CN114174967A - 发光二极管（led）触摸显示电路 - Google Patents

Abstract

一种触摸显示单元，所述触摸显示单元包括发光二极管(LED)和LED触摸传感器。所述LED触摸传感器包括数据驱动输入电路，所述数据驱动输入电路可操作以生成基于数字输入的发射‑接收信号。所述发射‑接收信号包括发射信号分量和接收信号分量。所述LED触摸传感器还包括驱动感测电路，所述驱动感测电路可操作以：当所述发射信号分量活动时，根据所述发射信号分量的光强度值正向偏置所述LED，使得所述LED发出光；以及当所述接收信号分量活动时，反向偏置所述LED，使得所述LED基于接收到的光生成电流并且生成电流的数字表示。所述LED触摸传感器还包括数据输出电路，所述数据输出电路可操作以基于所述电流的数字表示来产生光强度的数字表示。

Description

发光二极管(LED)触摸显示电路

技术领域

本发明大体上涉及数据通信系统，并且更具体地涉及感测数据收集和/或通信。

背景技术

传感器广泛应用于家庭自动化、工业系统、医疗保健、交通等领域。例如，传感器被置于身体、汽车、飞机、船、轮船、卡车、摩托车、手机、电视、触摸屏、工厂、电器、电机、收银台等中以用于各种应用。

通常，传感器将物理量转换为电信号或光信号。例如，传感器将物理现象(诸如生物条件、化学条件、电条件、电磁条件、温度、磁条件、机械运动(位置、速度、加速度、力、压力)、光学条件和/或放射性条件)转换为电信号。

传感器包括换能器，其功能是将一种形式的能量(例如，力)转换为另一种形式的能量(例如，电信号)。有各种换能器可支持传感器的各种应用。例如，换能器是电容器、压电式换能器、压阻式换能器、热换能器、热电偶、光电导式换能器诸如光敏电阻、光电二极管和/或光电晶体管。

传感器电路耦合到传感器以向传感器提供电力以及从传感器接收表示物理现象的信号。传感器电路包括与传感器连接的至少三个电连接：一个用于电源；另一个用于公共电压参考(例如，接地)；并且第三个用于接收表示物理现象的信号。随着物理现象从一个极端变化到另一个极端(对于感测物理现象的范围)，表示物理现象的信号将从电源电压变化到接地。

传感器电路将接收到的传感器信号提供给一个或多个计算设备进行处理。已知计算设备用于传送数据、处理数据和/或存储数据。计算设备可以是蜂窝电话、膝上型电脑、平板电脑、个人计算机(PC)、工作站、视频游戏设备、服务器和/或支持每小时数百万网络搜索、股票交易或在线购买的数据中心。

计算设备为各种应用处理传感器信号。例如，计算设备处理传感器信号以确定运输期间冷藏货车中各种物品的温度。作为另一个实施例，计算设备处理传感器信号以确定触摸屏上的触摸。作为又一个实施例，计算设备处理传感器信号以确定产品生产线中的各种数据点。

附图说明

图1A至图1C是发光二极管(LED)偏置条件的实施例的示意性框图；

图2是发光二极管(LED)在光发出模式下的电流-电压(I-V)特性的实施例；

图3是发光二极管(LED)在光接收模式下的电流-电压(I-V)特性的实施例；

图4是根据本发明的发光二极管(LED)触摸显示单元的实施方式的示意性框图；

图4A是根据本发明的发光二极管(LED)触摸显示单元的另一个实施方式的示意性框图；

图5A至图5B是根据本发明的生成响应输出的实施例的示意性框图；

图6A至图6B是根据本发明的基于环境光水平和物体距离确定交互作用的实施例；

图7是根据本发明的由发光二极管(LED)触摸显示单元进行的基于环境光的触摸检测方法的实施例的逻辑图；

图8A至图8B是根据本发明的发光二极管(LED)触摸传感器的示意性框图；

图9A至图9D是根据本发明的驱动感测电路的实施方式的示意性框图；

图10A至图10C是根据本发明的双向相关电流源的示意性框图；

图11A至图11C是根据本发明的数据驱动输入电路的实施方式的示意性框图；

图12是根据本发明的模式启用模块和发射/接收驱动模块的实施方式的示意性框图；

图13是锁相环路(PLL)的实施方式的示意性框图；

图14是根据本发明的模式启用模块和发射/接收驱动模块的信号的示意性框图；

图15是根据本发明的模式启用模块和发射/接收驱动模块的另一个实施方式的示意性框图；

图16是根据本发明的模式启用模块和发射/接收驱动模块的信号的示意性框图；

图17是根据本发明的发光二极管(LED)触摸显示电路的示意性框图；

图18是根据本发明的发光二极管(LED)的发射和接收选择信号的实施例的示意性框图；

图19A至图19B描绘了根据本发明的光与物体距离的曲线图；以及

图20是根据本发明的由发光二极管(LED)触摸显示电路进行的基于光的触摸检测方法的实施例的逻辑图。

具体实施方式

图1A至图1C是发光二极管(LED)偏置条件的实施例的示意性框图。LED是一种半导体二极管，由彼此接触放置形成p-n结12的p型和n型半导体材料组成。n型半导体材料掺杂有贡献自由电子的施体，而p型半导体材料掺杂有形成电子缺失或带正电空穴的受体。

图1A描绘了在零偏置条件10下的LED的实施例。零偏置条件是当没有外部势能施加到p-n结12时的条件。当n型材料和p型材料(例如，形成p区和n区)首先接合时，来自施体原子的带负电的自由电子16迁移通过p-n结12以填充p区中带正电的空穴14，留下带正电的施体离子20。来自p区中受体原子的空穴14朝向自由电子以相反的方向迁移通过p-n结12，留下带负电的受体离子18。

结果，p区沿p-n结12的电荷密度被带负电的受体离子18填充，并且n区沿该结的电荷密度被带正电的施体离子20填充。这个过程来回重复，直到通过该结的电子的数量具有足够大的电荷以防止再有任何电子或空穴穿越该结。最终出现平衡状态，在p-n结12周围产生自然势垒区，在该自然势垒区p-n结耗尽自由载流子(例如，自由电子和空穴)。因此，p-n结12周围的这个区域被称为耗尽层。

图1B描绘了在正向偏置条件22下的LED的实施例。当LED在正向偏置条件下连接时，负电压被施加到n区，并且正电压被施加到p区。如果该外部电压变得大于势垒(例如，阈值电压的常见值介于0.6伏至1.4伏之间)，则势垒的反作用将被克服，并且电流将开始流动，因为负电压将电子朝向p-n结12排斥，给电子以能量来穿越带正电的空穴并与带正电的空穴结合。

正向偏置电压26的施加引致耗尽层变得非常小，从而形成通过p-n结12的低阻抗路径并允许大电流流动。因为当正向偏置高于电压阈值时LED可以传导“无限的”电流，所以LED在正向偏置条件下实际上变为短路，并且电阻通常串联使用以限制其电流。

在传统二极管中，当电子与空穴结合时，以热的形式释放能量。然而，由于为LED所选择的半导体材料，对于负电荷和正电荷的每次复合，都会以光的光子24的形式释放电磁能量量子。LED的颜色取决于所用半导体材料的组合以及p区和n区的能隙(例如，将电子从原子的价带移动到其导带所需的能量的量)。

电子在这个过程中损失的能量越多，产生的光的频率就越高(并且波长越短)。不同的LED化合物在可见光谱的特定区中发出光，并且因此产生不同的强度水平。对所用半导体材料的选择决定了光子光发出的总体波长，并且因此决定了所发出的光的所得颜色。例如，为了实现蓝色LED(例如，波长430nm至505nm)，使用碳化硅(SiC)。

图1C描绘了在反向偏置条件28下的LED的实施例。当LED在反向偏置条件下连接时，正电压被施加到n区，并且负电压被施加到p区。施加到n区的正电压将电子朝向正电极并远离p-n结吸引。同样，施加到p区的负电压将空穴朝向负电极并远离p-n结吸引。由于缺乏电子和空穴，耗尽层变得更宽，从而形成高阻抗路径。处于反向偏置的LED就像一个开路，阻止电流通过半导体材料。

当LED在反向偏置模式下操作时，它可以作为光电二极管操作。换句话说，LED可以检测光而不是发出光。例如，当p-n结被一定能量的光照射时，入射光子30被吸收并且形成电子-空穴对32。由于反向偏置，电子-空穴对漂移分开。空穴朝向负电极(阳极)以及电子朝向正电极(阴极)的移动产生光电流36。这个过程被称为内光电效应。

LED检测到在比其发出的峰值波长略短的波长处具有峰值灵敏度的光带。例如，在660nm处具有红色峰值发出的LED具有约610nm的峰值检测(例如，橙色光)。近红外远程控制器中所使用的LED是A1GaAs器件，其峰值发出为880nm并且峰值检测为820nm。

图2是发光二极管(LED)在光发出模式下的电流-电压(I-V)特性的实施例。在正向偏置条件下，一旦达到正向工作电压(Vf)，则LED中的电流是“无限的”，并且正向电流由其他电路元件控制。正向工作电压(Vf)和正向电流均因所用半导体材料而异。最常见的LED需要1.2伏至3.6伏之间的正向工作电压，其正向电流额定值为约10mA至30mA，其中12mA至20mA是最常见的范围。如图所示，其中正向电流设置为20mA，红色LED的正向电压为1.8伏，黄色LED的正向电压为2.2伏，并且绿色LED的正向电压为3.5伏。

次毫米LED、微LED和有机LED(OLED)的电压和电流通常低于独立式LED的电压和电流。虽然电流和电压通常较小，但次毫米LED、微LED和OLED的工作方式与上述独立式LED类似。因此，本文讨论的概念适用于独立式LED、次毫米LED、微LED和OLED。应当注意，微LED通常是指大小小于50微米的LED，而次毫米LED是指大小大于50微米的LED。

