào)沒(méi)有處于期望的范圍內(nèi)時(shí)，不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志具有該激活的狀態(tài)值。
在觸摸檢測(cè)單元被施加使能信號(hào)并被提供電力時(shí)，不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志的值具有該激活狀態(tài)的值。
當(dāng)確定傳感單元被觸摸時(shí)，觸摸狀態(tài)標(biāo)志具有該激活狀態(tài)的值。
當(dāng)數(shù)據(jù)分類單元存儲(chǔ)所有水平數(shù)據(jù)和垂直數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中時(shí)，存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志具有該激活的狀態(tài)值。
觸摸檢測(cè)單元還包括一個(gè)接口，該接口可為SPI(串行外圍接口)。
每個(gè)傳感單元可包括其電容隨外部壓力而變化的可變電容器和具有預(yù)定電容值的參考電容器。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種基于顯示板的觸摸而控制觸摸檢測(cè)單元的方法，觸摸檢測(cè)單元具有第一控制器和第二控制器以基于來(lái)自多個(gè)傳感單元的傳感信號(hào)確定觸摸發(fā)生和觸摸位置，該方法包括確定是否施加外部使能信號(hào)的初始化步驟，并當(dāng)施加使能信號(hào)時(shí)，提供電力以初始化運(yùn)行；在第一控制器中，分類傳感信號(hào)、將被分類的傳感信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中、基于傳感信號(hào)確定傳感單元是否被觸摸和傳感信號(hào)是否處于期望的范圍內(nèi)并設(shè)置喚醒標(biāo)志處于激活狀態(tài)的控制步驟；以及在第二控制器中，當(dāng)喚醒標(biāo)志的值處于激活狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行初始化操作使得傳感信號(hào)處于期望的范圍內(nèi)和確定傳感單元的觸摸發(fā)生以及觸摸位置的操作的控制步驟。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，初始化步驟還包括設(shè)置喚醒標(biāo)志和不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志的值處于激活狀態(tài)，以使得第二控制器執(zhí)行穩(wěn)定的運(yùn)行。
第一控制器中的控制步驟包括將傳感信號(hào)分為垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)，在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)被分類的垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)，并當(dāng)完成存儲(chǔ)時(shí)，改變存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志的值為激活狀態(tài)；當(dāng)喚醒標(biāo)志處于激活狀態(tài)時(shí)，允許第二控制器運(yùn)行；當(dāng)喚醒標(biāo)志不處于激活狀態(tài)時(shí)，確定傳感信號(hào)是否處于期望的范圍；當(dāng)傳感信號(hào)處于期望的范圍時(shí)，確定傳感單元是否被觸摸；當(dāng)傳感單元沒(méi)有被觸摸時(shí)，執(zhí)行分類傳感信號(hào)的操作；當(dāng)傳感單元被觸摸時(shí)，改變喚醒標(biāo)志和觸摸狀態(tài)標(biāo)志為激活狀態(tài)；以及當(dāng)傳感信號(hào)不在期望的范圍時(shí)，改變喚醒標(biāo)志和觸摸狀態(tài)標(biāo)志為激活狀態(tài)。
第二控制器中的控制步驟包括確定存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志是否處于激活狀態(tài)；當(dāng)存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志處于激活狀態(tài)時(shí)，確定不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志是否處于激活狀態(tài)；當(dāng)不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志處于激活狀態(tài)時(shí)，設(shè)置存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志處于不激活狀態(tài)；確定傳感信號(hào)是否處于期望的范圍，并當(dāng)傳感信號(hào)處于期望的范圍時(shí)，輸出控制信號(hào)以改變傳感信號(hào)的電平；當(dāng)傳感信號(hào)處于期望范圍時(shí)，設(shè)置喚醒標(biāo)志為不激活狀態(tài)并關(guān)閉電源；當(dāng)不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志處于不激活狀態(tài)時(shí)，確定觸摸狀態(tài)標(biāo)志是否處于激活狀態(tài)；當(dāng)觸摸狀態(tài)標(biāo)志處于不激活狀態(tài)時(shí)，設(shè)置喚醒標(biāo)志處于不激活狀態(tài)并關(guān)閉電源；當(dāng)觸摸狀態(tài)標(biāo)志處于激活狀態(tài)時(shí)，確定傳感單元的觸摸發(fā)生和觸摸位置并產(chǎn)生觸摸信息；當(dāng)傳感單元被觸摸時(shí)，確定存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志是否處于激活狀態(tài)；以及當(dāng)沒(méi)有觸摸傳感單元時(shí)，設(shè)置喚醒標(biāo)志處于不激活狀態(tài)并關(guān)閉電源。


參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例以幫助理解與本發(fā)明各種實(shí)施例相關(guān)的各種優(yōu)點(diǎn)。
圖1是示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示裝置及其像素的方框圖。
圖2是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示裝置的一個(gè)像素的等效電路圖。
圖3是示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示裝置及其傳感單元的方框圖。
圖4是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示裝置的一個(gè)傳感單元的等效電路圖。
圖5是示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示裝置的示意圖。
圖6是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示裝置中連接到一個(gè)傳感數(shù)據(jù)線的多個(gè)傳感單元的等效電路圖。
圖7是示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的觸摸檢測(cè)單元的方框圖。
圖8是示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖7中所示的觸摸檢測(cè)單元的操作流程圖。
圖9示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖7中所示的觸摸檢測(cè)單元的操作時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
下文中參照附圖更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的各種實(shí)施例。
附圖中，為了清楚起見(jiàn)，放大了層、薄膜、面板、區(qū)域等的厚度。在整個(gè)說(shuō)明書中相同的附圖標(biāo)志表示相同的元件?？梢岳斫?，當(dāng)如層、薄膜、區(qū)域或基板的元件稱為在另一元件“上”時(shí)，它是直接在另一元件上或存在中間的元件。相反，當(dāng)元件稱為“直接”在另一元件“上”時(shí)，不存在中間元件。
