CN104076979B - 电子设备、应用执行器件、电子设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电子设备，具备：传感器一体型显示面板，一体地具备用于对传感器进行操作输入的操作面和图像的显示面；数据传送器件，向所述传感器一体型显示面板输入显示用信号及所述传感器的驱动信号，接受来自所述传感器的传感器信号；以及应用执行器件，对作为所述显示用信号的源的显示数据进行时间分割并发送到数据传送器件，并且将定时信息发送到数据传送器件，该定时信息用于在时间分割后的所述显示数据的空白期间将所述驱动信号输入到所述传感器一体型显示面板的。

Description

电子设备、应用执行器件、电子设备的控制方法

本申请主张2013年3月29日提出的日本专利申请第2013-073871的优先权。该申请所公开的内容通过引用而全部包含于本说明书中。

技术领域

本发明的实施方式涉及电子设备、应用（application）执行器件、电子设备的控制方法。

背景技术

手机、平板电脑、个人数字助理（PDA）、以及小型的便携式个人电脑等逐渐普及。这些电子设备具有与显示面板成为一体的操作输入面板。

对于操作输入面板，当用户触摸到显示面上时，将触摸的位置作为例如静电电容的变化来检测。检测信号被输入到集成电路（IC）化的触摸信号处理IC，该触摸信号处理IC被设计成专用于操作输入面板。触摸信号处理IC采用预先准备的计算算法对所述检测信号进行处理，将用户触摸到的位置变换为坐标数据输出。

随着制造技术的进歩，显示面板的分辨率逐渐高分辨率化，并且显示面板逐渐大型化。伴随显示面板的高分辨率化、大型化，操作输入面板的位置检测精度也要求高精细化。另外，根据应用的种类，对操作输入面板的操作输入进行的数据处理速度也要求高速化。另外，希望有一种能够容易地变更应用的方式的装置。

发明内容

在本发明的一个实施方式中，其目的在于，提供一种适当地控制显示定时及检测定时的电子设备、应用执行器件、电子设备的控制方法。

根据实施方式，电子设备具有：用于向传感器进行操作输入的操作面；一体具备图像显示面的传感器一体型显示面板；数据传送器件，对所述传感器一体型显示面板输入显示用信号以及所述传感器的驱动信号，接受来自所述传感器的传感器信号；以及应用执行器件，将成为所述显示用信号的源的显示数据进行时间分割，发送到数据传送器件，并且将用于在进行了时间分割的所述显示数据的空白期间将所述驱动信号输入到所述传感器一体型显示面板的定时信息发送到数据传送器件。

附图说明

图1是一个实施方式的电子设备的模块构成图。

图2A是用于说明一体地具有显示面或显示面板、和操作面或操作输入面板的传感器一体型显示器件的截面图。

图2B是表示静电电容型传感器的驱动信号和检测信号的一例的图。

图3是说明操作输入面板的传感器构成部件及其驱动方法的立体图。

图4是表示通过图1所示的数据传送器件的模块构成例及应用执行器件的各种应用实现的功能的几个例子的框图。

图5A是从图1及图4的驱动器输出的显示用信号和传感器用检测电极的驱动信号的输出定时的例子的图。

图5B是用于说明传感器用检测电极的驱动信号的输出和共用电极的驱动状态的示意图。

图6是表示其他实施方式的模块构成图。

图7是表示没有操作输入时的传感器信号的原始数据（检测数据）的例子的3D曲线图。

图8是表示有操作输入时的传感器信号的原始数据（检测数据）的例子的3D曲线图。

具体实施方式

下面参照附图说明实施方式。

参照附图更详细地说明实施方式。图1表示应用了一实施方式的便携终端（电子设备）1。传感器一体型显示器件100具有成为一体的图像显示面（或显示面板）和用于对传感器进行操作输入的操作面（或操作输入面板），因此具有显示元件构成部件110和传感器构成部件150。

从后述的驱动装置210向该传感器一体型显示器件100供给显示用信号（或者像素信号）。而且，当从驱动装置210供给栅极信号时，向显示元件构成部件110的像素写入像素信号。根据该像素信号，决定像素电极与共用电极间的电压，通过该电压，电极间的液晶分子位移，得到与液晶分子的位移对应的亮度。

