CN1797306A - 接触位置检测装置、接触位置检测方法及触摸屏显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种接触位置检测方法、使用该方法的装置、以及具有该装置的触摸屏显示装置。接触感测单元感测接触事件并输出感测信号。参考更新单元基于预定的更新信号，使用从接触感测单元提供的第n帧感测数据更新参考数据。位置检测单元通过使用参考数据和来自接触感测单元的第(n+i)帧感测数据检测接触位置。因此，通过在特定时间确定参考数据和感测数据之间的差值，容易地检测接触位置。

Description

接触位置检测装置、接触位置检测方法及 触摸屏显示装置
本申请基于35U.S.C.§119，要求在2004年12月31日提交的韩国专利申请第2004-117752号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及接触位置检测装置、接触位置的检测方法、以及具有该接触位置检测装置的触摸屏显示装置。更特别地，本发明涉及便于接触位置检测的接触位置检测装置、检测接触位置的方法、以及具有该接触位置检测装置的触摸屏显示装置。
背景技术
一般而言，触摸屏面板是设置于液晶显示器(“LCD”)面板上以通过手指或物理对象(诸如笔)输入数据的输入装置。该触摸屏面板包括：第一基板；第二基板，与第一基板隔开；第一透明电极和第二透明电极，形成在第一基板和第二基板上，使得第一和第二透明电极彼此面对。
LCD装置和触摸屏面板通过粘合剂结合，因此在触摸屏面板和LCD面板之间产生空的间隙。因此，具有不同于LCD装置和/或触摸屏面板的折射率的空气间隙或粘合剂位于LCD面板和接触面板装置之间，从而使LCD装置的光学性能变差。
为了解决上述问题，已经通过光传感器将触摸屏面板与LCD面板集成。下文中，具有与其集成的触摸屏面板的LCD面板称为“触摸屏LCD面板”。
当触摸屏面板采用包括非晶硅/多晶硅a-Si/Poly-Si薄膜晶体管(“TFT”)等的光传感器时，通过处理从光传感器提供的感测数据来测量触摸屏内的接触位置。从信号处理和硬件结构方面看，其存在许多缺陷。
第一，感测数据不统一，并且在某种程度上包括波纹电压噪声。此外，感测数据可能干扰图像数据信号而产生噪声，从而降低信号噪声比(“SNR”)，并使得难以准确检测接触位置。
第二，由于对感测数据的处理在一帧间隔(1H＝1/60Hz)内执行，因此假设20％的持续时间余量(duration margin)，则集成的LCD接触面板必须在13ms内检测一个接触位置。例如，具有160×120接触传感器的200ppi Quarter Quarter Video Graphics Array(“QQVGA”)显示装置要求在13ms内处理160×120个感测数据。因此，该面板具有略微繁重的处理量。
第三，当使用包括平滑滤波器(低通滤波器)、锐化滤波器(高通滤波器)、附加图像转移处理、以及用于转移的图像的映射处理的分段方法和预处理方法时，花费大量的时间。
发明内容
本发明提供了一种用于简化检测接触位置的过程的接触位置检测装置。
本发明还提供了一种用于简化检测接触位置的过程的接触位置检测方法。
本发明还提供了一种具有接触位置检测装置的触摸屏显示装置。
在一个示例性实施例中，接触位置检测装置包括：接触感测单元、参考更新单元、以及位置检测单元。接触感测单元感测接触事件并输出感测数据。参考更新单元基于预定的更新信号，使用从接触感测单元提供的第n帧感测数据更新存储在参考更新单元中的参考数据。位置检测单元通过使用参考数据和从接触感测单元提供的第(n+i)帧感测数据检测接触位置。
接触位置检测装置可以进一步包括存储器，用于存储参考数据，并可以进一步包括附加存储器，用于存储从接触感测单元提供的感测数据。
位置检测单元可以通过确定参考数据和第(n+i)帧感测数据之间的差值来估计接触位置。
更新信号可以包括：用于指示开启装置的开启信号或用于指示从空闲状态唤醒装置的唤醒信号。
接触位置检测装置可以进一步包括后事件感测单元，用于感测离开接触感测单元的物理对象，并输出后事件感测信号。更新信号可以进一步包括后事件感测信号。
感测数据可以包括背景感测数据。位置检测单元可以进一步包括计算单元，用于当对象感测数据的电平低于背景感测数据的电平时，决定是否使用感测数据更新参考数据。
计算单元基于电流感测数据的对象感测数据和后续感测数据的对象感测数据之间的电平差，决定是否更新参考数据。当电平差大于预定临界值时，计算单元可以决定更新参考数据。
计算单元可以在电平差停止增长并随后开始下降的瞬间通过感测数据更新参考数据。计算单元可以使用对应于在电平差开始下降之前的瞬间(即，当电平差停止增长，然后开始下降时)的感测数据更新参考数据。
接触位置检测装置可以进一步包括感测信号调节单元，用于接收感测数据并将感测数据调节为恒定电平，其中，当感测数据维持在恒定电平时，感测信号调节单元将更新信号提供到参考更新单元。如果感测信号不在预定范围内，执行栅极电压调节操作、放大增益调节操作、以及背景调节操作中的一个，直到感测数据处于预定范围内。感测信号调节单元因此可以进一步包括栅极电压调节单元、放大增益调节单元、以及背景调节单元中的至少一个，用于将感测数据调节到预定范围内。
接触位置检测装置还可以进一步包括滤波器，用于通过将先前检测到的接触位置与当前检测到的接触位置相比较来消除噪声成分。
在另一示例性实施例中，一种用于诸如在触摸屏液晶显示装置上的接触位置的检测方法，包括以下步骤：根据外部提供的更新控制信号，使用指示接触事件发生的感测数据更新参考数据；以及通过使用感测数据和参考数据，检测对应于接触事件发生位置的接触位置。