图3是在光接收模式下(例如，作为光电二极管工作)的发光二极管(LED)的电流-电压(I-V)特性的实施例，其中“p”是光功率(例如，光强度)，并且其中p2大于p1。如先前所讨论的，为了处于光接收模式，LED被反向偏置。这也称为以光电导模式工作。

在零光功率处(例如，p＝0)，除了小的暗电流之外，光电流(I)几乎为零。即使当没有光子进入设备时，由于在LED的耗尽层内随机生成电子和空穴，因而也会产生暗电流。如图所示，光电流与所施加的反向偏置电压(Vr)几乎无关，而光电流随入射光强度/光功率几乎呈线性变化。例如，随着反向电流增加，光功率(p)增加。随着反向偏置电压增加，光电流急剧增加。这一点被称为击穿电压(Vbr)。

图4是发光二极管(LED)触摸显示单元38的实施方式的示意性框图，其包括LED46、LED触摸传感器50、处理模块52和电源54。LED触摸显示单元38还可以包括透镜48。透镜48包括一种或多种光分布性质、光集中性质、滤波器、颜色掩模、嵌入的文本元素，并且还用作LED 46的保护层。LED触摸显示单元38还可以包括与透镜48相关联的光阀以控制光发出和/或光接收。

处理模块52是独立式设备并且/或者是计算设备的一部分。计算设备是便携式计算设备和/或固定式计算设备。便携式计算设备包括社交网络设备、游戏设备、手机、智能手机、数字助理、数字音乐播放器、数字视频播放器、膝上型计算机、掌上型计算机、平板电脑、视频游戏控制器和/或包括计算核心的任何其他便携式设备。固定式计算设备是计算机(PC)、计算机服务器、有线电视机顶盒、卫星接收器、电视机、打印机、传真机、家庭娱乐装备、视频游戏机和/或任何一种相对静止的家庭或办公室计算装备。

电源54供电可以各种方式实施以产生正电压Vdd、负电压Vss和共模电压Vcm(例如，Vcm＝0伏)。例如，电源54是使用降压拓扑、升压拓扑、降压-升压拓扑、反激拓扑和/或半桥拓扑的DC-DC转换器。作为另一个实施例，电源54包括一对或多对电池，其中一对电池与提供Vcm的公共节点串联耦合。

LED触摸显示单元38可操作以发出光和感测环境光42并且可以各种方式使用。例如，LED触摸显示单元38用作诸如风扇、空气过滤器、计算设备等的任何设备上的按钮和/或开关(例如，开/关、调光器)。作为另一个实施例，触摸屏显示器中使用多个LED触摸显示单元。作为又一个实施例，LED触摸显示单元38用作近距离运动检测器。

在操作的实施例中，LED触摸传感器50基于从处理模块52接收的处于采样时钟速率的数字输入(例如，data_in)信号来生成发射-接收(tx/rx)信号55的发射信号分量。LED触摸传感器50进一步操作以基于发射-接收信号55的接收信号分量来产生数字数据输出(data_out)。发射-接收信号55是在发射信号分量与接收信号分量之间交替的重复信号。发射信号分量建立发射模式并将LED_46驱动至期望的光强度，这取决于LED的类型、供应的电流、供应的电压、处于发射模式的持续时间以及发射-接收信号55的占空比。接收信号分量建立接收模式并对应于由LED_46接收的光量。

当发射信号分量活动时，LED触摸传感器50根据发射信号分量的光强度值(例如，脉冲宽度调制(PWM)信号，其中脉冲宽度对应于光强度值)来正向偏置LED，使得LED 48发出光并照射透镜48。

当物体40接近透镜48时，由LED发出的光被反射回来。随着越来越多的发出光被反射回来，LED的性质会发生变化。例如，给定电流水平的正向偏置电压发生变化(例如，增加)。LED触摸传感器50生成LED性质变化的数字表示并将其作为data_out输出到处理模块52。

当接收信号分量活动时，LED触摸传感器50反向偏置LED，使得LED基于接收到的光(例如，环境光42)生成电流。LED触摸传感器50生成电流的数字表示并将其作为data_out输出到处理模块52。

例如，当处于接收模式时，LED 46感测LED触摸显示单元38周围的环境光42。基于物体40(例如，手指、笔等)距LED 46的变化的距离44以及其如何影响由LED 46接收的环境光42的量，LED触摸显示单元38解译物体40与LED触摸显示单元38的交互(例如，触摸、悬停、悬停和手势等)。例如，如果物体40正接触并完全覆盖透镜48，则环境光42将被该交互阻挡。

处理模块52接收data_out，其包括LED在接收光时产生的电流的数字表示，并且包括当LED发射光时LED性质变化的数字表示。处理模块解译电流的数字表示以产生环境光强度的数字表示。处理模块52进一步处理环境光强度的数字表示以检测触摸、触摸压力、悬停和/或手势。例如，当检测到接近零的环境光42时，处理模块确定是触摸。作为另一个实施例，当环境光小于阈值水平时，处理模块确定是悬停。作为进一步的实施例，处理模块通过在发射模式期间由于反射光而改变的LED性质来加强环境光确定。LED性质变化的水平对应于被反射的光的水平。例如，物体靠近时所反射的光多于物体远离时所反射的光。

图4A是发光二极管(LED)触摸显示单元38的另一个实施方式的示意性框图，其包括LED 46、另一个LED 51、LED触摸传感器50、处理模块52、电源54和透镜49。在该实施方式中，处理模块52或LED触摸传感器50向其他LED 51提供信号，使得LED 51向透镜49提供光，该透镜用作由LED 51发出的光的光波导。

当物体40接触透镜49时，该接触致使由LED 51发出的一些光被反射朝向LED 46。这被称为受抑全内反射。在接收模式期间，LED 46产生与反射光相对应的电流，并且LED触摸传感器50生成电流的数字表示并将其作为data_out输出。处理模块52处理data_out以确定是触摸，并且还可以基于接收到的光量来确定触摸的压力。

图5A至图5B是生成响应输出的实施例的示意性框图。如上所述，在接收信号分量期间，LED触摸传感器50接收来自LED 46的电流。LED触摸传感器生成来自LED的电流的数字表示，并且处理模块52基于电流的数字表示来确定光强度的数字表示62。

随着时间的推移，基于光强度的数字表示62产生环境光型式58。环境光型式58包括没有阻挡或没有变化的基本环境光68测量值。可以基于基本环境光68测量值来调整LED触摸传感器的数字输入信号(例如，当环境光较少时，LED发出强度较低的光)。

处理模块解译环境光型式58以确定交互(例如，触摸、触摸压力、悬停、手势等)。例如，具有特定变化率60和/或下降至特定阈值的基本环境光68的变化表示某些交互。处理模块处理该交互以生成响应输出。

在图5A中，处理模块基于光强度的数字表示62建立基本环境光测量值68。处理模块解译环境光型式58以确定来自该基本环境光测量值68的变化。例如，光强度的数字表示62以特定变化率60减小至几乎没有或完全没有检测到环境光的点。

处理模块将该环境光型式58解译为触摸交互(例如，当物体靠近LED时，感测到的环境光越来越少)。处理模块处理该交互以生成响应输出64。例如，触摸可以对应于特定的动作(例如，电源开/关)，并且/或者触摸的长度可以对应于特定的动作(例如，触摸的长度对应于音量的增量变化、所发出的光的光强度、窗口打开/关闭等)。

在图5B中，处理模块基于光强度的数字表示62来建立基本环境光68。处理模块解译环境光型式58以确定来自该基本环境光测量值68的变化。例如，光强度的数字表示62以特定变化率60减小至检测到的光的悬停阈值水平。

处理模块将该环境光型式58解译为悬停交互66(例如，当物体悬停在LED附近时，当感测到一定水平的环境光时)。处理模块处理该交互以生成响应输出。例如，可以确定是悬停交互，然后处理模块等待进一步的手势信息。敲击、滑动、悬停的长度和/或其他此类手势可以被识别和处理以执行各种动作(例如，电源开/关、音量改变、照明改变等)。

图6A至图6B是基于环境光水平和物体距离来确定交互的实施例。图6A描绘了环境光42与物体和LED触摸显示单元之间的变化的距离44的曲线图。最大(max)环境光水平70被建立为先前讨论的基本环境光测量值。当物体距LED触摸显示单元较远(例如，在较大距离44处)使得环境光不被遮挡时，出现最大环境光水平70。

悬停阈值72被定义为处于与距LED触摸显示单元的距离d2相关联的环境光水平和与距LED触摸显示单元的距离d1相关联的环境光水平之间。与距离d2相关联的环境光水平的强度大于与距离d1相关联的环境光水平的强度，并且距离d2比d1距LED触摸单元表面更远。

处理模块处理光强度的数字表示以确定环境光型式，并且该处理模块能够在环境光型式从最大环境光水平70偏离到悬停阈值72时确定是悬停指示。处理模块然后可以处理该悬停指示以生成响应输出。

触摸阈值74被定义为处于与距离d1相关联的环境光的水平和距离为零处的零环境光的水平之间。处理模块处理光强度的数字表示以确定环境光型式，并且该处理模块能够在环境光型式从最大环境光42或悬停阈值72偏离到触摸阈值74时确定是触摸指示。处理模块然后可以处理该触摸指示以生成响应输出。

图6B是物体的距离变化率60和对应的感知到的压力76的曲线图。距离变化率60被定义为两点(例如，d2和d1)之间的距离除以时间。取决于物体在悬停阈值内从第一点(d2)移动到第二点(d1)的速度有多快，处理模块确定交互。例如，当物体非常快速地从d2移动到d1时，较高的压力指示是有意的触摸。当物体以较慢的速度从d2移动到d1时，可能指示为悬停，因为较低压力的移动可能不一定指示是触摸。

图7是由发光二极管(LED)触摸显示单元进行的基于环境光的触摸检测方法的实施例的逻辑图。该方法开始于步骤78，在该步骤中，LED触摸显示单元的处理模块根据采样时钟速率生成数据输入信号(例如，data_in)。例如，采样时钟频率为1/50微秒或20KHz，这对于LED触摸显示单元在人眼无法察觉的情况下从发射和接收进行切换是足够快的。