參照?qǐng)D1和圖3，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示裝置包括液晶板組件300、連接到液晶板組件300的圖像掃描驅(qū)動(dòng)器400、圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500、傳感信號(hào)處理器800、連接到圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的灰度電壓發(fā)生器550、連接到傳感信號(hào)處理器800的觸摸檢測(cè)單元700和控制上述元件的信號(hào)控制器600。
參照?qǐng)D1到圖4，液晶板組件300包括多個(gè)顯示信號(hào)線G1到Gn和D1到Dm、連接到顯示信號(hào)線G1到Gn和D1到Dm且基本以矩陣排列的多個(gè)像素PX、多個(gè)傳感信號(hào)線SY1到SYN和SX1到SXM及RL、連接到傳感信號(hào)線SY1到SYN和SX1到SXM且基本以矩陣排列的多個(gè)傳感單元SU、每一個(gè)都連接到每個(gè)傳感信號(hào)線SY1到SYN和SX1到SXM的一端的多個(gè)重置信號(hào)輸入單元INI、每一個(gè)都連接到每個(gè)傳感信號(hào)線SY1到SYN和SX1到SXM的另一端的多個(gè)傳感信號(hào)輸出單元SOUT以及每一個(gè)都連接到每個(gè)傳感信號(hào)輸出單元SOUT的多個(gè)輸出數(shù)據(jù)線OY1到OYN和OX1到OXM。
參照?qǐng)D2和5，液晶板組件300包括彼此相對(duì)的薄膜晶體管陣列面板100和公共電極面板200、插入其間的液晶層3和形成兩個(gè)顯示板100和200之間的縫隙且能被輕微地?cái)D壓和變形的隔板(spacer)(未示出)。
該顯示信號(hào)線G1到Gn和D1到Dm包括傳輸圖像掃描信號(hào)的多個(gè)圖像掃描線G1到Gn和傳輸圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的圖像數(shù)據(jù)線D1到Dm。傳感信號(hào)線SY1到SYN、SX1到SXM和RL包括傳輸傳感數(shù)據(jù)信號(hào)的多個(gè)水平傳感數(shù)據(jù)線SY1到SYN和多個(gè)垂直傳感數(shù)據(jù)線SX1到SXM、以及多個(gè)傳輸參考電壓的參考電壓線RL，該參考電壓具有高和低電平且在預(yù)定周期內(nèi)在高和低電平之間波動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，省略參考電壓線RL。
布置圖像掃描線G1到Gn和水平傳感數(shù)據(jù)線SY1到SYN以基本在彼此平行的行方向延伸。布置圖像數(shù)據(jù)線D1到Dm和垂直傳感數(shù)據(jù)線SX1到SXM以基本在彼此平行的列方向延伸。布置參考電壓線RL以在行或列方向延伸。
每個(gè)像素PX都包括連接到圖像掃描線G1到Gn之一和圖像數(shù)據(jù)線D1到Dm之一的開關(guān)元件Q、連接到開關(guān)元件Q的液晶電容器Clc和存儲(chǔ)電容器Cst。在一個(gè)實(shí)施例中，省略存儲(chǔ)電容器Cst。
開關(guān)元件Q用作如配置在薄膜晶體管陣列面板100上的薄膜晶體管的三端元件。開關(guān)元件Q具有連接到圖像掃描線G1到Gn之一的控制端、連接到圖像數(shù)據(jù)線D1到Dm之一的輸入端和連接到液晶電容器Clc和存儲(chǔ)電容器Cst的輸出端。在一個(gè)實(shí)施例中，薄膜晶體管可包括非晶硅或多晶硅。
液晶電容器Clc使用薄膜晶體管陣列面板100的像素電極191和公共電極面板200的公共電極270作為兩個(gè)端點(diǎn)，且插在兩個(gè)電極191和270之間的液晶層3用作絕緣材料。像素電極191連接到開關(guān)元件Q。公共電極270配置在公共電極面板200的整個(gè)表面上且被施加公共電壓Vcom。在另一個(gè)實(shí)施例中，公共電極270配置在薄膜晶體管陣列面板100上。在該情形中，兩個(gè)電極191和270中至少一個(gè)以線或棒的形狀形成。在一個(gè)實(shí)施例中，公共電壓Vcom是具有預(yù)定電平的恒定DC電壓，其約為0V。
具有用于液晶電容器Clc的輔助功能的存儲(chǔ)電容器Cst由交迭配置在薄膜晶體管陣列面板100上的獨(dú)立線(未示出)和每個(gè)像素電極191構(gòu)成，其間夾有絕緣體，且每個(gè)獨(dú)立信號(hào)線都被施加如公共電壓Vcom的預(yù)定電壓。可選擇的，存儲(chǔ)電容器Cst由交迭像素電極191和稱為前圖像掃描線的臨近圖像掃描線構(gòu)成，其間夾有絕緣體。
為了執(zhí)行彩色顯示，每個(gè)像素PX唯一顯示基色(空間分隔)，或每個(gè)像素PX根據(jù)時(shí)間(時(shí)間分隔)可選擇地顯示基色。結(jié)果，通過(guò)基色的空間或時(shí)間和獲得期望的顏色?；囊粋€(gè)例子是如紅、綠和藍(lán)的三個(gè)基色。圖2示出了空間分隔的例子。如圖所示，每個(gè)像素PX都包括用于表示基色之一的彩色濾波器230，其配置到與像素電極191相對(duì)應(yīng)的公共電極面板200的區(qū)域。與圖2示出的彩色濾波器230不同，彩色濾波器230可以配置在薄膜晶體管陣列面板100的像素電極191的上面或下面。用于偏振光的至少一個(gè)偏振器(未示出)被附在液晶板組件300的外表面上。
圖4所示，每個(gè)傳感單元SU都包括連接到由附圖標(biāo)志SL表示的水平或垂直傳感數(shù)據(jù)線(下文中，為傳感數(shù)據(jù)線)的可變電容器Cv，和連接在傳感數(shù)據(jù)線SL和參考電壓線RL之間的參考電容器Cp。
參考電容器Cp由交迭薄膜晶體管陣列面板100的參考電壓線RL和傳感數(shù)據(jù)線構(gòu)成，其間夾有絕緣體(未示出)。
可變電容器Cv使用薄膜晶體管陣列面板100的傳感數(shù)據(jù)線SL和公共電極面板200的公共電極270作為兩端，且?jiàn)A在兩端之間的液晶層3作為絕緣材料?？勺冸娙萜鰿v的電容隨著外部的刺激(如通過(guò)用戶的觸摸加到液晶板組件300的電壓)而改變。當(dāng)壓力被施加到公共電極面板200上時(shí)，隔板被擠壓和變形，從而兩個(gè)端點(diǎn)之間的距離改變。結(jié)果，可變電容器Cv的電容改變。在參考電容器Cp和可變電容器Cv之間的節(jié)點(diǎn)電壓Vn主要依賴于可變電容器Cv的電容。結(jié)果，當(dāng)可變電容器Cv的電容變化時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓變化。節(jié)點(diǎn)電壓Vn是傳感數(shù)據(jù)信號(hào)且通過(guò)傳感數(shù)據(jù)線SL傳輸?；趥鞲袛?shù)據(jù)信號(hào)確定用戶的觸摸。在參考電容器Cp的兩個(gè)端點(diǎn)之間的距離保持恒定，以便于參考電容器Cp保持基本恒定的電容。因此，傳感數(shù)據(jù)信號(hào)能具有在預(yù)定范圍內(nèi)的電壓電平。結(jié)果，可以容易地確定用戶觸摸的發(fā)生和位置。
每個(gè)傳感單元SU都配置在鄰近的像素PX之間。每個(gè)傳感單元SU都連接到水平傳感數(shù)據(jù)線SY1到SYN之一和垂直傳感數(shù)據(jù)線SX1到SXM之一。在一個(gè)實(shí)施例中，配置在水平和垂直傳感數(shù)據(jù)線SY1到SYN和SX1到SXM交叉點(diǎn)附近的傳感單元SU對(duì)的密度大約是點(diǎn)密度的1/4。此處，一個(gè)點(diǎn)包括彼此平行排列的三個(gè)像素PX以表示三個(gè)基色。此外，一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)顏色且變?yōu)橐壕э@示裝置的分辨率單元?？蛇x擇的，一個(gè)點(diǎn)包括四個(gè)或更多的像素PX。在該情形中，每個(gè)像素PX都代表三個(gè)基色和白色中的一個(gè)。
作為傳感單元SU對(duì)的密度是點(diǎn)密度的1/4的情形的例子，傳感單元對(duì)SU的水平和垂直分辨率分別是液晶顯示裝置的水平和垂直分辨率的1/2。在該情形中，存在不具有傳感單元(SU)的像素行或像素列。
具有上述傳感單元(SU)密度和上述點(diǎn)密度的液晶顯示裝置可用于字符識(shí)別或其它要求高精度的應(yīng)用中。在其他實(shí)施例中，傳感單元SU的分辨率可更高或更低。
在一個(gè)實(shí)施例中，為了使像素PX的孔徑率的下降最小化，傳感單元SU占用的空間相對(duì)于傳感數(shù)據(jù)線SL占用的空間減少。