传感器一体型显示器件100的称呼不限于此，也可以称为输入传感器一体型显示部、用户界面等。

显示元件构成部件110可以采用由液晶显示面板、LED或有机EL等发光元件构成的显示部。显示元件构成部件110也可以简称为显示器。传感器构成部件150是静电电容变化检测方式。传感器构成部件150也可以被称为用于检测触摸输入、手势等的面板。

传感器一体型显示器件100经由数据传送器件200与应用执行器件（应用处理器）300连接。

另外，应用执行器件300是被组装到手机等电子设备内的例如半导体集成电路（LSI），具有通过OS等软件综合地执行网页浏览、多媒体处理等多个功能处理的作用。这些应用执行器件300进行高速的运算处理，可以是双核或者四核。作为动作速度，优选例如500MHz以上，更优选1GHz。

数据传送器件200具有驱动装置210和传感器信号检测器250。驱动装置210基本上将从应用执行器件300传送来的图形（graphic）数据（显示数据）输入到显示元件构成部件110。另外，传感器信号检测器250检测从传感器构成部件150输出的传感器信号。

驱动装置210和传感器信号检测器250相互进行同步动作，同步控制基于应用执行器件300的控制来进行。

驱动装置210根据应用向显示构成元件构成部件110供给显示用信号SigX（将图形数据进行模拟变换后的信号）。此外，驱动装置210基于来自传感器信号检测器250的定时信号，输出用于对传感器构成部件150进行扫描的驱动信号Tx。与该驱动信号Tx同步地从传感器构成部件150读出传感器信号Rx，该传感器信号Rx被输入到传感器信号检测器250。

传感器信号检测器250检测传感器信号并除去噪声，作为原始的读取图像数据（可以称为三维图像数据）输入到应用执行器件300。

也就是说，数据传送器件200向传感器一体型显示器件100输入显示用信号SigX及传感器的驱动信号Tx，接受来自传感器的传感器信号Rx。

在传感器构成部件150为电容检测方式的情况下，图像数据不是单纯地表示坐标的二维数据，而是根据电容的大小而具有不同的多个值（2比特以上的例如3值～7值）。因此，该图像数据能够称为包括物理量和坐标的三维数据。电容根据对象物（例如用户的指尖）与触摸面板的远近而改变，所以能够将该变化作为物理量的变化获取。

如上所述，数据传送器件200的传感器信号检测器250直接将图像数据提供给应用执行器件300的理由如下。

首先，应用执行器件300激活高速运算功能，能够将图像数据用于各种用途。

在应用执行器件300中，根据来自用户的各种期望，安装各种新的应用。关于新的应用，有时希望根据数据处理内容而对图像数据的处理方法、读出（或检测）定时、读出（或检测）格式、读出（或检测）区域、或者读出（或检测）密度等进行改变或切换。

在这种情况下，像以往的装置那样，只接受坐标数据时，该取得信息量受到制约。但是，像本实施方式的装置那样，对原始的三维图像数据进行解析时，例如除了坐标位置信息之外，还能够得到远近信息。

此外，为了得到应用的各种功能的扩张性，数据传送器件200优选为容易地追随通过应用控制进行的各种动作。于是，数据传送器件200构成为，作为尽可能简洁的功能，能够根据应用控制任意地切换传感器信号的读取定时、读取区域、读取密度等。对于这一点也后面也有说明。

应用执行器件300还可以包括发送部、接收部、图形数据生成部、无线机接口、照相机功能接口等。

图2A示出显示元件构成部件110和传感器构成部件150成为一体的传感器一体型显示器件100、即显示面板和操作输入面板一体化的显示装置的基本截面结构。

在薄膜晶体管（TFT）基板11上形成有共用电极13，并且隔着绝缘层形成有像素电极12，由此构成像素基板（也可以称为阵列基板）10。相对于像素基板10，夹着液晶层30，与像素基板10平行地配置有对置基板20。对置基板20从液晶层侧起依次配置有滤色层22、玻璃基板23、传感器用检测电极24、偏光板25而构成。