该方法可以进一步包括生成用于指示接触事件结束的后事件感测信号，并根据后事件感测信号检查该方法是否被执行为阴影模式或背光模式。参考数据的更新可以包括当该方法被执行为背光模式时通过感测数据更新参考数据。
该方法可以进一步包括当在阴影模式下执行该方法时，决定是否使用感测数据更新参考数据。
在另一个示例性实施例中，触摸屏显示装置包括显示面板、感测单元、以及接触位置检测单元。显示面板以帧为单位显示图像。感测单元以帧为单位感测接触事件，以帧为单位输出感测数据。接触位置检测单元基于更新的控制信号使用感测数据更新参考数据，并且通过使用参考数据和感测数据来估计对应于接触事件位置的接触位置数据。
感测单元可集成在显示面板上，该显示面板可以包括：阵列基板、滤色器基板、以及夹置于阵列基板和滤色器基板之间的液晶层。感测单元可以集成到阵列基板中。
接触位置检测单元可以包括：参考更新单元、存储器、以及位置检测单元。参考更新单元基于更新信号使用感测数据更新参考数据。存储器存储参考数据。位置检测单元通过确定参考数据和感测数据之间的差值来检测接触位置数据。
感测单元可以进一步包括第一传感器，用于识别对象从显示面板离开，并将用于指示对象从显示面板离开的后事件感测信号输出到参考更新单元。
参考更新单元可以用于决定操作模式是阴影模式还是背光模式，并且用于当接收到后事件感测信号时，根据操作模式，使用感测数据更新参考数据。
当基于内部光确定操作模式是背光模式时，参考更新单元使用感测数据更新参考数据。
该装置可以进一步包括计算单元，用于当确定操作模式是阴影模式时，决定是否使用感测数据更新参考数据。
感测数据可以包括对象感测数据和背景感测数据，并且该装置可以进一步包括感测信号调节单元，用于使对象感测数据和背景感测数据之间的差值稳定。
感测信号调节单元可以用于当将对象感测数据和背景感测数据之间的差值稳定时，向接触位置检测单元提供更新信号。
因此，通过在特定时间确定参考数据和感测数据之间的差值，可以容易地被检测到接触位置。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他特征及优点将变得更加明显，在附图中：
图1是示出根据本发明的显示装置的示例性实施例的平面图；
图2是示出图1中的示例性接触传感器和示例性显示开关元件的布局图；
图3是示出具有形成在图1中的触摸屏区域中的示例性接触式传感器和示例性显示开关元件的显示装置的横截面图；
图4是示出图1中的显示装置的框图；
图5是示出图4的示例性感测信号调节单元的框图；
图6是示出实验的接触感测数据的曲线图；
图7是示出图5中的感测信号调节单元的示例性操作的流程图；
图8是示出图4中的示例性接触位置检测单元的框图；
图9是示出通过处于阴影模式的图8中的操作单元确定更新次数的处理的曲线图；
图10是示出由图4中的显示装置进行的示例性接触位置检测处理的流程图；
图11是基于图10中的步骤S300中所示的更新信号的更新处理的详细流程图。
具体实施方式
因此，本发明可以有各种改变和可选形式，其特定实施例通过实例的方式在附图中示出并将在本文中详细描述。然而，应当理解，这并不是为了将本发明限制在所公开的特定形式内，相反地，在权利要求所限定的本发明的精神和范围之内，本发明可以覆盖所有修改、等同替换。在整个说明书附图中，相同的标号表示相同的元件。
图1是示出根据本发明的显示装置的示例性实施例的平面图。
参照图1，显示装置包括：显示面板100、读出驱动单元200、显示驱动部300、以及感测数据处理单元400。
显示面板100包括：阵列基板110、滤色器基板120、以及设置于阵列基板110和滤色器基板120之间的液晶层130(在图3中示出)。
阵列基板110包括：触摸屏区域TSA、感测区域SA、以及周边区域PA，其中，触摸屏区域TSA可以位于感测区域SA和周边区域PA之间。触摸屏区域TSA对应于显示面板100与触摸屏面板集成的区域。用于驱动像素的多个显示开关元件和多个接触式传感器形成在触摸屏区域TSA上。
感测区域SA包括：第一感测区域SA1、第二感测区域SA2、以及第三感测区域SA3。第一感测区域SA1具有用于感测外部光量的多个第一传感器。第一传感器可以具有与形成在触摸屏区域TSA上的接触式传感器类似的结构。第二感测区域SA2具有用于感测从背光单元(或内部光)产生的反射光量的多个第二传感器。第二传感器可以具有与形成在触摸屏区域TSA上的接触感式测器类似的结构，但是进一步包括用于阻挡外部光的反射板。
第三感测区域SA3包括用于感测物理对象从触摸屏区域TSA离开的多个第三传感器。感测区域SA的第一、第二、和第三传感器以及触摸屏区域TSA的接触传感器可以形成感测单元，在下文中将对其进行进一步描述。
周边区域PA包括读出驱动单元200和显示驱动单元300。读出驱动单元200控制接触式传感器以及分别在第一、第二、和第三感测区域SA1、SA2、SA3中的第一、第二、和第三传感器，并读取从这些传感器提供的感测信号。显示驱动单元300控制显示开关元件并向显示开关元件提供驱动信号。
滤色器基板120具有对应于触摸屏区域TSA的滤色器图样，其具有例如红色、绿色、和蓝色图样。滤色器图样允许背光穿透并复制(reproduce)颜色。滤色器基板120可以进一步包括共电极，该共电极形成具有在阵列基板110上的像素电极的液晶电容器的一部分。可选地，滤色器图样可以形成在阵列基板110上的像素电极上或形成在其下面。