该方法继续执行步骤80，在该步骤中，LED触摸显示单元的LED触摸传感器将数据输入信号转换为LED信号(例如，发射-接收信号)，其中LED信号包括发射信号分量和接收信号分量。该方法继续执行步骤82，在该步骤中，在接收信号分量期间，LED触摸显示单元的LED触摸传感器接收来自LED触摸显示单元的LED的电流。该方法继续执行步骤84，在该步骤中，LED触摸传感器生成来自LED的电流的数字表示。该方法继续执行步骤84，在该步骤中，LED触摸传感器基于电流的数字表示来生成光强度的数字表示。

该方法继续执行步骤88，在该步骤中，LED触摸传感器将光强度的数字表示作为数据输出信号(例如，data_out)发送到处理模块。该方法继续执行步骤90，在该步骤中，处理模块处理数字表示以确定环境光型式。环境光型式是通过首先建立没有阻挡或变化的基本环境光测量值来确定的。可以基于基本环境光测量值来调整LED触摸传感器的输入数据信号(例如，当环境光较少时，LED在发射模式下发出强度较低的光)。

该方法继续执行步骤92，在该步骤中，处理模块解译环境光型式以确定交互(例如，触摸、悬停、悬停和手势等)。例如，悬停阈值被定义为处于与距LED触摸显示单元的第二距离相关联的环境光水平和与距LED触摸显示单元的第一距离相关联的环境光水平之间。与第二距离相关联的环境光水平的强度大于与第一距离相关联的环境光水平的强度，并且第二距离比第一距离距LED触摸单元表面更远。

处理模块处理光强度的数字表示以确定环境光型式，并且该处理模块能够在环境光型式从基本环境光水平偏离到悬停阈值时确定是悬停交互。

触摸阈值被定义为处于与第一距离相关联的环境光的水平和距离为零处的零环境光的水平之间。处理模块处理光强度的数字表示以确定环境光型式，并且该处理模块能够在环境光型式从基本环境光或悬停阈值偏离到触摸阈值时确定是触摸指示。

此外，距离变化率和对应的感知到的压力可以用于确定交互。距离变化率被定义为两点之间的距离(例如，第二距离和第一距离)除以时间。物体从第二距离(d2)移动到第一距离(d1)的速度越快(例如，通过悬停阈值区域)，感知到的压力就越大。处理模块基于感知到的压力来确定交互。例如，当物体非常快速地从d2移动到d1时，较高的压力指示是有意的触摸。当物体以较慢的速度从d2移动到d1时，可能指示为悬停，因为较低压力的移动可能不一定指示是触摸。

该方法继续执行步骤94，在该步骤中，处理模块处理交互以确定响应输出。例如，敲击、滑动、触摸/悬停的长度和/或其他此类手势可以被识别和处理以执行各种动作(例如，电源开/关、音量改变、照明改变等)。可以确定是悬停交互，然后处理模块等待进一步的手势信息。

图8A至图8B是发光二极管(LED)触摸传感器50的示意性框图，其包括数据驱动输入电路96、驱动感测电路98、数据输出电路100和LED 46。数据驱动输入电路96可操作以基于数字输入(例如，data_in)来生成发射-接收信号(例如，模拟输入信号102或LED信号)。所述发射-接收信号包括发射信号分量和接收信号分量。例如，发射-接收信号可以是具有基于光强度的固定时期和发射持续时间的正弦信号或方波信号。例如，发射信号分量包括表示光强度值的脉冲宽度调制(PWMin)信号分量。参考图11A至图16更详细地讨论数据驱动输入电路96。

图8A描绘了发射模式下的LED触摸传感器50，并且图8B描绘了接收模式下的LED触摸传感器50。在图8A中，当发射信号分量活动时，驱动感测电路98根据模拟输入信号102的发射信号分量的光强度值(例如，PMWin)来正向偏置LED，使得LED根据发射电流i_tx来发出光。驱动感测电路98还将数字信号104输出到数据输出电路100用于输出处理。参考图9A至图10C更详细地讨论驱动感测电路98。当处于发射模式时，数字信号104表示由于发射电流i_tx的变化而引起的环路误差校正。数据输出电路100输出误差校正信号为data_out。

在图8B中，当接收信号分量活动时，驱动感测电路98反向偏置LED 46，使得LED基于接收到的光而生成电流。驱动感测电路98生成电流的数字表示(例如，数字信号104)。数据输出电路100基于作为输出信号data_out的数字信号104而产生光强度的数字表示。

图9A至图9D是驱动感测电路98的实施方式的示意性框图。驱动检测电路98包括电阻网络110、双向相关电流源106、运算放大器(op-amp)112和模数转换器108。电阻网络110包括第一电阻分频器(例如，R1和R2)和第二电阻分频器(例如，R3和R4)。每个电阻分频器都作为电流-电压转换电路操作。电阻网络110从数据驱动输入电路96接收模拟输入信号102并生成用于op-amp 112的输入电压。例如，第一电阻分频器从模拟输入信号102生成参考信号电压(例如，v_in2)，并且第二电阻分频器从模拟输入信号102生成数据信号电压(例如，v_in1)。

模拟输入信号102具有接收信号分量和发射信号分量。例如，模拟信号102是正弦波，其中正振幅对应于发射数据分量，而负振幅对应于接收数据分量。发射分量的长度决定了光强度值。作为另一个实施例，模拟信号102是方波。

op-amp 112是差值检测电路，其输出适当的输出电压(误差校正(EC)信号114)，使得双向相关电流源106可以生成保持op-amp 112输入v_in1和v_in2相等所需的误差校正电流(iEC)。替代地，可以使用其他类型的差值检测电路，诸如比较器电路。

双向相关电流源106可操作以基于误差校正信号114生成误差校正电流(iEC)，以使数据信号电压(例如，v_in1)与参考信号电压(例如，v_in2)基本匹配。

模数转换器108可以被实现为闪速模数转换器(ADC)、逐次逼近ADC、斜坡比较ADC、Wilkinson ADC、集成ADC、增量编码ADC和/或∑-ΔADC。模数转换器108将从op-amp 112输出的模拟误差校正信号转换为数字信号104。模数转换器108将数字信号104发送到数据输出电路100以进行进一步的输出处理。

当发射信号分量活动时，驱动感测电路98操作以根据光强度值来正向偏置LED。当接收信号分量活动时，驱动感测电路98操作以反向偏置LED，使得LED基于接收到的光生成电流并生成电流的数字表示。

图9A描绘了在接收模式下(例如，模拟输入信号102的接收分量是活动的)的驱动感测电路98。在接收模式下，共模电压(Vcm)等于0伏，并且模拟输入信号的接收分量的振幅为Vss。例如，Vss等于-5伏。电阻网络110的第一电阻分频器(例如，R1和R2)基于模拟输入信号102的接收分量而生成参考信号电压(例如，v_in2)。例如，当Vss为-5且R1＝R2时，参考信号电压为-2.5伏。

电阻网络110的第二电阻分频器(例如，R3和R4)生成数据信号(例如，v_in1)以反向偏置LED。在接收模式下，LED基于接收到的光而生成电流(iRx)。因此，数据信号是基于由LED(iRx)产生的电流、接收分量以及由双向相关电流源106生成的误差校正电流(iEC)。

op-amp 112由正电压源(Vdd)和负电压源(Vss)供电。op-amp 112的输出电压是误差校正信号114，其表示双向相关电流源106生成正确的误差校正电流iEC以保持v_in1和v_in2相等所需的电压。v_inl等于(iRx+iEC)x R3，并且v_in2等于iref x R2。因此，为了使v_in1和v_in2相等，iRx+iEC需要等于iref。当iRx由于光检测而增大时，iEC基于误差校正信号114而减小。误差校正信号114表示由于光检测而引起的电流变化。op-amp 112向双向相关电流源106和模数转换器108输出误差校正信号114。

双向相关电流源106生成保持v_in1和v_in2相等所需的iEC值。将参考图10A至图10C更详细地讨论双向相关电流源106。模数转换器108将误差校正信号114转换为表示接收到的光的电流的数字信号104。模数转换器108将数字信号104发送到数据输出电路100以进行进一步的输出处理(例如，数据输出电路100基于电流的数字表示而产生光强度的数字表示)以产生数据输出信号(data_out)。

图9B描绘了在发射模式下(例如，模拟输入信号102的发射分量是活动的)的驱动感测电路98。在发射模式下，共模电压(Vcm)等于0伏，并且模拟输入信号的发射分量的振幅为Vdd。例如，Vdd等于5伏。电阻网络110的第一电阻分频器(例如，R1和R2)基于模拟输入信号102的发射分量而生成参考信号电压(例如，v_in2)。例如，当Vdd为5伏且R1＝R2时，参考信号电压为2.5伏。替代地，Vdd的一小部分可以用于发射模式，使得与发射模式相比，接收模式期间的电流更大。准确的数字信号104测量值在接收模式期间更为重要(例如，接收到的光的测量值)，因此可以偏置电路以在接收模式期间获得更准确的测量值。

电阻网络110的第二电阻分频器(例如，R3和R4)生成数据信号(例如，v_in2)以正向偏置LED。在发射模式下，LED电流(iTx)或驱动电流基于所使用的LED的类型而被固定。op-amp 112由正电压源(Vdd)和负电压源(Vss)供电。op-amp 112的输出电压是误差校正信号114，并且表示双向相关电流源106生成误差校正电流iEC以保持v_in1和v_in2相等所需的电压。v_in1等于(iTx+iEC)x R3，并且v_in2等于iref x R2。因此，为了使v_in1和v_in2相等，iTx+iEC需要等于iref。

op-amp 112向双向相关电流源106和模数转换器108输出误差校正信号114。双向相关电流源106生成误差校正电流(iEC)以确保op-amp 112的输入相等。模数转换器108将从op-amp 112输出的模拟误差校正信号114转换为数字信号104。模数转换器108将数字信号104发送到数据输出电路100以进行进一步的输出处理以产生数据输出信号(data_out)。