共用电极13是显示用的共用驱动电极，还作为传感器用驱动电极（或者传感器的共用驱动电极）发挥作用。

图2B是表示静电电容型传感器的驱动信号和检测信号的一例的图。静电电容型传感器具备夹着电介质相互对置配置的一对电极（共用电极13及传感器用检测电极24），构成第1电容元件。

第1电容元件的一端与交流信号源连接，另一端与图1所示的传感器信号检测器250连接。从交流信号源对共用电极13（电容元件的一端）施加预定频率（例如几kHz～几百kHz左右）的交流矩形波（驱动信号Tx）时，在传感器用检测电极24（第1电容元件的另一端）出现图2B所示的输出波形（传感器检测值Rx）。

在手指没有接触到触摸面板的状态下，随着对第1电容元件进行充放电，流过与第1电容元件的电容值对应的电流。此时的第1电容元件的另一端的电位波形成为例如图2B的波形V0，该波形被传感器信号检测器250检测。

另一方面，在手指接触到触摸面板的状态下，由手指形成的第2电容元件成为与第1电容元件串联地追加的形态。在该状态下，随着对第1电容元件和第2电容元件进行充放电，在第1电容元件和第2电容元件中流过电流。此时的第1电容元件的另一端的电位波形成为例如图2B的波形V1那样，该波形被传感器信号检测器250检测。此时，第1电容元件的另一端的电位成为由在第1电容元件和第2电容元件中流动的电流的值决定的分压电位。因此，波形V1成为小于非接触状态下的波形V0的值。因此，通过对该传感器检测值Rx和阈值Vth进行比较，能够判断是否接触到触摸面板。

图3是用于说明操作输入面板的传感器构成部件及其驱动方法的立体图，表示传感器用检测电极24与共用电极13的配置关系。图3所示只是一例，不限于这种类型。

在该例子中，共用电极21被分割为在第2方向Y（与扫描方向正交的方向）上延伸的多个条纹状的电极图案。在写入影像信号时，在电极图案上，通过驱动装置210依次施加（供给）共用电压Vcom，时间分割地进行序列扫描驱动。另外，在传感器驱动时，通过驱动装置210对各电极图案（或者将多个电极图案设为组的各电极图案群）依次施加传感器驱动信号Tx。在本实施方式中，将对各电极图案（或者将多个电极图案设为组的各电极图案群）依次施加的传感器驱动信号Tx称为传感器驱动信号Tx1～Txn。Tx的下标字“n”，在对各电极图案依次施加传感器驱动信号Tx时表示电极图案的数量，在对将多个电极图案设为组的各电极图案群依次施加传感器驱动信号Tx时表示电极图案群的数量。

另一方面，传感器用检测电极24由在与共用电极13的电极图案的延伸方向正交的方向上延伸的多个（m）条纹状的电极图案1～电极图案m构成。从传感器用检测电极24的各电极图案分别输出传感器信号Rx，输入到图1所示的传感器信号检测器250。在本实施方式中，特别将从电极图案1～电极图案m分别输出的传感器信号Rx称为传感器信号Rx1～Rxm。从传感器用检测电极24输出在施加传感器驱动信号Tx1的定时得到的m个传感器信号Rx1～Rxm。同样地，从传感器用检测电极24输出在施加了传感器驱动信号Tx2的定时得到的m个传感器信号Rx1～Rxm。之后同样地，从传感器用检测电极24输出在施加了传感器驱动信号Txn的定时得到的m个传感器信号Rx1～Rxm。

图4再次表示传感器一体型显示器件100、数据传送器件200以及应用执行器件300。

在此，还示出数据传送器件200和应用执行器件300的内部构成例。

数据传送器件200大体上具有驱动装置210和传感器信号检测器250。驱动装置210、传感器信号检测器250的名称不限于此，也可以称为显示器驱动装置IC、触摸IC。模块分别单独示出，然而也可以构成为一体，设为单芯片。

驱动装置210从应用执行器件300接受图形数据。图形数据被时间分割，具备空白（blanking）期间。图形数据经由作为缓冲器的视频随机访问存储器（VRAM）211输入到定时电路以及数模变换器212。另外，视频随机访问存储器（VRAM）211也可以不设置在驱动装置210上。

