CN1936811A - 触摸感应显示装置、驱动装置和检测触摸的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例，显示装置可包括：显示面板；多个像素，设置在显示面板上；多个第一传感单元，设置在显示面板上，并响应于施加在显示面板上的触摸来产生第一传感信号；传感信号处理器，被构造为处理第一传感信号并产生用于多个帧的第二传感信号，传感信号处理器基于多个帧的第二传感信号来确定触摸是否发生。

Description

触摸感应显示装置、驱动装置和检测触摸的方法

本申请要求于2005年9月21日在韩国的韩国知识产权局提交的第10-2005-0087795号专利申请的优先权和利益，其内容通过引用公开于此。

技术领域

本发明涉及一种触摸感应显示装置和其驱动装置以及一种检测触摸的方法。

背景技术

液晶显示器(LCD)包括：一对面板，设置有像素电极和共电极；具有介电各向异性的液晶层，置于面板之间。像素电极布置成矩阵，并连接到开关元件比如薄膜晶体管(TFT)，使得它们逐行地接收图像数据电压。共电极覆盖两个面板之一的整个表面，并且被提供共电压。像素电极和共电极与之对应的部分以及液晶层与之对应的部分形成液晶电容器，该液晶电容器和连接到液晶电容器的开关元件一起成为像素的基础元件。LCD通过向像素电极和共电极施加电压来产生电场，并且变化电场强度来调节穿过液晶层的光的透射率，从而显示图像。

触摸屏面板是一种手指或铁笔触摸在其上来写字、画画或者通过利用图标来指示装置比如计算机执行指令的装置。触摸屏面板具有自身用于确定是否发生触摸和在哪里发生触摸的机理，并且通常附着在显示装置比如LCD上。然而，由于触摸屏面板的成本高，导致设置有触摸屏面板的LCD的制造成本高，由于将触摸屏面板附于LCD的步骤导致产率低，并且LCD亮度降低、厚度增加等。已经开发出包括TFT的传感器，在LCD中，这些传感器代替触摸屏面板结合到像素中。传感器感应入射到面板上的光的变化或者由用户的手指等造成的施加在面板上的压力，从而通知LCD是否用户的手指等触摸了屏幕以及在哪里施加的触摸。然而，由于传感器被结合到LCD中，所以传感器的信号会受LCD的驱动信号的影响。此外，由于传感器自身的劣化和感应条件的劣化，导致传感器的信号会不均匀。

上述在背景技术部分公开的信息只是为了加强对本发明的背景技术的理解，因此它可以包含对于本领域的普通技术人员来说不构成在本国家已经公知的现有技术的信息。

发明内容

根据本发明实施例的显示装置可包括：显示面板；多个像素，设置在显示面板上；多个第一传感单元，设置在显示面板上，并响应于施加在显示面板上的触摸来产生第一传感信号；传感信号处理器，被构造为处理第一传感信号并产生用于多个帧的第二传感信号，传感信号处理器基于用于多个帧的第二传感信号来确定触摸是否发生。传感信号处理器可基于多个帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否发生。传感信号处理器可基于第一帧和第一帧之前的至少一个第二帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否发生。传感信号处理器可基于第一帧和第一帧之前的第二帧之间的以及第二帧和一个或多个第三帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否发生，所述第三帧发生在第二帧和第一帧之间。

传感信号处理器还可在第一帧中基于第一帧和第一帧之前的至少一个第二帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否开始，并可在第一帧中基于第一帧和第一帧之前的第三帧之间的以及第三帧和一个或多个第四帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否结束，所述第四帧发生在第三帧和第一帧之间。传感信号处理器可计算当前帧的第一差分数据，且当第一差分数据等于或大于第一正值时确定触摸开始，所述当前帧的第一差分数据被定义为当前帧的第二传感信号与第一预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最大值。

传感信号处理器可计算当前帧的第二差分数据，且当第二差分数据等于或大于第二正值时确定触摸结束，所述当前帧的第二差分数据被定义为第二预定数目的先前帧之前的另一帧的第二传感信号与当前帧和第二预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最大值。传感信号处理器可计算当前帧的第一差分数据，且当第一差分数据等于或小于第一负值时确定触摸开始，所述当前帧的第一差分数据被定义为当前帧的第二传感信号与第一预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最小值。传感信号处理器可计算当前帧的第二差分数据，且当第二差分数据等于或小于第二负值时确定触摸结束，所述当前帧的第二差分数据被定义为第二预定数目的先前帧之前的另一帧的第二传感信号与当前帧和第二预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最小值。

显示装置还可包括被构造为存储并提供第二传感信号的帧存储器。传感信号处理器可放大第一传感信号并将放大的第一传感信号数字化。传感信号处理器可将数字化的第一传感信号按多个帧平均，以产生第二传感信号。第一传感单元可包括多行第二传感单元和多列第三传感单元，其中，各行中的第二传感单元可彼此连接，各列中的第三传感单元可彼此连接。显示装置可包括：多条第一传感器数据线，连接到第二传感单元，多条第一传感器数据线在行方向上延伸并被构造为传输来自第二传感单元的第一传感信号；多条第二传感器数据线，连接到第三传感单元，多条第二传感器数据线在列方向上延伸并被构造为传输来自第三传感单元的第一传感信号。