如圖6所示，所有的重置信號(hào)輸入單元INI都具有基本相同的結(jié)構(gòu)，每個(gè)重置信號(hào)輸入單元INI都包括重置晶體管Qr。重置晶體管Qr是如薄膜晶體管的三端元件。重置晶體管Qr具有連接到重置控制信號(hào)RST的控制端、連接到重置電壓Vr的輸入端和連接到傳感數(shù)據(jù)線SL(圖3中的SX1到SXM或SY1到SYN)的輸出端。重置晶體管Qr配置在沒(méi)有配置像素的液晶顯示板組件300的邊緣區(qū)域P2。重置晶體管Qr依據(jù)重置控制信號(hào)RST提供重置電壓Vr到傳感數(shù)據(jù)線SL。
此外，所有傳感信號(hào)輸出單元SOUT都具有基本相同的結(jié)構(gòu)。每個(gè)傳感信號(hào)輸出單元SOUT都包括輸出晶體管Qs。輸出晶體管Qs也是如薄膜晶體管的三端元件。輸出晶體管Qs具有連接到傳感數(shù)據(jù)線SL的控制端、連接到輸入電壓Vs的輸入端和連接到輸出數(shù)據(jù)線OL的輸出端。輸出晶體管Qs也配置在液晶板組件300的邊緣區(qū)域P2。輸出晶體管Qs基于流過(guò)傳感數(shù)據(jù)線SL的傳感數(shù)據(jù)信號(hào)生成輸出信號(hào)。作為輸出信號(hào)的例子，存在一個(gè)電流信號(hào)?？蛇x擇的，輸出晶體管Qs生成電壓信號(hào)。
重置晶體管Qr和輸出晶體管Qs可作為薄膜晶體管且與開關(guān)元件Q一起形成。
輸出數(shù)據(jù)線OY1到OYN和OX1到OXM包括多個(gè)通過(guò)傳感信號(hào)輸出單元SOUT連接到水平和垂直傳感數(shù)據(jù)線SY1到SYN和SX1到SXM的水平和垂直輸出數(shù)據(jù)線OY1到OYN和OX1到OXM。輸出數(shù)據(jù)線OY1到OYN和OX1到OXM連接到傳感信號(hào)處理器800。輸出數(shù)據(jù)線OY1到OYN和OX1到OXM傳輸傳感信號(hào)輸出單元SOUT的輸出信號(hào)到傳感信號(hào)處理器800。水平和垂直輸出數(shù)據(jù)線OY1到OYN和OX1到OXM配置為基本在彼此平行的列方向上延伸。
返回到圖1和圖3，灰度電壓發(fā)生器550根據(jù)像素的透射率生成兩組灰度電壓(參考灰度電壓組)。一個(gè)灰度組具有相對(duì)于公共電壓Vcom的正值，另一灰度電壓組具有相對(duì)于公共電壓Vcom的負(fù)值。
圖像掃描驅(qū)動(dòng)器400連接到液晶板組件300的圖像掃描線G1到Gn，以向圖像掃描線G1到Gn施加圖像掃描信號(hào)，該圖像掃描信號(hào)由用于接通開關(guān)元件Q的導(dǎo)通(gate-on)電壓Von和用于斷開開關(guān)元件Q的截止(gate-off)電壓Voff的組合構(gòu)成。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500連接到液晶板組件300的圖像數(shù)據(jù)線D1到Dm，以選擇來(lái)自灰度電壓發(fā)生器550的灰度電壓且將選擇的灰度電壓作為灰度數(shù)據(jù)信號(hào)施加到圖像數(shù)據(jù)線D1到Dm。在另一個(gè)實(shí)施例中，灰度電壓發(fā)生器550施加預(yù)定量的參考灰度電壓，而不是整個(gè)灰度電壓。在該情形中，圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500劃分參考灰度電壓以生成用于整個(gè)灰度的電壓，且在用于整個(gè)灰度的電壓中選擇圖像數(shù)據(jù)信號(hào)。
傳感信號(hào)處理器800包括多個(gè)連接到液晶板組件300的輸出數(shù)據(jù)線OY1到OYN和OX1到OXM的放大單元810。
如圖6所示，多個(gè)放大單元810具有基本相同的結(jié)構(gòu)。每個(gè)放大單元810都包括放大器AP、電容器Cf和開關(guān)SW。放大器AP具有反相端(-)、非反相端(+)和輸出端。反相端(-)連接到輸出數(shù)據(jù)線OL，電容器Cf和開關(guān)SW連接在反相端(-)和輸出端之間，非反相端(+)連接到參考電壓Va。放大器AP和電容器Cf提供電流積分器以對(duì)預(yù)定時(shí)間間隔的、來(lái)自輸出晶體管Qs的輸出電流積分，從而生成傳感信號(hào)Vo。
傳感信號(hào)處理器800通過(guò)使用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(未示出)轉(zhuǎn)換來(lái)自放大單元810的模擬傳感信號(hào)Vo為數(shù)字信號(hào)以生成數(shù)字傳感信號(hào)DSN。
觸摸檢測(cè)單元700接收來(lái)自傳感信號(hào)處理器800的數(shù)字傳感信號(hào)DSN并執(zhí)行預(yù)定處理以確定是否發(fā)生了觸摸和觸摸的位置，然后輸出觸摸信息INF到外部裝置。觸摸檢測(cè)單元700基于數(shù)字傳感信號(hào)DSN監(jiān)控傳感單元SU的運(yùn)行狀態(tài)以便于控制施加到傳感單元SU的控制信號(hào)。以下詳細(xì)描述觸摸檢測(cè)單元700。
信號(hào)控制器600控制圖像掃描驅(qū)動(dòng)器400、圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500、灰度電壓發(fā)生器550和傳感信號(hào)處理器800的運(yùn)行。
在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器400、500、550、600、700和800形成在直接配置在液晶板組件300上的至少一個(gè)IC芯片上?？蛇x擇的，驅(qū)動(dòng)器400、500、550、600、700和800可以安裝在一個(gè)柔性印刷電路膜(未示出)上且以載帶封裝(TCP)的形式附在液晶板組件300上，或裝配在單獨(dú)的印刷電路板(PCB)(未示出)上。作為其他選擇，驅(qū)動(dòng)器400、500、550、600、700和800與信號(hào)線G1到Gn、D1到Dm、SY1到SYN、SX1到SXM、OY1到OYN和OX1到OXM、RL以及薄膜晶體管Q集成在液晶板組件300中。
參考圖5，液晶板組件300分為顯示區(qū)域P1、邊緣區(qū)域P2和暴露區(qū)域P3。像素PX、傳感單元SU和信號(hào)線G1到Gn、D1到Dm、SY1到SYN和SX1到SXM、OY1到OYN和OX1到OXM、RL中的大部分配置在顯示區(qū)域P1。公共電極面板200包括如黑矩陣的光遮擋部件(未示出)。光遮擋部件覆蓋邊緣區(qū)域P2的大部分以遮擋外部光。因?yàn)楣搽姌O面板200比薄膜晶體管陣列面板100小，所以薄膜晶體管陣列面板100的部分被暴露，以便于形成暴露區(qū)域P3。在暴露區(qū)域P3上，裝配有單個(gè)芯片610，且附著有柔性印刷電路(FPC)板620。
單個(gè)芯片610包括用于驅(qū)動(dòng)液晶顯示裝置，如圖像掃描驅(qū)動(dòng)器400、圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500、灰度電壓發(fā)生器550、信號(hào)控制器600、觸摸檢測(cè)單元700和傳感信號(hào)處理器800，的驅(qū)動(dòng)器。因?yàn)轵?qū)動(dòng)器400、500、550、600、700和800被集成在單個(gè)芯片610上，所以減小了安裝區(qū)域，并降低了能耗。如需要，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器或它的至少一個(gè)電路元件可以配置在單個(gè)芯片610外。
圖像信號(hào)線G1到Gn、D1到Dm和傳感數(shù)據(jù)線SY1到SYN和SX1到SXM可以構(gòu)造為延伸到暴露區(qū)域P3以連接到相關(guān)的驅(qū)動(dòng)器400、500和800。
FPC板620從外部裝置接收信號(hào)并傳輸該信號(hào)到單個(gè)芯片610或液晶板組件300。為了連接方便，F(xiàn)PC板620的端部通常與連接器(未示出)構(gòu)造在一起。
以下詳細(xì)描述液晶顯示裝置的顯示和傳感過(guò)程。
信號(hào)控制器600從外部裝置(未示出)接收輸入圖像信號(hào)R、G、B和用于控制其顯示的輸入控制信號(hào)。輸入圖像信號(hào)R、G、B包含像素PX的亮度信息f。亮度能用預(yù)定數(shù)量的灰度表示，例如，1024(＝210)、256(＝28)或64(＝26)灰度。例如，輸入控制信號(hào)包括垂直同步信號(hào)Vsync、水平同步信號(hào)Hsync、主時(shí)鐘信號(hào)MCLK和數(shù)據(jù)使能信號(hào)DE。