在阵列基板110的周边区域PA的一个端部，形成具有各种处理电路的柔性印刷电路板(PCB)，以将处理电路与读出驱动单元200和显示驱动单元300电连接。感测数据处理单元400形成在柔性PCB上，以被电连接至读出驱动单元200。
读出驱动单元200向形成在触摸屏区域TSA上的接触传感器提供控制信号。读出驱动单元200还向分别形成在第一、第二、和第三感测区域SA1、SA2、和SA3上的第一、第二、和第三传感器提供控制信号。另外，读出驱动单元200将由接触传感器以及第一、第二、和第三传感器检测到的感测信号转换为感测数据。感测数据对应于数字信号。将感测数据施加到感测数据处理单元400。
显示驱动单元300通过使用由外部图形装置提供的视频数据信号和视频控制信号，驱动形成在触摸屏区域TSA上的显示开关元件，从而可以将图像显示在触摸屏区域TSA的显示面板100上。
感测数据处理单元400基于由读出驱动单元200提供的感测数据检测接触位置。为了检测接触位置，感测数据处理单元400存储参考数据，并确定参考数据和当前帧数据之间的差值。此外，感测数据处理单元400将从读出驱动单元200提供的接触感测数据维持在预定电平。通过将接触感测数据维持在预定电平，消除了统一数据使得难以准确检测接触位置的问题。
图2是示出图1中的示例性接触传感器和示例性显示开关元件的布局图。图3是示出具有形成在图1的触摸屏区域中的示例性接触传感器和示例性显示开关元件的显示装置的横截面图。
参照图2及图3，每个像素区域均包括像素部PP和感测部SP。
显示开关元件T1(下文中称为第一TFT)形成在像素部PP上，并且由显示驱动单元300驱动，用于在触摸屏区域TSA的显示面板100上显示图像。第一TFT T1被电连接至栅极线GL和数据线DL。栅极线GL沿第一方向D1延伸，并且数据线DL沿基本上垂直于第一方向D1的第二方向D2延伸。栅极线GL和数据线DL彼此交叉但是彼此电绝缘。像素部PP进一步包括透明电极TE和反射电极RE，其均设置在覆盖第一TFT T1的绝缘层上。应当理解，像素部PP包括多个上述元件，每一个上述元件均在显示面板100内。
感测部SP包括接触式传感器T2(下文中称为第二TFT)、第三TFT T3、以及感测数据线SDL。第二TFT T2由外部光驱动。第三TFT T3电连接至第二TFT T2。感测数据线SDL电连接至第三TFT T3，并且沿第二方向D2延伸，基本上平行于数据线DL。感测部SP进一步包括传感器栅极线SGL，其沿第一方向D1延伸，基本上平行于栅极线GL。从读出驱动单元200提供的预定控制信号被施加到传感器栅极线SGL。
第二TFT T2包括从传感器栅极线SGL分出的栅电极、从数据线DL分出的源电极、以及连接至第三TFT T3的漏电极。传感器栅极线SGL从与栅极线GL相同的层中形成，但与栅极线GL电隔离。即，传感器栅极线SGL与栅极线GL分离。
第三TFT T3包括从栅极线GL分出的栅电极、电连接至第二TFT T2的源电极的源电极、以及从感测数据线SDL分出的漏电极。感测数据线SDL从与数据线DL相同的层中形成，但与数据线DL电隔离。即，感测数据线SDL与数据线DL分离。
透明电极TE形成在绝缘层的一部分上。如图3所示，绝缘层覆盖第一、第二、和第三TFT T1、T2、和T3。绝缘层包括露出第一TFT T1的漏电极的接触孔CON。透明电极TE通过接触孔CON电连接至第一TFT T1的漏电极。透明电极TE包括透明导电材料，例如但不限于，氧化铟锡(“ITO”)或氧化铟锌(“IZO”)。
反射电极RE形成在透明电极TE的一部分上，并形成在绝缘层的一部分上，诸如形成在透明电极TE未覆盖绝缘层的部分上。反射电极RE具有通道窗W1和开口窗W2。通过蚀刻或去除反射电极RE的一部分来形成通道窗W1，以露出在反射电极RE的该部分下面的透明电极TE，并且通过蚀刻或去除反射电极RE的另一部分以及在第二TFT T2上方的绝缘层来形成开口窗W2，以露出第二TFT T2。反射电极RE包括高反射材料。反射电极RE可以具有单层结构。当反射电极RE具有单层结构时，反射电极RE包括铝钕(aluminum neodymium；AlNd)。可选地，反射电极RE可以具有双层结构。当反射电极RE具有双层结构时，反射电极RE包括铝钕(AlNd)层和钼钨(molybdenum tungsten；MoW)层。虽然已经描述了反射电极RE的特殊实施例，应当理解，反射电极RE材料的可选实施例也将在这些实施例的范围之内。
通道窗W1对应于透射区域。通道窗W1允许从位于阵列基板110下面的背光组件提供的背光穿过窗W1。反射电极RE对应于反射区域。反射电极RE反射通过触摸屏区域TSA到达反射电极的外部光。
开口窗W2露出第二TFT T2，从而第二TFT T2能容易地接收由用户从LCD面板100的外部有意提供的外部入射光。
覆盖第一TFT T1和第三TFT T3但是不覆盖第二TFT T2的反射电极RE，防止第一TFT T1和第三TFT T3对应于外部入射光，而使第二TFT T2对应于外部入射光(诸如由光笔产生的光或在用户的手指处反射的背光)，从而形成触摸屏区域TSA的接触传感器。
因此，从图2和图3可以看出，本发明的显示装置集成了接触感测和图像显示功能，由此提供了触摸屏LCD面板。
图4是示出图1的显示装置的框图。
参照图1及图4，显示装置包括：感测单元150、读出单元210、传感器控制单元230、感测信号调节单元430、以及接触位置检测单元450。
感测单元150包括：接触感测单元151、外部光感测单元152、内部光感测单元153、以及后事件(post-event)感测单元154。例如，接触感测单元151包括形成在触摸屏区域TSA上的接触式传感器，并且在被以帧为单位处理后，将由接触传感器感测到的感测信号151a提供到读出单元210。
