CN1945387B - 触敏显示设备及其驱动装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示设备包括：显示面板；在显示面板上形成的多个像素；在显示面板上形成的多个传感单元，用于响应于在显示面板上施加的触摸而产生传感器输出信号；传感信号处理器，用于接收和处理来源于传感器输出信号的模拟传感器数据信号，以产生数字传感器数据信号；第一触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器数据信号来检测触摸是否存在，并且工作在省电模式下；以及第二触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器数据信号来检测触摸是否存在以及触摸位置，并且工作在正常模式下。显示设备包括用于检测触摸的硬连线逻辑单元，它在省电模式下使用硬连线逻辑单元检测触摸，当检测到触摸时，将操作模式转换成正常模式，因此减少功耗。

Description

触敏显示设备及其驱动装置和方法
本申请要求2005年9月21日递交的韩国专利申请No.10-2005-0087796的优先权，将其内容一并在此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种触敏显示设备及其驱动装置和方法，更具体地，涉及一种包括硬连线逻辑单元的显示设备，该显示设备在省电模式下使用硬连线逻辑单元来检测触摸，并且当检测到触摸时，将操作模式转换为正常模式以减少功耗。
背景技术
显示设备中的液晶显示器(“LCD”)包括分别具有像素电极和公共电极的一对面板。介电各向异性的液晶层置于面板之间。像素电极排列成矩阵并和例如薄膜晶体管(“TFTs”)的各个开关元件相连，使得它们一行行地接收图像数据电压。公共电极覆盖这两块面板中一块的整个表面，并提供有公共电压。像素电极和公共电极的相应部分以及液晶层的相应部分形成了液晶电容器，液晶电容器是像素的基本元件，相应的开关元件与其相连。
LCD通过向像素电极和公共电极提供电压来产生电场，并且改变电场的强度来调节通过液晶层的光的透射率，从而显示图像。
触摸屏面板是这样的一种装置，手指或手写笔接触它来写字、画画，或者通过使用在触摸屏面板上显示的图标来指示例如计算机的设备来执行指令。触摸屏面板自身具有机制来确定触摸是否存在以及在什么地方发生触摸，并且触摸显示屏通常附加在例如LCD的显示设备上。然而，具有触摸屏面板的LCD有许多缺点。这些缺点包括例如由于触摸屏面板的成本而导致的高制造成本、由于将触摸屏面板附加到LCD的步骤而带来的低生产率以及LCD亮度的降低和LCD厚度的增加。
已经开发出代替使用单独的触摸屏面板、而将传感器并入LCD的像素中的技术。例如，传感器感应由用户的手指引起的入射到面板上的光的变化，以将用户的手指是否触摸了屏幕以及触摸发生在什么地方通知LCD。
然而，读出传感器数据信号以及从传感器数据信号获得触摸信息需要消耗大量的电源。此外，为了在延长的时间段内携带便携式设备而不需要对便携式设备进行充电，需要使在例如移动电话、个人数字助理PDA等的便携式设备中使用的中型或者小型LCD的功耗最小化。
发明内容
根据本发明的一个示范性实施例的显示设备包括：显示面板；在显示面板上形成的多个像素；在显示面板上形成的多个传感单元，用于响应于在显示面板上施加的触摸而产生传感器输出信号；传感信号处理器，用于接收和处理来源于传感器输出信号的模拟传感器数据信号，以产生数字传感器数据信号；第一触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器数据信号来检测触摸是否存在，并且工作在省电模式下；第二触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器数据信号来检测触摸是否存在以及触摸存在的位置，并且工作在正常模式下。
第一触摸确定单元可以包括硬连线逻辑单元。
第一触摸确定单元在正常模式下可以断电。
第一触摸确定单元可以包括：平均单元，用于平均多个帧的数字传感器数据信号；差数据发生器，用于基于平均的数字传感器数据信号来产生差数据；以及比较器，用于将差数据和参考数据相比较。
