CN110928439A - 信号传输装置以及使用其的显示器 - Google Patents

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Abstract

信号传输装置以及使用其的显示器。公开了一种发送触摸数据的信号传输装置以及使用其的显示装置。该信号传输装置包括：多个集成电路，其驱动触摸传感器并输出从触摸传感器获得的触摸数据；控制器，其控制集成电路并基于从集成电路接收的触摸数据来确定触摸输入；以及多条线，其以多点方式将控制器和集成电路连接。控制器和集成电路经由所述线在两个方向上彼此通信。在控制器和集成电路之间发送的差分信号的数据分组包括在起始虚拟时钟和结束虚拟时钟之间分配的报头间隔、寄存器地址间隔和数据间隔。

Description

信号传输装置以及使用其的显示器
技术领域
本公开涉及一种用于发送触摸数据的信号传输装置以及使用其的显示装置。
背景技术
用户接口(UI)使得用户能够与各种电或电子装置通信以根据需要容易地控制装置。用户接口的典型示例包括键区、键盘、鼠标、屏幕显示器(OSD)、具有红外通信或射频(RF)通信功能的遥控器。已开发了用户接口技术以增强用户的感受性和易操作性。最近，用户接口已演进为触摸UI、语音识别UI、3D UI等。
触摸UI在显示面板上实现触摸屏以检测触摸输入并将所检测到的用户输入发送到电子装置。触摸UI基本上在诸如智能电话的便携式信息装置中采用，并被广泛应用于笔记本计算机、计算机监视器和家用电器。
包括内嵌式触摸传感器的触摸屏可形成在显示面板上。内嵌式触摸传感器是指内置在显示面板的像素阵列中的触摸传感器。触摸传感器可被实现为电容式触摸传感器。
显示装置包括：数据驱动器，其将数据电压供应给显示面板的数据线；选通驱动器(或扫描驱动器)，其将选通脉冲(或扫描脉冲)供应给显示面板的选通线；以及触摸传感器驱动器，其通过驱动触摸传感器来感测触摸输入。
发明内容
触摸传感器驱动器可包括读出集成电路(ROIC)，其包括触摸感测单元和微控制单元(MCU)。触摸感测单元基于触摸传感器的信号的改变将触摸输入之前和之后的电容的改变转换为数字数据。从ROIC输出的数字数据是触摸原始数据(以下称为“触摸数据”)。ROIC可与显示装置的数据驱动器集成。
MCU将触摸数据与预定阈值进行比较，将具有阈值或更大的触摸数据确定为触摸输入，并输出包括各个触摸输入位置的坐标信息的触摸报告。ROIC和MCU通过串行外设接口(SPI)执行数据通信。这里，这种SPI具有以下问题。
SPI通过晶体管晶体管逻辑(TTL)电压来发送数据。在SPI中，主设备和多个从设备以点对点方式连接。在SPI中，主设备是MCU并且从设备是ROIC。在现有技术的SPI通信中在主设备和从设备之间需要多条线。在大面积高分辨率显示装置中ROIC增加。在这种情况下，MCU和ROIC之间的线的数量快速增加。现有技术的SPI具有大量的MCU引脚，并且随着ROIC的数量增加，MCU引脚的数量也增加，结果增大了MCU封装。
在现有技术的SPI中，TTL信号传输方法受到电子干扰(EMI)的显著影响，由于EMI引起的信号失真严重。
本发明提供了一种信号传输装置以及使用其的显示装置，其能够减少用于发送触摸数据的双向通信所需的线的数量，减小MCU封装的尺寸，并改进EMI特性。
在一方面，一种信号传输装置包括：多个集成电路，其驱动触摸传感器并输出从触摸传感器获得的触摸数据；控制器，其控制集成电路并基于从集成电路接收的触摸数据来确定触摸输入；以及多条线，其以多点方式将控制器和集成电路连接。控制器和集成电路经由所述线在两个方向上彼此通信。在控制器和集成电路之间发送的差分信号的数据分组包括在起始虚拟时钟和结束虚拟时钟之间分配的报头间隔、寄存器地址间隔和数据间隔。报头间隔限定集成电路和控制器的接收模式和发送模式以及要在数据间隔中发送的数据长度。寄存器地址间隔限定要在数据间隔中发送的数据的读或写起始地址。
附图说明
附图被包括以提供本发明的进一步理解，并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施方式并与说明书一起用于说明本发明的原理。附图中：
图1是示出根据本公开的实施方式的信号传输装置的示图。
图2是示出图1所示的信号传输装置应用于内嵌式触摸传感器的示例的示图。
图3是示出根据本公开的实施方式的显示装置的框图。
图4是示出图3所示的根据本公开的实施方式的触摸感测单元和内嵌式触摸传感器的示图。
图5和图6是示出根据本公开的实施方式的以时分方式驱动像素和内嵌式触摸传感器的方法的波形图。
图7是具体地示出图3的根据本公开的实施方式的显示装置的示图。
图8和图9是示出根据本公开的实施方式的用于MCU与多个SRIC之间的双向通信的线的示图。
图10和图11是示出根据本公开的实施方式的MCU与多个SRIC之间的双向通信协议中定义的数据分组配置的示图。
图12是示出根据本公开的实施方式的MCU与SRIC之间的双向通信线上的反射波的示图。
图13是示出当SRIC之一处于发送模式时在SRIC的接收器处测量的信号的眼图的示图。
图14是示出根据本公开的实施方式的在MCU与SRIC之间的双向通信方法中设定发送模式和接收模式的示例的示图。
图15是示出根据本公开的实施方式的使用重置信号的ROIC重置和RX缓冲器的唤醒的电路图。
图16是示出根据本公开的实施方式的ROIC的RX缓冲器的ON/OFF(开启/关闭)间隔的示图。
图17是示出图15所示的根据本公开的实施方式的电路的输入/输出波形的波形图。
图18是示出根据本公开的实施方式的当重置信号的第二逻辑间隔被生成大于预定参考时间的时间时的计数器重置的波形图。
图19是示出根据本公开的实施方式的RX时钟缓冲器的ON/OFF间隔的波形图。
图20是示出根据本公开的实施方式的在定时控制器与SRIC之间连接的锁定检查线的示例的示图。
图21A和图21B是示出根据本公开的实施方式的使用锁定信号唤醒RX时钟缓冲器的SRIC的示例的示图。
图22是示出根据本公开的实施方式的使用锁定信号控制RX时钟缓冲器的ON/OFF的示例的波形图。
图23是示出根据本公开的另一实施方式的信号传输装置的示图。
图24是示出根据本公开的实施方式的根据从设备选择(SSN)信号的MCU和ROIC的发送/接收状态的示图。
图25是示出根据本公开的实施方式的ROIC的RX缓冲器和MCU根据SSN信号的状态的示图。
图26是示出根据本公开的实施方式的根据SSN信号控制RX缓冲器的ON/OFF的接收器控制器的示图。
图27是示出图23至图26所示的实施方式的仿真的示图。
具体实施方式
本公开的优点和特征及其实现方法将从下面参照附图描述的示例性实施方式更清楚地理解。然而，本公开不限于以下示例性实施方式，而是可按照各种不同的形式实现。提供示例性实施方式仅仅是为了使本公开的公开完整并且向本公开所属领域的普通技术人员充分提供本公开的范畴，本公开将由所附权利要求限定。
用于描述本公开的示例性实施方式的附图中所示的形状、尺寸、比率、角度、数量等仅仅是示例，本公开不限于此。贯穿本说明书，相似的标号通常表示相似的元件。此外，在以下描述中，可省略对已知相关技术的详细说明，以避免不必要地模糊本公开的主题。
本文中所使用的诸如“包括”、“具有”和“包含”的术语通常旨在允许添加其它组件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。除非另外明确地说明，否则对单数的任何引用可包括复数。
即使没有明确地说明，组件也被解释为包括普通误差范围。
在描述位置关系时，例如，当两个部分被描述为“在～上”、“在～上方”、“在～下方”或“在～一边”时，除非使用“立即”或“直接”，否则一个或更多个其它部分可位于这两部分之间。
将理解，尽管本文中可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但这些元件不应由这些术语限制。
本公开的各种实施方式的特征可部分地或完全地彼此结合或组合，并且如本领域普通技术人员可充分理解的，可按照技术上的各种方式互锁和操作，并且实施方式可彼此独立地执行或彼此关联地执行。
在本公开的显示装置中，像素阵列、选通驱动器等可包括安装在显示面板上的多个晶体管。安装在显示面板上的电路可包括n沟道晶体管(NMOS)和p沟道晶体管(PMOS)中的至少一个。晶体管是包括栅极、源极和漏极的三电极元件。源极是向晶体管供应载流子的电极。在晶体管内，载流子从源极开始流动。漏极是载流子从其离开晶体管的电极。在晶体管中，载流子从源极流到漏极。在n沟道晶体管(NMOS)的情况下，由于载流子是电子，所以源极具有低于漏极的电压，以使得电子可从源极流到漏极。在n沟道晶体管中，电流从漏极朝着源极流动。在p沟道晶体管(PMOS)的情况下，由于载流子是空穴，所以源极具有高于漏极的电压，以使得空穴可从源极流到漏极。在p沟道晶体管中，由于空穴从源极流到漏极，所以电流从源极流到漏极。应该注意的是，晶体管的源极和漏极不固定。例如，源极和漏极可根据施加的电压而改变。因此，本公开不受晶体管的源极和漏极限制。在以下描述中，晶体管的源极和漏极将被称为第一和第二电极。