根據(jù)液晶板組件300和圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的運(yùn)行條件，基于輸入圖像信號(hào)R、G、B和輸入控制信號(hào)，信號(hào)控制器600處理輸入圖像信號(hào)R、G、B以生成圖像掃描控制信號(hào)CONT1、圖像數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT2和傳感數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT3。信號(hào)控制器600接著傳輸圖像掃描控制信號(hào)CONT1到圖像掃描驅(qū)動(dòng)器400、圖像數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT2和處理的圖像信號(hào)DAT到圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500、和傳感數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT3到傳感信號(hào)處理器800。
圖像掃描控制信號(hào)CONT1包括用于表示掃描開始的掃描起始信號(hào)STV和用于控制導(dǎo)通電壓Von的輸出的至少一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。圖像掃描控制信號(hào)CONT1還包括用于定義導(dǎo)通電壓Von的持續(xù)時(shí)間的輸出使能信號(hào)OE。
圖像數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT2包括用于表示像素行PX的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃酵狡鹗夹盘?hào)STH、施加圖像數(shù)據(jù)電壓到圖像數(shù)據(jù)線D1到Dm的負(fù)載信號(hào)LOAD和數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)HCLK。圖像數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT2還包括相對(duì)于公共電壓Vcom反轉(zhuǎn)圖像數(shù)據(jù)電壓的極性的反轉(zhuǎn)信號(hào)RVS。
響應(yīng)于來(lái)自信號(hào)控制器600的圖像數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT2，圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500接收像素行PX的數(shù)字圖像信號(hào)DAT，依照數(shù)字圖像信號(hào)DAT選擇灰度電壓，轉(zhuǎn)換數(shù)字圖像信號(hào)DAT為模擬圖像數(shù)據(jù)電壓，且將模擬圖像數(shù)據(jù)電壓施加到圖像數(shù)據(jù)線D1到Dm。
響應(yīng)于來(lái)自信號(hào)控制器600的圖像掃描控制信號(hào)CONT1，圖像掃描驅(qū)動(dòng)器400施加導(dǎo)通電壓Von到圖像掃描線G1到Gn，以閉合連接到圖像掃描線G1到Gn的開關(guān)元件Q。結(jié)果，施加到圖像數(shù)據(jù)線D1到Dm的圖像數(shù)據(jù)電壓被施加到連接到閉合的開關(guān)元件Q的像素PX。
在圖像數(shù)據(jù)電壓和公共電壓Vcom之間的差值用液晶電容器Clc的電荷電壓(像素電壓)表示。液晶分子的排列依照像素電壓的強(qiáng)度而變化，以便于改變穿過(guò)液晶層3的光的偏振。偏振的改變導(dǎo)致由于附著到液晶顯示板組件300的偏振器引起的光的透射率變化，以便于顯示期望的圖像。
在一個(gè)水平期(1H)，即水平同步信號(hào)Hsync和數(shù)據(jù)使能信號(hào)DE的一個(gè)周期，重復(fù)進(jìn)行上述操作以順序施加導(dǎo)通電壓Von到所有圖像掃描線G1到Gn，以便于將圖像數(shù)據(jù)電壓施加到所有像素PX。結(jié)果，顯示一幀圖像。
當(dāng)一幀結(jié)束時(shí)，下一幀開始，且控制施加到圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的反轉(zhuǎn)信號(hào)RVS的狀態(tài)，以便于施加到每個(gè)像素PX的圖像數(shù)據(jù)電壓的極性與前一幀的極性相反(幀反轉(zhuǎn))。此時(shí)，甚至在一幀中，依照反轉(zhuǎn)信號(hào)RVS的特征，流過(guò)一個(gè)圖像數(shù)據(jù)線的圖像數(shù)據(jù)電壓的極性被反轉(zhuǎn)(例如，行反轉(zhuǎn)或點(diǎn)反轉(zhuǎn))，且施加到一個(gè)像素行的圖像數(shù)據(jù)電壓的極性彼此相等(例如，列反轉(zhuǎn)或點(diǎn)反轉(zhuǎn))。傳感信號(hào)處理器800依照傳感數(shù)據(jù)控制信號(hào)CONT3，在幀之間邊緣期(porch period)將通過(guò)輸出數(shù)據(jù)線OY1到OYN和OX1到OXM對(duì)每一幀施加的傳感數(shù)據(jù)信號(hào)執(zhí)行寫入。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感信號(hào)處理器800在垂直同步信號(hào)Vsync之前的時(shí)期中執(zhí)行傳感操作。在該時(shí)期中，因?yàn)閬?lái)自圖像掃描驅(qū)動(dòng)器400和圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器500的驅(qū)動(dòng)信號(hào)沒(méi)有強(qiáng)烈影響傳感數(shù)據(jù)信號(hào)，所以改善了傳感數(shù)據(jù)信號(hào)的可靠性。不必每幀執(zhí)行讀出操作，可以一次對(duì)多個(gè)幀執(zhí)行。此外，在一個(gè)時(shí)期中能執(zhí)行兩個(gè)或更多讀出操作?？蛇x擇的，在該時(shí)期的一幀中至少執(zhí)行一個(gè)讀出操作。
以下參考圖6描述傳感數(shù)據(jù)信號(hào)的讀出操作。公共電壓Vcom具有高或低電平并且在1H期間在高和低電平之間波動(dòng)。重置控制信號(hào)RST具有用于導(dǎo)通重置晶體管Qr的導(dǎo)通電壓和用于截止晶體管Qr的截止電壓。導(dǎo)通電壓Von和截止電壓Voff到用作導(dǎo)通電壓和截止電壓?？蛇x擇的，可使用其它電壓。當(dāng)公共電壓Vcom是高電平時(shí)，施加重置控制信號(hào)RST的導(dǎo)通電壓。
當(dāng)施加導(dǎo)通電壓到重置晶體管Qr時(shí)，導(dǎo)通重置晶體管Qr以將來(lái)自輸入端的重置電壓Vr施加到傳感數(shù)據(jù)線SL，以便于傳感數(shù)據(jù)線SL用重置電壓Vr初始化。另一方面，在運(yùn)行開始時(shí)，當(dāng)參考電壓Va施加到放大單元810時(shí)，放大單元810的電容器Cf被充電到參考電壓Va，以便于放大器AP的輸出電壓Vo的幅值與參考電壓Va相等。
當(dāng)重置控制信號(hào)RST具有截止電壓Voff時(shí)，傳感數(shù)據(jù)線SL處于浮置狀態(tài)，且施加到輸出晶體管Qs的控制端的電壓響應(yīng)于可變電容器Cv的電容中的變化和響應(yīng)于觸摸傳感單元SU的公共電壓Vcom的變化而變化。流過(guò)輸出晶體管Qs的傳感數(shù)據(jù)信號(hào)的電流響應(yīng)于施加到輸出晶體管Qs的中心端電壓的變化而變化。
在重置控制信號(hào)RST變化以顯示截止電壓Voff后，開關(guān)信號(hào)Vsw施加到開關(guān)SW，以便于電容器Cf中充的電壓被釋放。
在預(yù)定時(shí)期之后，傳感信號(hào)處理器800讀出傳感信號(hào)Vo。優(yōu)選地，在重置控制信號(hào)RST變?yōu)榻刂闺妷篤off后，讀出傳感信號(hào)Vo的時(shí)間被設(shè)置為小于1H。在一個(gè)實(shí)施例中，在公共電壓Vcom變?yōu)楦唠娖角白x出傳感信號(hào)Vo，因?yàn)閭鞲行盘?hào)Vo依照公共電壓Vcom的電平變化而變化，所以高電平是優(yōu)選的。
