CN100595640C - 接触可检测显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置，包括：显示面板；照明单元，用于照明显示面板并且具有响应于照明控制信号的状态；压力感测单元，根据在显示面板上的接触，产生第一传感器输出信号；光感测单元，接收来自环境光及照明单元的光并且根据在显示面板上的接触，产生第二传感器输出信号；传感器扫描驱动器，响应传感器扫描信号，向压力感测单元及光感测单元输出传感器扫描信号；以及感测控制器，基于第一及第二传感器输出信号，产生照明控制信号及传感器扫描控制信号，并且将照明控制信号输出到照明单元，以及将传感器扫描控制信号输出到传感器扫描驱动器。

Description

接触可检测显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示装置及其驱动方法，并且特别地，涉及接触可检测显示装置及其驱动方法。
背景技术
一般而言，液晶显示器(LCD)包括具有像素电极及共电极的两个显示面板和介入于其间的具有电介质各向异性的液晶层。像素电极排列成矩阵，并与诸如薄膜晶体管(TFT)的开关元件连接，由此每行依次接收数据电压。共电极形成在两个显示面板中的一个的整个面上，并且接收共电压。电路上观察时像素电极和共电极的对应部分、及液晶层的对应部分形成液晶电容器，液晶电容器与其连接的开关元件一起成为组成像素的基本元件。
通过向像素电极和共电极施加电压，液晶显示器产生电场并且调整该电场强度来调整通过液晶层的光透射率，以显示图像。
最近开发了一种集成有光传感器的液晶显示器。光感测器感测通过手指或唱针(stylus)的接触而产生的入射光的改变并且提供了一种响应其的用于液晶显示器的电信号。基于电信号，液晶显示器确定接触与否及接触位置。液晶显示器将关于接触的信息发送到外部装置，外部装置将基于信息产生的图像信号传回液晶显示器。尽管光传感器可以置于诸如附着于LCD的接触屏面板的外部装置上，但这种液晶显示器厚度厚、重量也重，很难显示精确的文字或图像。
集成入LCD中的光传感器可实现位于显示图像的像素中的薄膜晶体管。但是，这种光传感器随着外部环境(例如，外部灯、或背光灯的强度)其输出不同，所以存在较难检测到的接触区域。这种区域叫做死区，并且在死区，光传感器产生具有很难区别接触的电平的输出。
发明内容
根据本发明实施例的显示装置，包括：显示面板；照明单元，用于照明显示面板并且具有响应于照明控制信号的状态；压力感测单元，根据在显示面板上的接触，产生第一传感器输出信号；光感测单元，接收来自环境光及照明单元的光并且根据在显示面板上的接触，产生第二传感器输出信号；传感器扫描驱动器，响应传感器扫描信号，向压力感测单元及光感测单元输出传感器扫描信号；以及，感测控制器，基于第一及第二传感器输出信号，产生照明控制信号及传感器扫描控制信号，并且将照明控制信号输出到照明单元，以及将传感器扫描控制信号输出到传感器扫描驱动器。
显示装置还可包括：压力计算单元，确定是否存在接触，以基于第一传感器输出信号，产生压力信息信号；以及位置计算单元，确定是否存在接触，以基于第二传感器输出信号，产生位置信息信号。
当压力信息信号指示接触存在并且位置信息信号不可用时，感测控制器确定显示装置处于死区中。
当确定显示装置处于死区时，感测控制器可产生照明控制信号以相对于光感测单元的光感测周期，转换照明单元的状态。
照明控制信号可控制照明单元的亮度。可通过打开或关闭照明单元或通过改变照明单元中的电流来控制照明单元的亮度。
照明控制信号可控制照明单元的驱动电压的相位。照明单元的驱动电压的占空比大约为40-60％。
若当驱动电压的相位与传感器扫描信号同步时，将驱动电压的相位定义为0°，那么，驱动电压的相位在大约-10°到大约10°之间变化以及形成大约170°到大约190°。
根据处于死区中的照明单元开/关状态，感测控制器可控制光感测单元的光感测周期。
压力感测单元及光感测单元可置于在显示面板上。
显示装置可为液晶显示器。
根据本发明实施例的包括有显示面板和照明单元照明单元的显示装置的驱动方法，包括：基于施加在显示面板上的压力，产生第一感测信号；根据第一感测信号，产生压力信息信号；根据来自环境光及照明单元的光，产生第二感测信号；根据第二感测信号，产生位置信息信号；基于压力信息信号及位置信息信号，确定显示装置是否处于死区中；以及当显示装置处于死区中时，通过控制照明单元或通过控制用于产生第二感测信号的时间，进行控制操作。
显示装置是否处于死区中的确定可包括：当压力信息信号指示接触存在并且位置信息信号不可用时，确定显示装置处于死区中。
照明单元的控制可包括：控制照明单元的亮度。照明单元的控制可包括：改变照明单元的开/关状态或改变照明单元中的电流。
照明单元的控制可包括：相对于用于产生第二感测信号的时间，改变照明单元的驱动电压的相位。
用于产生第二感测信号的时间的控制可包括：相对于照明单元的驱动电压的相位，改变用于产生第二感测信号的时间。
附图说明
通过以下结合附图对本发明的优选实施例的详细描述，可以更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明一实施例的液晶显示器的框图；
图2是用于根据本发明一实施例的液晶显示器的包括有光感测电路的像素的等效电路图；
图3是用于根据本发明一实施例的液晶显示器的包括有压力感测电路的像素的等效电路图；
图4是根据本发明一实施例的液晶面板组合体的布局图；
图5是图4所示的面板组合体沿5-V′线截取的截面图；
图6是图4所示的面板组合体沿VI-VI′线截取的截面图；
图7是示出在面板组合体300上的接触位置和未接触位置的感测TFT的光电流的曲线图，该光电流是环境光亮度的函数；
图8是示出用于根据本发明一实施例的不同感测模式的光感测电路的输出电流的曲线图；
图9是用于根据本发明一实施例的液晶显示器的信号控制器的框图；
图10是示出图1所示的液晶显示器的感测操作的示例性的流程图；
图11及图12是示出根据本发明一实施例的液晶显示器的示例性操作的曲线图；
图13是示出根据本发明另一实施例的液晶显示器的示例性操作的曲线图；以及