控制安装在显示面板上的晶体管的选通脉冲或开关控制信号的电压在栅极导通电压和栅极截止电压之间摆动。栅极导通电压被设定为高于晶体管的阈值电压的电压，并且栅极截止电压被设定为低于晶体管的阈值电压的电压。晶体管响应于栅极导通电压而导通，同时它响应于栅极截止电压而截止。在n沟道晶体管的情况下，栅极导通电压可以是栅极高电压(VGH)，栅极截止电压可以是栅极低电压(VGL)。在p沟道晶体管的情况下，栅极导通电压可以是栅极低电压(VGL)，栅极截止电压可以是栅极高电压(VGH)。
本公开的显示装置可被实现为诸如液晶显示器(LCD)、有机发光显示器等的平板显示装置。在以下实施方式中，将描述液晶显示装置作为平板显示装置的示例，但本公开不限于此。
本公开的触摸传感器可作为覆盖表面型或外挂型布置在显示面板的屏幕上，或者内嵌式触摸传感器可安装在显示面板中。以下，将主要描述内嵌式触摸传感器，但本公开的触摸传感器不限于此。
参照图1，本公开的信号传输装置通过将多个ROIC ROIC#1至ROIC#4与微控制器单元(MCU)以多点或多支路方式连接的线10来发送和接收触摸数据。触摸数据被包括在根据预定协议MPI编码并通过线10发送的差分信号中。差分信号是具有形成一对的正极性和负极性的电压，并且相对于TTL信号的电压作为非常小的电压发送。
ROIC ROIC#1至ROIC#4中的每一个驱动不同的触摸传感器Cs以分别输出从触摸传感器Cs获得的触摸数据。MCU控制与ROIC ROIC#1至ROIC#4的双向通信并基于从ROIC ROIC#1至ROIC#4接收的触摸数据来确定触摸输入。
在MCU与ROIC ROIC#1至ROIC#4之间发送的数据分组包括在起始虚拟时钟与结束虚拟时钟之间分配的报头间隔、寄存器地址间隔和数据间隔。报头间隔限定接收模式、发送模式以及数据间隔中要发送的数据长度。寄存器地址间隔限定数据的读或写起始地址。
限定ROIC的至少一个接收缓冲器的启用间隔的信号可通过将MCU和ROIC连接的任一条线10来发送。接收缓冲器在活动周期期间在活动模式下驱动，以正常地接收信号。响应于当ROIC需要接收缓冲器的操作以在接收模式RX下操作时接收的信号的特定逻辑值，连接到ROIC的接收器的接收器控制器唤醒接收缓冲器。接收缓冲器可以是RX时钟缓冲器和RX数据缓冲器中的一个或更多个。ROIC的接收器控制器通过在不需要接收缓冲器的驱动时切断电源来停止接收缓冲器的驱动，以使反射波的影响最小化。接收器控制器可监测所接收的信号并且当接收到起始虚拟时钟时唤醒RX数据缓冲器。
参照图2，各个SRIC 30包括ROIC和源极驱动IC(SIC)，并且将数据电压供应给像素PIX并驱动触摸传感器Cs。SIC将输入图像的像素数据转换为数据电压并将所转换的数据电压供应给数据线以驱动连接到像素PIX的数据线。SIC是包括图3所示的数据驱动器102的集成电路。
定时控制器TCON接收输入图像的像素数据(即，数字视频数据)并将像素数据发送到SIC。定时控制器TCON和SIC可经由线20以点对点方式连接。定时控制器TCON通过线20将像素数据串行地发送到各个SIC。像素数据被包括在根据预定协议EPI编码并发送的差分信号中。从定时控制器TCON发送到SIC的数据分组可包括时钟、用于将SIC初始化的前导信号、控制数据、像素数据等。控制数据可包括用于控制数据驱动器102和选通驱动器104的操作定时的定时控制信号。
在内嵌式触摸传感器的情况下，触摸传感器Cs被嵌入在像素阵列中以连接到像素PIX。MCU与ROIC之间的连接关系以及信号传输方法与图1基本上相同，因此，将省略其详细描述。定时控制器TCON可通过向MCU发送同步信号来与MCU同步。
参照图3，本公开的显示装置包括显示面板100、显示驱动电路(例如数据驱动器102、选通驱动器104和定时控制器106)、触摸感测单元110等。
显示面板100的一帧周期可被时分为一个或更多个显示周期和一个或更多个触摸感测周期。显示面板100的屏幕包括显示输入图像的像素阵列。
像素阵列包括形成在由m(m是正整数)条数据线S1至Sm和n(n是正整数)条选通线G1至Gn限定的像素区域中的m×n像素。各个像素可包括用于颜色表示的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)子像素。除了RGB子像素之外，各个像素还可包括白色(W)子像素。以下，像素可被解释为具有与子像素相同的含义。各个像素包括形成在数据线S1至Sm与选通线G1至Gn的交叉处的薄膜晶体管(TFT)、用于对数据电压进行充电的像素电极11、连接到像素电极11并维持数据电压的存储电容器Cst等，并且显示输入图像。可根据平板显示装置的驱动特性来修改子像素的颜色布置方式、结构等。
显示面板100的像素阵列还包括触摸传感器Cs以及连接到触摸传感器电极C1至C4的传感器线L1至Li(i是小于m和n的正整数)。触摸传感器电极C1至C4可通过划分连接到多个像素的公共电极的方法来实现。一个触摸传感器电极C1至C4共同连接到多个像素以形成一个触摸传感器Cs。触摸传感器Cs在显示周期期间向像素供应具有相同电位的公共电压Vcom。在触摸感测周期期间，触摸感测单元110驱动触摸传感器Cs以感测屏幕上的触摸输入。
嵌入在像素阵列中的触摸传感器可被实现为电容型(或电容式)触摸传感器。电容型可分为自电容和互电容。自电容沿着形成在一个方向上的单层导线形成。互电容形成在两条正交导线之间。图4示出自电容型触摸传感器，但触摸传感器不限于此。
偏振膜可附着到显示面板100的顶板和底板。黑色基底、滤色器等可形成在显示面板100的顶部或底部面板上。
像素阵列可被划分成两个或更多个块B1至BM并以时分方单独地驱动。块B1至BM不需要物理地划分。显示面板100的块B1至BM隔着触摸感测周期以时分方式驱动。例如，在第一显示周期期间，输入图像的像素数据电压(以下称为“数据电压”)被施加到第一块B1的像素以驱动像素。在第一显示周期期间，当前帧数据被写到第一块B1的像素中。随后，在第一触摸感测周期期间驱动触摸传感器以感测屏幕上的触摸输入。在第一触摸感测周期期间，第一块B1的像素维持已经充电的数据电压。在第一触摸感测周期之后的第二显示周期期间，数据电压被施加到第二块B2的像素，并且当前帧数据被写到像素中。随后，在第二触摸感测周期期间驱动触摸传感器以感测屏幕上的触摸输入。
显示驱动电路包括数据驱动器102、选通驱动器104和定时控制器106并在时分显示周期期间将输入图像的像素数据写到显示面板100的像素中。在显示周期期间，数据驱动器102使用数模转换器(DAC)将从定时控制器106输入的输入图像的像素数据(数字数据)转换为伽马补偿电压以输出数据电压。在显示周期期间，从数据驱动器102输出的数据电压被供应到数据线S1至Sm。
在触摸感测周期期间，数据驱动器102将与触摸传感器驱动信号同相的空载信号LFD供应给数据线S1至Sm以减小触摸传感器Cs的寄生电容的影响。如图5和图6所示，空载信号LFD被施加到数据线S1至Sm、选通线G1至Gn和传感器线L1至Li。施加到传感器线L1至Li的空载信号LFD将电荷供应给触摸传感器Cs并减小邻近传感器线L1至Li之间的寄生电容。
数据驱动器102被集成在SIC中。数据驱动器102可通过玻璃上芯片(COG)工艺直接结合到显示面板100的基板上。各个SRIC可被实现为包括SIC和ROIC的单个IC封装。在各个SRIC中，ROIC可包括触摸感测单元110。
解复用器(未示出)可被设置在数据驱动器102与数据线S1至Sm之间。解复用器可形成在显示面板100的基板上，或者可与数据驱动器102一起被集成在驱动IC中。解复用器在定时控制器106的控制下以时分方式将从数据驱动器102输入的数据电压分配到数据线S1至Sm。在1:2解复用器的情况下，解复用器对通过数据驱动器102的一个输出通道输入的数据电压进行时分，并以时分方式将数据电压供应给两条数据线。因此，1:N(N是2或更大的正整数)解复用器的使用可将驱动IC的通道的数量减少至1/N。
选通驱动器104包括移位寄存器，其在定时控制器106的控制下将选通脉冲顺序地输出到显示面板100的选通线G1至Gn。选通驱动器104在显示周期期间使用移位寄存器将与数据电压同步的选通脉冲(或扫描脉冲)顺序地供应给选通线G1至Gm以选择显示面板100的写入数据电压的线。在触摸感测周期期间，栅极导通电压的移位时钟不输入到选通驱动器104。结果，选通驱动器104在触摸感测周期期间不输出栅极导通电压的选通脉冲，而是将栅极截止电压的空载信号LFD供应给选通线以使触摸传感器Cs的寄生电容最小化。选通驱动器104可被实现为与像素阵列一起形成在显示面板100的底部基板上的面板中栅极(GIP)电路，并且可结合到单独的IC。