传感信号处理器可基于第一传感信号的每个来确定触摸的发生，并根据触摸的发生的确定来确定触摸的位置。多个第一传感单元可被构造为传感施加在显示面板上的压力。显示装置还可包括被构造为传感周围的光并产生第三传感信号的多个第二传感单元，其中，传感信号处理器基于第三传感信号来确定触摸的位置。传感信号处理器可被构造为将第三传感信号转换为第四传感信号，并将边缘检测算法应用到第四传感信号，以确定触摸是否发生。

根据本发明的实施例提供了一种用于驱动显示面板的装置，所述显示面板包括多个传感单元，所述多个传感单元被构造为响应于施加在显示面板上的接触来产生多个第一传感信号，其中，所述用于驱动显示面板的装置包括：传感信号处理器，被构造为基于来自显示面板的第一传感信号来产生用于多个帧的第二传感信号，并基于用于多个帧的第二传感信号来确定触摸是否发生；帧存储器，被构造为存储至少一个第一传感信号和第二传感信号。传感信号处理器可被构造为在当前帧中当当前帧的第一差分数据等于或大于第一正值时确定触摸开始，当前帧的第一差分数据被定义为当前帧的第二传感信号与第一预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最大值。传感信号处理器可被构造为在当前帧中当当前帧的第二差分数据等于或大于第二正值时确定触摸结束，当前帧的第二差分数据被定义为第二预定数目的先前帧之前的另一帧的第二传感信号与当前帧和第二预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最大值。传感信号处理器可被构造为将第一传感信号放大，以提供放大的第一传感信号，并将放大的第一传感信号数字化。传感信号处理器可将数字化的第一传感信号按多个帧平均，以产生第二传感信号。

根据本发明实施例的检测施加在显示面板上的触摸的方法包括：响应于施加在显示面板上的接触来产生多个逐点传感器输出信号；收集行和列中的传感器输出信号，以产生各行和各列的对应于多个帧的各帧的传感器数据信号；基于多个帧的传感器数据信号来确定触摸是否发生。确定触摸是否发生的操作可包括计算当前帧的第一差分数据，并将第一差分数据与第一预定值进行对比，当前帧的第一差分数据等于当前帧的传感器数据信号与当前帧之前的第一预定数目的帧的传感器数据信号的差的最大值，当第一差分数据等于或大于第一预定值时，确定触摸开始。确定触摸是否发生的操作还可包括计算当前帧的第二差分数据，并将第二差分数据与第二预定值进行对比，当前帧的第二差分数据等于第二预定数目的先前帧之前的另一帧的第二传感信号与当前帧和当前帧之前的第二预定数目的帧的第二传感信号的差的最大值，当第二差分数据等于或大于第二预定值时，确定触摸结束。该方法还包括将传感器数据信号放大，将放大的数据信号数字化，并将数字化的传感器数据信号按预定数目的帧平均。

附图说明

附图简要地描述了以下示出的本发明示例性的实施例，附图与描述一起用于解释本发明的原则。

图1是基于LCD的像素的观点根据本发明实施例的LCD的框图；

图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图；

图3是基于LCD的传感单元的观点根据本发明实施例的LCD的框图；

图4A和图4B是根据本发明实施例的LCD的传感单元的等效电路图；

图5A和图5B是根据发明实施例的LCD的感光器的等效电路图；

图6是示出了根据本发明实施例的LCD的数字过滤数据的波形图；

图7和图8分别是示出了根据本发明实施例的第一差分数据和第二差分数据的波形图；

图9是根据本发明实施例的用于确定施加到LCD上的触摸的流程图；

图10是示出了根据本发明实施例的LCD的触摸事件标志的波形图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的优选的实施例。在附图中，为了清晰起见，会夸大层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的标号表示相同的元件。应该理解的是，当元件比如层、膜、区域或基底被称作在另一个元件上时，该元件可以直接在其他元件上或者可存在中间元件。相反地，当元件被称作直接在另一元件上时，则不存在中间元件。

现在将参照图1至图5B来详细描述作为根据本发明实施例的显示装置的示例的液晶显示器。图1是从LCD的像素的立场的根据本发明实施例的LCD的框图，图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图。图3是从LCD的传感单元的立场的根据本发明实施例的LCD的框图，图4A和图4B是根据本发明实施例的LCD的传感单元的等效电路图。图5A和图5B是根据本发明实施例的LCD的光电传感器的等效电路图。

参照图1和图3，根据实施例的LCD包括液晶(LC)面板组件300、图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、传感信号处理器800、灰度电压发生器550、触摸确定单元700和信号控制器600。参照图1，液晶面板组件300包括：多条显示信号线G₁～G_n和D₁～D_m；多个像素PX，连接到显示信号线G₁～G_n和D₁～D_m，并大致布置成矩阵。参照图3，面板组件300还包括：多条传感器信号线SY₁～SY_N和SX₁～SX_M；多个传感单元SU，连接到传感器信号线SY₁～SY_N和SX₁～SX_M，并大致布置成矩阵。

参照图2、图4A和图4B，从结构上看，液晶面板组件300包括：薄膜晶体管(TFT)阵列面板100、共电极面板200，面对TFT阵列面板100；液晶层3，置于面板100和200之间。面板组件300还可包括至少一个设置在其上的偏振器(未示出)。显示信号线包括用于传输图像扫描信号的多条图像扫描线G₁～G_n和用于传输图像数据信号的多条图像数据线D₁～D_m。传感器信号线包括传输传感器数据信号的多条行传感器数据线SY₁～SY_N和多条列传感器数据线SX₁～SX_M。参照图4，传感器信号线还包括传输参考电压的多条参考电压线RL。参考电压线RL可以省略。显示信号线G₁～G_n和D₁～D_m以及传感器信号线SY₁～SY_N和SX₁～SX_M设置在TFT阵列面板100上。显示信号线G₁～G_n和传感器数据线SY₁～SY_N行方向上延伸并基本上彼此平行，而显示信号线D₁～D_m和传感器数据线SX₁～SX_M在列方向上延伸并基本上彼此平行。参考电压线RL可以在行方向上延伸或在列方向上延伸。