因?yàn)閭鞲袛?shù)據(jù)信號(hào)基于重置電壓Vr而變化，所以傳感數(shù)據(jù)信號(hào)總是具有恒定范圍內(nèi)的電壓電平。因此，可以容易地確定觸摸的發(fā)生和位置。
當(dāng)公共電壓Vcom處于低電平時(shí)，施加重置控制信號(hào)RST的導(dǎo)通電壓。在該情形中，在公共電壓Vcom變化為低電平前公共電壓Vcom變化為高電平后，傳感信號(hào)Vo被讀出。此外，重置控制信號(hào)RST與施加到最后的圖像掃描線Gn的圖像掃描信號(hào)同步。
以該方式，在采用放大單元810讀出模擬傳感數(shù)據(jù)信號(hào)之后，傳感信號(hào)處理器800將傳感信號(hào)Vo轉(zhuǎn)換為數(shù)字傳感信號(hào)DSN，并傳輸數(shù)字傳感信號(hào)DSN到觸摸檢測(cè)單元700。
觸摸檢測(cè)單元700對(duì)接收到的數(shù)字傳感信號(hào)DSN進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚硪源_定觸摸的發(fā)生和位置，且傳輸其結(jié)果到外部裝置?；谠摻Y(jié)果，外部裝置傳輸圖像信號(hào)R、G、B到液晶顯示裝置以在用戶選擇的屏幕和菜單上顯示結(jié)果。
參考圖7到圖9詳細(xì)描述觸摸檢測(cè)單元700的運(yùn)行。
如圖7所示，依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的觸摸檢測(cè)單元700包括第一和第二控制器710和720、寄存器單元730、存儲(chǔ)器740和750以及接口760。
第一控制器710包括存儲(chǔ)器711、數(shù)據(jù)分類單元712、觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元713和穩(wěn)定狀態(tài)單元714。在一個(gè)實(shí)施例中，這些部件由硬線邏輯構(gòu)成。第一控制器710還包括初始化單元(未示出)，其控制觸摸檢測(cè)單元700的初始化操作。
數(shù)據(jù)分類單元712從傳感信號(hào)處理器800讀出數(shù)字傳感信號(hào)DSN且將數(shù)字傳感信號(hào)DSN分為垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)。數(shù)據(jù)分類單元712傳輸垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)到存儲(chǔ)器711以在存儲(chǔ)器711中存儲(chǔ)信號(hào)。
觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元713通過(guò)采用垂直或水平傳感信號(hào)之一檢測(cè)是否執(zhí)行了觸摸操作。
穩(wěn)定狀態(tài)單元714確定從傳感單元SU輸出的傳感信號(hào)是否處于期望的范圍。在傳感單元SU沒(méi)有被觸摸的狀態(tài)中，穩(wěn)定狀態(tài)單元714確定傳感信號(hào)Vo的輸出電平是否在期望的范圍內(nèi)，例如大約0.6V到0.8V，和傳感信號(hào)Vo的值是否在正常的范圍內(nèi)。
第二控制器720是如ARM的處理器。第二控制器720確定傳感單元SU是否被觸摸及觸摸的位置。當(dāng)傳感信號(hào)的輸出電平不在理想范圍內(nèi)時(shí)，第二控制器720對(duì)于傳感信號(hào)的值調(diào)節(jié)重置電壓Vr處于期望的范圍內(nèi)。
寄存器單元730存儲(chǔ)表示元件運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志值。存儲(chǔ)器740是閃存，它存儲(chǔ)操作第二控制器720的操作程序。存儲(chǔ)器750是存儲(chǔ)水平和垂直傳感信號(hào)和運(yùn)行所需的各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。接口760是串行外圍接口(SPI)，它傳輸來(lái)自外圍設(shè)備的觸摸信息INF或控制信號(hào)CS且從外部設(shè)備接收需要的數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。
以下參照?qǐng)D8描述觸摸檢測(cè)單元700的控制操作。參照?qǐng)D8，觸摸檢測(cè)單元700的控制操作包括初始化步驟S10、第一控制器710的控制步驟S20和第二控制器720的控制步驟S30。
如圖8所示，當(dāng)操作開始時(shí)，初始化單元確定芯片使能信號(hào)是否通過(guò)外部設(shè)備(如，信號(hào)控制器600)施加到觸摸檢測(cè)單元700(S11)。當(dāng)施加芯片使能信號(hào)時(shí)，初始化單元對(duì)觸摸檢測(cè)單元700的運(yùn)行提供電力，且設(shè)置喚醒標(biāo)志W(wǎng)U和不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS到激活狀態(tài)(例如，值為1)。喚醒標(biāo)志W(wǎng)U和不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值存儲(chǔ)在寄存器單元730中。
喚醒標(biāo)志W(wǎng)U控制第二控制器720的運(yùn)行開始。當(dāng)喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值為1時(shí)，第二控制器720被喚醒以執(zhí)行預(yù)定操作。喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值1代表正常提供電力的正常狀態(tài)。當(dāng)喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值為0時(shí)，第二控制器720保持沒(méi)有提供電力的電力節(jié)省狀態(tài)。
不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS是表示傳感信號(hào)Vo的值是否在理想范圍的標(biāo)志。不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值為1表示傳感信號(hào)的值不在理想范圍的狀態(tài)。不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值為0表示傳感信號(hào)的值在理想范圍的狀態(tài)。
為了正確地確定通過(guò)傳感單元SU接收的觸摸的發(fā)生，傳感信號(hào)的值需要在期望的范圍內(nèi)。當(dāng)電力提供操作開始，在步驟S13和S14中，喚醒標(biāo)志W(wǎng)U和不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值設(shè)置為1，在執(zhí)行傳感單元SU的運(yùn)行之前，第二控制器720調(diào)節(jié)重置電壓Vr以使得傳感信號(hào)的值在期望的范圍內(nèi)。
在該狀態(tài)中，執(zhí)行第一控制器710和第二控制器720的運(yùn)行。
以下先描述第一控制器710的運(yùn)行。在步驟S13中喚醒標(biāo)志W(wǎng)U設(shè)置為1后，第一控制器710的數(shù)據(jù)分類單元712通過(guò)接口760接收數(shù)字傳感信號(hào)DSN，將數(shù)字傳感信號(hào)DSN分為水平傳感信號(hào)和垂直傳感信號(hào)，且在存儲(chǔ)器711中存儲(chǔ)水平傳感信號(hào)和垂直傳感信號(hào)(S21)。接著設(shè)置存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值為1(S22)。存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem是表示所有的水平和垂直傳感信號(hào)存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器711中的標(biāo)志。存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值為1表示水平和垂直傳感信號(hào)完全存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器711中。在該情形中，第二控制器720可以采用存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器711中的傳感信號(hào)。存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值也存儲(chǔ)在寄存器單元730中。