定时控制器106将从主机系统(未示出)接收的输入图像的数字视频数据(RGB)发送到数据驱动器102。定时控制器106接收定时信号(例如，与输入图像的像素数据同步接收的垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和主时钟)，并生成用于控制数据驱动器102的操作定时的数据定时控制信号以及用于控制选通驱动器104的操作定时的选通定时控制信号。
选通定时控制信号包括栅极起始脉冲VST、栅极移位时钟GCLK、栅极输出使能信号GOE等。选通定时控制信号可通过电平移位器被转换为栅极导通电压VGH和栅极截止电压VGL并被供应给选通驱动器104。电平移位器将选通定时控制信号的低电平电压转换为栅极截止电压VGL，并将选通定时控制信号的高电平电压转换为栅极导通电压VGH。
数据定时控制信号包括源极采样时钟(SSC)、极性控制信号(POL)、源极输出使能(SOE)信号等。在有机发光显示装置的情况下，数据电压的极性不反转，因此，不需要用于反转数据电压的极性的极性控制信号(POL)。
多点形式或多支路形式的数据传输线可连接在数据驱动器102和定时控制器106的IC之间。在这种情况下，定时控制器106可将时钟、定时控制信号、输入图像的数据(RGB)等被编码为EPI(时钟嵌入点对点接口)协议中定义的数据分组的差分信号发送到数据驱动器102的IC。EPI协议在本公开的申请人提交的韩国专利公开No.10-2010-0068936(2010年6月24日)和韩国专利公开No.10-2010-0068938(2010年6月24日)中详细描述。
定时控制器106可生成限定显示周期和触摸感测周期的触摸同步信号Tsync。定时控制器106将触摸同步信号Tsync发送到触摸感测单元110以使显示驱动电路与触摸感测单元110同步。
主机系统可被实现为电视系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机(PC)、家庭影院系统和电话系统中的任一个。主机系统包括具有内置缩放器的系统芯片(SoC)，并将输入图像的像素数据转换为适合于显示在显示面板100上的格式。主机系统将定时信号Vsync、Hsync、DE和MCLK与输入图像的数字视频数据一起发送到定时控制器106。另外，主机系统执行与从触摸感测单元110接收的触摸输入的坐标信息关联的应用程序。
触摸感测单元110响应于来自定时控制器106的触摸同步信号Tsync在触摸感测周期期间驱动触摸传感器Cs。触摸感测单元110在触摸感测周期期间通过将触摸传感器驱动信号供应给传感器线L1至Li来感测触摸输入。触摸感测单元110通过分析根据是否存在触摸输入而变化的触摸传感器的电荷变化来确定触摸输入，并计算触摸输入位置的坐标。包括触摸输入位置的坐标信息的触摸报告被发送到主机系统。触摸感测单元110如图4所示连接到MCU 120。
图4是示出内嵌式触摸传感器的平面布置方式和触摸感测单元110的电路配置的示图。
参照图4，触摸传感器电极C1至C4中的每一个连接到多个像素。
触摸感测单元110可包括复用器111和感测电路112。触摸感测单元110的复用器111在MCU 120的控制下以预定次序顺序地选择传感器线L1至Li并将所选传感器线连接到感测电路112。各个复用器111将N条传感器线L1至Li顺序地连接到感测电路112的通道，从而减少感测电路112的通道的数量。
感测电路112将通过复用器111接收的传感器线信号的电荷量放大并进行积分，并将积分的量转换为数字数据(即，触摸数据)。感测电路112包括放大所接收的触摸传感器信号的放大器、累计放大器的输出电压的积分器以及将积分器的电压转换为数字数据的模数转换器(ADC)。从ADC输出的数字数据作为触摸数据被传送到MCU 120。
MCU 120控制复用器111以将传感器线L1至Li连接到感测电路112。MCU 120通过将从感测电路112接收的触摸数据与预定阈值进行比较来确定触摸输入。MCU 120执行预定触摸感测算法以计算各个触摸输入位置的坐标以生成触摸坐标数据XY并将包括各个触摸输入的识别码IC的触摸报告与触摸坐标数据XY一起发送到主机系统。
图5和图6是示出以时分方式驱动像素和内嵌式触摸传感器的方法的波形图。
参照图5和图6，一帧周期可被时分为一个或更多个显示周期Td1和Td2和一个或更多个触摸感测周期Tt1和Tt2。当显示帧频为60Hz时，一帧周期大约为16.7ms。在显示周期Td1和Td2之间分配一个触摸感测周期Tt1或Tt2。
显示驱动电路在第一显示周期Td1期间将当前帧数据写到第一块B1的像素中以将第一块B1中再现的图像更新为当前帧数据。在第一显示周期Td1期间，第一块B1以外的块B2的像素维持先前帧数据。公共电压Vcom在第一显示周期期间通过触摸功率发生器(未示出)供应给传感器线L1至Li。
触摸感测单元110在MCU 120的控制下在第一触摸感测周期Tt1期间驱动屏幕中的触摸传感器Cs，以将触摸之前和之后触摸传感器的电荷变化转换为数字数据。从触摸感测单元110输出的触摸数据被发送到MCU 120。
显示驱动电路在第二显示周期Td2期间将当前帧数据写到第二块B2的像素中以利用当前帧数据更新第二块B2中再现的图像。在第二显示周期Td2期间，第二块B2以外的块B1的像素维持先前帧数据。公共电压Vcom在第二显示周期期间被供应到传感器线L1至Li。
触摸感测单元110在MCU 120的控制下在第二触摸感测周期Tt2期间驱动触摸传感器Cs以输出要发送到MCU 120的触摸数据。
由于触摸传感器110连接到像素，所以触摸传感器Cs与像素之间的寄生电容较大。该寄生电容导致触摸传感器信号的信噪比(SNR)降低。
在显示周期Td1和Td2期间，像素驱动信号(图5中的Vcom、Vdata和Vgate)被供应给像素。Vcom是在显示周期Td1和Td2期间通过传感器线16施加到触摸传感器电极C1、C2、C3(即，公共电极)的公共电压。Vdata是在显示周期Td1和Td2期间供应给数据线S1至Sm的输入图像的数据电压。Vgate是在显示周期Td1和Td2期间供应给选通线G1至Gn的选通脉冲的电压。空载信号LFD在触摸感测周期Tt1和Tt2期间被供应给数据线S1至Sm、选通线G1至Gn和传感器线L1至Li。空载信号LFD向触摸传感器Cs供应电荷以驱动触摸传感器Cs并使像素与触摸传感器Cs之间的寄生电容最小化。
施加到传感器线16的空载信号LFD的电压Vtouch等于触摸传感器20的驱动电压。在图6中，ΔVtouch＝ΔVd＝ΔVg。ΔVd是施加到数据线S1至Sm的空载信号LFD的电压，ΔVg是施加到选通线G1至Gn的空载信号LFD的电压。因此，在触摸感测周期Tt1和Tt2期间，在数据线S1至Sm与传感器线L1至Li之间的寄生电容、选通线G1至Gn与传感器线L1至Li之间的寄生电容以及传感器线L1至Li之间的寄生电容中的每一个中寄生电容的两端之间不存在电压差，因此减小寄生电容中充电的电荷量。
当显示周期Td1和Td2切换为触摸感测周期Tt1和Tt2时，可设定直至空载信号LFD的波形和电压稳定的稳定时间Δt。可根据显示面板100的寄生电容和触摸传感器驱动电压Vtouch来适当地调节稳定时间Δt。在稳定时间Δt之后，驱动触摸传感器Cs并感测触摸输入。
图7是具体地示出图3所示的显示装置的示图。在图7中，标号12表示连接到传感器线L1的触摸传感器电极。
参照图7，SRIC 200连接到传感器线L1和数据线S1和S2。SRIC 200从触摸功率发生器201接收功率以驱动传感器线L1并从定时控制器106接收像素数据以驱动数据线S1和S2。
触摸功率发生器201在从MCU 120接收到触摸同步信号Tsync以及脉宽调制信号PWM_Tx、PWM_DATA和PWM_GATE时与SRIC 200同步。PWM_TX是限定空载信号LFD的占空比和频率的参考信号。PWM_DATA限定供应给数据线S1和S2的空载信号LFD的占空比和频率。PWM_GATE限定供应给选通线G1和G2的空载信号LFD的占空比和频率。
触摸功率发生器201接收外部输入功率并根据触摸同步信号Tsync输出公共电压Vcom以及驱动触摸传感器Cs所需的功率VcomH、VcomL、VGHM和VGLM。VcomH和VcomL是施加到传感器线L1和数据线S1和S2的空载信号LFD的高电平电压和低电平电压。VGH和VGL分别是施加到选通线G1和G2的空载信号LFD的高电平电压和低电平电压。