作为模拟量的显示用信号SigX被输出放大器213放大，为了写入到显示元件而输入到传感器一体型显示器件100。定时电路及数模变换器212检测到的空白信号被输入到传感器信号检测器250的定时控制器251。该定时控制器251可以被设置在驱动装置210内，并且也可以称为同步化电路。

定时控制器251在显示用信号SigX的任意期间（例如也可以是空白期间）输出用于驱动传感器的驱动信号Tx。对于驱动信号Tx的定时留待后述。该驱动信号Tx被输出放大器214放大而被输入到传感器一体型显示器件100。

驱动信号Tx驱动传感器用检测电极，从而从传感器一体型显示器件100输出传感器信号Rx。传感器信号Rx被输入到传感器信号检测器250内的积分电路252。传感器信号Rx被积分电路252积分，输出积分输出，然后，在每个检测单位期间通过开关而重置，能够得到Rx的模拟输出。积分电路252的输出被输入到采样保持部以及模数变换器253而被数字化。被数字化的检测数据经由数字过滤器254作为原始数据输入到应用执行器件300。另外，积分电路252也可以省略。而且，来自传感器一体型显示器件100的传感器信号Rx也可以输入到采样保持部、模数变换器253及数字过滤器254。

检测数据是包括操作输入的检测数据和操作输入的非检测数据这双方的三维数据（3比特以上的多比特数据）。存在检测器255在例如应用执行器件300处于睡眠模式、没有进行操作面上的触摸坐标的检测时发挥作用。在有某种靠近物的情况下，存在检测器255对靠近物进行感应，能够解除睡眠模式。

应用执行器件300接受检测数据并进行解析，能够输出与解析结果对应的所述图形数据，另外，能够切换系统的动作功能。

应用执行器件300能够将各种应用展开而执行装置的动作顺序的设定、功能切换、显示用信号SigX的生成、切换等。应用执行器件300能够使用从传感器信号检测器250输出的传感器信号，进行坐标运算处理，进行操作位置的解析。在应用执行器件300上，传感器信号作为图像数据获取，所以能够通过应用执行器件300的应用来构筑三维图像数据。应用执行器件300能够执行三维图像数据的登记处理、删除处理、确认处理等。应用执行器件300对登记图像数据和所取得的图像数据进行比较，从而能够执行动作功能的锁定以及解锁。

并且，在取得传感器信号的情况下，应用执行器件300进行从定时控制器251输出的向传感器检测用电极的驱动信号的频率变更、驱动信号的输出定时的控制。由此，应用执行器件能够进行传感器构成部件150的驱动区域的切换、驱动速度的设定。

另外，应用执行器件300还能够执行传感器信号的密度的检测、对传感器信号追加附加数据等。

图5A表示在1显示帧中向传感器一体型显示器件100输入的显示用信号SigX以及传感器驱动信号Tx（Tx1-Txn）的时序图的一个例子。图5B示意性地表示在包括共用电极13和传感器用检测电极24的传感器构成部件150中通过共用电压Vcom和传感器驱动信号Tx进行二维扫描的情况。共用电压Vcom依次对共用电极13施加。并且，共用电极13在任意期间被施加用于获得传感器信号的驱动信号Tx。

数据传输器件200将1显示帧中的显示用信号SigX进行时间分割，输入到传感器一体型显示器件100。数据传输器件200将传感器驱动信号Tx1～Txn分别输入到传感器一体型显示器件100，以便在被时间分割的显示用信号SigX的空白期间分别插入传感器驱动信号Tx1～Txn。