外部光感测单元152包括形成在第一感测区域SA1上的第一传感器，并将由形成在第一感测区域SA1上的第一传感器感测到的外部光感测信号152a提供到读出单元210。
内部光感测单元153包括形成在第二感测区域SA2上的第二传感器，并将由形成在第二感测区域SA2上的第二传感器感测到的内部光感测信号153a提供到读出单元210。
后事件感测单元154包括形成在第三感测区域SA3上的第三传感器，并将由形成在第三感测区域SA3上的第三传感器感测到的后事件感测信号154a提供到读出单元210。后事件感测信号154a指示物理对象(手指、钢笔等)是否从触摸屏区域TSA离开。
读出单元210接收来自感测单元150的感测信号151a、152a、153a、和154a，并将感测信号151a、152a、153a、和154a转换成数字形式的感测数据组210a，以向传感器控制单元230提供感测数据组210a。读出单元210和传感器控制单元230均包括在读出驱动单元200中。
传感器控制单元230向感测单元150的传感器提供传感器栅极信号，并向感测数据处理单元400中相应的处理单元提供从读出单元210接收的感测信号，用于随后的数据处理。例如，传感器控制单元230向感测信号调节单元430提供感测数据组233，该感测数据组包括从外部光感测信号152a处理的外部光感测数据和从内部光感测信号153a处理的内部光感测数据。传感器控制单元230向接触位置检测单元450提供接触感测数据235a和后事件感测信号235b。感测信号调节单元430和接触位置检测单元450均包括在感测数据处理单元400中。
感测信号调节单元430基于由传感器控制单元230提供的感测数据组233，使接触位置感测数据的电平稳定，该接触位置感测数据对应于接触事件发生在接触位置区域TSA上的位置。特别地，通过确定从外部光感测信号152a处理的外部光感测数据和从内部光感测信号153a处理的内部光感测数据之间的差值，感测信号调节单元430基于感测数据组233将接触位置感测数据调节成处于恒定电平。感测信号调节单元430输出传感器控制信号433a、434a、和435a，该传感器控制信号将接触位置感测数据维持在恒定电平，以防止难以准确检测接触位置。
控制信号433a对应于施加到接触感测单元151的栅极电压Vg。控制信号434a对应于施加到读出单元210的放大增益AG。控制信号435a用于调节背光组件的背光亮度。当接触位置感测数据由控制信号433a、434a、和435a维持在恒定电平时，感测信号调节单元430向接触位置检测单元450施加更新控制信号430a。
基于预设条件，接触位置检测单元450使用接触感测数据235a的帧来更新参考数据。通过判定(换句话说确定)接触位置感测数据235a和更新的参考数据之间的差值，接触位置检测单元450检测位置数据(X，Y)，其中，位置数据(X，Y)对应于接触事件发生在触摸屏区域TSA内的位置，这将在下文中进一步描述。
传感器控制单元230向接触位置检测单元450提供接触感测信号235a和后事件感测信号235b。接触感测信号235a对应于从由接触感测单元151提供的感测信号151a处理的数字化帧(digitalizedand framed)信号，并且后事件感测信号235b对应于从由后事件感测单元154提供的后事件感测信号154a处理的数字化感测信号。
提供到接触位置检测单元450的更新信号包括：后事件感测信号235b、更新控制信号430a、开启信号511、和唤醒信号512。开启信号511指示显示装置被开启，并且唤醒信号512指示显示装置从休眠模式唤醒。
图5是示出图4的示例性感测信号调节单元的框图。
参照图4及图5，感测信号调节单元430包括：第一控制器431、第一缓冲器432、栅极电压调节单元433、放大增益调节单元434、以及背光调节单元435。
分别由栅极电压调节单元433、放大增益调节单元434、以及背光调节单元435提供传感器控制信号433a、434a、和435a。更特别地，传感器控制信号433a是栅极电压Vg信号，传感器控制信号434a是放大增益AG，以及传感器控制信号435a是背光控制电平信号BLC。
被称为控制信号发生器的第一控制器431通过将从内部光感测信号152a处理的外部光感测数据和从内部光感测信号153a处理的内部光感测数据相比较，来调节调节单元433、434、和435以使接触位置感测数据稳定。外部光感测数据和内部光感测数据通过来自传感器控制单元230的感测数据组233被提供到第一控制器431。当接触位置感测数据稳定时，第一控制器431向接触位置检测单元450施加更新控制信号430a。
图6是示出示例性接触感测数据的曲线图。
在图6的曲线图中，x轴表示触摸屏区域TSA上的x坐标或y坐标位置，而y轴表示由接触传感器检测到的以模拟或数字形式的感测数据的电压电平。
如图6所示，接触感测数据包括背景感测数据V_b和对象感测数据V_o。当对象远离触摸屏区域TSA时，可能包括噪声、外部光等并可能接近恒定的感测信号对应于背景感测数据V_b。当对象靠近触摸屏区域TSA以使感测信号改变，然后最终稳定时，稳定的感测信号对应于对象感测数据V_o。
外部光量大于内部光亮或背光量的第一种情况称为阴影模式。在阴影模式中，背景感测数据V_b大于对象感测数据V_o。
另一方面，内部光量或背光量大于外部光量的第二种情况称为背光模式。在背光模式中，背景感测数据V_b小于对象感测数据V_o。
背景感测数据V_b和对象感测数据V_o之间的差值可以用于接触位置感测数据ΔVs。然而，接触位置感测数据可以更容易地通过由外部光感测单元152提供的外部光感测数据和由内部光感测单元153提供的内部光感测数据之间的差值获得。