SRIC 200包括触摸感测单元110、第一复用器202、数据驱动器102和第二复用器203。从数据驱动器102的DAC输出的数据电压Vdata通过源极输出缓冲器被供应给数据线S1和S2。
在MCU 120的控制下，第一复用器202在显示周期Td1和Td2期间将公共电压Vcom供应给传感器线L1，在触摸感测周期Tt1和Tt2期间将来自触摸感测单元110的空载信号LFD供应给传感器线L1。在MCU 120的控制下，第二复用器203在显示周期Td1和Td2期间将来自数据驱动器102的源极输出缓冲器的数据电压Vdata供应给数据线S1和S2，在触摸感测周期Tt1和Tt2期间将来自触摸感测单元110的空载信号LFD供应给数据线L1。
主机系统500和MCU 120可通过I2C或SPI接口在两个方向上彼此通信。MCU 120可向主机系统500发送指示缺陷事件的中断，以防止主机系统500的故障。
定时控制器106可连接到电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)108。EEPROM 108存储控制显示面板驱动电路所需的波形信息和寄存器设定值，例如数据定时控制信号和选通定时控制信号。定时控制器106可通过I2C通信来读取存储在EEPROM 108中的数据。电平移位器107转换选通定时信号的电压并将所转换的电压发送到选通驱动器104。
主机系统500可将输入图像的像素数据作为低电压差分信令(LVDS)信号发送定时控制器106。主机系统500经由SPI在两个方向上与定时控制器106通信。在主机系统500和定时控制器106之间通过SPI来发送显示控制相关数据。
在图7中，MPI表示MCU 120和SRIC 200之间的双向通信接口。在该双向通信接口中，一个MCU 120和多个SRIC(或ROIC)以共享一对时钟线61(以下称为“时钟线对”)和一对数据线62(以下称为“数据线对”)的多点形式连接，如图8和图9所示。在图8中，“ROIC#1至ROIC#6”表示SRIC 200中的ROIC。MCU 200可与定时控制器106一起安装在印刷电路板(PCB)300上。PCB 300通过柔性扁平线缆(FFC)310连接到显示面板100。PCB 300上的线通过FPC310连接到SRIC 200。
根据本公开，MCU 120与SRIC 200之间的线的数量以及MCU的引脚的数量可显著减少，并且可通过多点连接减小EMI的影响。时钟和数据被嵌入在包括正极性信号和负极性信号的差分信号中并通过线对61和62发送。由于差分信令方案的共模信号抑制效应，外部噪声被相等地反映在两个线对中，因此，与单端接信号相比，EMI的影响可减小。
重置信号线63可在MCU 120和SRIC 200之间以多点方式连接。因此，一条重置信号线63可由MCU 120和SRIC 200共享。
通过经由重置信号线63将重置信号RSTN同时发送到SRIC 200，MCU 120可重置SRIC 200的ROIC或控制至少一个RX缓冲器的ON/OFF。重置信号RSTN可生成为TTL电平信号。
时钟线64可在MCU 120和SRIC 200之间以多点方式连接。一条时钟线64可由MCU120和SRIC 200共享。MCU 120通过一条时钟线64向SRIC 200供应驱动SRIC 200的感测单元110(即，ROIC)所需的时钟ECLK。时钟ECLK可作为TTL电平时钟信号发送到SRIC 200。不管数据驱动器102的操作如何，感测单元110可接收单独的时钟ECLK，以即使没有输入图像也感测触摸输入。
参照图9，MCU 120包括第一逻辑单元80、第一接口控制器82、第一时钟发送/接收单元130和第一数据发送/接收单元140。
第一逻辑单元80可分析触摸数据以确定触摸输入位置并生成用于控制感测单元110的控制数据CTRL。控制数据CTRL包括用于控制感测单元110的操作的命令、数据读/写命令、装置地址、寄存器地址等。命令可包括感测定时、缓冲器增益调节、积分器的反馈电容器重置定时等。可根据限定感测定时的控制数据来生成PWM_TX。装置地址具有识别各个SRIC200的ROIC的代码。MCU 120将装置地址发送到SRIC 200以选择执行双向通信的SRIC。MCU120可通过向SRIC 200发送寄存器地址来限定写入或读取触摸数据的起始地址。从第一逻辑单元80输出的数据DDA包括控制数据CTRL。从第一逻辑单元80输出的时钟DCL与数据DDA同步。
第一时钟发送/接收单元130包括第一RX时钟缓冲器71和第一TX时钟缓冲器72。第一RX时钟缓冲器71将通过时钟线对61从SRIC 200接收的差分信号对时钟转换为单端接时钟DCL_RX。第一TX时钟缓冲器72将来自第一接口控制器82的时钟DCL_TX转换为差分信号对并通过时钟线对61向SRIC 200供应正极性时钟和负极性时钟。
第一数据发送/接收单元140包括第二RX数据缓冲器73和第二TX数据缓冲器74。第二RX数据缓冲器73将通过数据线对62从SRIC 200接收的差分信号对数据转换为单端接数据DDA_RX。第二TX数据缓冲器74将来自第一接口控制器82的数据DDA_TX转换为包括正极性数据和负极性数据的差分信号对并通过数据线对62将所转换的差分信号对供应给SRIC200。
第一接口控制器82根据预定数据传输协议对来自逻辑单元80的数据DDA进行编码并将编码的数据DDA供应给第一数据发送/接收单元140。第一接口控制器82将从经由第一数据发送/接收单元140从SRIC 200接收的数据DDA_RX获得的控制数据CTRL供应给逻辑单元80。从SRIC 200生成的控制数据CTRL可包括数据读/写命令。数据读/写命令限定ROIC和MCU中的每一个的接收模式RX和发送模式TX。例如，在数据读命令中，ROIC在发送模式TX下操作并且MCU在接收模式RX下操作。在数据写命令中，MCU在发送模式TX下操作并且ROIC在接收模式RX下操作。第一接口控制器82将来自逻辑单元80的时钟DCL供应给第一时钟发送/接收单元130。
各个SRIC 200包括感测单元110、第二接口控制器84、第二时钟发送/接收单元210和第二数据发送/接收单元220。在图9中，省略了SRIC中的数据驱动器102。
第二时钟发送/接收单元210包括第三RX时钟缓冲器75和第三TX时钟缓冲器76。第三RX时钟缓冲器75将通过时钟线对61从MCU 120接收的差分信号对时钟转换为单端接时钟DCL_RX。第三TX时钟缓冲器76将来自第二接口控制器84的时钟DCL_TX转换为差分信号对并经由时钟线对61向MCU 120发送正极性时钟和负极性时钟。
第二数据发送/接收单元220包括第四RX数据缓冲器77和第四TX数据缓冲器78。第四RX数据缓冲器77将经由数据线对62从MCU 120接收的差分信号对数据转换为单端接数据DDA_RX。第四TX数据缓冲器78将来自第二接口控制器84的数据DDA_TX转换为包括正极性数据和负极性数据的差分信号对并通过数据线对62将所转换的差分信号对供应给MCU 120。
第二接口控制器84根据预定数据传输协议对来自感测单元110的数据DDA进行编码，并将编码的数据供应给第二数据发送/接收单元220。第二接口控制器84将从通过第二数据发送和接收单元220从MCU 120接收的数据DDA_RX获得的控制数据CTRL供应给感测单元110。第二接口控制器84将来自感测单元110的时钟DCL供应给第二时钟发送/接收单元210。
各个SRIC 200还包括接收器控制器86以用于阻挡向ROIC传播的反射波的引入。接收器控制器86可响应于重置信号RSTN、锁定信号LOCK2和从设备选择信号SSN中的至少一个来控制RX缓冲器75和77中的至少一个的ON/OFF。在以下描述中，在第一实施方式中将基于由重置信号RSTN或锁定信号LOCK2控制RX时钟缓冲器75的ON/OFF的示例来描述接收器控制器86，但也可与RX时钟缓冲器75一起控制RX数据缓冲器77。
当重置信号RSTN具有第一逻辑值时，感测单元110和RX缓冲器75和77维持当前操作模式。当重置信号RSTN被生成为在小于预定参考时间的时间周期内具有第二逻辑值时，接收器控制器86将功率施加到RX时钟缓冲器75以唤醒RX时钟缓冲器75以将其切换为活动模式。这里，RX时钟缓冲器75被打开并正常地驱动。当重置信号RSTN从第二逻辑反转为第一逻辑时，接收器控制器86关闭RX时钟缓冲器75的功率以将RX时钟缓冲器75切换为OFF状态。当重置信号RSTN被生成为在大于参考时间周期的时间周期内具有第二逻辑值时，ROIC重置单元113暂时地停止向感测单元110的供电，并通过再供给处理重置配置感测单元110的元件。在另一实施方式中，当施加到定时控制器106的锁定信号LOCK2被切换时，接收器控制器86可将RX时钟缓冲器75切换为ON状态，如图22所示。