数字信号104包含与被反射回到LED 46的光有关的信息。例如，当在发射模式下没有物体在LED 46附近时，没有来自该LED的光被反射回到该LED。作为另一个实施例，随着物体越来越靠近LED 46，越来越多的光被反射回到该LED。反射光会影响LED在正向偏置方向上的电压-电流曲线。电压-电流曲线的变化在数字信号104中被表示并且可以被解译为加强触摸、悬停和/或手势移动。

图9C的操作类似于图9A和图9B，不同之处在于，驱动感测电路98包括具有一个或多个电容器和/或电阻器的电容反馈电路。该电路还可以包括耦合在op-amp 112的输入端两端的第二电容器。在该实施例中，电容反馈电路包括电容器(C1)，该电容器耦合到op-amp112的正输入端和op-amp 112的输出端。可选的输入电容器(C2)耦合到op-amp112的两个输入端，以用于潜在的进一步瞬态响应。

电容反馈电路抑制当驱动感测电路在发射模式与接收模式之间切换时出现的过渡。输出电压(例如，误差校正信号)被储存在反馈电容器C1的电荷中，以解决op-amp 112的快速输入过渡和传播延迟。可选的输入电容器C2改善了高频响应(例如，可以用低值电容器使具有高阻抗的高频噪声衰减)，但可能会引入不稳定性。然而，电容反馈电路(C1)可以补偿输入电容不稳定性。

图9D的操作类似于图9C，不同之处在于，驱动感测电路98还包括与模数转换器108的输出端和双向相关电流源106的输入端连接的数模转换器(DAC)116。DAC 116是∑-ΔDAC、脉冲宽度调制器DAC、二进制加权DAC、逐次逼近DAC和/或温度计编码DAC中的一种。

op-amp 112向模数转换器108输出误差校正信号114。模数转换器108将误差校正信号114转换为数字信号104，其中该数字信号被输出到数据输出电路100以进行进一步处理。模数转换器108还将数字信号104发送到数模转换器116，其中数模转换器116将数字信号104转换回模拟信号以输入到双向相关电流源106中。由于Iref*R2＝IR4*R4，电阻R2可以被选择为远大于R4，使得大部分电流通过LED而不是电阻网络110的第一电阻分频器。应当注意，DAC 166可以被包括在本文讨论的驱动感测电路的任一实施方式中。

图10A至图10C是双向相关电流源106的示意性框图。双向相关电流源106获取误差校正(EC)信号114(Vin)并生成误差校正电流(iEC)，以补偿由发光二极管(LED)产生的电流变化(例如，在接收模式下由于光检测而生成的电流，以及在发射模式下用于驱动LED的固定电流)。

如图10A所示，双向相关电流源106包括由正电压源(Vdd)和负电压源(Vss)供电的运算放大器(op-amp)116。第一阻抗(例如，电阻器R5)耦合到op-amp 116的正输入端并接收误差校正(EC)信号114或Vin。

第二阻抗(例如，电阻器R7)耦合到参考电压(Vcm＝0)和op-amp 116的负输入端。第三阻抗(例如，电阻器R6)耦合到op-amp 116的正输入端和双向相关受控电流源106的输出端。第四阻抗(例如，电阻器R8)从负输入端耦合到op-amp 116的输出端。第五阻抗(例如，电阻器R9)从op-amp 116的输出端耦合到双向相关电流源106的输出端。选择阻抗值和op-amp 116的操作特性，使得生成适当的iEC值。

图10B描绘了处于接收模式(例如，模拟输入信号102的接收分量是活动的)的双向相关电流源106。在接收模式下，共模电压(Vcm)等于0伏，并且模拟输入信号的接收分量的振幅为Vss。例如，Vss等于-5伏。驱动感测电路的电阻网络110的第一电阻分频器(例如，R1和R2)基于模拟输入信号102的接收分量来生成参考信号电压(例如，v_in2)。例如，当Vss为-5且R1＝R2时，参考信号电压为-2.5伏。

电阻网络110的第二电阻分频器(例如，R3和R4)生成数据信号(例如，v_in1)以反向偏置LED。在接收模式下，LED基于接收到的光而生成电流(iRx)。作为特定实施例，由LED接收到的光会生成1mA的电流。因此，iRx＝1mA。为了使v_in1等于v_in2(例如，-2.5伏)，双向相关电流源106生成iEC，使得iEC+iRx等于iR4。在该实施例中，iR4等于25mA(例如，-2.5-(-5)＝2.5V/100欧姆＝25mA，其中R4＝100欧姆)。

误差校正(EC)信号114是双向相关电流源106生成误差校正电流iEC所需的电压，如irX+iEC＝iR4。例如，双向相关电流源106生成的iEC等于24mA(例如，1mA+24mA＝25mA)。

图10C描绘了处于发射模式(例如，模拟输入信号102的发射分量是活动的)的双向相关电流源106。在发射模式下，共模电压(Vcm)等于0伏，并且模拟输入信号的发射分量的振幅为Vdd。例如，Vdd等于5伏。电阻网络110的第一电阻分频器(例如，R1和R2)基于模拟输入信号102的发射分量而生成参考信号电压(例如，v_in2)。例如，当Vdd为5伏且R1＝R2时，参考信号电压为2.5伏。

电阻网络110的第二电阻分频器(例如，R3和R4)生成数据信号(例如，v_in1)以正向偏置LED。误差校正(EC)信号114是双向相关电流源106生成适当的误差校正电流iEC所需的电压。在发射模式下，LED电流(iTx)基于所使用的LED的类型而被固定。为了使v_in1等于v_in2(例如，2.5伏)，双向相关电流源106生成iEC，使得iEC+iTx等于iR4。例如，如果iTx等于-20mA以驱动LED并且iR4等于-25mA(例如，2.5-5V＝-2.5V/100欧姆＝-25mA，其中R4＝100欧姆)，则双向相关电流源106生成的iEC等于-5mA(例如，-5mA-20mA＝-25mA)。

图11A至图11C是数据驱动输入电路96的实施方式的示意性框图，其包括脉冲宽度调制(PWM)模块118、发射/接收驱动模块120和模式启用模块122。数据驱动输入电路96获取通常用于显示的输入信号(例如，data_in)并将其转换为模拟输入信号102。模拟输入信号102有两个目的：模式选择和数据传递。

如图11A所示，data_in由PWM模块118接收。PWM模块118基于data_in并根据时钟信号124来生成PWM信号128。PWM信号128表示数据和模式选择两者。例如，显示数据(例如，data_in)越亮，LED处于发射模式的时间就越长。PWM信号的脉冲宽度指示发射模式的长度，并且因而指示光强度值。此外，当PWM信号128为高时，LED处于发射模式，而当PWM信号128为低时，LED处于接收模式。

模式启用模块122接收PWM信号128，并且在PWM信号128处于第一状态(例如，高)时建立模式信号126的LED发射模式，而当PWM信号128处于第二状态(例如，低)时建立模式信号126的LED接收模式。

PWM信号128和模式信号126由发射/接收驱动模块120接收。当接收到的模式信号126指示发射模式时，发射/接收驱动模块120基于PWM信号128而生成模拟输入信号102的发射数据信号分量。当接收到的模式信号126指示接收模式时，发射/接收驱动模块120基于PWM信号128而生成模拟输入信号102的接收信号分量。

发射/接收驱动模块120输出模拟输入信号102。模拟输入信号102的发射数据信号分量可操作以在LED发射模式活动时驱动LED，从而致使LED发出光。模拟输入信号102的接收信号分量受由LED接收到的光的影响，并且对接收信号分量的影响表示光由LED接收。

图11B描绘了数据驱动输入电路96，其包括集成为一个模块的PWM模块118和模式启用模块122以及发射/接收驱动模块120。PWM模块118包括数模转换器(DAC)130、运算放大器(op-amp)132和锯齿波发生器134。模式启用模块122和发射/接收驱动模块120包括多路复用器141和信号驱动电路140。图11B还包括数据驱动输入电路96的信号的时序图。

PWM模块118的DAC 130是∑-ΔDAC、脉冲宽度调制器DAC、二进制加权DAC、逐次逼近DAC和/或温度计编码DAC中的一种。DAC 130接收数字输入信号data_in并将其转换为模拟信号136。数字输入信号data_in是基于时钟信号而设置的，以确保有足够的时间来发射和接收分量。时序图中所示的最大发射(TX)时间表示根据data_in信号可能的最长发射时间，以及因此所发射的最大光强度。缩短发射时间会降低光强度。

模拟信号136随data_in而变化并被输入到op-amp 132的正输入端。锯齿波发生器134根据时钟信号124生成锯齿波信号138并输入到op-amp 132的负输入端。

op-amp 132通过比较模拟信号136和锯齿波信号138而生成PWM信号128。PWM信号128的振幅决定是发射模式还是接收模式，而脉冲宽度决定最大发射时间。PWM信号128被输入到模式启用模块122和发射/接收驱动模块120的多路复用器。基于PWM信号128，多路复用器输出发射电压(Vtx)或接收电压(Vrx)。Vtx等于或小于Vdd，并且Vrx等于或大于Vss。使用小于Vdd的Vtx允许在接收模式下使用更大的电压。在接收模式下允许电压更大可提高光感测能力。

多路复用器141向信号驱动电路140输出Vtx或Vrx。信号驱动电路140可以是双向电流或电压源，并且该信号驱动电路基于来自多路复用器141的输入而产生模拟输出信号102。例如，当多路复用器选择Vtx时，模拟输入信号102包括具有取决于光强度的不超过最大发射时间的发射时间的发射分量。当多路复用器选择Vrx时，模拟输入信号102包括接收分量。

图11C的操作类似于图11B，不同之处在于，图11C的数据驱动输入电路96不包括PWM模块118。相反，输入信号data_in被输入到数模转换器(DAC)130和模式启用模块122以及发射/接收驱动模块120。op-amp 132通过比较模拟信号136和锯齿波信号138来生成发射/接收(Tx/Rx)选择信号142。模式启用模块122和发射/接收驱动模块120处理data_in，并且使用Tx/Rx选择信号142来产生具有发射和接收分量的模拟输入信号102。