图5中示出的第一缓冲器432存储一组参考数据用于第一控制器431，该组参考数据包括：背景感测数据V_b_th_high、V_b_th_low；接触位置感测数据ΔVs_th_high、ΔVs_th_low；放大增益AG、AGmax、AGmin、ΔAG；背光控制电平信号BLC、BLC_th_high、BLC_th_low、ΔBLC；栅极电压Vg和ΔVg。
栅极电压调节单元433基于参考数据V_b_th_high和V_b_th_low调节栅极电压Vg信号433a以使背景感测数据V_b稳定，使得接触位置感测数据ΔVs维持恒定电平。已调节的栅极电压信号433a被施加到属于图4中示出的接触感测单元151的接触传感器的栅电极。
放大增益调节单元434基于参考数据ΔVs_th_high和ΔVs_th_low，调节放大增益AG 434a，以使接触位置感测数据ΔVs稳定。调节的放大增益AG 434a被施加到图4中示出的读出单元210。
背光调节单元435基于参考数据BLC_th_high和BLC_th_low，调节用于控制背光的光量的背光控制电平信号BLC 435a，以使接触位置感测数据ΔVs稳定。
图7是示出图5中的感测信号调节单元的操作的流程图。
参照图7，感测信号调节单元430的第一控制器431被初始化(步骤S110)。例如，第一控制器431使用对应于DC 15mA的标准背光电流的光电平将背光控制因子BLC的低阈值BLC_th_low初始化，并使用中间放大增益AGmid将放大增益AG初始化，放大增益AGmid是最大放大增益AGmax和最小放大增益AGmin的平均值。
然后，第一控制器431检查背景感测数据V_b是否存在于预定的高阈值电平V_b_th_high和预定的低阈值电平V_b_th_low之间(步骤S120)。
如果背景感测数据V_b不在预定的高阈值电平V_b_th_high和预定的低阈值电平V_b_th_low之间，则栅极电压调节单元433响应于来自第一控制器431的控制信号，增大栅极电压Vg(步骤S123)或减小栅极电压Vg(步骤S127)，从而使背景感测数据V_b稳定。
更特别地，当背景感测数据V_b低于低阈值电平V_b_th_low(步骤S121)时，栅极电压调节单元433增大栅极电压Vg(步骤S122)。当背景感测数据V_b高于高阈值电平V_b_th_high(步骤S125)时，栅极电压调节单元433减小栅极电压Vg(步骤S126)。因此，如图7中的步骤S(A)所示，通过调节栅极电压Vg，可以将背景感测数据V_b保持在预定的高阈值电平和预定的低阈值电平之间的特定范围内。
一旦满足了步骤S120的条件，第一控制器431从来自外部光感测单元152的外部光感测数据和来自内部光感测单元153的内部光感测数据之间的差值中获得接触位置感测数据ΔVs。第一控制器431检查从外部光感测数据和内部感测数据之间的差值中获得的接触位置感测数据ΔVs是否存在于预定的高阈值电平ΔVs_th_high和预定的低阈值电平ΔVs_th_low之间(步骤S130)。
如果接触位置感测数据ΔVs不在预定的高阈值电平ΔVs_th_high和预定的低阈值电平ΔVs_th_low之间，则放大增益调节单元434响应于来自第一控制器431的控制信号，增大放大增益AG(步骤S133)或减小放大增益(步骤S137)，从而使背景感测数据ΔVs稳定。
更特别地，当接触位置感测数据ΔVs低于低阈值电平ΔVs_th_low(步骤S131)时，放大增益调节单元434增大放大增益AG(步骤S132)。当接触位置感测数据ΔVs高于高阈值电平ΔVs_th_high(步骤S135)时，放大增益调节单元434减小放大增益AG(步骤S136)。因此，如图7中的步骤S(B)所示，通过调节放大增益AG，可以将接触位置感测数据ΔVs保持在预定的高阈值电平和预定的低阈值电平之间的特定范围内。
当光量太小使得即使将放大增益AG设置为最大值，背光感测数据V_b也略微不同于对象感测数据V_o时，接触位置感测数据ΔVs低于低阈值电平ΔVs_th_low。当尽管放大增益AG被设置为最大值，接触位置感测数据ΔVs也低于低阈值电平ΔVs_th_low(步骤S140)时，第一控制器431控制背光调节单元435来增大背光控制因子BLC以使得背光变亮(步骤S141)。因此，背光控制因子BLC在低于最高阈值电平BLC_th_high的范围内被调节，以使接触感测数据ΔVs维持恒定电平。换句话说，第一控制器431将操作模式从阴影模式改变为背光模式。当背光控制因子BLC增大超过高阈值电平BLC_th_high(步骤S142)时，放大增益AG被设置最小放大增益AGmin(步骤S143)并且将背光控制因子BLC初始化为低阈值电平BLC_th_low(步骤S 144)。换句话说，第一控制器431将操作模式从背光模式改变为阴影模式。
如步骤S(C)中所示，通过调节背光亮度，接触位置感测数据ΔVs可以被保持在预定高阈值电平和预定低阈值电平之间的特定范围内。
如上所述，通过将接触位置感测数据ΔVs维持在预定范围内的特定电平，可以容易地获得接触位置感测数据ΔVs。在调节包括栅极电压Vg、放大增益AG、以及背光控制因子BLC的控制信号后，感测信号调节单元430将更新控制信号430a施加到接触位置检测单元450。
图8是示出图4中的示例性接触位置检测单元的框图。
参照图8，接触位置检测单元450包括：第一存储器451、第二控制器452、计算单元453、第二存储器454、位置检测器455、滤波器456、以及第二缓冲器457。