图10和图11示出MCU与多个SRIC之间的双向通信协议中定义的数据分组配置。
参照图10和图11，通过数据线对62发送的数据分组包括在起始虚拟时钟与结束虚拟时钟之间分配的报头间隔、寄存器地址周期和数据周期。
起始虚拟时钟和结束虚拟时钟中的每一个包括预定时钟比特。在接收模式RX下操作的从装置的接收器控制器86可监测所接收的数据并且当接收到起始虚拟时钟时唤醒RX数据缓冲器73和77。RX数据缓冲器73和77可被接收器控制器86唤醒以在活动模式下操作以正常地接收数据分组，并且当接收到结束虚拟时钟时，接收器控制器86可切换为空闲模式并关闭。当RX数据缓冲器73和77处于空闲模式时，对RX数据缓冲器73和77的供电被切断，并且在RX数据缓冲器73和77中不存在电流消耗。
报头间隔可包括总共16比特报头代码，其包括4比特前导码、7比特数据长度、1比特读/写和4比特装置地址。前导码根据其编码值限定MCU 120和SRIC 200的操作模式。指示各个SRIC 200的ROIC和MCU 120的发送模式TX和接收模式RX的命令可由前导码包括。例如，当前导码为“1111”时，它是单独地选择SRIC 200的ROIC的MCU命令代码，当前导码为“1110”时，它可以是用于同时选择所有SRIC 200的ROIC的MCU命令。当前导码为1111或1110时，MCU120处于发送模式TX并且SRIC 200的ROIC处于接收模式RX。当前导码为1111时，与MCU 120通信的ROIC由装置地址单独地选择。此外，当前导码为1110时，所有ROIC被同时选择并同时切换为接收模式RX，因此，装置地址被处理为“无关”。
当前导码为“1101”时，它可以是读取存储在SRIC 200的缓冲存储器中的触摸数据的SRIC数据读命令代码。当前导码为“1100”时，它可以是读取存储在SRIC 200的缓冲存储器中的数据的读请求代码。当前导码为1101或1100时，MCU 120处于接收模式TX并且SRIC200的ROIC处于发送模式TX。前导码限定形成与MCU 120的通信链路的SRIC 200的ROIC选择方法以及MCU 120和ROIC的操作模式。
数据长度7比特限定要在数据间隔中发送的数据长度。在寄存器地址之后的数据间隔中接收的数据数量由数据长度7比特所限定的数据数量确定。数据长度可限定最多127数据。装置地址指示SRIC 200的ROIC。寄存器地址限定在数据间隔期间读取或写入要传送的数据的存储器的起始地址。换言之，在寄存器地址之后接收的数据从寄存器地址中限定的存储器的地址写入或读取。这里，存储器可以是内置于MCU 120或SRIC 200中的缓冲存储器。
当在SRIC 200中接收到结束虚拟时钟时，SRIC 200识别出一个数据分组已被完全接收并关闭ROIC的RX缓冲器的功率以将RX缓冲器75和77切换为OFF状态。
用于MCU 120和SRIC 200之间的接口的线对61和62以多点方式连接。在这些线对61和62的两端，如图12所示，需要在RVCCD和RVSSE之间连接的端接电阻器81。高电位电压RVCCD和低电位电压RVSSD被施加到端接电阻器81。当端接电阻器81与发送器TX和接收器RX之间的短截线变长时，由于反射波而发生信号失真。因此，这些元件之间的阻抗匹配重要。
只有当确保在MCU 120和SRIC 200之间发送的数据的信号完整性时，才可获得触摸感测性能的可靠性。信号完整性是电信号的质量的度量，其表示当通过线发送在发送器TX中生成的数字数据信号时将在接收器RX中测量的信号图案维持为原始数字数据而不会由于噪声而失真。这里，线可包括存在于线对61和62中的集成电路、封装或PCB等。信号完整性偏差可由幅度和时间表示。该分析基底的典型示例是眼图测量方法。
图14是示出MCU 120和SRIC 200之间的双向通信方法的示图。在图14中，“活动”是指RX缓冲器被正常地驱动的接收模式，“空闲”是指RX缓冲器未被驱动的空闲模式。
参照图14，当MCU 120处于发送模式TX时，SRIC 200的ROIC在接收模式下操作以从MCU 120接收数据。SRIC 200的ROIC可按照预定次序顺序地在TX模式下操作并将触摸数据发送到MCU 120。
如果SRIC 200的RX时钟缓冲器总是被驱动，当SRIC 200之一在发送模式下操作时，与其相邻的其它SRIC 200的RX时钟缓冲器操作，因此，功耗增加并且反射波通过RX时钟缓冲器75传播到相邻SRIC的ROIC。这里，如果阻抗匹配未被优化，则相邻SRIC显著受反射波影响，并且在SRIC的ROIC的接收器处测量的眼图的电压差减小，使得无法读取信号。在正常信号传输状态的情况下，眼图应该为200mV或更高。然而，可从图14中粉红色范围所指示的眼图看出，眼图被测量为施加有反射波的ROIC中的异常波形，并且电压降低至低于200mV。在这种情况下，施加有反射波的ROIC无法识别所接收的数据是不是来自另一ROIC的数据或者其是不是来自MCU，因此，可能故障。在图13中，非粗线是时钟(DCL)测量值，粗线是数据(DDA)测量值。阴影眼图是MCU和ROIC在两个方向上彼此正常通信时测量的时钟(DCL)和数据(DDA)。
本公开将ROIC的RX时钟缓冲器75维持在OFF状态并且仅在需要时使用唤醒或注意信号将OFF状态切换为ON状态。作为唤醒信号，可利用重置信号RSTN，或者可使用与重置信号RSTN分离的信号。
图15是示出使用重置信号的ROIC重置和RX时钟缓冲器的唤醒的电路图。图15所示的电路可被嵌入在各个SRIC中。
参照图15，从MCU 120输出的重置信号RSTN通过重置信号线63分支并传送至SRIC200。在各个SRIC 200中，重置信号RSTN被供应给ROIC重置单元113和接收器控制器86。
ROIC重置单元113包括第一计数器133、第二计数器134和与门135。当SRIC 200的驱动功率被切断时或者当重置信号RSTN被生成为第二逻辑值达预定参考时间或更大时，ROIC重置单元113重置感测单元110的所有组件。重置信号RSTN的第一逻辑值可为高电平(高＝1)，第二逻辑值可为低电平(低＝0)。
功率感测单元131监测功率的电压电平，并且当电压等于或高于预定参考电压时输出具有第一逻辑值的输出信号，当功率被放电为具有低于预定参考的电压时生成具有第二逻辑值的输出信号。因此，功率感测单元131感测SRIC 200的驱动功率ON/OFF。
时钟恢复单元132通过使用时钟数据恢复(CDR)电路恢复数据驱动器102通过EPI接口接收的数据中安装的时钟来生成用于对输入图像的数据采样的内部时钟EPI_CLK。
当重置信号RSTN通过从时钟恢复单元132输入的内部时钟EPI_CLK反转为第二逻辑值时，第一计数器133开始对重置信号RSTN的第二逻辑间隔(低间隔)进行计数。当重置信号RSTN的第二逻辑间隔达到预定参考时间时，第一计数器133输出第二逻辑值，在其它情况下输出第一逻辑值。
当重置信号RSTN通过从MCU 120接收的时钟ECLK反转为第二逻辑值时，第二计数器134开始对重置信号RSTN的第二逻辑间隔进行计数。当重置信号RSTN的第二逻辑间隔达到预定参考时间时，第二计数器134输出第二逻辑值，在其它情况下输出第一逻辑值。
当功率感测单元131的输出信号、第一计数器133的输出信号和第二计数器134的输出全部具有高逻辑电平时，与门113输出第一逻辑值。当与门113的输出信号具有第一逻辑值时，感测单元110维持当前操作模式。此外，如果功率感测单元131的输出信号、第一计数器133的输出信号和的第二计数器134输出信号中的任一个具有第二逻辑值，则与门113生成具有第二逻辑值的输出信号。当与门113的输出信号具有第二逻辑值时，感测单元110被重置和初始化。因此，当功率被切断时或者当使用从MCU 120接收的时钟CLK或数据驱动器102的内部时钟EPI_CLK计数的重置信号RSTN的第二逻辑间隔为预定参考时间或更大时，ROIC重置单元113将感测单元110初始化。参考时间可被设定为500μs，但不限于此，因为其仅是示例。
当重置信号RSTN的逻辑值被反转为第二逻辑值时，接收器控制器86向RX时钟缓冲器75供应功率以在活动模式下驱动RX缓冲器75和77。当重置信号RSTN的第二逻辑间隔小于参考时间时，接收器控制器86维持RX时钟缓冲器75的ON状态，此后，当重置信号RSTN被反转为第一逻辑值时，接收器控制器86切断时钟缓冲器75的功率以将RX时钟缓冲器75切换为OFF状态。