参照图2，各像素PX，即在第i行(i＝1，2...，n)和第j列(j＝1，2，...，m)上的像素包括：开关元件Q，连接到显示信号线G_i和D_j；液晶电容器Clc和存储电容器Cst，连接到开关元件Q。存储电容器Cst可以省略。开关元件Q设置在TFT阵列面板100上，开关元件Q可以是TFT或其它合适的器件。开关元件Q具有三个端子，即连接到图像扫描线G_i的控制端、连接到图像数据线D_j的输入端以及连接到LC电容器Clc和存储电容器Cst的输出端。这里，TFT包括非晶硅或多晶硅。液晶电容器Clc包括作为两个端子的设置在TFT阵列面板100上的像素电极191以及设置在共电极面板200上的共电极270。设置在两个电极190和270之间的LC层3用作LC电容器Clc的电介质。像素电极191连接到开关元件Q，共电极270被提供共电压Vcom并覆盖共电极面板200的整个表面。与图2中的不同，共电极270可设置在TFT阵列面板100上，电极191和270中的至少一个可以具有条形或带形的形状。

存储电容器Cst是LC电容器Clc的辅助电容器。存储电容器Cst包括像素电极191和单独的信号线(未示出)，所述单独的信号线设置在TFT阵列面板100上，通过绝缘体与像素电极191叠置并被提供预定电压比如共电压Vcom。可选择地，存储电容器Cst包括像素电极191和相邻的栅极线G_i-₁，栅极线G_i-1被称作前栅极线且通过绝缘体与像素电极191叠置。为了显示颜色，各像素PX唯一地表示原色中的一种(即空分)，或者各像素PX顺序地表示依次的原色(即时分)，使得原色的空间和或时间和被识别为期望的颜色。一组原色的示例包括红色、绿色和蓝色。图2示出了空分的示例，其中，各像素PX包括在共电极面板200的面对像素电极191的区域中表示一种原色的滤色器230。可选择地，滤色器230设置在TFT阵列面板100上的像素电极191的上面或下面。表示三原色并彼此相邻设置的一组三个像素PX被表示为点，所述点为图像的基础单元。点的行和列的数目表示LCD的分辨率。根据另一实施例，点可包括四个或更多个像素PX，在这种情况下，像素PX中的一些可表示白色。

传感单元SU中的每个可具有图4A和图4B中示出的结构中的一种。如图4A示出的传感单元SU1包括：可变电容器Cv，连接到行传感器数据线或列传感器数据线(在下文中被称作传感器数据线SL)；参考电容器Cp，连接到传感器数据线SL和参考电压线RL。参考电容器Cp包括参考电压线RL和传感器数据线SL，所述传感器数据线SL通过绝缘体与参考电压线RL叠置。可变电容器Cv包括作为两个端子的设置在共电极面板200上的传感器数据线SL和共电极270，置于两个端子SL和270之间的LC层3用作可变电容器Cv的电介质。可变电容器Cv的电容根据施加在液晶面板组件300上的外部刺激来变化，比如根据用户的触摸等来变化。例如，所述外部刺激可以是由用户的触摸而造成的压力。当压力施加在TFT阵列面板100和共电极面板200中的一个上从而改变可变电容器Cv的端子之间距离时，可变电容器Cv的电容发生改变。接着，可变电容器Cv的电容的改变使得参考电容器Cp和可变电容器Cv之间的节点处的电压Vp改变。节点电压Vp被作为传感器数据信号通过传感器数据线SL传输，基于该传感器数据信号来确定是否发生触摸。

如图4B所示的传感单元SU2包括连接到传感器数据线SL的开关SWT。开关SWT包括作为两个端子的传感器数据线SL和共电极270。两个端子中的至少一个向着相对的端子凸出，使得两个端子由于用户的触摸会彼此接触。当开关SWT的两个端子彼此接触时，共电极270的共电压Vcom被传输到传感器数据线SL。当采用传感单元SU2时，图4A中示出的参考电压线RL可省略。对通过行传感器数据线SY₁～SY_N传输的传感器数据信号进行分析，以确定触摸的纵向位置，对通过列传感器数据线SX₁～SX_M传输的传感器数据信号进行分析，以确定触摸的横向位置。

传感单元SU中的每个可以设置在彼此相邻的两个像素PX之间。每对行传感器数据线SY_k(k＝1，2，...，N)和列传感器数据线SX_l(l＝1，2，...，M)限定了一对传感单元SU，这对传感单元SU连接到行传感器数据线SY_k和列传感器数据线SX_l并设置在靠近成对的传感器数据线SY_k和SX_l的交叉处。这些成对的传感单元SU的密度可以等于点的密度的大约四分之一。当成对的传感单元SU的密度是点的密度的大约四分之一时，例如行上的成对的传感单元SU的数目可以是行上的点的数目的一半，且列上的成对的传感单元SU的数目可以是列上的点的数目的一半。具有上述的传感单元SU的密度和点的密度的LCD可以用于精确应用比如字符识别。传感单元的分辨率可以改变。