图5A所示的显示用信号SigX及传感器驱动信号Tx1～Txn的定时由应用执行器件300设定。也就是说，应用执行器件（发送部）300将成为显示用信号SigX的源的图形数据进行时间分割而依次发送到数据传输器件200，以便如图5A所示，显示用信号SigX以时间分割输入到传感器一体型显示器件100。数据传输器件200在每次接收到被时间分割的图形数据时，将被时间分割的图形数据变换为显示用信号SigX，提供给传感器一体显示器件10。应用执行器件（发送部）300将定时信息发送到数据传输器件200，该定时信息用于在如图5A所示被时间分割的显示用信号SigX的空白期间中将传感器驱动信号Tx1～Txn输入到传感器一体显示器件10。另外，应用执行器件300能够任意地决定在被时间分割的显示用信号SigX的空白期间之中的哪个期间插入传感器驱动信号Tx1～Txn。数据传输器件200根据定时信息而将传感器驱动信号Tx1～Txn分别输入到传感器一体型显示器件100。另外，传感器驱动信号Tx经由定时控制器251、放大器214而被提供给先前说明的共用电极13。从定时控制器251输出传感器驱动信号Tx的定时、传感器驱动信号Tx的频率等能够通过应用执行器件300的指令而任意变更。并且，定时控制器251向传感器信号检测器250的积分电路252供给重置定时信号，能够向采样保持部、模数变换器253、数字过滤器254供给时钟。

另外，应用执行器件300根据由应用或用户设定的动作模式（例如重视检测精度、重视影像显示、重视低耗电等），可以任意地变更在1显示帧中将图形数据时间分割的定时、时间分割数量、传感器驱动信号Tx1～Txn被供给到传感器一体型显示器件100的定时等。应用执行器件300也可以设定为在1显示帧中对共用电极13施加多次传感器驱动信号Tx1～Txn。例如，在1显示帧中，传感器驱动信号Tx以传感器驱动信号Tx1～Txn的顺序施加到共用电极21之后，也可以再次以传感器驱动信号Tx1～Txn的顺序施加到共用电极21。在1显示帧中，传感器驱动信号Tx1～Txn被多次施加到共用电极21上，这样，能够改变1显示帧中的信号检测次数（检测性能）。另外，图5A表示在被时间分割的SigX的空白期间对共用电极21施加1次传感器驱动信号Tx的例子，但不限于此。

图6是其他实施方式。在上述实施方式中，便携终端1具有应用执行器件300。应用执行器件300将图形数据输出到与数据传输器件200连接的第1总线，并且经由与数据传输器件200连接的第2总线接受传感器信号数据。但是，应用执行器件300也可以将图形数据输出到与数据传输器件200连接的总线，并且经由同一总线，利用接收部接收传感器信号数据。图6示出接收传感器信号数据的总线和发送图形数据的总线为同一总线的例子。例如，应用执行器件300也可以在被时间分割的图形数据（与此对应的显示用信号SigX）的空白期间接收传感器信号数据。若能够共用总线，则能够期待系统构成的简化。另外，图6所示的便携终端1的其他构成与前面的图1、图4的实施方式相同，所以省略说明。

图7示出传感器信号的原始数据的例子，是将没有检测到操作输入时的数据图表化的示意图。图8示出传感器信号的原始数据的例子，是将检测到操作输入时的数据图表化的示意图。图7和图8所示的原始数据基于由上述的传感器驱动信号Tx1～Txn分别得到的传感器信号Rx1～Rxm。

根据本实施方式，应用执行器件300设定显示用信号SigX和传感器驱动信号Tx的定时，从而能够直接控制由数据传输器件200输出的显示用信号SigX及传感器驱动信号Tx的定时。因此，数据传输器件200在每次接收被时间分割的图形数据时，向传感器一体显示器件10施加对被时间分割的图形数据进行了变换的显示用信号SigX，根据传感器驱动信号Tx的定时信息，将传感器驱动信号Tx施加到传感器一体型显示器件100即可。因此，数据传送器件200的处理负担减轻。另外，数据传送器件200将被时间分割的图形数据立即变换为显示用信号SigX，将变换后的显示用信号SigX施加到传感器一体型显示器件100，所以不需要存储图形数据的视频随机访问存储器211那样的大电容存储器。此外，根据本实施方式，适当选择将传感器驱动信号供给到驱动电极（共用电极）的重复频率，从而在便携终端1上不会发生干扰。如上所述，根据本实施方式，无需利用数据传输器件200进行触摸检测定时的控制，能够削减成本，定时控制的信赖性提高。