第一存储器451存储由传感器控制单元230提供的接触感测数据235a。接触感测数据235a是由接触感测单元151感测到的感测数据。
第二控制器452决定是否将存储在第一存储器451中的接触感测数据235a传输并随后存储在第二存储器454中。这个决定基于提供到对应于特定预定操作条件的第二控制器452的更新控制信号235b、430a、511、和512。存储在第二存储器454中的数据对应于参考数据。
更新控制信号包括：后事件感测信号235b、更新控制信号430a、开启信号511、以及唤醒信号512。
从来自后事件感测单元154的后事件感测信号154a中处理来自传感器控制单元230的后事件感测信号235b。后事件感测信号235b指示物理对象从触摸屏区域TSA离开。如上所述，更新控制信号430a由感测信号调节单元430提供。开启信号511开启包括根据本发明的触摸屏显示装置的系统。唤醒信号512将系统从休眠模式中唤醒。
因此，后事件感测信号235b由传感器控制单元230提供，并且更新控制信号430a来自第一控制器431。开启信号511和唤醒信号512可以在感测信号调节单元430中生成或可以从外部提供。
根据第二控制器452的控制，操作计算单元453。即，当接收到后事件感测信号235b时，第二控制器452检查存储在第一存储器451中的接触感测数据235a处于背光模式，还是处于阴影模式。
例如，在背光模式中，第二控制器452使用接触感测数据235a更新第二存储器454，使得存储在第二存储器454中的先前参考数据被对应于新参考数据的接触感测数据235a代替。然而，在阴影模式中，第二控制单元452控制计算单元453，然后根据计算单元453的计算结果决定是否使用接触感测数据235a更新存储在第二存储器454中的参考数据。下面将参照图9进一步描述计算单元453的示例性计算过程。
因此，当由第二控制器452指示时，第二存储器454存储接触感测数据235a，从而，可以使用接触感测数据235a代替先前参考数据。
位置检测器455根据第二控制器452的控制，检测位置数据455x和455y，位置数据具有对应于存储在第一存储器451中的接触感测数据452a和存储在第二存储器454中的参考数据452b之间的差值的最高值。例如，位置数据455x和455y对应于触摸屏区域TSA中的触摸屏表面的坐标。例如，通过使用对应于第n帧感测数据的存储在第二存储器454中的参考数据452b和存储在第一存储器451中的第(n+i)帧感测数据452a之间的最大差值，位置检测器455基于更新控制信号获得位置数据455x和455y。
滤波器456通过将诸如来自前一帧的先前检测到的位置数据与当前检测到的位置数据相比较，消除噪声成分。如上所述，可以最终获得在触摸屏区域TSA上的对应于物理对象等的接触位置的位置数据X和Y。
图9是示出通过处于阴影模式的图8中的示例性计算单元453确定更新次数的二维曲线图。
在图9中，曲线图的x轴表示帧，而y轴表示对应于触摸屏区域TSA中的任意接触位置的接触感测数据的电压大小。
如图9所示，在特定位置的接触事件期间，最低的接触感测数据，即，具有最低电压的接触位置感测数据的大小为约0.2V。在连续接触事件期间，接触感测数据的最高电平的范围为从约0.35V至约0.4V。
因此，从接触事件的约0.2V的最低电平到约0.4V的最高电平跟踪接触感测数据。然后，当接触感测数据达到最大电平时，使用接触感测数据代替存储在第二存储器454中的参考数据。这种过程可以被设置为如下的表达式1。
<表达式1>
Φn＝Magn(X0，Y0)-Mag0(X0，Y0)
在表达式1中，(X0，Y0)表示恰好在接触事件结束前检测到的接触位置的X轴和Y轴的二维坐标。Mag0(X0，Y0)表示坐标(X0，Y0)的接触感测数据。Magn(X0，Y0)表示在接触事件结束之后在第n帧周期的坐标(X0，Y0)的接触感测数据。数字n在接触事件结束后每帧加1，直到参考数据被新的参考数据代替。总之，Φn等于Mag0(X0，Y0)和Magn(X0，Y0)之间的差值。
<表达式2>
ΦMaxn＝MAX{Φ1，Φ2，...，Φn}
在表达式2中，Φmaxn表示Φn中的最大值。因此，Mag0(X0，Y0)和Magn(X0，Y0)之间的最大差值等于Φmaxn。
<表达式3>
如果Φn＜Φmaxn并且Φmaxn＞ε，将则存储在第二存储器454中的参考帧数据通过存储在第一存储器451中的接触感测数据235a更新。
ε是临界值，尽管Φn停止增大，如果Φmaxn不超过ε，则不代替或更新参考数据。例如，如图9中的曲线图的一部分所示，称为部分1，当Φmaxn小于ε时，不更新参考数据。
图10是示出由图4中的显示装置进行的示例性接触位置检测处理的流程图。
参照图4、图8、和图10，在空闲状态的触摸屏区域TSA上的新接触事件(步骤S210)，使得读出单元210以帧为单位向传感器控制单元230提供感测数据组210a(步骤S220)。传感器控制单元230将接触感测数据235a存储在第一存储器451中(步骤S230)。
第二控制器452基于更新控制信号确定是否使用接触感测数据235a更新存储在第二存储器454中的参考数据(步骤S300)。
图11是图10中的步骤S300的详细流程图。
参照图11，分别检查系统开启信号511(步骤S311)、来自感测信号调节单元430的更新控制信号430a(步骤S313)、以及系统唤醒信号512(步骤S315)是否将被输入。