图14是根据本发明实施例的液晶显示器的不同信号的时序图。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明进行更加详细地描述，其中附图示出了根据本发明的优选实施例。
附图中，为清楚起见，扩大了层和区域的厚度。通篇说明书中，相同的标号指向相同的元件。可以理解，当诸如层、薄膜、区域、基片、或面板等的元件位于另一个元件“之上”时，是指可直接位于另一个元件之上，也可能在其间存在干涉元件。相反地，当元件“直接”位于另一个元件之上时，是指其间没有干涉元件。
下面，参照图1、图2和图3详细说明根据本发明实施例的液晶显示器。
图1是根据本发明一实施例的液晶显示器的框图。图2是用于根据本发明一实施例的液晶显示器的包括有光感测电路的像素的等效电路图。图3是用于根据本发明一实施例的液晶显示器的包括有压力感测电路的像素的等效电路图。
如图1所示，根据本发明实施例的液晶显示器包括液晶显示面板组合体300、图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、传感器扫描驱动器700、与面板组合体300连接的感测信号处理器800、向面板组合体300提供光的照明单元900、以及控制上述元件的信号控制器600。
参照图1和图2，面板组合体300包括多条显示器信号线G1-Gn、D1-Dm、多条传感器信号线S1-Sn、P1-Pm、Psg、Psd、以及多个像素Px。像素Px与显示器信号线G1-Gn、D1-Dm、以及传感器信号线S1-Sn、P1-Pm、Psg、Psd连接并且基本上排列成矩阵。
显示器信号线包括传输图像扫描信号的多条图像扫描线G1-Gn和传输图像数据信号的数据线D1-Dm。
传感器信号线包括传输传感器扫描信号的多条传感器扫描线S1-Sn、传输传感器数据信号的多条传感器数据线P1-Pm、传输传感器控制电压的多条控制电压线Psg、以及传输输入电压的多条输入电压线Psd。
图像扫描线G1-Gn和传感器扫描线S1-Sn基本上沿行的方向延伸并基本上彼此平行，而图像数据线D1-Dm和传感器数据线P1-Pm基本上沿列的方向延伸并且基本上彼此平行。
参照图2和图3，每个像素Px，例如，在第i行(i＝1、2、...、n)和第j列(j＝1、2、...、m)的像素Px1、Px2包括与显示器信号线Gi和Dj连接的显示电路DC以及与传感器信号线Si、Pj、Psg、Psd连接的光感测电路SC1或与传感器信号线Si、Pj、Psg连接的压力感测电路SC2。然而，仅有给定数量的像素Px可包括感测电路SC1或SC2。换句话说，可改变感测电路SC1和SC2的密度并由此可改变传感器扫描线S1-SN的数量N和传感器数据线P1-Pm的数量M。
显示器电路DC包括与图像扫描线Gi和图像数据线Dj连接的控制元件Qs1和与该控制元件连接的液晶电容器Clc以及储能电容器Cst。可省略储能电容器Cst。
开关元件Qs1具有三个端子，即，与图像扫描线Gi连接的控制端、图像数据线Dj连接的输入端、以及与液晶电容器Clc及储能电容器Cst连接的输出端。
液晶电容器Clc包括一对端子以及介于它们之间的液晶层(未示出)并且将该液晶电容器连接在开关元件Qs1和共电压Vcom之间。
储能电容器Cst辅助液晶电容器Clc并且连接在开关元件Qs1和诸如共电压Vcom的预定电压之间。
如图2所示的感测电路SC1包括与控制电压线Psg、输入电压线Psd连接的光感测元件Qp1、与该光感测元件Qp1连接的传感器电容器Cp、以及与传感器扫描线Si、传感器数据线Pj、和Qp1连接的开关元件Qs2。
光感测元件Qp1具有三个端子，即，与控制电压线Psg连接的控制端以通过传感器控制电压进行偏置、与输入电压线Psd连接的输入端以通过传感器输入电压进行偏置、与开关元件Qs2连接的输出端。光感测元件Qp1包括光电材料，该光电材料根据光的接收产生光电流。光感测元件Qp1的实例是具有非晶硅或多晶硅通道的薄膜晶体管，其可产生光电流。施加到光感测元件Qp1控制端的传感器控制电压足够低或足够高以保持光感测元件Qp1处于关闭状态而没有入射光。施加到光感测元件Qp1输入端的传感器控制电压足够低或足够高以保持光电流沿一方向流动。根据传感器输入电压，光电流流向开关元件Qs2并且还流入传感器电容器Cp以使传感器电容器Cp充电。
传感器电容器Cp连接在光感测元件Qp1的控制端和输出端之间。传感器电容器Cp储存从光感测元件Qp1输出的电荷，以维持预定电压。可省略传感器电容器Cp。
开关元件Qs2也具有三个端子，即，与传感器扫描线Si连接的控制端、与光感测元件Qp1连接的输入端、与传感器数据线Pj连接的输出端。响应于来自传感器扫描线SI的传感器扫描信号，开通开关元件Qs2将传感器输出信号输出到传感器数据线Pj。传感器输出信号可为来自光感测元件Qp1的光电流。然而，传感器输出信号可为存储在传感器电容器Cp中的电压。
如图3所示，压力感测电路SC2包括与共同电压Vcom、控制电压线Psg连接的压力感测元件PU、与传感器扫描线Si、压力感测元件PU、以及传感器数据线Pj连接的开关元件QS3。
压力感测元件PU包括与共电压Vcom连接的开关SW和连接在开关SW和开关元件Qs3之间的驱动晶体管Qp2。
压力开关元件SW在根据施加在面板组合体300上的接触的压力下将驱动晶体管Qp2连接到共电压Vcom。例如，压力可使被提供有共电压Vcom的电极(未示出)接近与其接触的驱动晶体管Qp2的端子。然而，开关SW可使用另一物理特性，用于将驱动晶体管Qp2与共电压Vcom连接，并且这样，压力感测元件PU和压力开关SW被可称作其它名称。
驱动晶体管Qp2具有三个端子，即，与控制电压线Psg连接的控制端，以通过传感器控制电压进行偏置、与开关SW连接的输入端、与开关元件Qs3连接的输出端。根据来自开关SW的共电压Vcom的接收，驱动晶体管Qp2产生并且输出电流。
开关元件Qs3也具有三个端子，即，与传感器扫描线Si连接的控制端、与驱动晶体管Qp2的输出端连接的输入端、以及与传感器数据线Pj连接的输出端。响应于来自传感器扫描线Si的传感器扫描信号，开关元件Qs3将来自驱动晶体管Qp2的电流输出到传感器数据线Pj，该电流作为传感器输出信号。