在上述说明中，各模块、以及部件的名称不限于记载的名称。另外，模块的单位、部件的单位也不限于上述的单位划分，也可以综合性地表示，此外也可以采用更加细化的单位表示。在术语中，“部”与“装置”、“器”、“模块”以及“模组”相互置换也属于本发明的范畴。另外，在权利要求的各构成要素中，将构成要素分割表现的情况下，或者将多个组合表现的情况下，或者将它们组合实现的情况下，也属于本发明的范畴。并且，在将权利要求作为方法表现的情况下，也能够应用本发明的装置。

以上说明了本发明的几个实施方式，这些实施方式只是作为例子而提示的，并不是要限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够采用其他各种方式实施，在不脱离发明要旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形也包括于发明的范围、要旨，并且也包括于权利要求书记载的发明及其等价范围。

另外，在本实施方式中，应用执行处理器300的构成可以由硬件实现，也可以由软件实现。

另外，在上述说明中，说明了带传感器的显示器件将液晶显示器件作为显示器件具备的构成，然而也可以是具备有机电致发光显示器件等其他显示器件的构成。另外，在图2A等所示的例子中，对于液晶显示器件，说明了像素电极及共用电极双方被设置于阵列基板的构成、即IPS（In-Plane Switching）模式、FFS（Fringe Field Switching）模式等主要利用横电场（包括边缘电场）的构成，但液晶显示器件的构成不限于此。只要至少像素电极被设置于阵列基板，共用电极被设置于阵列基板以及对置基板的任意一方即可。在TN（Twisted Nematic）模式、OCB（Optically Compensated Bend）模式、VA（VerticalAligned）模式等主要利用纵电场的构成的情况下，共用电极设置于对置基板。也就是说，共用电极的配置位置只要在构成TFT基板的绝缘基板和构成对置基板的绝缘基板之间即可。

上述说明了传感器信号在手指接触到触摸面板时得到。但是，所述接触的含义在实施方式中包括接近、靠近触摸面板等的含义。

Claims (3)

1.一种电子设备，具备：

传感器一体型显示面板，一体地具备用于对传感器进行操作输入的操作面和图像的显示面；

数据传送器件，具备驱动装置和传感器信号检测器，所述驱动装置向所述传感器一体型显示面板输入显示用信号，并且向所述传感器输入驱动信号，所述传感器信号检测器接受来自所述传感器的传感器输出作为三维图像数据；以及

应用执行器件，对作为所述显示用信号的源的显示数据进行时间分割并发送到所述数据传送器件，并且将定时信息发送到所述数据传送器件，该定时信息用于在时间分割后的所述显示数据的空白期间将所述驱动信号输入到所述传感器，

所述数据传送器件还具备定时电路和定时控制器，

所述定时电路基于所述显示数据输出所述显示用信号，并且向所述定时控制器提供表示所述空白期间的空白信号，

所述定时控制器基于所述空白信号和所述定时信息，设定所述驱动信号的频率和输出定时。

2.根据权利要求1所述的电子设备，

所述应用执行器件将所述显示数据输出到与所述数据传送器件连接的总线，并且经由所述总线在所述显示用信号的空白期间接受基于所述传感器输出的数据。

3.一种显示装置的控制方法，该显示装置具备：

传感器一体型显示面板，一体地具备用于对传感器进行操作输入的操作面和图像的显示面；

数据传送器件，具备驱动装置和传感器信号检测器，所述驱动装置向所述传感器一体型显示面板输入显示用信号，并且向所述传感器输入驱动信号，所述传感器信号检测器接受来自所述传感器的传感器输出作为三维图像数据；以及

应用执行器件，

所述数据传送器件还具备定时电路和定时控制器，

所述应用执行器件对作为所述显示用信号的源的显示数据进行时间分割并发送到所述数据传送器件，并且将定时信息发送到所述数据传送器件，该定时信息用于在时间分割后的所述显示数据的空白期间将所述驱动信号输入到所述传感器，

所述定时电路基于所述显示数据输出所述显示用信号，并且向所述定时控制器提供表示所述空白期间的空白信号，

所述定时控制器基于所述空白信号和所述定时信息，设定所述驱动信号的频率和输出定时。