当任何控制信号在步骤S311、S313、和S315被输入时，第二控制器452使用存储在第一存储器451中的接触感测数据235a更新第二存储器454的参考数据。例如，当在第n帧输入更新控制信号430a时，第二控制器452使用存储在第一存储器451中的第n帧感测数据更新第二存储器454的参考数据。换句话说，第n帧感测数据变成参考数据。
另一方面，当在步骤S311、S313、和S315没有输入控制信号时，第二控制器452不更新存储在第二存储器454中的参考数据。
第二控制器452检查是否从传感器控制单元230输入后事件感测信号235b(步骤S317)。当输入后事件感测信号235b时，然后，第二控制器452检查装置是否处于阴影模式(步骤S319)。如果没有处于阴影模式，则装置处于背光模式，从而第二控制器452基于后事件感测信号235b，使用存储在第一存储器451中的接触感测数据235a更新第二存储器454的参考数据。(步骤S323)
例如，当第n帧处于背光模式时，第二控制器452使用存储在第一存储器451中的第n帧感测数据更新存储在第二存储器454中的参考数据。当步骤S319示出装置处于阴影模式时，第二控制器452基于计算单元453的计算结果确定是否使用存储在第一存储器451中的接触感测数据235a更新存储在第二存储器454中的参考数据(步骤S321)。
总之，在确定是否使用存储在第一存储器451中的接触感测数据235a更新存储在第二存储器454中的参考数据之后，根据该决定处理接触感测数据235a。
随后，第二控制器452向位置检测器455提供来自第一存储器451的接触感测数据452a以及在第二存储器454中的参考数据452b。
再次参照图10，位置传感器455确定接触感测数据452a和参考数据452b之间的差值(步骤S240)，然后，检测具有最大差值的位置数据(步骤S250)。
例如，位置传感器455通过使用第一存储器451的第(n+1)帧感测数据和对应于来自第二存储器454的第n帧感测数据的参考数据来检测接触位置。
滤波器456通过将存储在第二缓冲器457中先前检测到的位置数据与当前由位置检测器455检测到的位置数据相比较来消除特定噪声成分(步骤S260)。
然后，根据系统是否关闭来重复前面的步骤(步骤S270)。因此，可以获得对应于触摸屏区域TSA上的接触位置的位置数据。
如上所述，本发明的实施例根据操作条件基于指定的更新控制信号，使用接触感测数据更新参考数据，并通过使用接触感测数据和参考数据之间的差值来检测接触位置。
接触感测数据和参考数据之间的差值基本一致，从而根据本发明的实施例提高了信号噪声比(“SNR”)并便于检测接触位置。此外，根据本发明的实施例简化了工艺并减小了检测的持续时间。结果，可以更容易地完成本发明实施例的硬件实现和软件实现。
虽然已经详细描述了本发明的示例性实施例及其优点，应当理解，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。另外，术语第一、第二等的使用不表示任何次序或重要性，相反地，术语第一、第二等的用于将一个元件与另一个元件区分。此外，术语一个、这个等的使用不表示对数量的限制，相反地，表示存在至少一个相关项。

Claims (31)

1.一种接触位置检测装置，包括：
接触感测单元，用于感测接触事件并输出感测数据；
参考更新单元，用于基于预定的更新信号，使用从所述接触感测单元提供的第n帧感测数据更新存储在所述参考更新单元中的参考数据；以及
位置检测单元，用于通过使用所述参考数据和从所述接触感测单元提供的第(n+i)帧感测数据来检测接触位置，其中，‘n’和‘i’是自然数。
2.根据权利要求1所述的接触位置检测装置，进一步包括存储器，用于存储所述参考数据。
3.根据权利要求2所述的接触位置检测装置，进一步包括第一储存器，用于存储从所述接触感测单元提供的所述感测数据，其中，用于存储所述参考数据的所述存储器是第二存储器。
4.根据权利要求1所述的接触位置检测装置，其中，所述位置检测单元通过确定所述参考数据和所述第(n+i)帧感测数据之间的差值来检测所述接触位置。
5.根据权利要求1所述的接触位置检测装置，其中，所述更新信号对应于用于开启所述接触位置检测装置的开启信号。
6.根据权利要求1所述的接触位置检测装置，其中，所述更新信号包括用于唤醒所述接触位置检测装置的唤醒信号。
7.根据权利要求1所述的接触位置检测装置，其中，所述更新信号包括用于开启所述接触位置检测装置的开启信号、用于唤醒所述接触位置检测装置的唤醒信号、后事件感测信号、以及来自感测信号调节单元的更新控制信号中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的接触位置检测装置，进一步包括后事件感测单元，用于感测物理对象是否从所述接触感测单元离开，并输出后事件感测信号，其中，当所述后事件感测信号被施加到所述参考更新单元时，所述参考更新单元使用从所述接触感测单元提供的所述感测数据更新所述参考数据。
9.根据权利要求8所述的接触位置检测装置，其中，所述感测数据包括背景感测数据，所述背景感测数据对应于没有接触事件发生情况下的感测数据，并且所述参考更新单元进一步包括计算单元，用于当对应于接触事件的感测数据的对象感测数据的电平低于所述背景感测数据的电平时，决定是否使用所述感测数据更新所述参考数据。
10.根据权利要求9所述的接触位置检测装置，其中，所述计算单元基于先前感测数据的对象感测数据和当前感测数据的对象感测数据之间的电平的差值，决定是否更新所述参考数据。
11.根据权利要求10所述的接触位置检测装置，其中，当先前感测数据的所述对象感测数据和当前感测数据的所述对象感测数据之间的所述电平的差值大于预定临界值时，所述计算单元决定更新所述参考数据。