开关元件Qs1、Qs2、Qs3、光感测元件Qp1、以及驱动晶体管Qp2可包括非晶硅或多晶硅薄膜晶体管(TFT)。
压力感测电路SC2指示存在接触，但是，不可指示接触的精确位置，这是由于接触的压力区域可覆盖很宽的区域。然而，光感测电路SC1可通过感测由物体阴影所产生的光亮度的改变来指示物体的接触的准确位置，然而，由于通过不同的原因(除了接触，例如，邻近面板组合体300放置的物体，其没有接触面板组合体300)可改变光的亮度，不可能正确地指示接触的存在。
在面板组合体300可设置一个或多个偏光片。
图像扫描驱动器400与面板组合体300的图像扫描线G1-Gn连接，将栅极开通电压Von和栅极关闭电压Voff合成以产生应用于图像扫描线G1-Gn的图像扫描信号。
图像数据驱动器500与面板组合体300的图像数据线D1-Dm连接，向图像数据线D1-Dm施加图像数据信号。
传感器扫描驱动器700与面板组合体300的传感器扫描线S1-SN连接，并且将栅极开通电压Von和栅极关闭电压Voff合成以产生应用于传感器扫描线S1-SN的传感器扫描信号。
感测信号处理器800与面板组合体300的传感器数据线P1-PM连接，并且接收以及模拟-数字地转换来自传感器数据线P1-PM的传感器数据信号以产生数字传感器数据信号DSN。通过传感器数据线P1-PM传送的传感器数据信号可为电流信号，并且这样，在模拟-数字转换之前，感测信号处理器800将电流信号转换成电压信号。通过一条传感器数据线P1-PM传送的一个传感器数据信号一次可包括来自一个开关元件Qs2的一个传感器输出信号或可包括从至少两个开关元件Qs2输出的两个传感器输出信号。
照明单元900位于面板组合体300的后面和侧面，并且包括诸如发光二极管(LED)或荧光灯的光源。
信号控制器600控制图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、传感器扫描驱动器700、感测信号处理器800、以及照明单元900等。
每个处理单元400、500、600、700、以及800可包括至少一个在液晶面板组合体300上，或以薄膜封装(TCP)形式安装在柔性印刷电路(FPC)薄膜上的集成电路(IC)芯片，其附着于面板组合体300。可选地，处理单元400、500、600、700、以及800中的至少一个和信号线S1-SN、G1-Gn、D1-Dm、Psg、Psd、开关元件Qs1、Qs2、Qs3、以及光感测元件Qp1一起集成在液晶显示面板组合体300。可选地，所有处理单元400、500、600、700、以及800可集成入单个IC芯片，但是处理单元400、500、600、700、以及800中的至少一个或在处理单元400、500、600、700、以及800的至少一个中的至少一个电路元件可位于单个IC芯片的外部。
下面，详细说明上述液晶显示器显示的操作。
信号控制器600被提供有来自图形控制器(未示出)的输入图像信号R、G、B及用于控制其显示的输入控制信号。该输入控制信号包括垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync、主时钟MCLK、以及数据使能信号DE。
根据输入图像信号R、G、B和输入控制信号，信号控制器600产生图像扫描控制信号CONT1、图像数据控制信号CONT2、传感器扫描控制信号CONT3、及传感器数据控制信号CONT4，并且处理适用于显示面板300操作的图像信号R、G、B。信号控制器600将扫描控制信号CONT1发送到图像扫描驱动器400，将处理过的图像信号DAT和数据控制信号CONT2发送到图像数据驱动器500，将传感器扫描控制信号CONT3发送到传感器扫描驱动器700，以及将传感器数据控制信号CONT4发送到感测信号处理器800。
图像扫描控制信号CONT1包括图像扫描起始信号STV，用于命令开启图像扫描以及开启用于控制栅极开启电压Von的输出时间的至少一个时钟信号。图像扫描控制信号CONT1可包括用于限定栅极开启电压Von持续时间的输出使能信号DE。
图像数据控制信号CONT2包括用于告知对于一组像素Px的图像数据传输开启的水平同步起始信号STH、用于命令向图像数据线D1-Dm施加图像数据信号的负载信号LOAD以及数据时钟信号HCLK。图像数据控制信号CONT2还可包括用于反相图像数据信号的极性(相对于共电压Vcom)的反相信号RVS。
响应于来自信号控制器600的图像数据控制信号CONT2，数据驱动器500处理来自信号控制器600的对于一组像素Px的一包数字图像数据DAT，将数字图像数据DAT转换成从灰度电压中选取的模拟图像数据信号，并且将模拟图像数据信号施加到图像数据线D1-Dm。
响应于来自信号控制器600的图像扫描控制信号CONT1，图像扫描驱动器400向图像扫描线G1-Gn施加栅极开启电压Von，从而开启连接到其上的开关元件Qs1。随后，通过启动的开关元件Qs1将施加于图像数据线D1-Dm的图像数据信号提供到像素Px的显示器电路DC。
将图像数据信号的电压和共电压Vcom之间的差表示为液晶电容器Clc两端的电压，该电压被称为像素电压。根据像素电压的大小，在LC电容器Clc中的LC分子进行取向，并且该分子取向决定了通过LC层3的光的极化。偏光片将光偏振转化成光的透射以显示图像。
通过按照水平周期(也被称为“1H”，并且等于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)单元重复该过程，所有图像扫描线G1-Gn顺序地被提供有栅极开启电压Von，从而向所有像素电极施加图像数据信号以显示一帧的图像。
当在一帧结束后开始下一帧时，控制施加于数据驱动器500的反相控制信号RVS，从而反相图像数据信号的极性(被称为“帧反相”)。还可控制反相控制信号RVS，以使流入数据线中的图像数据信号的极性在一帧中周期性地反相(例如，行反相和点反相)，或反相在一个信息包(packet)中图像数据信号的极性(例如，列反相和点反相)。