图16是示出ROIC的RX时钟缓冲器75的ON/OFF间隔的示图。在图16中，间隔(A)是包括显示周期Td1和稳定时间Δt的数据传输待命间隔。在间隔(A)期间SRIC 200的RX时钟缓冲器75维持在OFF状态。间隔(B1)和(B2)包括发送触摸数据的周期。各个间隔B1和B2被划分为RX时钟缓冲器75的启用间隔C和RX时钟缓冲器75被关闭的停用间隔D。在间隔(B1)期间第一SRIC 200的ROIC可在发送模式TX下操作以向MCU 120发送触摸数据。在间隔(B2)期间第二SRIC 200的ROIC可在发送模式TX下操作以向MCU 120发送触摸数据。在RX时钟缓冲器75的启用间隔(C)期间，RX时钟缓冲器75通过施加到其的功率而打开。这里，RX时钟缓冲器75在活动模式下正常地驱动。在RX时钟缓冲器75的停用周期D期间，RX时钟缓冲器75被断电并且RX时钟缓冲器75处于OFF状态。在停用周期(D)期间，RX时钟缓冲器75未被驱动，因此不存在RX时钟缓冲器75的电流消耗。
图17是示出图15所示的电路的输入/输出波形的波形图。在图17中，POR是功率感测单元131的输出信号，CNT是第一计数器133和第二计数器134的输出信号。重置逻辑是与门135的输出信号。
图18是示出当重置信号的第二逻辑间隔出现大于预定参考时间的时间时的计数器重置的波形图。如图18所示，当在重置信号RSTN的第二逻辑间隔中输入脉冲时，计数器133和134重置并再次开始计数。因此，可防止重置信号RSTN的第一逻辑间隔中的故障，并且RX时钟缓冲器75的唤醒和感测单元110的重置操作可彼此区分。
图19是示出RX时钟缓冲器的ON/OFF间隔的波形图。
参照图19，当重置信号RSTN反转为第二逻辑值时，RX时钟缓冲器75可通电并切换为活动模式时。这里，由MCU 120选择的ROIC可通过从MCU 120接收读请求代码(ReadRequest)在接收模式RX下操作。当重置信号RSTN的第一逻辑间隔小于500μs时，ROIC不重置并且RX时钟缓冲器75切换为ON状态。
重置信号RSTN包括第一逻辑间隔(a)和第二逻辑间隔(C)。第一逻辑间隔(a)可存在于图16中的间隔(A)的稳定时间Δtd内。第一逻辑间隔(a)可以是功率被供应给MCU 120的通电状态的间隔或者要设定ROIC的寄存器的间隔。第二逻辑间隔(C)可以是用于指定ROIC的装置地址和数据长度的间隔，以便于在完成触摸输入的感测之后当对应ROIC向MCU120发送指示触摸数据的传输就绪的命令代码时MCU 120读取触摸数据。第一逻辑间隔(a)和第二逻辑间隔(C)中的每一个被生成为500μs。因此，在第一逻辑间隔(a)和第二逻辑间隔(C)期间ROIC的RX时钟缓冲器75被打开以正常地驱动之后，当重置信号RSTN反转为高逻辑时RX时钟缓冲器75再次关闭。
第一ROIC(ROIC#1)在周期(d)期间根据MCU 120的读数据请求在发送模式TX下操作，并将存储在缓冲存储器中的触摸数据发送到MCU 120。这里，其它ROIC(ROIC#2)不受反射波影响，因为RX时钟缓冲器75保持在OFF状态。可从图19看出，由于RX时钟缓冲器仅在触摸感测周期Tt1和Tt2的部分中驱动，而非在整个触摸感测周期期间驱动，所以当从ROIC发送触摸数据时，可减小ROIC的电流消耗并且可减小其它ROIC的反射波。
图20是示出在定时控制器106和SRIC 200之间连接的锁定检查线21的示例的示图。在图20中，标号“Rup”是连接在VCC和线21之间的上拉电阻器。图21A和图21B是示出使用锁定信号唤醒RX时钟缓冲器的SRIC的示例的示图。图22是示出使用锁定信号控制RX时钟缓冲器的ON/OFF的示例的波形图。
参照图20至图21，根据EPI接口协议，如果由所有SIC的CDR恢复的内部时钟的相位未被锁定，则定时控制器106发送前导信号，直至内部时钟的相位被锁定，并且当内部时钟的相位被锁定时，定时控制器106不发送控制数据和像素数据。为此，锁定检查线21以多点或多支路形式将定时控制器106和SRIC 100连接。因此，SRIC 100通过共享一条锁定检查线21来连接到定时控制器106。
在图20中，LOCK1是被锁定为VCC电位的高逻辑的第一锁定信号。LOCK2是通过锁定检查线21发送到定时控制器106和SRIC 200二者的第二锁定信号。
如图21A和图21B所示，各个SRIC 200还包括第一唤醒控制器87、第二唤醒控制器88和锁定检查单元136。
在显示周期Td1和Td2和触摸感测周期Tt1和Tt2期间，第一SRIC(SRIC#1)的接收器控制器86将RX时钟缓冲器75维持在ON状态。在第一SRIC(SRIC#1)中，第一RX唤醒控制器87在MCU 120的控制下在有必要驱动RX时钟缓冲器75(C)时将唤醒信号施加到锁定检查单元136。
在除了第一SRIC(SRIC#1)之外的SRIC#2至#6的情况下，第二唤醒控制器88对锁定信号LOCK2的第二逻辑间隔进行计数，并且如果第二逻辑间隔小于参考时间，则第二唤醒控制器88向第一唤醒控制器87发送中断信号。响应于来自第二唤醒控制器的中断信号，第一唤醒控制器87向锁定检查单元136发送唤醒信号。锁定检查单元136相应地将锁定信号LOCK2反转。
当由时钟恢复单元32恢复的时钟EPI_CLK的相位被锁定时，锁定检查单元136将锁定信号LOCK2生成为第一逻辑值。此外，当时钟EPI_CLK的相位未被锁定时，锁定检查单元136将锁定信号LOCK2反转为第二逻辑值。当如图22中虚线圆圈所指示，接收到来自第一唤醒控制器87的唤醒信号时，锁定检查单元136对时钟EPI_CLK进行计数并将锁定信号LOCK切换小于预定参考时间的短时间。响应于短锁定信号LOCK2的第二逻辑值，第一SRIC(SRIC#1)以外的SRIC#2至#6的接收器控制器86将功率施加到RX时钟缓冲器75以正常地驱动RX时钟缓冲器75。这里，RX时钟缓冲器75从空闲模式反转为活动模式。
图23是示出根据本公开的另一实施方式的信号传输装置的示图。图24是示出根据从设备选择信号(以下称为“SSN信号”)的MCU和ROIC的发送/接收状态的示图。图25是示出根据SSN信号的ROIC的RX缓冲器和MCU的状态的示图。图26是示出根据SSN信号控制RX缓冲器的ON/OFF的接收器控制器的示图。
参照图23至图26，本公开的信号传输装置通过以多点或多支路形式将ROIC ROIC#1至ROIC#4与MCU连接的线来发送和接收触摸数据。所述线包括发送差分信号的时钟的时钟线对61、发送差分信号的数据的数据线对62以及发送生成为TTL信号的SSN信号的线65。线65以多点形式连接在MCU与ROIC之间。因此，MCU和ROIC共享发送SSN信号的单条线65。
通过MCU与ROIC ROIC#1至ROIC#4之间的数据线对62发送的数据分组包括在起始虚拟时钟与结束虚拟时钟之间分配的报头间隔、寄存器地址间隔和数据间隔。
当SSN信号具有第二逻辑值(低＝0)时，MCU在发送模式TX下操作并且所有ROIC在接收模式RX下操作。当SSN信号具有第一逻辑值(高＝1)时，由MCU选择的ROIC在发送模式TX下操作并且MCU在接收模式RX下操作。MCU可通过在报头间隔期间发送的命令代码来选择要向其发送触摸数据的ROIC。当SSN信号具有第一逻辑值(高＝1)时，ROIC的RX缓冲器75和77被控制为空闲模式。ROIC的接收器控制器86响应于具有第一逻辑值的SSN信号关闭RX缓冲器75和77的功率，以将RX缓冲器75和77控制为空闲模式。响应于具有第二逻辑值的SSN信号，接收器控制器86将功率施加到所有ROIC中的RX缓冲器75和77并在活动模式下控制RX缓冲器75和77。
在本公开中，如图25所示，使用SSN信号在发送模式TX下操作的ROIC以外的ROIC中的RX缓冲器75和77的功率被切断，以将对应RX缓冲器75和77控制为空闲模式。结果，在本公开中，通过只有在需要时驱动RX缓冲器75和77，RX缓冲器75和77的电流消耗可减少，并且传播到在发送模式TX下操作的ROIC附近的ROIC的反射波被阻挡以减小反射波的影响，因此保证MCU与ROIC之间的信号完整性。
图27是示出图23至图26所示的实施方式的仿真的示图。在图27中，DDA_A是差分数据。DCL_A是差分时钟。SRICO是第一SRIC的ROIC。MPI0_RX_Power是ROIC的RX功率状态。MPI0_TX_Power是ROIC的TX功率状态。MSPI0_SSN是施加到第一SRIC的ROIC的SSN。SSN信号以多点形式经由线65同时施加到所有SRIC 200。
SRIC1至SRIC3是第二至第四SRIC。Rx_c_state[2:0]是RX缓冲器状态。当SSN信号处于第二逻辑间隔(低＝0)时，启用Rx_c_state[2:0]。当SSN信号处于第一逻辑间隔(高＝1)时，SRIC根据MCU选择按照SRIC0至SRIC3的次序顺序地切换为发送模式TX以将触摸数据发送到MCU。在此仿真中，由于所有信号被读取，所以在SRIC处接收的信号的眼图的检查结果确认了完整性。