接著，第一控制器710確定喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值是否是1(S23)。因?yàn)樵诓襟ES13和S14中預(yù)先設(shè)置喚醒標(biāo)志W(wǎng)U和不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值為1，以使得傳感單元SU的傳感信號(hào)在開始運(yùn)行時(shí)處于理想范圍，喚醒標(biāo)志W(wǎng)U和不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS處于被激活狀態(tài)。因此，在開始運(yùn)行時(shí)，步驟S23進(jìn)行第二控制器720的控制步驟S30以執(zhí)行步驟S31到S39，以便于調(diào)節(jié)重置電壓Vr。結(jié)果，控制傳感單元SU的傳感信號(hào)處于期望的范圍。后面詳細(xì)描述第二控制器720的運(yùn)行。
然而，在開始運(yùn)行時(shí)，如果完成了初始傳感信號(hào)的電平調(diào)節(jié)操作且如果在步驟S23喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值為0，則步驟S23進(jìn)行到步驟S24。在該情形中，第一控制器710的穩(wěn)定狀態(tài)單元714設(shè)置不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值為0，且觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元713設(shè)置觸摸狀態(tài)標(biāo)志TE的值為0(S24)。因此，對(duì)于傳感信號(hào)的穩(wěn)定狀態(tài)確定操作和觸摸發(fā)生確定操作，相關(guān)的標(biāo)志UNS和TE的值初始化為0以便于處于不激活狀態(tài)(S24)。
這里，觸摸狀態(tài)標(biāo)志TE是表示傳感單元SU的觸摸發(fā)生的標(biāo)志。如果傳感單元SU被觸摸，則觸摸狀態(tài)標(biāo)志TE的值設(shè)為1。否則，觸摸狀態(tài)標(biāo)志TE的值設(shè)為0。這些值也存儲(chǔ)在寄存器單元730中。如上所述，通過(guò)采用垂直傳感信號(hào)可以確定發(fā)生觸摸。
接著，穩(wěn)定狀態(tài)單元714確定從接口760施加的傳感信號(hào)的值是否在期望的范圍內(nèi)，且確定傳感信號(hào)的輸出范圍(S25，26)。
當(dāng)傳感信號(hào)不在期望的范圍內(nèi)時(shí)，穩(wěn)定狀態(tài)單元714設(shè)置喚醒標(biāo)志W(wǎng)U和不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值為1(S27)。接著，在控制步驟S30中，執(zhí)行穩(wěn)定操作，以便于第二控制器720調(diào)節(jié)重置電壓Vr以便于使得傳感信號(hào)在期望的范圍內(nèi)。
然而，當(dāng)傳感信號(hào)不在期望的范圍內(nèi)時(shí)，觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元713通過(guò)采用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器711中的水平傳感信號(hào)確定傳感單元SU上是否發(fā)生了觸摸(S28和29)。
當(dāng)傳感單元SU被觸摸時(shí)，觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元713設(shè)置喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值和觸摸狀態(tài)標(biāo)志TE的值為1，且在控制步驟S30中，第二控制器720確定傳感單元SU被觸摸的位置。以下描述第二控制器720的控制步驟S30。在備用狀態(tài)S31中，在預(yù)定周期中，第二控制器720確定存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值(S32)。當(dāng)存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值為0時(shí)，可確定數(shù)據(jù)分類單元712的操作沒(méi)有完成，因此第二控制器720將處于備用狀態(tài)(S31)。
然而，當(dāng)存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值為1時(shí)，完成輸入垂直和水平傳感信號(hào)DSN的分類操作，且垂直和水平傳感信號(hào)DSN被存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)器711中。因此，第二控制器720設(shè)置存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值為0(S33)。其后，第二控制器720讀出不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值以確定傳感信號(hào)是否在理想范圍(S34)。以該方式，因?yàn)樵诓襟ES33，存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值設(shè)為0，數(shù)據(jù)分類單元712使得新的垂直和水平傳感信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器711中。
當(dāng)不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值為0時(shí)，即，當(dāng)確定傳感信號(hào)沒(méi)有處于期望的范圍時(shí)，重置電壓Vr保持在適當(dāng)?shù)姆抵小Ｒ虼?，第二控制?20確定觸摸狀態(tài)標(biāo)志TE的值是否為1(S301)以便于確定在傳感單元SU上發(fā)生觸摸。
當(dāng)觸摸狀態(tài)標(biāo)志TE的值為1時(shí)，觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元713確定傳感單元SU被觸摸。因此，第二控制器720使用在存儲(chǔ)器750中存儲(chǔ)的垂直和水平傳感信號(hào)以再次檢測(cè)傳感單元SU的觸摸，并接著確定觸摸的位置(S302)。結(jié)果，第二控制器720生成與實(shí)際發(fā)生的觸摸和觸摸位置相應(yīng)的觸摸信息INF(S303)。
當(dāng)觸摸信息INF的值為1時(shí)表示傳感單元SU沒(méi)有被觸摸(S304)，第二控制器720不需要運(yùn)行。因此，喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值設(shè)為0以表示不激活的狀態(tài)，斷開第二控制器720的電力(例如，關(guān)閉)以節(jié)能(S39)。因此，通過(guò)第二控制器720能阻止不必要的能量消耗。
然而，當(dāng)觸摸信息INF的值為0時(shí)表示傳感單元SU已經(jīng)被觸摸(S304)，第二控制器720繼續(xù)運(yùn)行，以便于第二控制器720進(jìn)行到備用步驟S31以確定存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值。
當(dāng)在步驟S34中不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值為1時(shí)，第二控制器720基于在第三存儲(chǔ)器750中存儲(chǔ)的傳感信號(hào)確定傳感信號(hào)是否處于期望的范圍(S35和S36)。
當(dāng)傳感信號(hào)處于期望的范圍時(shí)，第二控制器720不需要運(yùn)行。因此，喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值設(shè)為0，且接著斷開電力以便于進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)(S39)。因此，第二控制器720可以防止不必要的能耗。