同时，参照图5A和图5B，液晶面板组件300还可包括：多条传感信号线S_α、P_β、P_sg和P_sd(其中，α、β是自然数)；多个光电传感器PS1和PS2，连接到传感信号线S_α、P_β、P_sg和P_sd并大致布置成矩阵。多条传感信号线包括：多条传感器扫描线S_α，用于传输传感器扫描信号；多条传感器数据线P_β，用于传输传感器数据信号；多条控制电压线P_sg，用于传输传感控制电压；多条输入电压线P_sd，用于传输传感器输入电压。传感器扫描线S_α和电压控制线P_sg大致在行方向上延伸，并基本上彼此平行，而传感器数据线P_β和输入电压线P_sd大致在列方向上延伸，并基本上彼此平行。

光电传感器中的每个可具有图5A和图5B中示出的结构中的一种。图5A中示出的光电传感器PS1包括传感元件Qp1和开关元件Qs。传感元件Qp1具有三个端子，即连接到控制电压线P_sg的控制端、连接到输入电压线P_sd的输入端和连接到开关元件Qs的输出端。传感元件Qp1包括在接收光的情况下产生光电流的光电材料。传感元件Qp1的示例是具有能产生光电流的非晶硅沟道或多晶硅沟道的TFT。施加到传感元件Qp1的控制端的传感器控制电压足够低或足够高，从而在没有入射光的情况下使传感元件Qp1保持在截止状态。施加到传感元件Qp1的输入端的传感器输入电压足够高，以保持流向开关元件Qs的光电流。开关元件Qs也具有三个端子，即连接到传感器扫描线S_α的控制端、连接到传感器数据线P_β的输出端和连接到传感元件Qp1的输入端。开关元件Q_s响应来自传感器扫描线S_α的传感器扫描信号向传感器数据线P_β输出传感器输出信号。传感器输出信号可以是来自传感元件Qp1的光电流。

图5B中示出的光电传感器PS2包括连接到传感信号线S_α、P_β和P_sd的传感元件Qp2，但是不包括开关元件。传感元件Qp2也具有三个端子，即连接到传感器扫描线S_α的控制端、连接到传感器数据线P_β的输出端和连接到输入电压线P_sd的输入端。传感元件Qp2也包括在接收光的情况下产生光电流的光电材料，并且传感元件Qp2响应来自传感器扫描线S_α的传感器扫描信号向传感器数据线P_β输出传感输出信号。当传感扫描信号高于预定电压时，传感元件Qp2输出传感器输出信号，可以根据传感元件Qp2的工作范围来确定预定电压。在采用光电传感器PS2的情况下，可以省略图5A中示出的控制电压线P_sg。当面板组件300包括光电传感器PS1或PS2时，面板组件300不包括在图3中示出的行传感器数据线SY₁～SY_N或列传感器数据线SX₁～SX_M以及连接到它们的传感单元SU。这里，来自传感单元SU的传感器数据信号被用来确定触摸的发生，来自光电传感器PS1或PS2的传感器数据信号被用来确定触摸的位置。

再次参照图1和图3，灰度电压发生器550产生与像素的透射率相关的两组灰度电压(或基准灰度电压)。第一组的灰度电压相对于共电压Vcom具有正极性，而第二组的灰度电压相对于共电压Vcom具有负极性。图像扫描驱动器400连接到面板组件300的图像扫描线G₁～G_n，并将栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff合成，以产生适用于图像扫描线G₁～G_n的图像扫描信号。图像数据驱动器500连接到面板组件300的图像数据线D₁～D_m并向图像数据线D₁～D_m施加图像数据信号，所述图像数据信号是从灰度电压发生器550提供的灰度电压中选择的。然而，如果灰度电压发生器550只提供有限数目的基准灰度电压而不是提供所有的灰度电压，那么图像数据驱动器500划分基准灰度电压以产生图像数据信号。

传感信号处理器800连接到面板组件300的传感器数据线SY₁-SY_N和SX₁-SX_M，并从传感器数据线SY₁-SY_N和SX₁-SX_M接收传感器数据信号。传感信号处理器800处理传感器数据信号，例如放大传感器数据信号并对传感器数据信号进行滤波，将处理的传感器数据信号模数转换以产生数字传感器数据信号DSN。触摸确定单元700从传感信号处理器800接收数字传感器数据信号DSN，并处理数字传感器数据信号DSN以确定是否触摸和触摸哪里。然后，触摸确定单元700产生触摸发生信息TES和触摸位置信息PXY并将它们输出到外部设备。触摸确定单元700包括用于存储数字传感器数据信号DSN的帧存储器(未显示)。信号控制器600控制图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、灰度电压发生器550和传感信号处理器800等。

处理单元400、500、550、600、700和800中的每个可包括至少一个集成电路(IC)芯片，所述集成电路(IC)芯片安装在LC面板组件300、或者安装在附于面板组件300的载带封装(TCP)型的柔性印刷电路(FPC)膜或单独的印刷电路板PCB上。可选择地，处理单元400、500、550、600、700和800中的至少一个可与信号线G₁-G_N、D₁-D_M、SY₁-SY_N和TFT Q等一起集成到面板组件300中。可选择地，所有处理单元400、500、550、600、700和800可集成为单一的IC芯片，但是处理单元400、500、550、600、700和800中的至少一个或处理单元400、500、550、600、700和800中的至少一个电路元件可设置在单一IC芯片外。