图12是模式启用模块122和发射/接收驱动模块120的实施方式的示意性框图，其包括数据到分频器模块154、参考振荡模块148、锁相环路(PLL)模块150和振荡调节电路156。

数据到分频器模块154包括发射(TX)分频器发生器144、接收(RX)分频器发生器146以及具有一个或多个多路复用器(例如，在这里被示出为两个多路复用器155和157)的多路复用器模块。PLL模块150包括一个或多个PLL，其各自具有基于输入数据而选择的频率范围。PLL模块150是闭环系统，该闭环系统将其输出的相位锁定到输入参考信号。振荡调节电路156包括180°相移模块152和信号驱动电路140。

参考振荡模块148生成用于输入到PLL模块150中的参考振荡信号并且可以各种方式来实现。例如，参考信号电路100包括DC(直流)电压发生器、AC电压发生器和电压组合电路。DC电压发生器生成处于第一水平的DC电压，而AC电压发生器生成处于第二水平的AC电压，第二水平小于或等于第一水平。电压组合电路组合DC电压和AC电压以产生参考信号。

在操作的实施例中，data_in被输入到数据到分频器模块154的TX分频器发生器144和RX分频器发生器146。TX分频器发生器144基于data_in而生成发射分频器值集合(例如，m_tx和n_tx)。RX分频器发生器146基于data_in而生成接收分频器值集合(例如，m_tx和n_tx)。发射分频器值集合的第一发射值(例如，m_tx)被输入到多路复用器模块的多路复用器155，并且发射分频器值集合的第二发射值(例如，n_tx)被输入到多路复用器模块的多路复用器157。

接收分频器值集合的第一接收值(例如，m_rx)被输入到多路复用器155，并且接收分频器值集合的第二接收值(例如，n_rx)被输入到多路复用器模块的多路复用器157。多路复用器155和157可操作以基于接收到的Tx/Rx选择信号142来继续输出发射分频器值集合或接收分频器值集合以产生分频器值集合(例如，m和n)。

分频器值集合与来自参考振荡模块148的参考振荡信号一起被输入到PLL模块150中。PLL模块150可操作以基于参考振荡和分频器值集合生成固定时期、变化半周期振荡。PLL模块150具有大于数据时钟速率的带宽，因此PLL模块150的速率可以在发射和接收时期的期望时间帧中改变。

PLL模块150将固定时期、变化半周期振荡输入到振荡调节电路156。振荡调节电路156可操作以基于固定时期、变化半周期振荡生成模拟输入信号102。特别地，180°相移模块152反转固定时期变化半周期振荡以产生反转的振荡周期。信号驱动电路140基于反转的振荡周期产生模拟输入信号102。应当注意，在实施方式中，PLL模块150具有处于大于输入数据的频率的频率处(即超过数据速率1)的环路响应。

图13是可以是PLL模块150的一个或多个PLL的锁相环路(PLL)180的实施方式的示意性框图。PLL包括输入标量(1/m)158、相位和/或频率检测器160、充电/放电泵162、环路滤波器164、电压受控振荡器(VCO)166和反馈分频器(1/n)168。PLL模块150是闭环系统，该闭环系统将其输出的相位(例如，输出振荡178)锁定到输入参考信号(例如，参考振荡170)。

输入标量(1/m)158将参考振荡170乘以1/m(例如，其中m是来自分频器值集合的输入)。相位和/或频率检测器160将标量分频振荡170信号与反馈信号的频率和相位进行比较以产生与输入和参考之间的相位差成比例的数字脉冲误差信号。充电/放电泵162充当双极切换式电流源，并且将相位和/或频率检测器160的数字脉冲误差信号转换为适合控制VCO166的模拟误差电流信号。

环路滤波器164将充电/放电泵162的输出电流集成为等效的VCO控制电压。VCO166是产生与VCO控制电压相对应的输出振荡178频率的低摆幅振荡器。反馈分频器168将输出振荡178频率除以n(例如，其中n是来自分频器值集合的输入)并进行馈送以与参考振荡170进行比较。频率控制器172设置值m 174到输入标量(1/m)中，并且设置值n 176到反馈分频器(1/n)168中。因此，输出振荡频率(PLL out)等于参考振荡频率(f_ref)x(n/m)。

图14是图12的模式启用模块122和发射/接收驱动模块120的信号的示意性框图。数据时钟信号data_clk具有足够长的固定时期以解决输入信号(例如，data_in)的最大发射时间和接收时间。data_in是具有固定时期的数字输入信号。例如，对于第一时钟周期，data_in等于零，而对于第二时钟周期，data_in等于255(例如，其中255是LED的最大发射脉冲宽度或最高强度光输出的数字值)。在这里，每一个时钟周期都以接收模式开始，然后在适用时过渡为发射模式以允许过渡延迟。

Tx/Rx选择信号是指示发射模式(例如，高)或接收模式(例如，低)的高或低信号。对于第一时钟周期，Tx/Rx选择处于接收模式，因为data_in信号等于零。对于第二时钟周期，Tx/Rx选择包括接收部分和最大发射(TX)时期。如果data_in信号处于0至255之间某处，则发射时期会更短。

振荡参考信号(f_ref)被示出为与数据时钟时期对齐的正弦信号。每个数据时钟周期可能有一个或多个振荡周期。PLL模块150可操作以基于参考振荡和分频器值集合生成固定时期、变化半周期振荡。如先前所讨论的，PLL模块150的输出(例如，PLL out)等于f_ref*(n/m)。

对于第一时钟周期，选择接收模式并且data_in等于0，因此n等于第二接收分频器值，并且m是第一第二接收分频器值。PLL输出是半周期振荡，其在接收模式下时被示出为完全正值。对于第二时钟周期，data_in为255，因此，首先选择接收模式，然后选择具有最大发射时期的发射模式。在接收部分期间，PLL输出是半周期振荡，其被示出为正，而在发射模式期间，PLL输出是半周期振荡，其被示出为负。PLL输出在振荡调节电路中经历180°相移，并作为模拟输入信号被输出，如图所示。

图15是模式启用模块122和发射/接收驱动模块120的另一个实施方式的示意性框图，其包括接收(RX)数据到电压182、RX电压受控振荡器184、发射(TX)数据到电压186、TX电压受控振荡器188、180°相移模块152、延迟模块190、多路复用器192和信号驱动电路140。

数据输入信号(data_in)被输入到RX数据到电压182和TX数据到电压186。RX数据到电压182基于data_in产生RX电压，并且TX数据到电压186基于data_in产生TX电压。RX电压受控振荡器(VCO)184基于RX电压产生接收正弦波形。TX电压受控振荡器(VCO)188基于TX电压产生发射正弦波形。替代地，可以使用RX电压到频率转换器和TX电压到频率转换器来代替RX和TXVCO，以在更宽的范围内获得更好的线性度。

RX VCO 184将接收正弦波形发送到180°相移模块152以反转波形。180°相移模块152将反转的接收正弦波形发送到延迟模块190，其中延迟模块190由data_in信号控制。

多路复用器192基于Tx/Rx选择信号142选择发射正弦波形或反转的和延迟的接收正弦波形，并且该多路复用器将所选信号输出到信号驱动电路140。信号驱动电路140基于多路复用器192的输出而产生模拟输入信号102。

图16是图15的模式启用模块122和发射/接收驱动模块120的信号的示意性框图。数据时钟信号data_clk具有足够长的固定时期以解决输入信号(例如，data_in)的最大发射时间和接收时间。data_in是具有固定时期的数字输入信号。例如，对于第一时钟周期data_in等于255(例如，其中255是LED的最大发射脉冲宽度或最高强度光输出的数字值)，并且对于第二时钟周期data_in等于零。由于图15的延迟模块190，每一个时钟周期都以发射模式开始，然后在适用时过渡为接收模式。

Tx/Rx选择信号是指示发射模式(例如，高)或接收模式(例如，低)的高或低信号。对于第一时钟周期，Tx/Rx选择指示最大发射(TX)时期和接收部分。如果data_in信号处于0至255之间某处，则发射时期会更短。对于第二时钟周期，Tx/Rx选择处于接收模式，因为data_in信号等于零。

TXVCO 188的输出(例如，TXVCO out)是基于TX电压的发射正弦波形，在这里被示出为正波形，其长度等于最大TX时期。对于未指示TX选择的所有其他时间，TX VCO out为零。

RX VCO 184的输出(例如，RX VCO out)是基于RX电压的接收正弦波形，在这里被示出为正波形，其长度等于最大TX时期之后剩余的数据时钟周期中的时间。对于第二时钟周期，data_in等于零并且指示RX选择。因此，RX VCO out被示出为正波形，其长度等于全数据时钟时期。

180°相移模块152反转RXVCO out，如被示出为1/RXVCO out。延迟模块190延迟1/RX VCO out信号，使得其发生在最大发射时期之后，如在延迟的1/RX VCO out处所示。信号驱动电路140在指示Tx选择时输出TX VCO out波形，并在指示RX模式时输出延迟的1/RXVCO out波形。因此，基于所指示的Tx/Rx选择信号，模拟输入信号102被示出为TX VCO out和延迟的1/RX VCO的组合。

图17是发光二极管(LED)触摸显示电路194的示意性框图，其包括：被光阻挡间隔件196分开的两个或更多个LED(例如，红色(R)LED、绿色(G)LED和蓝色(B)LED)；处理模块52；以及与LED相对应的多个LED触摸传感器50-1至50-3。透镜48包括一种或多种光分布性质、光集中性质、滤波器、颜色掩模和嵌入的文本元素，并且该透镜用作LED的保护层。

LED触摸显示电路194的操作与图4的LED触摸显示单元类似，不同之处在于添加了多个LED、光阻挡间隔件196以及对应的LED触摸传感器50-1至50-3。通过添加这些，LED触摸显示电路194在发射模式下操作每个LED以发出光，并且在接收模式下操作每个LED以感测光。因此，除了如先前所讨论的感测环境光之外，接收模式LED还可操作以感测由其他LED在发射模式下形成的离开物体40的反射光。