然而，在步驟S36中，當(dāng)傳感信號(hào)的值不處于期望的范圍時(shí)，第二控制器720通過(guò)接口760輸出用于調(diào)節(jié)重置電壓Vr幅值的控制信號(hào)(S36)。外部元件如電壓發(fā)生器(未示出)調(diào)節(jié)重置電壓Vr的幅值以使得傳感信號(hào)的輸出電平適當(dāng)，以便于能正常確定傳感單元SU接收的觸摸。當(dāng)傳感單元SU沒(méi)有被觸摸時(shí)，基于傳感信號(hào)輸出來(lái)確定被調(diào)節(jié)的重置電壓Vr的幅值。
以該種方式，除了將傳感信號(hào)調(diào)節(jié)到期望的范圍的操作或確定通過(guò)傳感單元SU接收的觸摸的發(fā)生和位置的操作外，第二控制器的高能量操作保持在關(guān)閉狀態(tài)。因此，甚至在第二控制器720由具有能耗大約為40mW的ARM實(shí)現(xiàn)的方案中，也能大大減少能耗。
以下參照?qǐng)D9的時(shí)間表描述第一和第二控制器710和720的運(yùn)行狀態(tài)。在圖9中，“S”表示數(shù)據(jù)分類單元712的運(yùn)行時(shí)間，“H”表示第一控制器710的運(yùn)行時(shí)間，“A”表示第二控制器720的運(yùn)行時(shí)間。此外，“T”表示接口760的運(yùn)行時(shí)間。
在圖9中，存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志Mem的值在每一幀期間設(shè)置為1，且水平和垂直傳感信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器711中。
在開始運(yùn)行時(shí)，因?yàn)椴环€(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值為1，第二控制器720需要被喚醒以便于控制傳感信號(hào)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而將喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值設(shè)為1。在第二控制器720執(zhí)行傳感信號(hào)的穩(wěn)定運(yùn)行之后，第二控制器720改變喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值為0從而變?yōu)楣?jié)能狀態(tài)。在完成第二控制器720的運(yùn)行后，第一控制器710的穩(wěn)定狀態(tài)單元714改變不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志UNS的值為0。在該情形中，在第一控制器710中，數(shù)據(jù)分類單元712僅對(duì)垂直和水平傳感信號(hào)進(jìn)行分類操作。
接著，當(dāng)觸摸狀態(tài)標(biāo)志TE的值為1時(shí)，第二控制器720需要被喚醒以便于確定觸摸的發(fā)生和觸摸的位置，從而將喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值也設(shè)為1。在第二控制器720確定觸摸的發(fā)生和觸摸的位置后，第二控制器720改變喚醒標(biāo)志W(wǎng)U的值為0從而變?yōu)楣?jié)能狀態(tài)。觸摸期TT包括在該時(shí)期內(nèi)，當(dāng)觸摸信息INF的值為0時(shí)，第二控制器720在觸摸期TT設(shè)置觸摸信息INF的信號(hào)的狀態(tài)為0以便于表示傳感單元SU被觸摸。在第二控制器720運(yùn)行完成后，第一控制器710的觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元713改變觸摸狀態(tài)標(biāo)志TE的值為0。
在上述實(shí)施例中，傳感信號(hào)采用可變電容器和參考電容器。然而，可使用其它傳感單元。例如，可采用壓力傳感單元，其采用公共電極面板的公共電極和薄膜晶體管陣列面板的傳感數(shù)據(jù)線作為兩個(gè)端點(diǎn)，其中當(dāng)兩個(gè)端點(diǎn)通過(guò)用戶的觸摸被物理地或電連接時(shí)，至少一個(gè)端點(diǎn)設(shè)計(jì)為突出且輸出公共電壓作為輸出信號(hào)?？蛇x擇地，可采用依照光的亮度輸出不同信號(hào)的光學(xué)傳感器。此外，本發(fā)明能應(yīng)用到包括兩種或更多種傳感單元的顯示裝置中。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，將液晶顯示裝置作為顯示裝置的例子，但是不限于此。等離子顯示裝置、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器或其它平板顯示器都可以用于本發(fā)明。
依據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，當(dāng)確定傳感單元接收到觸摸的發(fā)生和位置時(shí)或在輸出電壓穩(wěn)定運(yùn)行期間，僅僅運(yùn)行第二控制器(例如ARM或其他大能耗的裝置)。在其他時(shí)期，斷開第二控制器的電力以進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)。結(jié)果，減少了第二控制器的能耗，以至于可以減少包括傳感單元的顯示裝置的能耗。
當(dāng)聯(lián)系目前考慮的實(shí)際的典型實(shí)施例描述本發(fā)明時(shí)，可以理解本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例，而是，相反，希望覆蓋包含在所附權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和等效結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括顯示板；配置在顯示板上的多個(gè)像素；配置在顯示板上的多個(gè)傳感單元，該傳感單元適于響應(yīng)于傳感單元接收的觸摸而生成多個(gè)傳感信號(hào)；適于接收傳感信號(hào)且響應(yīng)于傳感信號(hào)生成傳感數(shù)據(jù)的傳感信號(hào)處理器；和具有第一控制器和第二控制器的觸摸檢測(cè)單元，第一控制器適于基于傳感數(shù)據(jù)確定傳感單元是否接收到觸摸及傳感信號(hào)是否在期望的范圍內(nèi)，第二控制器適于基于傳感數(shù)據(jù)確定觸摸的位置并使傳感信號(hào)穩(wěn)定在期望的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1的顯示裝置，其中第二控制器是高級(jí)RISC機(jī)器(ARM)。
3.如權(quán)利要求1的顯示裝置，其中第一控制器由硬件有線邏輯實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求3的顯示裝置，其中第一控制器包括適于將傳感數(shù)據(jù)分類為垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)的數(shù)據(jù)分類單元；適于存儲(chǔ)垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)的存儲(chǔ)器；適于基于存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的垂直傳感信號(hào)檢測(cè)是否發(fā)生觸摸的觸摸狀態(tài)檢測(cè)單元；和適于確定傳感信號(hào)是否處于期望的范圍的穩(wěn)定狀態(tài)單元。
5.如權(quán)利要求4的顯示裝置，其中觸摸檢測(cè)單元還包括適于存儲(chǔ)與多個(gè)標(biāo)志相關(guān)聯(lián)的值的寄存器。
6.如權(quán)利要求5的顯示裝置，其中標(biāo)志包括被配置以表示是否所有的水平傳感信號(hào)和垂直傳感信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志；被配置以控制第二控制器的運(yùn)行的喚醒標(biāo)志；被配置以表示傳感信號(hào)是否處于期望的范圍內(nèi)的不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志；和被配置以表示傳感單元是否接收一觸摸的觸摸狀態(tài)標(biāo)志。
7.如權(quán)利要求6的顯示裝置，其中如果傳感單元接收到觸摸或如果傳感信號(hào)沒(méi)有處于期望的范圍時(shí)，喚醒標(biāo)志被設(shè)為激活狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7的顯示裝置，其中如果喚醒標(biāo)志處于激活狀態(tài)時(shí)，適于對(duì)第二控制器加電。