当LCD包括如图5A和图5B所示的光电传感器PS1或PS2时，LCD还包括传感器扫描驱动器(未示出)，该传感器扫描驱动器连接到传感器扫描线S_α并将传感器扫描信号施加到传感器扫描线S_α。传感器数据线P_β连接到传感信号处理器800。当采用光电传感器PS1时，传感器扫描信号具有等于栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff的电压电平。然而，当采用光电传感器PS2时，传感器扫描信号包括高电平电压和低电平电压，其中，所述高电平电压用于使光电传感器PS2输出它们的传感器输出信号，所述低电平电压用于防止光电传感器PS2输出它们的传感器输出信号，而考虑到传感元件Qp2的操作范围来确定所述高电平电压和低电平电压的幅值。

现在，将详细描述上述的LCD的显示操作和传感操作。从外部设备(未示出)对信号控制器600提供输入图像信号R、G、B和用于控制它们的显示的输入控制信号。输入图像信号R、G、B包括每个像素PX的亮度信息，并具有预定的灰度值，例如，灰度为1024＝(2¹⁰)、256＝(2⁸)或64＝(2⁶)。例如，输入控制信号包括垂直同步信号Vsync、行同步信号Hsync、主时钟信号MCLK和数据使能信号DE。

基于输入图像信号R、G、B和输入控制信号，信号控制器600处理输入图像信号R、G、B，使它们适于显示面板300和图像数据驱动器500的操作，并产生图像扫描控制信号CONT1、图像数据控制信号CONT2、传感器数据控制信号CONT3等。然后，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，将图像数据控制信号CONT2和处理的图像信号DAT发送到图像数据驱动器500，并将传感器数据控制信号CONT3发送到传感信号处理器800。图像扫描控制信号CONT1包括用于指示开始图像扫描的图像扫描起始信号STV和至少一个用于控制栅极导通电压Von的输出时间的时钟信号。图像扫描控制信号CONT1还可以包括用于限定栅极导通电压Von的持续时间的输出使能信号OE。

图像数据控制信号CONT2包括：水平同步起始信号STH，用于对像素PX的行通知开始传输图像信号DAT；负载信号LOAD，用于指示将图像数据信号施加到图像数据线D₁-D_m；和数据时钟信号HCLK。图像数据控制信号CONT2还可以包括反转信号RVS，反转信号RVS使图像数据信号的电压的极性(以下简称为“图像数据信号的极性”)相对于共电压Vcom反转。响应来自信号控制器600的图像数据控制信号CONT2，图像数据驱动器500接收对于像素PX的行的数字图像信号DAT的包，将数字图像信号DAT转换成从灰度电压中选择的模拟图像数据信号，并将该模拟图像数据信号施加到图像数据线D₁-D_m。

图像扫描驱动器400响应来自信号控制器600的图像扫描控制信号CONT1，将栅极导通电压Von施加到图像扫描线G1-Gn，从而导通连接到其的开关晶体管Q。然后将施加到图像数据线D₁-D_m的图像数据信号通过激活的开关晶体管Q提供给像素PX。将施加到像素PX的图像数据信号的电压和共电压Vcom之间的差表示为像素PX的LC电容器Clc两端的电压。LC电容器Clc中的LC分子具有取决于像素电压的幅值的取向，并且该分子取向确定了穿过LC层3的光的偏振。偏振器将光的偏振转换成光的透射，以显示图像。通过以水平周期(也称作“1H”，等于行同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)为单位来重复这个过程，依次对所有的图像扫描线G1-Gn提供栅极导通电压Von，从而将图像数据信号施加到所有的像素PX，以显示一帧的图像。当一帧结束后下一帧开始时，控制施加到数据驱动器500的反转控制信号RVS，从而将图像数据信号的极性反转(也称作帧反转)。还可以控制反转控制信号RVS，从而在一帧中将在数据线中流动的图像数据信号的极性周期性地反转(例如，行反转和点反转)，或将一个包中的图像数据信号的极性反转(例如，列反转和点反转)。

响应传感控制信号CONT3，一旦帧在相邻帧之间的边沿周期中，传感信号处理器800读取在传感器数据线SY₁-SY_N和SX₁-SX_M中流动的传感器数据信号。对于各帧，传感器数据线携载各个传感器数据信号，各个传感器数据信号由传感器输出信号形成，其中，传感器输出信号由连接到传感器数据线的传感单元SU产生。在边沿周期中，传感器数据信号几乎不受从图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500等供给到面板组件300的其它信号影响，因此，传感器数据信号可具有高的可靠性。对于多个帧，一次读取一个传感器数据信号。传感信号处理器800处理读取的传感器数据信号，例如放大读取的传感器数据信号并对读取的传感器数据信号进行滤波，并将模拟传感器数据信号转换成数字传感器数据信号DSN，发送到触摸确定单元700。触摸确定单元700适当地处理数字传感器数据信号DSN，以确定是否触摸和在哪里触摸，并将触摸发生信息TES和触摸位置信息PXY发送到外部设备。外部设备将基于触摸信息TES和PXY产生的图像信号R、G、B发送到LCD。