同时地，响应于传感器扫描控制信号CONT3，传感器扫描驱动器700将栅极开通电压Von施加于传感器扫描线S1-SN，以开启连接于此的开关元件Qs2和Qs3。随后，开关元件Qs2和Qs3向传感器数据线P1-PM输出传感器输出信号以形成传感器数据信号，并且将传感器数据信号输入到感测信号处理器800。
感测信号处理器800放大并且过滤读取的传感器数据信号并且将模拟传感器数据信号转换成数字传感器数据信号DSN，响应于传感器数据控制信号CONT4，将该数据信号发送到信号控制器600。信号控制器600适合处理来自感测信号处理器800的信号以确定是否并且哪里存在接触。信号控制器600将关于接触的信息发送到需求信息的(外部)装置。外部装置将基于信息产生的图像信号发送到液晶显示器。
下面参照图4、图5、及图6详细说明根据本发明一实施例的液晶面板组合体的结构。
图4是根据本发明一实施例的液晶面板组合体的布局图。图5是图4所示的面板组合体沿5-55线截取的截面图。图6是图4所示的面板组合体沿6-6线截取的截面图。
根据本发明一实施例的液晶面板组合体中的每一个包括TFT阵列面板100、面对该TFT阵列面板100的共电极面板200、以及介入于面板100和200之间的液晶(LC)层3。
在诸如透明玻璃或塑料的的绝缘基片110上形成包括有多条图像扫描线121a、多条储能电极线131、多条传感器扫描线121b、以及多条控制电压线129的多个栅极导体。
图像扫描线121a传输图像扫描信号并且基本上沿横向延伸。每条图像扫描线121a包括向下突出的多个第一控制电极124a。
储能电极线131被提供有诸如共电压的预定电压并且基本上平行于图像扫描线121a延伸。每条储能电极线131邻近图像扫描线121a设置并且包括向上且向下延伸的多个储能电极137。
传感器扫描线121b传输传感器扫描信号并且基本上平行于图像扫描线121a延伸。每条传感器扫描线121b包括向下突出的多个第二控制电极124b。
控制电压线122被提供有传感器控制电压并且基本上平行于传感器扫描线121b延伸。每条控制电压线122邻近传感器扫描线121b设置并且包括向上突出的多个第三控制电极124c以及多个延伸部127。
优选地，栅极导体121a、121b、122和131由诸如Al和Al合金的含Al金属、诸如Ag和Ag合金的含Ag金属、诸如Cu和Cu合金的含Cu金属、诸如Mo和Mo合金的含Mo金属、Cr、Ta、Ti组成。然而，它们可以具有包括物理性质不同的两个导电薄膜(未示出)的多层结构。优选地，两层薄膜中的一层由包括含Al金属、含Ag金属、以及含Cu金属的低电阻率金属组成，用于减少信号迟延或电压下降。优选地，另一层薄膜由诸如含Mo金属、Cr、Ta、Ti组成，其与氧化铟锡(ITO)及氧化铟锌(IZO)一致，具有良好的物理、化学、以及电接触特性。两层薄膜的组合的很好的实例具有下部Cr薄膜和上部Al(合金)薄膜以及下部Al(合金)薄膜和上部Mo(合金)薄膜。然而，栅极导体121a、121b、122和131可由不同金属或导体组成。
栅极导体121a、121b、122和131的侧面相对于基片110表面倾斜，其倾斜角的范围为约30-80°。
优选地，在栅极导体121a、121b、122和131上形成由氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)组成的栅极绝缘层140。
在栅极绝缘层140上形成多个半导体条151a以及多个半导体岛154b、154c、152。优选地，半导体条和岛151a、154b、154c、152可由氢化非晶硅(缩写为a-Si)或多晶硅组成。
半导体条151基本上沿纵向延伸并且邻近扫描线121a、121b、储能电极线131、以及控制电压线122变得很宽，以使半导体条151覆盖扫描线121a、121b、储能电极线131、以及控制电压线122很大的区域。每个半导体条151具有位于第一控制电极124a上的多个突出部124a。
半导体岛154b、154c分别位于第二和第三控制电极124b和124c上，并且每个半导体岛154b包括覆盖传感器扫描线121b的边缘的延伸部。
半导体岛152位于扫描线121a和121b、储能电极线131、以及控制电压线122上。
在半导体条151a上形成多个欧姆接触条161a以及多个第一欧姆接触岛165a，在半导体条151b上形成多个第二和第三欧姆接触岛163b、165b，并且在半导体条151c上形成多个第四和第五欧姆接触岛163c、165c。此外，在半导体岛152上形成多个其它欧姆接触岛(未示出)。优选地，欧姆接触部161a、163b、163c、165a、165b、165c由硅化物或重参杂有n型杂质的n+氢化非晶硅组成。
每个欧姆接触条161包括多个突出部163a，该突出部163a和第一欧姆接触岛165a成对地位于半导体条151a的突出部154a上。第二和第三欧姆接触岛163b、165b成对地位于半导体岛154b上。第四和第五欧姆接触岛163c、165c成对地位于半导体岛154c上。半导体条和岛154a、154b、154c、152以及欧姆接触部161a、163b、163c、165a、165b、165c的侧面相对于基片110表面倾斜，优选地，其倾斜角的范围为约30-80°。
在欧姆接触部161a、163b、163c、165a、165b、165c上及栅极绝缘层140上形成包括有多条图像数据线171a、多条传感器数据线171b、多个电极件177c、多条输入电压线172、以及多个第一输出电极175a的多个数据导体。
图像数据线171a传输图像信号并且基本上沿纵向延伸以与扫描线121a、121b、储能电极线131、以及控制电压线122交叉。每条图像数据线171a包括向第一控制电极124a突出的多个第一输入电极173a。
电极件177c与数据线171a、171b以及输入电压线172分离。每个电极件177c重叠控制电压线122以形成传感器电容器Cp并且包括分别位于欧姆接触部163b和165c上的第二输入电极173b和第三输出电极175c。第二输入电极173b与第二输出电极175b相对。