在操作的实施例中，处理模块52为每个LED触摸传感器50_1至50_3(例如，R_data_in、G_data_in和B_data_in)生成输入信号。每个输入信号都是包括交替的发射信号分量和接收信号分量的重复信号。发射信号分量确定处于发射模式并且还包括光强度值。接收信号分量确定LED处于接收模式。

当发射信号分量活动时，对应的LED触摸传感器50_1至50_3根据发射信号分量的光强度值(例如，脉冲宽度调制(PWM)模式信号)正向偏置其对应的LED，使得对应的LED发出光并照射透镜48。当接收信号分量活动时，对应的LED触摸传感器50_1至50_3将其LED反向偏置，使得LED基于接收到的光(例如，环境光42、反射光192和/或环境光42和反射光192的组合)生成电流并生成电流的数字表示。对应的LED触摸传感器50_1至50_3基于电流的数字表示产生光强度的数字表示(例如，data_Rx)。

例如，与红色LED相比，绿色和蓝色LED具有不同的且更长的发射时间(例如，不同的PWM信号)。当红色、绿色和蓝色LED处于接收模式时，LED感测LED触摸显示单元38周围的环境光42。光阻挡间隔件196阻挡LED之间的水平光检测并且将光向上聚焦朝向入射物体以获得最大反射。可以基于物体40(例如，手指、笔等)与LED的变化的距离44以及该变化的距离如何影响LED接收到的环境光42的量来检测交互(例如，触摸、悬停、悬停和手势等)。

当绿色和蓝色LED切换到发射模式时，红色LED继续检测来自绿色和蓝色LED的反射光192。当物体接近LED时，反射光192增加。环境光42和反射光192检测的这种组合有助于进一步识别物体40的交互(例如，触摸、悬停、悬停和手势等)，尤其是当环境光水平低时。处理模块52解译光强度的数字表示以确定输出响应56(例如，触摸、悬停等)。

虽然这里示出了绿色、红色和蓝色LED，但也可以选择其他颜色和/或类型的LED。例如，红外LED可以用于接收模式以检测光，而可见光谱LED用于接收模式和发射模式两者。

在另一个实施方式中，基于模糊图像处理来确定触摸、悬停和/或手势。在非透镜的实施方式中，光没有被锐聚焦在LED上。因此，来自LED的2D图像模糊(低频)并且边缘不清晰。随着物体接近LED，模糊减轻并且图像变得更锐利。当物体与LED接触时，在物体周缘周围被阻挡的LED与未被阻挡的LED之间存在更锐利的过渡，这通常可以被识别，因为存在一群被阻挡的LED。可以使用各种算法来检测物体及其性质(即，寻找最小模糊和/或最大锐度)。

在实施例中，在时域中使用对比方法。对由LED在接收模式和/或发射模式下形成的图像进行分析以获得最高对比度。模糊的图像对比度低。随着图像变得较锐利(例如，随着物体接近LED)，对比度增加。当进行物理触摸时会出现最大对比度(在较锐利的边界周围对比度高)。

在另一个实施例中，在频域中使用高频方法。在该方法中，Fourier分析用于确定由LED产生的模糊图像的频率分量。当没有反射光(例如，附近没有物体)时，模糊图像的频谱包括低频分量，其中高频分量(如果有的话)非常少。随着物体变得更靠近LED，边缘变得更加锐利，这意味着高频分量和/或较高频率分量(通常较多的频率分量)增加。在特定实施例中，高对比度边缘就像包含许多较高频分量的上升脉冲。最大数量的高频分量出现在接触点处。

图18是图17的发光二极管(LED)的发射和接收选择信号的实施例的示意性框图。发射-接收(Tx-Rx)信号包含发射模式分量和接收模式分量(例如，高信号指示发射模式，而低信号指示接收模式)。在一个时钟周期期间，LED处于发射模式不超过最大发射模式，然后在不同的时间切换到接收模式。例如，最大发射时期等于255(例如，其中255是LED的最大发射脉冲宽度或最高强度光输出的数字值)。

数字值255来自超文本标记语言(HTML)颜色代码，其中基于红色、绿色和蓝色光强度水平来形成(例如，发射)各种颜色。例如，当红光、绿光和蓝光等于255最大强度时，就会形成白光。作为另一个实施例，对于蓝绿色光，红色等于64，绿色是224，而蓝色是228。存在超过1600万种颜色组合。

在该实施例中，蓝色LED的最大发射时期等于255，而绿色和红色LED的发射时期较短。当红色LED的发射时期结束时，红色会在一段时间内感测蓝色和绿色反射光以及环境光，而绿色和蓝色LED仍处于发射模式。当绿色LED的发射时期结束时，红色和绿色LED会感测蓝色反射光以及环境光，而蓝色LED仍处于发射模式。当蓝色LED的发射时期结束时，所有三个LED都处于接收模式并感测环境光，如关于前图所讨论的。

图19A至图19B描绘了光198与距LED触摸显示电路的物体距离200的曲线图。如图19A所示，光测量值包括反射光分量192和环境光分量42。当物体距LED触摸显示电路较远(例如，在较远的距离200处)以使得环境光不被遮挡时，出现最大环境光水平。相反，当物体较靠近LED触摸显示电路时，反射光水平增加。

当所有LED都处于接收模式时，环境光42曲线用于检测交互。例如，环境光悬停阈值202被定义为处于与距LED触摸显示电路的距离d2相关联的环境光水平和与距LED触摸显示电路的距离d1相关联的环境光水平之间。与距离d2相关联的环境光水平的强度大于与距离d1相关联的环境光水平的强度，并且距离d2比d1距LED触摸单元表面更远。

环境触摸阈值204被定义为处于与距离d1相关联的环境光的水平和距离为零处的零环境光的水平之间。处理模块处理光强度的数字表示以确定环境光型式，并且该处理模块能够在环境光型式从最大环境光水平偏离到环境光悬停阈值202时确定是悬停指示。处理模块然后可以处理该悬停指示以生成响应输出。处理模块处理光强度的数字表示以确定环境光型式，并且该处理模块能够在环境光型式从最大环境光或环境光悬停阈值202偏离到环境触摸阈值204时确定是触摸指示。处理模块然后可以处理该触摸指示以生成响应输出。

如图19B所示，当至少一些LED处于发射模式时，反射光曲线192和环境光曲线的组合用于检测交互。组合光曲线206是当最大反射光远大于最大环境光时(例如，环境光为中等至低)的组合光的近似。

例如，组合光悬停阈值210被定义为处于与距LED触摸显示电路的距离d2相关联的组合光水平和与距LED触摸显示电路的距离d1相关联的组合光水平之间。与距离d2相关联的组合光水平的强度低于与距离d1相关联的组合光水平的强度，并且距离d2比d1距LED触摸显示表面更远。

组合触摸阈值208被定义为处于与距离d1相关联的组合光的水平和距离为零处的最大光的水平之间。处理模块处理光强度的数字表示以确定光型式，并且当光型式指示组合光悬停阈值210时，该处理模块能够基于是否至少一些LED处于发射模式来确定悬停指示。

处理模块然后可以处理该悬停指示以生成响应输出。当光型式指示组合触摸阈值208时，处理模块能够确定是触摸指示。处理模块然后可以处理该触摸指示以生成响应输出。

图20是由发光二极管(LED)触摸显示电路进行的基于光的触摸检测方法的实施例的逻辑图。例如，LED触摸显示电路包括耦合到第一LED触摸传感器的第一LED和耦合到第二LED触摸传感器的第二LED，其中第一LED和第二LED被光阻挡间隔件分开。LED触摸显示电路可以包括多于两个的LED(例如，红色LED、绿色LED和蓝色LED)。

该方法开始于步骤212，在该步骤中，LED触摸显示电路的处理模块根据采样时钟速率生成数据输入信号。例如，采样时钟速率为1/50微秒或20KHz。该方法继续执行步骤214，在该步骤中，LED触摸显示电路的第一LED触摸传感器和第二LED触摸传感器将数据输入信号转换为第一LED信号和第二LED信号(例如，发射-接收信号)。第一LED信号包括第一发射信号分量和第一接收信号分量，并且第二LED信号包括第二发射信号分量和第二接收信号分量。

当处于环境光感测模式时，该方法针对第一LED和第二LED中的每一者继续执行图7的步骤84至94。例如，第一LED触摸传感器接收来自第一LED的第一电流，并且第二LED触摸传感器接收来自第二LED的第二电流。第一LED触摸传感器生成来自第一LED的第一电流的第一数字表示，并且第二LED触摸传感器生成来自第二LED的第二电流的第二数字表示。

第一LED触摸传感器从电流的第一数字表示生成第一光强度的第一数字表示，并且第二LED触摸传感器从第二电流的第二数字表示生成第二光强度的第二数字表示。第一LED触摸传感器和第二LED触摸传感器向处理模块发送第一光强度的第一数字表示和第二光强度的第二数字表示。处理模块处理第一光强度和第二光强度的第一数字表示和第二数字表示以确定环境光型式，并且解译该环境光型式以确定交互(例如，悬停、触摸、手势等)。

当处于组合光感测模式时(例如，感测到环境光和反射光)，该方法继续执行步骤218，在该步骤中，在第一接收信号分量的至少一部分和第二发射信号分量的至少一部分期间(例如，在第一接收分量开始的同时第二发射时期仍在进行)，第一LED触摸传感器接收来自第一LED的第一电流。

该方法继续执行步骤220，在该步骤中，第一LED触摸传感器生成来自第一LED的第一电流的第一数字表示。该方法继续执行步骤222，在该步骤中，第一LED触摸传感器从第一电流的第一数字表示生成第一光强度的第一数字表示。

该方法继续执行步骤224，在该步骤中，第一LED触摸传感器将第一光强度的第一数字表示发送到处理模块。该方法继续执行步骤226，在该步骤中，处理模块处理第一光强度的第一数字表示以确定组合光型式。组合光型式表示环境光和从第二LED发出的反射光。