在应用光电传感器PS1的情况下，传感器扫描驱动器将栅极导通电压Von提供到传感器扫描线S_α以导通连接到传感器扫描线S_α的开关元件Qs。将来自传感元件Qp1的传感器输出信号通过激活的开关元件Qs传输到各条传感器数据线P_β，以形成传感器数据信号。然而，对于光电传感器PS2，传感器扫描驱动器可将高电平电压提供到传感器扫描线S_α，以使得连接到传感器扫描线S_α的传感元件Qp2将它们的传感器输出信号作为传感器数据信号加载在各个传感器数据线P_β上。这里，传感信号处理器800读取在传感器数据线P_β中流动的传感器数据信号，处理读取的传感器数据信号，例如放大读取的传感器数据信号并对读取的传感器数据信号进行滤波，并将模拟传感器数据信号转换成数字传感信号DSN，发送到触摸确定单元700。通过以光电传感器PS1或PS2的行数确定的预定数目的水平周期为单位重复这个过程，依次地将栅极导通电压(Von)/高电平电压施加到所有的传感器扫描线S_α，从而处理来自所有光电传感器PS1或PS2的传感器输出信号，以产生数字传感器数据信号。

现在，将详细描述触摸确定单元700根据数字传感器数据信号DSN确定触摸的发生和位置的方法。首先，参照图6至图8详细描述根据本发明实施例的触摸确定单元700对数字传感器数据信号DSN的处理。图6是示出根据本发明实施例的LCD的数字滤波的数据的波形图，图7和图8分别是示出根据本发明实施例的第一差分数据和第二差分数据的波形图。

触摸确定单元700将从传感信号处理器800输入的数字传感器数据信号DSN存储在帧存储器中。这里，帧存储器存储多个帧的数字传感器数据信号DSN。对多个帧的行或列，触摸确定单元700读取数字传感器数据信号DSN，并对读取的数字传感器数据信号DSN执行数字滤波。所述的数字滤波可表示为具有等式1的平滑滤波器。

(等式1)

$\mathrm{TF}\left(q\right)=\frac{1}{k}\underset{D=a-k+1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{DSN}\left(p\right)$

其中，DSN(p)是第p帧的数字传感器数据信号，K是表示将被求和的帧的数目的自然数，TF(q)是第q帧的滤波的数字传感器数据信号(以下称作数字滤波的数据)。参照等式1，将第q帧的数字传感器数据信号DSN(j)和先前(K-1)帧的数字传感器数据信号相加求和，然后将K帧的数字传感器数据信号的和除以K，以得到第q帧的数字滤波的数据TF(q)。尽管在传感信号处理器800中对模拟传感器数据信号进行了模拟滤波，但是数字传感器数据信号DSN仍然会包含噪声。上述的用于数字传感器数据信号DSN的数字滤波可去除包含在数字传感器数据信号DSN中的噪声，从而进一步提高数字传感器数据信号DSN的纯度。

例如，数字滤波的数据TF的模拟表现如图6中的帧函数所示。参照图6，数字滤波的数据TF在发生触摸的帧的周围具有峰，并在峰之间为基本的分段的常数。要指出的是，数字滤波的数据TF在峰前和峰后的恒定电平不同。例如，数字滤波的数据TF在第一峰前和第一峰后的电平从大约380mV变化为大约410mV，在第二峰前和第二峰后的电压电平从大约410mV变化为460mV等。引入传感单元SU及传感器数据线SY₁-SY_N和SX₁-SX_M等的噪声和传感条件的变化可导致数字滤波的数据TF的电平的变化。因此，仅基于数字滤波的数据TF的幅值来确定触摸的发生会出现错误。例如，如果仅基于数字滤波的数据TF的初始电压将没有触摸的数字滤波的数据TF的电平错误地确定为等于大约380mV，并且如果确定当数字滤波的数据TF的电平大于410mV时存在触摸，则如图6所示，由于没有触摸的数字滤波的数据TF的电平达到410mV或更大，所以这导致在没有触摸的情况下错误地确定发生触摸。

根据本发明的实施例，使用如等式2限定的第一差分数据DSR来确定是否发生触摸。

(等式2)

DSR(q)＝Max{0，{TF(q)-TF(q-p)}_{p＝1，2，...，L}}

这里，DSR(q)表示第q帧的第一差分数据，L表示为获得第一差分数据计算的先前帧的数目。现在参照等式2，第q帧的第一差分数据DSR(q)等于0、TF(q)-TF(q-1)、TF(q)-TF(q-2)、...、TF(q)-TF(q-L)中的最大值。也就是说，第q帧的第一差分数据DSR(q)等于零和从第q帧的数字滤波的数据TF(q)减去先前帧的数字滤波的数据TF(q-1)、TF(q-2)、...、TF(q-L)的最大值，当前帧DSR(q)的第一差分数据是0或更大。

图7示出了L＝6的如图6所示的数字滤波的数据TF的第一差分数据DSR的模拟仿真。参照图7，第一差分数据DSR在数字滤波的数据TF的上升期间具有峰，并且在包括数字滤波的数据TF的下落期间的其它时间内基本等于0。因此，可利用第一差分数据DSR来检测数字滤波的数据TF的上升。因此，也可以检测触摸的起始点，即使当数字滤波的数据TF的恒定电平是高电平时也能正确地确定没有触摸。

还利用如等式3限定的第二差分数据DSF来确定是否发生触摸。

(等式3)