输入电压线172传输传感器输入电压并且基本上沿纵向延伸以与扫描线121a、121b、储能电极线131、以及控制电压线122交叉。每条输入电压线172围绕电极件177c弯曲并且包括向第三控制电极124c突出的多个第三输入电极173c。相对于第三控制电极124c，第三输入电极173c与第三输出电极175c相对设置并且它们弯曲成类似字母U以部分地围绕第三输出电极175c。
第一控制电极124a、第一输入电极173a、以及第一输出电极175a与半导体条151a的突出部154a一起形成具有在突出部154a中形成的通道的开关TFT Qs1，该突出部位于第一输入电极173a和第一输出电极175a之间。
第二控制电极124b、第二输入电极173b、以及第二输出电极175b、与半导体岛154b一起形成具有在半导体岛154b中形成的通道的开关TFT Qs2，半导体岛位于第二输入电极173b和第二输出电极175b之间。
第三控制电极124c、第三输入电极173c、以及第三输出电极175c、与半导体岛154c一起形成具有在半导体岛154c中形成的通道的光传感器TFT Qp，半导体岛位于第三输入电极173c和第三输出电极175c之间。可用压力传感器TFT Qt替换光传感器TFT Qp。
优选地，数据导体171a、171b、172、175a和177c由诸如Cr、Ti、Ta、Mo或其合金的难熔金属组成。然而，它们可以具有包括难熔金属薄膜(未示出)和低电阻率薄膜(未示出)的多层结构。多层结构的很好的实例是包括下部Cr/Mo薄膜和上部Al(合金)薄膜以及下部Al(合金)薄膜和上部Cr/Mo(合金)薄膜。然而，栅极导体171a、171b、172、175a和177c可由不同金属或导体组成。
栅极导体171a、171b、172、175a和177c具有倾斜边外形，并且其倾斜角的范围为约30-80°。
欧姆接触部161a、163b、163c、165a、165b、165c只介于底层半导体条和岛151a、154b、154c、152和在其上的重叠数据半导体171a、171b、172、175a和177c之间并且减少它们之间的接触电阻。
尽管，半导体条151a在多数地方窄于图像数据线171，如上所述，邻近扫描线121a和121b、储能电极线131、以及控制电压线122的半导体条151a的宽度很大，以使表面的外形平滑，由此防止图像数据线171a和输入电压线172的断开。同样地，在这里，半导体岛152和设置在扫描线121a和121b边缘上的半导体条和岛154b的延伸部、储能电极线131、以及控制电压线122使表面的外形平滑以防止传感器数据线171b和输入电压线172的断开。半导体条和岛151a、154b、154c、152包括一些露出的部分，这些部分未被覆盖有数据半导体171a、171b、172、175a和177c，诸如位于输入电极173a-173c和输出电极175a-175c之间的部分。
在数据导体171a、171b、172、175a和177c、半导体条和岛151a、154b、154c、152的露出部分上形成钝化层180。
钝化层180包括优选地由诸如氮化硅或氧化硅的无机绝缘体组成的下部钝化薄膜180p和优选地由有机绝缘体组成的上部钝化薄膜180q。优选地，有机绝缘体具有小于4.0的介电常数并且具有光敏性。上部钝化薄膜180q具有用于露出下部钝化薄膜180p部分的多个开口并且在其表面上不均匀。优选地，钝化层180可具有由无机或有机绝缘体组成的单层结构。
钝化层180具有用于露出第一输出电极175a的延伸部177a的多个接触孔185。接触孔185可能具有倾斜的或阶梯状的侧壁。
在钝化层180上形成多个像素电极190。
根据上部钝化薄膜180q的不均匀性，像素电极190具有不均匀性并且包括透明电极192及位于其上的反射电极194。优选地，透明电极192由诸如ITO或IZO的透明导体组成，并且优选地，反射电极194由Al、Ag、Cr或其合金组成。然而，反射电极194可具有双层结构，优选地由Al、Ag或其合金组成的低电阻率、反射上部薄膜(未示出)以及优选地由与氧化铟锡(ITO)及氧化铟锌(IZO)一致，具有良好接触特性的含Mo的金属、Cr、Ta、或Ti组成的良好接触的下部薄膜(未示出)。
反射电极194具有位于上部钝化薄膜180q中的并且用于露出透明电极192的透射窗口195。此外，反射电极194具有位于传感器TFT Qp上的开口199。
像素电极190通过接触孔185与第一输出电极175a物理以及电连接，由此接收来自第一输出电极175a的数据电压。被提供有图像数据电压的像素电极190与被提供有共电压Vcom的共电极面板200的共电极270一起产生电场，其确定了位于两个电极190和270之间的液晶层3的液晶分子的方向。像素电极190和共同电极270形成液晶电容器CLC，其存储了在开关TFT Qs1关闭之后所施加的电压。
可将包括有TFT阵列面板100、共电极面板200以及液晶层3的面板组合体300的像素分成分别由透明电极192和反射电极194限定的透射区域TA和反射区域RA。详细地，透射区域TA包括位于透射窗口195上面或下面的部分，而反射区域RA包括反射电极194上面或下面的部分。在透射区域TA中，从面板组合体300的后面，即，从TFT阵列面板100入射的光穿过液晶层3并且从前面离开，即，从共电极面板200离开，从而显示图像。在反射区域RA中，从前面入射的光进入液晶层3，通过反射电极194反射，再次穿过液晶层3，从前面离开，从而显示图像。此时，反射电极194的不均匀性增强了光反射的效率。
像素电极190和连接于此的第一输出电极175a的延伸部177a重叠包括有储能电极137的储能电极线131以形成储能电容器Cst，其增强了液晶电容器的电压储存能力。
像素电极190重叠扫描线121a和121b、数据线171a、171b、控制电压线122、输入电压线172、以及TFT Qs1、Qs2、以及Qp以增加纵横比。
以下将说明共电极面板200。
在诸如透明玻璃或塑料的绝缘基片210上形成叫做黑阵的用于防止漏光的遮光件220。遮光件220定义了面对像素电极190的多个开口区域。
多个滤色器230形成在基片210，并且基本上位于由遮光件220包围的开口区域中。滤色器230基本上在纵向上沿像素电极190延伸以形成条。各滤色器230可表现诸如红、绿及蓝的原色中的一个。