如上所述，本公开的信号传输装置以多点或多支路形式通过线将MCU与多个ROIC(或SRIC)连接，并通过双向通信通过这些线来发送编码有命令或数据的差分信号。结果，本公开可显著减少MCU与ROIC之间的线的数量并减小EMI影响。例如，由于可在MCU和ROIC之间作为差分信号发送时钟和数据，所以可仅通过四个引脚向MCU发送数据以及从MCU接收数据。当MCU和六个ROIC连接时，MCU仅需要四个引脚。可在MCU与ROIC之间添加施加用于ROIC初始化的重置信号的线。由于发送用于限定MCU和ROIC之间的发送/接收模式的命令以及用于限定ROIC选择编号的命令代码等，所以不需要双向通信所需的单独引脚或信号。
根据本公开，由于MCU和ROIC之间的双向通信所需的MCU的引脚的数量减少并且MCU和ROIC之间的线的数量减少，所以ROIC的大小可减小并且布置有ROIC的板上包括玻璃上线(OLG)区域的边框区域可减小，另外，由于线的宽度通过线的数量的减少而增加，所以线电阻可减小。
只有当检测到重置信号或锁定信号的改变时或者只有当使用从设备选择信号(SSN)需要数据接收时，本公开的信号传输装置在触摸感测周期期间唤醒RX缓冲器以将它们切换为ON状态并控制RX缓冲器的ON/OFF，而非将ROIC的RX缓冲器保持在ON状态。因此，本公开的信号传输装置可实现RX缓冲器的注意功能而无需将附加引脚和线用于RX缓冲器的ON/OFF，并且可控制RX缓冲器的ON/OFF。
由于只有在需要时才驱动RX缓冲器，所以可减小ROIC的电流消耗以及传播到发送触摸数据的ROIC以外的ROIC的反射波的影响。此外，本公开可通过减小反射波的影响来保证MCU和ROIC之间的信号完整性。
根据本公开的信号传输装置可提供MCU和ROIC之间的双向通信，其能够根据触摸屏的尺寸的增加和有源笔的应用以及诸如外部无线电噪声等的信号干扰特性(电源抗干扰性)改进触摸数据传输量的增加。
本公开适用于需要MCU和ROIC之间的双向通信的各种触摸传感器装置和显示装置以及内嵌式触摸面板。
根据本公开的各种实施方式的信号传输装置以及使用其的显示装置可描述如下。
该信号传输装置包括：多个集成电路，其驱动触摸传感器并输出从触摸传感器获得的触摸数据；控制器，其控制集成电路并基于从集成电路接收的触摸数据来确定触摸输入；以及多条线，其以多点方式将控制器和集成电路连接。控制器和集成电路经由所述线在两个方向上彼此通信。在控制器和集成电路之间发送的差分信号的数据分组包括在起始虚拟时钟和结束虚拟时钟之间分配的报头间隔、寄存器地址间隔和数据间隔。报头间隔限定集成电路和控制器的接收模式和发送模式以及要在数据间隔中发送的数据长度。寄存器地址间隔限定要在数据间隔中发送的数据的读或写起始地址。
报头间隔还包括识别各个集成电路的装置地址代码以及限定要在数据间隔中发送的数据长度的代码。
报头间隔包括由控制器生成并单独地选择集成电路或共同地选择全部集成电路的命令。
各个集成电路包括：第一接收缓冲器，其接收包括数据分组的差分信号；第二接收缓冲器，其接收包括与数据分组同步的时钟的差分信号；以及接收器控制器，其通过所述线中的任一条来控制第一和第二接收缓冲器中的至少一个的ON/OFF。
所述线中的任一条是将由控制器生成的重置信号同时施加到集成电路的重置信号线。当重置信号的特定逻辑间隔为预定参考时间或更大时，集成电路重置。
当重置信号的特定逻辑间隔小于预定参考时间时，接收器控制器唤醒第二接收缓冲器。
当接收到起始虚拟时钟时，接收器控制器唤醒第一接收缓冲器，并且当接收到结束虚拟时钟时，将第一接收缓冲器切换为OFF状态。
当控制器从集成电路当中选择的集成电路将触摸数据发送到控制器时，其它剩余集成电路的第二接收缓冲器处于OFF状态。
所述线中的任一条是将由控制器生成的从设备选择信号同时施加到集成电路的线。当从设备选择信号具有第一逻辑值时，接收器控制器切断接收缓冲器的功率以将接收缓冲器控制为空闲模式。当从设备选择信号具有第二逻辑值时，接收器控制器将功率施加到所有集成电路的接收缓冲器以将接收缓冲器控制为活动模式。
当从设备选择信号具有第一逻辑值时，由控制器根据报头间隔的命令选择的集成电路在发送模式下操作并且控制器在接收模式下操作。当从设备选择信号具有第一逻辑值时，接收器控制器将集成电路的接收缓冲器控制为空闲状态。
当从设备选择信号具有第二逻辑值时，控制器在发送模式下操作并且集成电路在接收模式下操作。
该显示装置包括：数据集成电路，其将输入图像的像素数据写到像素中；多个触摸感测集成电路，其驱动触摸传感器以输出从触摸传感器获得的触摸数据；触摸感测控制器，其控制集成电路并基于从集成电路接收的触摸数据来确定触摸输入；定时控制器，其将输入图像的像素数据发送到数据集成电路并向触摸感测控制器供应同步信号，该同步信号限定驱动像素的显示间隔以及驱动触摸传感器的触摸感测周期；以及多条线，其以多点方式将触摸感测控制器和触摸感测集成电路连接。触摸感测控制器和触摸感测集成电路经由所述线在两个方向上彼此通信。在触摸感测控制器和触摸感测集成电路之间发送的差分信号的数据分组包括在起始虚拟时钟和结束虚拟时钟之间分配的报头间隔、寄存器地址间隔和数据间隔。报头间隔限定触摸感测集成电路和触摸感测控制器的接收模式和发送模式以及要在数据间隔中发送的数据长度。寄存器地址间隔限定要在数据间隔中发送的数据的读或写起始地址。
各个触摸感测集成电路包括：第一接收缓冲器，其接收包括数据分组的差分信号；第二接收缓冲器，其接收包括与数据分组同步的时钟的差分信号；以及接收器控制器，其通过所述线中的任一条来控制第一和第二接收缓冲器中的至少一个的ON/OFF。
所述线中的任一条是将由触摸感测控制器生成的重置信号同时施加到触摸感测集成电路的重置信号线。当重置信号的特定逻辑间隔为预定参考时间或更大时，触摸感测集成电路重置。
当重置信号的特定逻辑间隔小于预定参考时间时，接收器控制器唤醒第二接收缓冲器。
当触摸感测控制器从触摸感测集成电路当中选择的触摸感测集成电路在发送模式下操作并将触摸数据发送到触摸感测控制器时，除了所选择的触摸感测集成电路以外的其它触摸感测集成电路的第二接收缓冲器处于OFF状态。
各个数据集成电路包括：时钟恢复单元，其接收从定时控制器接收的时钟内部数据，恢复时钟，并生成内部时钟；以及锁定检查单元，当内部时钟的相位被锁定时，该锁定检查单元将具有第一逻辑值的锁定信号发送到定时控制器。
该显示装置还包括：接收器控制器，其响应于锁定信号来控制第二接收缓冲器的ON/OFF；以及唤醒控制器，其向锁定检查单元供应唤醒信号。锁定检查单元响应于唤醒信号将锁定信号切换为第二逻辑值达小于预定参考时间的时间。当锁定信号被切换时，接收器控制器唤醒第二接收缓冲器。
所述线中的任一条是将由触摸感测控制器生成的从设备选择信号同时施加到触摸感测集成电路的线。当从设备选择信号具有第一逻辑值时，接收器控制器切断接收缓冲器的功率以将接收缓冲器控制为空闲模式。当从设备选择信号具有第二逻辑值时，接收器控制器将功率施加到所有触摸感测集成电路的接收缓冲器以将接收缓冲器控制为活动模式。
当从设备选择信号具有第一逻辑值时，由触摸感测控制器根据报头间隔的命令选择的触摸感测集成电路在发送模式下操作并且触摸感测控制器在接收模式下操作。当从设备选择信号具有第一逻辑值时，接收器控制器将触摸感测集成电路的接收缓冲器控制为空闲状态。
尽管已参照其多个例示性实施例描述了实施方式，但应该理解，本领域技术人员可想到落入本公开的原理的范围内的众多其它修改和实施方式。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，可对主题组合布置的组成部件和/或布置进行各种变化和修改。除了组成部件和/或布置的变化和修改之外，对于本领域技术人员而言替代使用也将是显而易见的。
本申请要求2018年9月20日提交的韩国专利申请No.10-2018-0113163的权益，其通过引用完整并入本文。

Claims (20)

1.一种信号传输装置，该信号传输装置包括：
多个集成电路，所述多个集成电路驱动触摸传感器并输出从所述触摸传感器获得的触摸数据；
控制器，该控制器控制所述多个集成电路并基于从所述多个集成电路接收的所述触摸数据来确定触摸输入；以及
多条线，所述多条线以多点方式将所述控制器和所述多个集成电路连接，
其中，所述控制器和所述多个集成电路经由所述线在两个方向上彼此通信，
在所述控制器和所述多个集成电路之间发送的差分信号的数据分组包括在起始虚拟时钟和结束虚拟时钟之间分配的报头间隔、寄存器地址间隔和数据间隔，
所述报头间隔限定所述多个集成电路和所述控制器的接收模式和发送模式以及要在所述数据间隔中发送的数据长度，并且
所述寄存器地址间隔限定要在所述数据间隔中发送的数据的读或写起始地址。
2.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，