12.根据权利要求10所述的接触位置检测装置，其中，当先前感测数据的所述对象感测数据和当前感测数据的所述对象感测数据之间的所述电平的差值停止增大并随后开始减小时，所述计算单元使用所述感测数据更新所述参考数据。
13.根据权利要求10所述的接触位置检测装置，其中，当所述电平的差值停止增大并随后开始减小时，在先前感测数据的所述对象感测数据和当前感测数据的所述对象感测数据之间的所述电平的差值开始减小之前的瞬间，所述计算单元使用所述感测数据更新所述参考数据。
14.根据权利要求1所述的接触位置检测装置，进一步包括感测信号调节单元，用于接收所述感测数据并将所述感测数据调节成恒定电平，其中，当所述感测数据维持在恒定电平时，所述感测信号调节单元向所述参考更新单元提供所述更新信号。
15.根据权利要求14所述的接触位置检测装置，其中，如果所述感测信号不在预定范围内，则执行栅极电压调节操作、放大增益调节操作、以及背光调节操作中的一个，直到所述感测数据处于所述预定范围内。
16.根据权利要求14所述的接触位置检测装置，其中，所述感测信号调节单元进一步包括栅极电压调节单元、放大增益调节单元、以及背光调节单元中的至少一个，用于调节所述感测数据以使其落入预定范围内。
17.根据权利要求1所述的接触位置检测装置，进一步包括滤波器，用于通过将先前检测到的接触位置和当前检测到的接触位置相比较来消除噪声成分。
18.一种用于检测接触位置的方法，包括：
根据从外部提供的更新控制信号，通过用于指示接触事件发生的感测数据更新参考数据；以及
通过使用所述感测数据和所述参考数据，检测对应于所述接触事件发生位置的接触位置数据。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，在触摸屏液晶显示装置上检测接触位置。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
生成用于指示所述接触事件结束的后事件感测信号；
根据所述后事件感测信号，检查在阴影模式或是在背光模式下执行所述方法，所述阴影模式用于指示外部环境的感测数据具有高于接触对象的感测数据的电平；以及
当确定所述方法在所述背光模式下执行时，使用所述感测数据更新所述参考数据，所述背光模式用于指示所述外部环境的所述感测数据具有低于所述接触对象的所述感测数据的电平。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括当确定所述方法在所述阴影模式下执行时，确定是否使用所述感测数据更新所述参考数据。
22.一种触摸屏显示装置，包括：
显示面板，用于以帧为单位显示图像；
感测单元，用于以所述帧为单位感测接触事件，以便以所述帧为单位输出感测数据；以及
接触位置检测单元，用于基于更新控制信号，使用从所述感测单元提供的第n帧感测数据更新参考数据，并使用所述参考数据和从所述感测单元提供的第(n+i)帧感测数据检测对应于所述接触事件的接触位置数据，其中，‘n’和‘i’是自然数。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述感测单元被集成在所述显示面板上。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述显示面板包括阵列基板、滤色器基板、以及夹置于所述阵列基板和所述滤色器基板之间的液晶层，所述感测单元被集成到所述阵列基板中。
25.根据权利要求22所述的装置，其中，所述接触位置检测单元包括：
参考更新单元，用于基于所述更新控制信号，使用第n帧感测数据更新所述参考数据；
存储器，用于存储所述参考数据；以及
位置检测单元，用于通过确定所述参考数据和所述第(n+i)帧感测数据之间的差值来检测所述接触位置数据。
26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述感测单元进一步包括第一传感器，用于识别对象从所述显示面板离开的时间，并向所述参考更新单元输出用于指示对象从所述显示面板离开时间的后事件感测信号。
27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述参考更新单元决定操作模式是否是阴影模式，所述阴影模式用于指示外部环境的感测数据具有高于接触对象的感测数据的电平，或者决定操作模式是否是背光模式，所述背光模式用于指示所述外部环境的所述感测数据具有低于所述接触对象的所述感测数据的电平，并且当所述后事件感测信号被接收时，所述参考更新单元根据所述操作模式，使用从所述感测单元提供的所述感测数据更新所述参考数据。
28.根据权利要求27所述的装置，其中，当确定所述操作模式是所述背光模式时，所述参考更新单元使用所述感测数据更新所述参考数据。
29.根据权利要求27所述的装置，其中，所述装置进一步包括计算单元，用于当确定所述操作模式是所述阴影模式时，决定是否使用所述感测数据更新所述参考数据。
30.根据权利要求22所述的装置，其中，所述感测数据包括对应于接触事件的感测数据的对象感测数据和对应于没有接触事件发生情况下的感测数据的背景感测数据，并进一步包括感测信号调节单元，用于使所述对象感测数据和所述背光感测数据之间的差值稳定。
31.根据权利要求30所述的装置，其中，当所述对象感测数据和所述背景感测数据之间的差值稳定时，所述感测信号调节单元向所述接触位置检测单元提供更新信号。
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