DSF(q)＝Max{0，{TF(q-L)-TF(q-L+P)}_{p＝1，2，...，L}}

这里，DSF(q)表示第q帧的第二差分数据。现在参照等式3，第q帧的第二差分数据DSF(q)等于0、TF(q-L)-TF(q-L+1)、TF(q-L)-TF(q-L+2)、...、TF(q-L)-TF(q)中的最大值。第q帧的第二差分数据DSF(q)等于零和从第q-L帧的数字滤波的数据TF(q-L)减去先前帧的数字滤波的数据TF(q-L+1)、TF(q-L+2)、...、TF(q)的最大值。图8示出了L＝6的如图6所示的数字滤波的数据TF的第二差分数据DSF的模拟仿真。

参照图8，第二差分数据DSF在数字滤波的数据TF的下落期间具有峰，并在包括数字滤波的数据TF的上升期间的其它时间基于等于0。因此，可利用第二差分数据DSF来检测数字滤波的数据TF的降落。因此，也可以检测触摸的结束点，并即使当数字滤波的TF的恒定电平是高电平时也能正确地确定。现在将参照图9和图10来描述触摸确定单元700基于第一差分数据DSR和第二差分数据DSF的触摸确定。

图9是根据本发明实施例的确定施加在LCD上的触摸的流程图，图10是示出根据本发明实施例的LCD的触摸事件标记的波形图。现在参照图9，触摸确定单元700基于第一差分数据DSR和第二差分数据DSF来改变触摸事件标记TEF。触摸事件标记等于“0”表示没有发生触摸，触摸事件标记等于“1”表示发生触摸。首先，触摸确定单元700将触摸事件标记TEF初始化为“0”(S10)。计算第一差分数据DSR(S20)，并将第一差分数据DSR与预定的值TH1进行比较(S30)。如果第一差分数据DSR小于预定的值TH1，则触摸事件标记TEF保持为“0”，并且该过程返回至下一帧的步骤S20。如果第一差分数据DSR等于或大于预定的值TH1，则触摸事件标记TET变为“1”(S40)。计算第二差分数据DSF(S50)，并将第二差分数据DSF与预定的值TH2进行比较(S60)。如果第二差分数据DSF小于预定的值TH2，则触摸事件标记TEF保持为“1”，并且该过程返回至下一帧的步骤S50。如果第二差分数据DSF等于或大于预定的值TH2，则触摸事件标记TEF变为“0”(S10)，然后该过程返回至步骤S20。图10示出了如图7和图8所示的第一差分数据DSR和第二差分数据DSF的触摸事件标记TEF的示例。这里，预定的值TH1和TH2等于20mV。

参照图10，触摸事件标记TEF从触摸的末端开始保持为“1”，而在其它时间，触摸事件标记TEF保持为“0”。如上所述，可利用第一差分数据DSR和第二差分数据DSF来检测触摸的起始时间和结束时间，因此，还可以检测长触摸如拖动、绘画等以及瞬间触摸。对每列和每行，对数字传感器数据信号DSN计算触摸事件标记TEF，将计算的触摸事件标记TEF用于确定触摸的位置。如果发生触摸，则至少一行和至少一列的触摸事件标记变为“1”，然后通过搜索具有触摸事件标记为“1”的行和列，来确定触摸的位置。同时，与图6中示出的不同，当发生触摸时，数字滤波的数据TF可具有负峰。然后，可将第一差分数据DSR和第二差分数据DSF限定为0和减法之后的最小值，而不是最大值。此外，可将在图9中示出的步骤S30和S60中用于改变触摸事件标记TES的值的条件改变为DSR≤TH1和DSF≤TH2(其中，TH1和TH2是负数)。同时，当采用光电传感器PS1或PS2时，通过设置在预定位置的光电传感器PS1和PS2的传感器输出信号来获得各数字传感器数据信号DSN，然后可将边缘检测算法等应用于数字传感器数据信号DSN，以确定触摸的位置。

也可以将上述的实施例应用到其它平板显示器，如等离子体显示面板、有机发光二极管(OLED)显示器、场发射显示器等。尽管以上已经详细描述了本发明的优选实施例，应该可以清楚的理解到，对本领域的技术人员来讲，对此基础发明的构思的各种变化和/或修改仍然落入由权利要求限定的本发明的精神和范围内。

Claims (27)

1、一种显示装置，包括：

显示面板；

多个像素，设置在所述显示面板上；

多个第一传感单元，设置在所述显示面板上，并响应于施加在所述显示面板上的触摸来产生第一传感信号；

传感信号处理器，被构造为处理所述第一传感信号并产生用于多个帧的第二传感信号，所述传感信号处理器基于所述用于多个帧的第二传感信号来确定触摸是否发生。

2、如权利要求1所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器基于多个帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否发生。

3、如权利要求2所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器在第一帧中基于所述第一帧和所述第一帧之前的至少一个第二帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否发生。

4、如权利要求2所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器在第一帧中基于所述第一帧和所述第一帧之前的第二帧之间的以及所述第二帧和一个或多个第三帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否发生，其中，所述第三帧发生在所述第一帧和所述第二帧之间。

5、如权利要求2所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器在第一帧中基于所述第一帧和所述第一帧之前的至少一个第二帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否开始，并基于所述第一帧和所述第一帧之前的第三帧之间的以及所述第三帧和一个或多个第四帧之间的第二传感信号的差来确定触摸是否结束，其中，所述第四帧发生在所述第三帧和所述第一帧之间。

6、如权利要求1所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器计算当前帧的第一差分数据，且当所述第一差分数据等于或大于第一正值时确定触摸开始，其中，所述当前帧的第一差分数据被定义为当前帧的第二传感信号与第一预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最大值。