所述报头间隔还包括识别所述多个集成电路的每一个的装置地址代码以及限定要在所述数据间隔中发送的数据长度的代码。
3.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，
所述报头间隔包括由所述控制器生成并单独地选择所述多个集成电路或共同地选择全部集成电路的命令。
4.根据权利要求1所述的信号传输装置，其中，
所述多个集成电路的每一个包括：
第一接收缓冲器，该第一接收缓冲器接收包括所述数据分组的所述差分信号；
第二接收缓冲器，该第二接收缓冲器接收包括与所述数据分组同步的时钟的差分信号；以及
接收器控制器，该接收器控制器通过所述线中的任一条来控制所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器中的至少一个的开启/关闭。
5.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中，
所述线中的任一条是将由所述控制器生成的重置信号同时施加到所述多个集成电路的重置信号线，并且
当所述重置信号的特定逻辑间隔为预定参考时间或所述重置信号的特定逻辑间隔大于预定参考时间时，所述多个集成电路被重置。
6.根据权利要求5所述的信号传输装置，其中，
当所述重置信号的所述特定逻辑间隔小于所述预定参考时间时，所述接收器控制器唤醒所述第二接收缓冲器。
7.根据权利要求6所述的信号传输装置，其中，
当接收到所述起始虚拟时钟时，所述接收器控制器唤醒所述第一接收缓冲器，并且当接收到所述结束虚拟时钟时，将所述第一接收缓冲器切换为关闭状态。
8.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中，
当所述控制器从所述多个集成电路当中选择的集成电路将所述触摸数据发送到所述控制器时，除了所选择的集成电路以外的其它多个集成电路的所述第二接收缓冲器处于关闭状态。
9.根据权利要求4所述的信号传输装置，其中，
所述线中的任一条是将由所述控制器生成的从设备选择信号同时施加到所述多个集成电路的线，并且
当所述从设备选择信号具有第一逻辑值时，所述接收器控制器切断所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器的功率以将所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器控制为空闲模式，并且
当所述从设备选择信号具有第二逻辑值时，所述接收器控制器将功率施加到所有所述多个集成电路的所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器以将所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器控制为活动模式。
10.根据权利要求9所述的信号传输装置，其中，
当所述从设备选择信号具有所述第一逻辑值时，由所述控制器根据所述报头间隔的命令从所述多个集成电路当中选择的集成电路在发送模式下操作并且所述控制器在接收模式下操作，并且
当所述从设备选择信号具有所述第一逻辑值时，所述接收器控制器将所述多个集成电路的所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器控制为空闲状态。
11.根据权利要求10所述的信号传输装置，其中，
当所述从设备选择信号具有所述第二逻辑值时，所述控制器在所述发送模式下操作并且所述多个集成电路在所述接收模式下操作。
12.一种显示装置，该显示装置包括：
数据集成电路，所述数据集成电路将输入图像的像素数据写到像素中；
多个触摸感测集成电路，所述多个触摸感测集成电路驱动触摸传感器以输出从所述触摸传感器获得的触摸数据；
触摸感测控制器，该触摸感测控制器控制所述多个触摸感测集成电路并基于从所述多个触摸感测集成电路接收的所述触摸数据来确定触摸输入；
定时控制器，该定时控制器将所述输入图像的所述像素数据发送到所述数据集成电路并向所述触摸感测控制器供应同步信号，该同步信号限定驱动所述像素的显示间隔以及驱动所述触摸传感器的触摸感测周期；以及
多条线，所述多条线以多点方式将所述触摸感测控制器和所述多个触摸感测集成电路连接，
其中，所述触摸感测控制器和所述多个触摸感测集成电路经由所述线在两个方向上彼此通信，
在所述触摸感测控制器和所述多个触摸感测集成电路之间发送的差分信号的数据分组包括在起始虚拟时钟和结束虚拟时钟之间分配的报头间隔、寄存器地址间隔和数据间隔，
所述报头间隔限定所述多个触摸感测集成电路和所述触摸感测控制器的接收模式和发送模式以及要在所述数据间隔中发送的数据长度，并且
所述寄存器地址间隔限定要在所述数据间隔中发送的数据的读或写起始地址。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，
所述多个触摸感测集成电路中的每一个包括：
第一接收缓冲器，该第一接收缓冲器接收包括所述数据分组的所述差分信号；
第二接收缓冲器，该第二接收缓冲器接收包括与所述数据分组同步的时钟的差分信号；以及
接收器控制器，该接收器控制器通过所述线中的任一条来控制所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器中的至少一个的开启/关闭。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
所述线中的任一条是将由所述触摸感测控制器生成的重置信号同时施加到所述多个触摸感测集成电路的重置信号线，并且
当所述重置信号的特定逻辑间隔为预定参考时间或所述重置信号的特定逻辑间隔大于预定参考时间时，所述多个触摸感测集成电路被重置。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，
当所述重置信号的所述特定逻辑间隔小于所述预定参考时间时，所述接收器控制器唤醒所述第二接收缓冲器。
16.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
当所述触摸感测控制器从所述多个触摸感测集成电路当中选择的触摸感测集成电路在发送模式下操作并将所述触摸数据发送到所述触摸感测控制器时，除了所选择的触摸感测集成电路以外的其它触摸感测集成电路的所述第二接收缓冲器处于关闭状态。
17.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
各个所述数据集成电路包括：
时钟恢复单元，该时钟恢复单元接收从所述定时控制器接收的时钟内部数据，恢复所述时钟，并生成内部时钟；以及
锁定检查单元，当所述内部时钟的相位被锁定时，该锁定检查单元将具有第一逻辑值的锁定信号发送到所述定时控制器。
18.根据权利要求17所述的显示装置，该显示装置还包括：
接收器控制器，该接收器控制器响应于所述锁定信号来控制所述第二接收缓冲器的开启/关闭；以及
唤醒控制器，该唤醒控制器向所述锁定检查单元供应唤醒信号，
其中，所述锁定检查单元响应于所述唤醒信号将所述锁定信号切换为第二逻辑值达小于预定参考时间的时间，并且
当所述锁定信号被切换时，所述接收器控制器唤醒所述第二接收缓冲器。
19.根据权利要求13所述的显示装置，其中，
所述线中的任一条是将由所述触摸感测控制器生成的从设备选择信号同时施加到所述多个触摸感测集成电路的线，并且
当所述从设备选择信号具有第一逻辑值时，所述接收器控制器切断所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器的功率以将所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器控制为空闲模式，并且
当所述从设备选择信号具有第二逻辑值时，所述接收器控制器将功率施加到所有所述多个触摸感测集成电路的所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器以将所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器控制为活动模式。
20.根据权利要求19所述的显示装置，其中，
当所述从设备选择信号具有所述第一逻辑值时，由所述触摸感测控制器根据所述报头间隔的命令选择的触摸感测集成电路在发送模式下操作并且所述触摸感测控制器在接收模式下操作，并且
当所述从设备选择信号具有所述第一逻辑值时，所述接收器控制器将所述多个触摸感测集成电路的所述第一接收缓冲器和所述第二接收缓冲器控制为空闲状态。
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