该方法继续执行步骤228，在该步骤中，处理模块解译组合光型式以确定交互(例如，触摸、悬停、手势等)。例如，组合光悬停阈值被定义为处于与距LED触摸显示电路的距离d2相关联的组合光水平和与距LED触摸显示电路的距离d1相关联的组合光水平之间。与距离d2相关联的组合光水平的强度低于与距离d1相关联的组合光水平的强度，并且距离d2比d1距LED触摸显示表面更远。可以处理组合光型式以基于组合悬停阈值来确定悬停交互。

组合触摸阈值被定义为处于与距离d1相关联的组合光的水平和距LED触摸显示表面距离为零处的最大光的水平之间。可以处理组合光型式以基于组合触摸阈值来确定触摸交互。

该方法继续执行步骤230，在该步骤中，处理模块处理交互以生成响应输出。例如，敲击、滑动、触摸/悬停的长度和/或其他此类手势可以被识别和处理以执行各种动作(例如，电源开/关、音量改变、照明改变等)。可以确定是悬停交互，然后处理模块等待进一步的手势信息。

如本文中可以使用的，术语“基本上”和“大约”为其对应的术语和/或项目之间的相关性提供了行业接受的公差。对于某些行业，行业接受的公差小于百分之一，而对于其他行业，行业接受的公差为10％或更高。行业接受的公差的其他示例的范围为从小于百分之一到百分之五十。行业接受的公差对应于但不限于分量值、集成电路工艺变化、温度变化、上升和下降时间、热噪声、尺寸、信令误差、丢包、温度、压力、材料成分和/或性能度量。在行业内，所接受的公差的公差变化可以大于或小于一定的百分比水平(例如，小于+/-1％的尺寸公差)。项目之间的某些相关性的范围可以为从小于一定的百分比水平到几个百分比的差异。项目之间的其他相关性的范围可以为从几个百分比的差异到若干差异的大小。

如本文还可以使用的，术语“配置为”、“可操作地耦合到”、“耦合到”和/或“耦合”包括项目之间的直接耦合和/或项目之间经由介入项目的间接耦合(例如，项目包括但不限于部件、元件、电路和/或模块)，其中，对于间接耦合的示例，介入项目不会修改信号的信息，但可以调整其电流水平、电压水平和/或功率水平。如本文还可以使用的，推断的耦合(即，其中通过推断一个元件耦合到另一个元素)包括两个项目之间呈与“耦合到”相同的方式的直接和间接耦合。

如本文甚至还可以使用的，术语“配置为”、“可操作以”、“耦合到”或“可操作地耦合到”指示项目包括电源连接、输入、输出等中的一者或多者，以在被激活时执行一个或多个其对应的功能，并且还可以包括与一个或多个其他项目的推断的耦合。如本文还可以使用的，术语“关联于”包括分开的项目的直接和/或间接耦合和/或一个项目嵌入另一个项目中。

如本文可以使用的，术语“有利地比较”指示两个或更多个项目、信号等之间的比较提供期望的关系。例如，当期望的关系是信号1的幅度大于信号2的幅度时，则当信号1的幅度大于信号2的幅度或信号2的幅度小于信号1的幅度时，可以实现有利的比较。如本文可以使用的，术语“不利地比较”指示两个或更多个项目、信号等之间的比较未能提供期望的关系。

如本文可以使用的，一项或多项权利要求可以在该通用形式的特定形式中包括表述“a、b和c中的至少一者”，或在该通用形式的特定形式中包括表述“a、b或c中的至少一者”，其具有比“a”、“b”和“c”多或少的元素。在任何一种措辞中，都应当对这些表述做相同解释。特别地，“a、b和c中的至少一者”等同于“a、b或c中的至少一者”并且应当是指a、b和/或c。例如，这意味着：仅“a”、仅“b”、仅“c”、“a”和“b”、“a”和“c”、“b”和“c”和/或“a”、“b”及“c”。

如本文还可以使用的，术语“处理模块”、“处理电路”、“处理器”、“处理电路系统”和/或“处理单元”可以是单个处理设备或多个处理设备。这种处理设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路系统、模拟电路系统、数字电路系统和/或基于电路系统和/或操作指令的硬编码来操纵信号(模拟和/或数字)的任何设备。处理模块、模块、处理电路、处理电路系统和/或处理单元可以是或还可以包括存储器和/或集成存储元件(其可以是单个存储设备、多个存储设备)和/或另一个处理模块、模块、处理电路、处理电路系统和/或处理单元的嵌入式电路系统。这种存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓存和/或存储数字信息的任何设备。应当注意，如果处理模块、模块、处理电路、处理电路系统和/或处理单元包括多于一个的处理设备，则处理设备可以位于中央(例如，经由有线和/或无线总线结构直接耦合在一起)或者可以分布式地定位(例如，通过经由局域网和/或广域网的间接耦合的云计算)。还应当注意，如果处理模块、模块、处理电路、处理电路系统和/或处理单元经由状态机、模拟电路系统、数字电路系统和/或逻辑电路系统来实现其一种或多种功能，则存储对应的操作指令的存储器和/或存储元件可以被嵌入电路系统内或位于电路系统外部，该电路系统包括状态机、模拟电路系统、数字电路系统和/或逻辑电路系统。还应当注意，存储元件可以进行存储，并且处理模块、模块、处理电路、处理电路系统和/或处理单元执行与一个或多个附图中示出的步骤和/或功能中的至少一些步骤和/或功能相对应的硬编码指令和/或操作指令。这种存储设备或存储元件可以被包括在制造品中。

上文借助于说明特定功能的执行及这些功能的关系的方法步骤描述了一个或多个实施方式。为便于描述，本文任意定义了这些功能构建块和方法步骤的边界和顺序。只要适当地执行特定功能和关系，就可以定义替代性的边界和顺序。因此，任何此类替代性边界或顺序都在权利要求的范围和精神内。此外，为了便于描述，任意定义了这些功能构建块的边界。只要适当地执行某些重要功能，就可以定义替代性的边界。类似地，本文还可以任意定义流程图块以说明某些重要功能。

在使用的程度上，流程图块边界和顺序可以以其他方式定义而仍可执行某些重要功能。功能构建块及流程图块和顺序的这种替代性定义因此在权利要求的范围和精神内。本领域普通技术人员还将认识到，本文中的功能构建块及其他说明性块、模块和部件可以如所示出的或通过分立部件、专用集成电路、执行适当软件的处理器等或它们的任何组合来实现。

此外，流程图还可以包括“开始”和/或“继续”指示。“开始”和“继续”指示反映了所呈现的步骤可以可选地被并入，或者以其他方式与一个或多个其他例程结合使用。此外，流程图还可以包括“结束”和/或“继续”指示。“结束”和/或“继续”指示反映了所呈现的步骤可以如所描述和所示出的那样结束，或者可选地被并入或以其他方式与一个或多个其他例程结合使用。在本上下文中，“开始”指示所呈现的第一步的开始，并且可以在未具体示出的其他活动之前。此外，“继续”指示反映了所呈现的步骤可以被多次执行和/或可以由未具体示出的其他活动接续。此外，虽然流程图指示步骤的特定次序，但只要保持因果关系的原则，则其他次序同样也是可能的。

本文使用一个或多个实施方式来说明一个或多个方面、一个或多个特征、一个或多个概念和/或一个或多个实施例。装置、制造品、机器和/或过程的现实实施方式可以包括参考本文讨论的一个或多个实施方式所描述的一个或多个方面、特征、概念、实施例等。此外，在各附图之间，实施方式可以合并相同或相似命名的功能、步骤、模块等，这些功能、步骤、模块等可以使用相同或不同的附图标记，并且因此，这些功能、步骤、模块等可以是相同或相似的功能、步骤、模块等，或者可以是不同的功能、步骤、模块等。

虽然上述附图中的晶体管被示出为场效应晶体管(FET)，但如本领域普通技术人员将理解的，可以使用任何类型的晶体管结构来实现晶体管，包括但不限于双极型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、N阱晶体管、P阱晶体管、增强型、耗尽型和零电压阈值(VT)晶体管。

除非有相反的特别说明，否则往来于本文呈现的任何附图中的元件和/或在本文呈现的任何附图中的元件之间的信号可以是模拟的或数字的、时间连续的或时间离散的以及单端的或差分的。例如，如果信号路径被示出为单端路径，则它也表示差分信号路径。类似地，如果信号路径被示出为差分路径，则它也表示单端信号路径。虽然本文描述了一种或多种特定架构，但同样可以实现使用一种或多种未明确示出的数据总线、元件之间的直接连接和/或本领域普通技术人员所认识到的其他元件之间的间接耦合的其它架构。

在一个或多个实施方式的描述中使用术语“模块”。模块经由诸如处理器的设备或其他处理设备或其他硬件来实现一种或多种功能，这些设备或硬件可以包括存储操作指令的存储器或与存储操作指令的存储器相关联地操作。模块可以独立操作和/或与软件和/或固件结合操作。还如本文所使用的，模块可以包含一个或多个子模块，其中每个子模块可以是一个或多个模块。

如本文还可以使用的，计算机可读存储器包括一个或多个存储元件。存储元件可以是单独的存储设备、多个存储设备或存储设备内的一组存储位置。这种存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存、高速缓存和/或存储数字信息的任何设备。存储设备可以是固态存储器、硬盘驱动器存储器、云存储器、拇指驱动器、服务器存储器、计算设备存储器和/或用于存储数字信息的其他物理介质的形式。

虽然本文已明确描述了一个或多个实施方式的各种功能和特征的特定组合，但是这些特征和功能的其他组合同样也是可能的。本公开不限于本文公开的特定实施例并且明确地并入了这些其他组合。

Claims (20)