7、如权利要求6所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器计算当前帧的第二差分数据，且当所述第二差分数据等于或大于第二正值时确定触摸结束，其中，所述当前帧的第二差分数据被定义为第二预定数目的先前帧之前的另一帧的第二传感信号与当前帧和第二预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最大值。

8、如权利要求1所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器计算当前帧的第一差分数据，且当所述第一差分数据等于或小于第一负值时确定触摸开始，其中，所述当前帧的第一差分数据被定义为当前帧的第二传感信号与第一预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最小值。

9、如权利要求8所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器计算当前帧的第二差分数据，且当所述第二差分数据等于或小于第二负值时确定触摸结束，其中，所述当前帧的第二差分数据被定义为第二预定数目的先前帧之前的另一帧的第二传感信号与当前帧和第二预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最小值。

10、如权利要求1所述的显示装置，还包括被构造为用于存储和提供所述第二传感信号的帧存储器。

11、如权利要求1所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器被构造为将所述第一传感信号放大，以提供放大的第一传感信号，所述传感信号处理被构造为将放大的第一传感信号数字化。

12、如权利要求11所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器将数字化的第一传感信号按多个帧平均，以产生所述第二传感信号。

13、如权利要求1所述的显示装置，其中，所述多个第一传感单元包括多行第二传感单元和多列第三传感单元，其中，各行中的第二传感单元彼此连接，各列中的第三传感单元彼此连接。

14、如权利要求13所述的显示装置，还包括：

多条第一传感器数据线，连接到所述第二传感单元，所述多条第一传感器数据线在行方向上延伸并被构造为传输来自所述第二传感单元的第一传感信号；

多条第二传感器数据线，连接到所述第三传感单元，所述多条第二传感器数据线在列方向上延伸并被构造为传输来自所述第三传感单元的第一传感信号。

15、如权利要求14所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器基于所述第一传感信号的每个来确定触摸的发生，并根据触摸的发生的确定来确定触摸的位置。

16、如权利要求1所述的显示装置，其中，所述多个第一传感单元被构造为传感施加在所述显示面板上的压力。

17、如权利要求16所述的显示装置，还包括被构造为传感周围的光并产生第三传感信号的多个第二传感单元，

其中，所述传感信号处理器基于所述第三传感信号来确定触摸的位置。

18、如权利要求17所述的显示装置，其中，所述传感信号处理器将所述第三传感信号转换为第四传感信号，所述传感信号处理器被构造为将边缘检测算法应用到所述第四传感信号，以确定触摸发生在哪里。

19、一种用于驱动显示面板的装置，所述显示面板包括被构造为响应于施加到所述显示面板的触摸来产生多个第一传感信号的多个传感单元，所述装置包括：

传感信号处理器，被构造为基于来自所述显示面板的第一传感信号来产生用于多个帧的多个第二传感信号，并基于所述用于多个帧的第二传感信号来确定触摸是否发生；

帧存储器，被构造为存储至少一个所述第一传感信号和所述第二传感信号。

20、如权利要求19所述的装置，其中，所述传感信号处理器被构造为在当前帧中当当前帧的第一差分数据等于或大于第一正值时确定触摸开始，所述当前帧的第一差分数据被定义为当前帧的第二传感信号与第一预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最大值。

21、如权利要求20所述的装置，其中，所述传感信号处理器被构造为在当前帧中当当前帧的第二差分数据等于或大于第二正值时确定触摸结束，所述当前帧的第二差分数据被定义为第二预定数目的先前帧之前的另一帧的第二传感信号与当前帧和第二预定数目的先前帧的第二传感信号的差的最大值。

22、如权利要求19所述的装置，其中，所述传感信号处理器被构造为将所述第一传感信号放大，以提供放大的第一传感信号，所述传感信号处理器被构造为将放大的第一传感信号数字化。

23、如权利要求22所述的装置，其中，所述传感信号处理器将数字化的第一传感信号按多个帧平均，以产生所述第二传感信号。

24、一种检测施加在显示面板上的触摸的方法，所述方法包括：

响应于施加在显示面板上的触摸来产生多个逐点传感器输出信号；

收集行和列中的所述传感器输出信号，以产生各行和各列的与多个帧中的各帧对应的传感器数据信号；

基于多个帧的传感器数据信号来确定触摸是否发生。

25、如权利要求24所述的方法，其中，所述确定触摸是否发生的操作包括：

计算当前帧的第一差分数据，所述当前帧的第一差分数据等于当前帧的传感器数据信号与当前帧之前的第一预定数目的帧的传感器数据信号的差的最大值；

将所述第一差分数据与第一预定值进行对比，

其中，当所述第一差分数据等于或大于所述第一预定值时，确定触摸开始。

26、如权利要求25所述的方法，其中，所述确定触摸是否发生的操作还包括：

计算当前帧的第二差分数据，所述当前帧的第二差分数据等于第二预定数目的先前帧之前的另一帧的第二传感信号与当前帧和当前帧之前的第二预定数目的帧的第二传感信号的差的最大值；

将所述第二差分数据与第二预定值进行对比，

其中，当所述第二差分数据等于或大于第二预定值时，确定触摸结束。

27、如权利要求24所述的方法，还包括：

将所述传感器数据信号放大；

将放大的传感器数据信号数字化；

将数字化的传感器数据信号按预定数目的帧平均。

Images