滤色器230及遮光件220上形成覆盖层250。覆盖层250由(有机)绝缘体组成并且保护了滤色器230，防止了滤色器230的露出，并且提供了平坦的表面。
在覆盖层250上形成由诸如ITO或IZO的透明导电材料组成的共同电极270。
可将用于校准液晶层3的校准层(未示出)镀在面板100和200的内表面上，并且在面板100和200的外表面上设置一个或多个偏光片(未示出)。
液晶层3经过垂直(homeotropic)校准或沿面排列。由于在透射区域TA中没有上部钝化层，所以在透射区域TA中液晶层3的厚度大于，特别地，大约是反射区域RA中厚度的两倍。
面板组合体300还可包括多个弹性垫片(未示出)，用于在TFT阵列面板100和共电极面板200形成缝隙。
面板组合体300还可包括密封剂(未示出)，用于将TFT阵列面板100和共电极面板200组合。密封剂位于共电极面板200的周围边缘。
在未接触位置，感测TFT Qp通过开口199接收环境光。然而，由于不透明控制电极124c阻止了来自照明单元900的光以防止光到达感测TFT Qp的通道，所以感测TFT Qp不接收自照明单元900的光。
然而，在物体接触下，由于物体阻止了环境光，所以感测TFTQp几乎不接收环境光。相反，物体反射照明单元900的光以到达感测TFT Qp的通道。
由此，处于接触位置的感测TFT Qp和处于未接触位置的另一感测TFT Qp可产生光电流。
下面参照图7及图8说明在根据本发明一实施例的液晶显示器中光感测单元的光电流及传感器数据信号。
图7示出的曲线1和曲线2分别在液晶显示面板组合体300中接触位置和未接触位置的感测TFT的光电流的曲线图，该光电流是环境光亮度的函数。图8是示出用于根据本发明一实施例的不同感测模式的光感测电路的输出电流的曲线图。
曲线(1)表示的对于未接触位置的光电流大小基本上与环境光的亮度成比例地增加。然而，对于接触位置的曲线(2)示出为根据环境光亮度的值的函数的很小的变化。
另外，环境光照度接近1100勒克斯左右，曲线(1)和曲线(2)交叉，该交叉意味着产生死区的相同的光电流。在死区中，接触位置的光电流和未接触位置中的光电流差很小，很难找到接触位置。该死区的位置可根据环境光照度及照明单元900的灯的亮度而改变。
下面参照图8说明光感测单元的传感器输出信号的空间情况。
图8的横轴显示关于液晶显示面板组合体300的传感器数据线P1-PM沿行的方向的位置，并且纵轴显示在行中的传感器输出信号的电压电平。
在这里，在传感器扫描线Si和传感器数据线PT之间的交叉处施加接触。将对于接触位置的输出信号的电压电平VPT称之为接触电压，将对于非接触位置的输出信号的电压电平VPT、以及对于未接触位置的输出信号的VB1、VB2称为背景电压(backgroundvoltage)。
图8示出了接触电压VPT比背景电压VB1低的阴影模式的曲线(1)以及接触电压VPT比背景电压VB1高的照明模式的曲线(2)。
在环境光相对亮时，特别地，接触反射的光比环境光暗时，阴影模式工作，因此接触电压VPT比背景电压VB1小。在环境光相对暗时，特别地，接触反射的光比环境光亮时，照明模式工作，因此接触电压VPT比背景电压VB1大。
如上所述，背景电压VB1、VB2主要由环境光强度决定，接触电压VPT由照明单元900的亮度决定。但是，当液晶显示器位于邻近阴影模式和照明模式边界的死区时，即，背景电压VB1/VB2和接触电压VPT差ΔVS1、ΔVS2很小时，很难确定接触位置。
另外参照图7，当环境光比通过接触物体反射的光暗时，LCD在照明模式下运行，而当环境光比通过接触物体反射的光亮时，LCD在阴影模式下运行。曲线(1)表示的光电流对应于背景电压VB1、VB2，曲线(2)表示的光电流对应于接触电压VPT。
下面参照图9至图14详细说明用于避免这种死区的根据本发明一实施例的液晶显示器的感测操作。
图9是用于根据本发明一实施例的液晶显示器的信号控制器的框图。图10是示出图1所示的液晶显示器的感测操作的示例性的流程图。
如图9所示，信号控制器600包括储存器610、与该储存器连接的压力计算单元620、位置计算单元630、以及连接于它们的感测(读出，sensing)控制器640。
储存器610从感测信号处理器800接收记忆数字传感器数据信号VP1-DVPM。
压力计算单元620接收来自于感测信号处理器800的数字传感器数据信号DSN并且存储数字传感器数据信号DSN。
压力计算单元620从储存器610读出与来自压力感测电路SC2有关的数字传感器数据信号DSN并且确定是否存在接触以产生压力信息信号TS。
位置计算单元630从储存器610读出与来自位置感测电路SC1有关的数字传感器数据信号DSN并且确定是否存在接触以产生位置信息信号PS。
感测控制器640根据压力信息信号TS及位置信息信号PS产生传感器扫描控制信号CONT3、传感器数据控制信号CONT4及照明单元控制信号BLC，分别向传感器扫描驱动器700、感测信号处理器800及照明单元900发送。
储存器610、压力计算单元620、位置计算单元630、及感测控制器640中的至少一个与信号控制器600分离。
下面，更详细地说明根据本发明一实施例的液晶显示器的感测操作。
如图10所示，当开始操作(S10)时，感测控制器640将传感器扫描控制信号CONT3及传感器数据控制信号CONT4分别输出到传感器扫描驱动器700及感测信号处理器800。传感器扫描驱动器700响应于传感器扫描控制信号CONT3向压力感测电路SC2施加扫描信号，由此压力感测电路SC2输出传感器输出信号以形成传感器数据信号(S20)。
感测信号处理器800响应于传感器数据控制信号CONT4读取传感器数据信号并且产生数字传感器数据信号DSN以写入储存器610。压力计算单元620从储存器610读取数字传感器数据信号并且计算数字传感器数据信号DSN以产生压力信息信号TS(S30)。
感测控制器640接收压力信息信号TS并且从压力信息信号TS中确定是否存在接触(S40)。
压力信息信号TS指示未接触，则感测控制器640重复步骤(S20)。
当压力信息信号TS指示存在接触时，感测控制器640控制传感器扫描驱动器700以将扫描信号提供到光感测电路SC1，以使光感测电路SC1输出传感器输出信号以形成传感器数据信号(S50)。