1.一种触摸显示单元，所述触摸显示单元包括：

发光二极管(LED)；以及

LED触摸传感器，所述LED触摸传感器可操作地耦合到所述LED，其中所述LED触摸传感器包括：

数据驱动输入电路，所述数据驱动输入电路可操作地耦合到所述LED，其中当被启用时，所述数据驱动输入电路被配置为生成基于数字输入的发射-接收信号，其中所述发射-接收信号被配置为便于基于所述发射-接收信号的相应的不同分量根据针对发射持续时间的发射模式和针对接收持续时间的接收模式操作所述LED触摸传感器；

驱动感测电路(DSC)，所述DSC可操作地耦合到所述数据驱动输入电路，其中当被启用时，所述DSC被配置为基于从所述数据驱动输入电路提供的所述发射-接收信号的相应的不同分量根据针对所述发射持续时间的所述发射模式和针对所述接收持续时间的所述接收模式进行操作，其中当被启用时，所述DSC还被配置为：

正向偏置所述LED以便于所述LED基于根据针对所述发射持续时间的所述发射模式进行的操作根据光强度值来发出光；以及

反向偏置所述LED，使得所述LED基于根据针对所述接收持续时间的所述接收模式进行的操作根据所述LED接收光来生成电流，并且生成电流的数字表示；以及

数据输出电路，所述数据输出电路可操作地耦合到所述DSC，其中当被启用时，所述DSC还被配置为基于由所述DSC生成的所述电流的数字表示来生成光强度的数字表示。

2.如权利要求1所述的触摸显示单元，还包括：

透镜，所述透镜可操作地耦合到所述LED，其中所述透镜包括以下中的一者或多者：

光分布性质；

光集中性质；

滤波器；

颜色掩模；以及

嵌入的文本元素。

3.如权利要求1所述的触摸显示单元，还包括：

存储器，所述存储器存储操作指令；以及

处理模块，所述处理模块可操作地耦合到所述数据驱动输入电路和所述数据输出电路，其中，当被启用时，所述处理模块被配置为执行所述操作指令以：

生成所述数字输入；

为所述数据驱动输入电路提供所述数字输入；以及

基于由所述数据输出电路生成的所述光强度的数字表示来生成响应输出。

4.如权利要求3所述的触摸显示单元，其中，当被启用时，所述处理模块还被配置为执行所述操作指令以：

处理所述光强度的数字表示以确定环境光型式；以及

处理所述环境光型式以确定调整后的光强度值；并且

所述DSC当被启用时还被配置为：

当所述发射信号分量活动时，根据所述调整后的光强度值正向偏置所述LED，使得所述LED根据所述环境光型式发出光。

所述DSC被配置为正向偏置所述LED以便于所述LED根据所述环境光型式以及根据所述调整后的光强度值来发出光。

5.如权利要求3所述的触摸显示单元，其中，当被启用时，所述处理模块还被配置为执行所述操作指令以生成所述响应输出，包括以：

处理所述光强度的数字表示来确定包括最大环境光测量值的环境光型式；

通过确定从所述最大环境光测量值偏离到悬停阈值来确定悬停指示，其中所述悬停阈值处于与第一环境光强度相关联的距所述LED触摸传感器的第一距离和与第二环境光强度相关联的距所述LED触摸传感器的第二距离之间，其中所述第一距离比所述第二距离更靠近所述LED触摸传感器，并且其中所述第二环境光强度大于所述第一环境光强度；以及

处理所述悬停指示以生成所述响应输出。

6.如权利要求5所述的触摸显示单元，其中，当被启用时，所述处理模块还被配置为执行所述操作指令以生成所述响应输出，包括以：

通过检测从所述最大环境光测量值或所述悬停阈值偏离到触摸阈值来确定触摸指示，其中所述触摸阈值处于与所述第一环境光强度相关联的所述第一距离和所述LED触摸传感器的与第三环境光强度相关联的表面之间，其中所述第三环境光强度基本为零；以及

处理所述触摸指示以生成所述响应输出。

7.如权利要求6所述的触摸显示单元，其中，当被启用时，所述处理模块还被配置为执行所述操作指令以生成所述响应输出，包括以：

确定从所述第二距离到所述第一距离的距离变化率；

基于所述距离变化率来确定压力水平；

基于所述压力水平有利地与触摸压力阈值相比：

确定所述触摸指示；以及

处理所述触摸指示以生成所述响应输出；以及

基于所述压力水平有利地与悬停压力阈值相比：

确定所述悬停指示；以及

处理所述悬停指示以生成所述响应输出。

8.如权利要求1所述的触摸显示单元，其中所述发射-接收信号为方波，其中所述方波包括与基于光强度值和总体固定时期的所述发射持续时间相对应的部分。

9.如权利要求8所述的触摸显示单元，其中所述方波还包括与根据所述接收模式操作的所述触摸显示单元相对应的另一部分。

10.如权利要求1所述的触摸显示单元，其中所述发射-接收信号是正弦信号，其中所述正弦信号包括与基于光强度值和总体固定时期相对应的部分。

11.如权利要求10所述的触摸显示单元，其中所述正弦波还包括与根据所述接收模式操作的所述触摸显示单元相对应的另一部分。

12.一种触摸显示单元，所述触摸显示单元包括：

发光二极管(LED)；以及

LED触摸传感器，所述LED触摸传感器可操作地耦合到所述LED，其中，当可操作时，所述LED触摸传感器被配置为：

生成基于数字输入的发射-接收信号，其中所述发射-接收信号被配置为便于基于所述发射-接收信号的相应的不同分量根据针对发射持续时间的发射模式和针对接收持续时间的接收模式操作所述LED触摸传感器；

正向偏置所述LED以便于所述LED基于根据针对所述发射持续时间的所述发射模式进行的操作根据光强度值来发出光；以及

反向偏置所述LED，使得所述LED基于根据针对所述接收持续时间的所述接收模式进行的操作根据所述LED接收光来生成电流，并且生成电流的数字表示；

基于所述电流的数字表示来生成光强度的数字表示；

存储器，所述存储器存储操作指令；以及

处理模块，所述处理模块可操作地耦合到所述LED触摸传感器，其中，当被启用时，所述处理模块被配置为执行所述操作指令以：

生成所述数字输入；

提供所述数字输入；以及

基于所述光强度的数字表示来生成响应输出。

13.如权利要求12所述的触摸显示单元，其中所述LED触摸传感器还包括：

数据驱动输入电路，所述数据驱动输入电路可操作地耦合到所述LED，其中当被启用时，所述数据驱动输入电路被配置为生成基于所述数字输入的所述发射-接收信号。

14.如权利要求13所述的触摸显示单元，其中所述LED触摸传感器还包括：

驱动感测电路(DSC)，所述DSC可操作地耦合到所述数据驱动输入电路，其中当被启用时，所述DSC被配置为基于从所述数据驱动输入电路提供的所述发射-接收信号的相应的不同分量根据针对所述发射持续时间的所述发射模式和针对所述接收持续时间的所述接收模式进行操作，其中当被启用时，所述DSC还被配置为：

正向偏置所述LED以便于所述LED基于根据针对所述发射持续时间的所述发射模式进行的操作根据所述光强度值来发出光；以及

反向偏置所述LED，使得所述LED基于根据针对所述接收持续时间的所述接收模式进行的操作根据所述LED接收光来生成电流，并且生成所述电流的数字表示。

15.如权利要求12所述的触摸显示单元，还包括：

透镜，所述透镜可操作地耦合到所述LED，其中所述透镜包括以下中的一者或多者：

光分布性质；

光集中性质；

滤波器；

颜色掩模；以及

嵌入的文本元素。

16.如权利要求12所述的触摸显示单元，还包括：

存储器，所述存储器存储操作指令；以及

处理模块，其中，当被启用时，所述处理模块被配置为执行所述操作指令以：

生成所述数字输入；

提供所述数字输入；以及

基于所述光强度的数字表示来生成响应输出。

处理所述光强度的数字表示以确定环境光型式；以及

处理所述环境光型式以确定调整后的光强度值；以及

驱动感测电路(DSC)，所述驱动感测电路当被启用时还被配置为：

当所述发射信号分量活动时，根据所述调整后的光强度值正向偏置所述LED，使得所述LED根据所述环境光型式发出光。

所述DSC被配置为正向偏置所述LED以便于所述LED根据所述环境光型式以及根据所述调整后的光强度值来发出光。

17.如权利要求16所述的触摸显示单元，其中，当被启用时，所述处理模块还被配置为执行所述操作指令以生成所述响应输出，包括以：

处理所述光强度的数字表示来确定包括最大环境光测量值的环境光型式；

通过确定从所述最大环境光测量值偏离到悬停阈值来确定悬停指示，其中所述悬停阈值处于与第一环境光强度相关联的距所述LED触摸传感器的第一距离和与第二环境光强度相关联的距所述LED触摸传感器的第二距离之间，其中所述第一距离比所述第二距离更靠近所述LED触摸传感器，并且其中所述第二环境光强度大于所述第一环境光强度；

处理所述悬停指示以生成所述响应输出；

通过检测从所述最大环境光测量值或所述悬停阈值偏离到触摸阈值来确定触摸指示，其中所述触摸阈值处于与所述第一环境光强度相关联的所述第一距离和所述LED触摸传感器的与第三环境光强度相关联的表面之间，其中所述第三环境光强度基本为零；以及

处理所述触摸指示以生成所述响应输出。

18.如权利要求17所述的触摸显示单元，其中，当被启用时，所述处理模块还被配置为执行所述操作指令以生成所述响应输出，包括以：

确定从所述第二距离到所述第一距离的距离变化率；

基于所述距离变化率来确定压力水平；

基于所述压力水平有利地与触摸压力阈值相比：

确定所述触摸指示；以及

处理所述触摸指示以生成所述响应输出；以及

基于所述压力水平有利地与悬停压力阈值相比：

确定所述悬停指示；以及

处理所述悬停指示以生成所述响应输出。

19.如权利要求12所述的触摸显示单元，其中所述发射-接收信号为方波，其中所述方波包括与基于光强度值和总体固定时期的所述发射持续时间相对应的部分。

20.如权利要求12所述的触摸显示单元，其中所述发射-接收信号是正弦信号，其中所述正弦信号包括与基于光强度值和总体固定时期相对应的部分。

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