9.如權(quán)利要求6的顯示裝置，其中如果傳感信號(hào)沒(méi)有處于期望的范圍，則不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志被設(shè)置為激活狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9的顯示裝置，其中如果對(duì)觸摸檢測(cè)單元加電，則不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志被設(shè)置為激活狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求6的顯示裝置，其中如果傳感單元接收到觸摸，則觸摸狀態(tài)標(biāo)志被設(shè)置為激活狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求6的顯示裝置，其中如果數(shù)據(jù)分類單元存儲(chǔ)所有水平和垂直數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中，則存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志被設(shè)置為激活狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求1的顯示裝置，其中觸摸檢測(cè)單元還包括至外部設(shè)備的接口。
14.如權(quán)利要求13的顯示裝置，其中該接口可為串行外圍接口(SPI)。
15.如權(quán)利要求1的顯示裝置，其中每個(gè)傳感單元都包括其電容隨外部壓力而變化的可變電容器，和具有預(yù)定電容的參考電容器。
16.一種響應(yīng)于顯示板的多個(gè)傳感單元接收到的觸摸而控制觸摸檢測(cè)單元的方法，該觸摸檢測(cè)單元包括第一控制器和第二控制器，該方法包括確定觸摸檢測(cè)單元是否接收到外部使能信號(hào)；響應(yīng)于外部使能信號(hào)，提供電力以使觸摸檢測(cè)單元開始運(yùn)行；在第一控制器中，執(zhí)行以下步驟對(duì)傳感單元生成的多個(gè)傳感信號(hào)進(jìn)行分類，將被分類的傳感信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，基于傳感信號(hào)確定傳感單元是否接收到一觸摸和傳感信號(hào)是否處于期望的范圍，且設(shè)置喚醒標(biāo)志處于激活狀態(tài)；和如果喚醒標(biāo)志被設(shè)置處于激活狀態(tài)，則在第二控制器中執(zhí)行以下步驟使得傳感信號(hào)穩(wěn)定在期望的范圍內(nèi)，和基于傳感數(shù)據(jù)確定觸摸的位置。
17.如權(quán)利要求16的方法，還包括設(shè)置喚醒標(biāo)志和不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志處于激活狀態(tài)，其中如果喚醒標(biāo)志和不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志每個(gè)被設(shè)置處于激活狀態(tài)，則執(zhí)行穩(wěn)定的運(yùn)行。
18.如權(quán)利要求17的方法，其中所述分類包括將傳感信號(hào)分為垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)；所述存儲(chǔ)包括在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)被分類的垂直傳感信號(hào)和水平傳感信號(hào)；和該方法還包括完成存儲(chǔ)之后設(shè)置存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志為激活狀態(tài)，其中第一控制器執(zhí)行設(shè)置存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志。
19.如權(quán)利要求18的方法，還包括在第一控制器中執(zhí)行以下如果喚醒標(biāo)志處于激活狀態(tài)，則允許第二控制器運(yùn)行；及如果喚醒標(biāo)志不處于激活狀態(tài)，則確定傳感信號(hào)是否處于期望的范圍。
20.如權(quán)利要求19的方法，還包括在第一控制器中執(zhí)行以下如果傳感信號(hào)處于期望的范圍，則確定傳感單元是否接收到觸摸；如果傳感信號(hào)不在期望的范圍，則設(shè)置喚醒標(biāo)志和觸摸狀態(tài)標(biāo)志為激活狀態(tài)。
21.如權(quán)利要求20的方法，還包括在第一控制器中執(zhí)行以下如果傳感單元接收到觸摸，則設(shè)置喚醒標(biāo)志和觸摸狀態(tài)標(biāo)志為激活狀態(tài)。
22.如權(quán)利要求21的方法，還包括在第二控制器中執(zhí)行以下確定存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志是否處于激活狀態(tài)；如果存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志處于激活狀態(tài)，則確定不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志是否處于激活狀態(tài)；且如果不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志處于激活狀態(tài)設(shè)置存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志處于不激活狀態(tài)，確定傳感信號(hào)是否處于期望的范圍，并且如果傳感信號(hào)處于期望的范圍，則輸出控制信號(hào)以改變傳感信號(hào)的電平。
23.如權(quán)利要求22的方法，還包括在第二控制器中執(zhí)行以下如果傳感信號(hào)處于期望范圍則設(shè)置喚醒標(biāo)志為不激活狀態(tài)；且對(duì)第二控制器斷電。
24.如權(quán)利要求23的方法，還包括在第二控制器中執(zhí)行以下如果不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)志處于不激活狀態(tài)，則確定觸摸狀態(tài)標(biāo)志是否處于激活狀態(tài)；如果觸摸狀態(tài)標(biāo)志處于不激活狀態(tài)，則設(shè)置喚醒標(biāo)志處于不激活狀態(tài)并對(duì)第二控制器斷電；且如果觸摸狀態(tài)標(biāo)志處于激活狀態(tài)，則確定傳感單元上的觸摸位置并產(chǎn)生觸摸信息。
25.如權(quán)利要求24的方法，還包括在第二控制器中執(zhí)行以下如果傳感單元接收到觸摸，則確定存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志是否處于激活狀態(tài)；及如果傳感單元沒(méi)有接收到觸摸，則設(shè)置喚醒標(biāo)志為不激活狀態(tài)并對(duì)第二控制器斷電。
全文摘要
一種顯示裝置包括顯示板、配置在顯示板上的多個(gè)像素、配置在顯示板上且基于顯示板的觸摸生成傳感信號(hào)的多個(gè)傳感單元、接收傳感信號(hào)并執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理以生成傳感數(shù)據(jù)的傳感信號(hào)處理器、和觸摸檢測(cè)單元。觸摸檢測(cè)單元可包括第一控制器，第一控制器基于來(lái)自傳感信號(hào)處理的傳感數(shù)據(jù)確定是否傳感單元發(fā)生了觸摸和傳感信號(hào)是否在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。觸摸檢測(cè)單元還可包括第二控制器，第二控制器基于傳感數(shù)據(jù)確定傳感單元上觸摸的發(fā)生和觸摸的位置并控制傳感信號(hào)處于期望的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)G09G3/36GK101086565SQ20071012925
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者樸鐘雄, 李柱亨, 魚基漢, 趙晚升 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社