此外，感测控制器640控制感测信号处理器800，以接收传感器数据信号并且以产生将要被写入储存器610中的数字传感器数据信号DSN。位置计算单元630从储存器610读取数字传感器数据信号DSN并且计算数字传感器数据信号DSN以产生位置信息信号PS(S60)。
感测控制器640接收位置信息信号PS并且从位置信息信号PS中确定压力信息信号PS是否包含关于接触位置的可用信息(S90)。
当位置信息信号PS可用时，感测控制器640从位置信息信号PS中提取接触的位置信息(S80)。感测控制器640将位置信息发送到另一装置并且返回步骤(S110)。
当位置信息信号PS不可用时，感测控制器640产生并且将照明控制信号BLC输出到照明单元900(S80)，并且返回步骤(S50)。
简要地说，驱动压力感测电路SC2以确定是否存在接触并且当确定存在接触时，驱动光感测电路SC1以确定发生接触的地点。随后，光感测电路SC1给出关于接触位置的可用信息时，将位置信息发送到使用信息的另一装置。然而，当由光感测电路SC1提供的信息不可用时，推断出液晶显示器处于死区并且利用照明单元900得到可用的位置信息。
步骤(S80)中，照明单元900的控制控制方法的实例包括：
(1)在光感测扫描过程中，通过变换照明单元900中的灯的开/关状态，或变换灯的电流，来改变照明单元900的亮度；以及
(2)改变在照明单元900中提供给灯的驱动电压的相位，以使感测操作可在灯开/关状态下进行。
下面参照图11至图13详细说明照明单元的控制及感测操作。
图11及图12是示出根据本发明一实施例的液晶显示器的示例性操作的曲线图。图13是示出根据本发明另一实施例的液晶显示器的示例性操作的曲线图。
图11至图13示出的曲线中，横轴指示以勒克斯为单位的环境光照度，纵轴指示从背景电压VB减去接触电压VPT的电压差ΔV。
当电压差ΔV处于-α和α之间的区域时，死区DZ产生，其中，α是预定值。斜线示出对于在照明单元900中灯的状态BLST1、BLST2的电压差ΔV。在环境光亮度小于预定亮度x1时，液晶显示器在照明模式下运行，而在环境光亮度大于预定亮度x1时，液晶显示器在阴影模式SM下运行。由于在死区DZ中不能提取接触电压VPT，所以也不能算出电压差ΔV。
首先，参照图11至图13说明根据控制方案(1)的照明单元的控制及感测操作。
图11至图13中，在灯状态BLST1中液晶显示器的亮度很高，其中灯被开启或灯的电流很大，而在灯状态BLST2中背景光的亮度很高，其中灯被关闭或灯的电流很小。在这里，值得注意的是，当光感测单元SC1产生并且输出感测信号时，在一个周期中，灯状态BLST1、BLST2是灯的状态，并且灯状态BLST1、BLST2不表示当灯正常运行时在剩余周期中灯的状态。
首先，说明图11和图12中所示的示例性的实例。
参照图11，当在灯状态BLST1中环境光的亮度变得较低以达到在死区DZ中预定亮度x2时，感测控制器640向照明单元900输出照明控制信号BLC以转换灯的状态。灯变为灯状态BLST2并且灯的亮度变低。因此，接触电压VPT变低，以增加电压差ΔV，由此在阴影模式SM中液晶显示器也可运行。
当环境光的亮度继续降低并且达到亮度x1以再次与死区DZ相遇时，感测控制器640向照明单元900输出照明控制信号BLC以将灯的状态从灯状态BLST2转换成灯状态BLST1。灯的亮度变高，以增加接触电压VPT，以使液晶显示在照明模式BLM中运行。
图12中，当在灯状态BLST2中环境光的亮度变得较低以达到在死区DZ中预定亮度x3时，感测控制器640向照明单元900输出照明控制信号BLC以将灯的状态从灯状态BLST2转换成灯状态BLST1。那么，灯的亮度变高，以增加接触电压VPT，以使液晶显示在照明模式BLM中运行。
当环境光的亮度继续升高并达到亮度x1以与死区DZ再次相遇时，感测控制器640向照明单元900输出照明控制信号BLC以将灯的状态从灯状态BLST1转换为BLST2。灯的辉度变低以减小接触电压Vpt，因此LCD以阴影模式SM运行。
下面，将描述图13所述的另一典型操作。
图13中，当在状态BLST2下环境光亮度变低并达到预设的亮度x4与死区DZ相遇时，感测控制器640向照明单元900输出的照明控制信号BLC以将灯的状态从灯状态BLST2转变为状态BLST1然后，灯的辉度变高以增加接触电压Vpt，因此，LCD以BLM模式运行。
然而，当在状态BLST1下环境光亮度变高，并达到预设亮度x1与死区DZ相遇时，则感测控制器640向照明单元900输出照明控制信号BLC以将灯的状态从灯状态BLST1转变为BLST2。然后，灯的辉度变低以降低接触电压Vpt，因此LCD以阴影模式SM运行。
以这种方式，可以通过开/关灯，或改变灯的电流大小来避免感测操作中的死区DZ。
下面将参照图13及图14说明根据控制方案(2)的照明单元的控制操作及与其相关的感测操作。
图14示出了根据本发明的实施例的LCD的不同信号的时序图。
参考图14，灯以2H周期开/关，每1H将图像扫描信号gi施加到图像扫描信号G1-Gn，并且每2H将传感器扫描信号sgi施加到传感器扫描线S1-SN。
在图13及图14中，不同的背光状态BLST1、BLST2表示不同的相位而不是不同的辉度量例如，灯状态BLST1表示在光感测单元产生并输出传感器数据信号的区间，灯被打开，(即，灯的相位φ＝0)，而灯状态BLST2表示在感测区间灯被关闭(φ＝180)。换句话说，如果相位等于0°，当灯被打开时，施加扫描控制信号sgi。然而如果相位等于180°，当灯被关闭时，施加扫描信号sgi。照明单元相位等于0°或180°意味着灯的相位与图像扫描信号gi及传感器扫描控制信号sgi同步。
参考图13，照明单元当在相位为180°的灯状态BLST2下，环境光的亮度变低并到达预设亮度x4与死区DZ相遇时，感测控制器640向照明单元900输出照明控制信号BLC以将灯的状态从灯状态BLST2转换为相位为0°的灯状态BLST1。然后，接触电压Vpt增加，因此LCD以照明模式BLM运行。
然而，当在状态BLST1中环境光亮度变高并达到预设亮度x4与死区DZ相遇时，感测控制器640向照明单元900输出照明控制信号BLC以将灯的状态从灯状态BLST1转变为灯状态BLST2。然后，接触电压Vpt降低以使LCD以阴影模式SM运行。
尽管在该实施例中，定义为打开时间和关闭时间之比的占空比等于50％，占空比可以在40-60％的范围内变动。在照明模式BLM中的灯的相位可以在大约-10°到大约10°之间变化或在阴影模式SM中的灯的相位在大约170°到190°之间变化。
以这种方式，可以通过改变灯的相位而不改变灯的辉度来避免感测操作中的死区DZ。
根据本发明的另一实施例，灯具有单一的状态，并改变传感器扫描控制信号sgi的应用时间以获得与上述基本上一致的结果。例如，在灯打开的期间施加传感器扫描控制信号sgi，然后当发生死区时，在关灯的期间施加传感器扫描控制信号sgi。
以这种方式，通过改变照明单元的状态或改变感测光的时间，光感测单元SC1可以避免死区DZ。
上述实施例也可以应用到任何不发光显示装置和自发光装置，例如有机发光二极管显示器、场发射显示器等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种显示装置，其包括：
显示面板；
照明单元，适用于响应照明控制信号的接收，照明所述显示面板；
压力感测单元，适用于响应在所述显示面板上的接触，产生第一传感器输出信号；
光感测单元，将其设置以接收来自所述照明单元的光及环境光并对其进行响应，并且响应在所述显示面板上的接触，以产生第二传感器输出信号；
传感器扫描驱动器，适用于响应传感器扫描控制信号的接收，产生并且向所述压力感测单元和所述光感测单元提供传感器扫描信号；以及
感测控制器，其响应于所述第一及第二传感器输出信号的接收来产生所述照明控制信号及所述传感器扫描控制信号，所述感测控制器还分别将所述照明控制信号、所述传感器扫描控制信号传输给所述照明单元和所述传感器扫描驱动器。
2.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
压力计算单元，其响应于所述第一传感器输出信号的接收来产生压力信息信号；以及
位置计算单元，其确定发生接触的位置，从而响应于所述第二传感器输出信号产生位置信息信号。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，根据所述压力信息信号的接收以及无法接收所述位置信息信号，所述感测控制器产生所述照明控制信号。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述照明控制信号控制所述照明单元的亮度。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述照明控制信号使所述照明单元处于开或关状态。
6.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述照明控制信号控制在所述照明单元中的电流的大小。
7.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述照明控制信号控制所述照明单元的驱动电压的相位。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述照明控制信号将所述照明单元的所述驱动电压的占空比从40％到60％变化。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述驱动电压的相位为在-10°到10°之间的值或在170°到190°之间的值。
10.根据权利要求3所述的显示装置，其中，根据在死区中的所述照明单元的开/关状态，所述感测控制器控制所述光感测单元的光感测周期。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述压力感测单元及所述光感测单元置于所述显示面板上。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示器是液晶显示器。
13.一种包括显示面板和照明单元的显示装置的驱动方法，所述方法包括：
基于施加在显示面板上的压力，产生第一感测信号；
产生压力信息信号，所述压力信息信号是所述第一感测信号的函数；
响应于来自环境光及所述照明单元的光的接收，产生第二感测信号；
产生位置信息信号，所述位置信息是所述第二感测信号的函数；
基于所述压力信息信号及所述位置信息信号，确定所述显示装置是否处于死区中；以及
当所述显示装置处于死区中时，通过控制所述照明单元或通过控制用于产生所述第二感测信号的时间，进行控制操作。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，显示装置是否处于死区中的确定包括：
当所述压力信息信号指示存在接触并且所述位置信息信号不可用时，确定所述显示装置处于死区中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述照明单元的控制包括：
控制所述照明单元的亮度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述照明单元的亮度的控制，包括：
改变所述照明单元的开/关状态。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述照明单元的亮度的控制，包括：
改变所述照明单元中的电流。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述照明单元的照明的控制，包括：
相对于用于产生所述第二感测信号的时间，改变所述照明单元的驱动电压的相位。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，用于产生所述第二感测信号的时间的控制，包括：
相对于所述照明单元的驱动电压的相位，改变用于产生所述第二感测信号的时间。
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