第二触摸确定单元可以包括：第一存储器，用于存储程序代码；第二存储器，用于存储多个帧的数字传感器数据信号；以及主处理器，基于从第一存储器读出的程序代码来操作，从第二存储器中读出多个帧的数字传感器数据信号，以及基于读出的数字传感器数据信号，来确定触摸是否存在以及触摸存在的位置。
第一存储器和主处理器在省电模式下可以断电。
传感信号处理器可以包括：放大器，用于放大模拟传感器数据信号；以及模数转换器，用于对放大的模拟传感器数据信号进行模数转换以产生数字传感器数据信号。
放大器可以有多个通道，并且在省电模式下至少一个通道可以断电。
显示设备还可以包括帧存储器，用于存储多个帧的数字传感器数据信号。
传感信号处理器可以包括第一触摸确定单元，并且以单个IC来实现。
第二触摸确定单元可以包括第一触摸确定单元，并且可以以单个IC来实现。
传感信号处理器和第一及第二触摸确定单元可以以单个IC来实现。
根据本发明的另一个示范性实施例，一种显示设备包括：显示面板；以及多个传感单元，响应于在显示面板上施加的触摸而产生传感器输出信号，一种用于驱动这种显示器设备的装置包括：传感信号处理器，用于接收和处理来源于传感器输出信号的模拟传感器数据信号来产生数字传感器数据信号；第一触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器信号来检测触摸是否存在，并且工作在省电模式下；以及第二触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器数据信号来检测触摸是否存在以及触摸存在的位置，并且工作在正常模式下。
根据本发明的另一个实施例，一种显示设备包括：显示面板；多个传感器单元，响应于在显示面板上施加的触摸而产生传感器输出信号；以及第一和第二触摸确定单元，用于基于传感器输出信号来确定触摸的存在，一种用于驱动这种显示设备的方法包括：基于传感器输出信号来产生数字传感器数据信号；在第一触摸确定单元中基于数字传感器数据信号来确定触摸是否存在；当第一触摸确定单元确定触摸存在时，将第一触摸确定单元断电，给第二触摸确定单元供电；在第二触摸确定单元中基于数字传感器数据信号来确定触摸是否存在，在第二触摸确定单元确定触摸不存在后的预定时间之后，将第二触摸确定单元断电并且给第一触摸确定单元供电。
在第一和第二触摸确定单元中的确定可以包括：平均多个帧的数字传感器数据信号；基于平均的数字传感器数据信号来产生差数据；将差数据和参考数据相比较；以及当差数据等于或大于参考数据时确定发生触摸。
附图说明
下面简要描述的附图图示了本发明的示范性实施例，并且附图和详细的说明一起用于解释本发明的原理，附图中：
图1是根据本发明示范性实施例的LCD的框图；
图2是根据本发明实施例的图1的LCD的像素的等效电路示意图；
图3是从LCD的传感单元的角度出发、根据本发明示范性实施例的图1的LCD的框图；
图4A和图4B是根据本发明示范性实施例的LCD的传感单元的等效电路示意图；
图5A和图5B是根据本发明示范性实施例的LCD的光传感器的等效电路示意图；
图6是根据本发明示范性实施例的LCD的传感器信号处理器和触摸确定单元的框图；
图7是根据本发明示范性实施例的LCD的唤醒信号发生器的框图；
图8是表示根据本发明示范性实施例的LCD的驱动方法的流程图；以及
图9是根据本发明另一示范性实施例的LCD的传感器信号处理器和触摸确定单元的框图。
具体实施方式
下文将参考附图来更完全地描述本发明，附图中示出了本发明的示范性实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式来具体实现，并且不应当理解为受限于在这里提出的实施例。而是，提供这些示范性实施例以使公开彻底且充分，并且向那些本领域的技术人员完整地表明本发明的范围。在全文中，相同的参考数字代表相同的元件。
应该了解的是，当一个元件被指出在另一个元件“之上”时，它可以直接在另一个元件上，或者两者之间存在居间元件。相反，当一个元件被指出在另一个元件的“直接的上面”时，则没有居间元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任意和所有组合。
应该了解的是，尽管术语第一、第二、第三等可以在这里用来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当被受这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在下面描述的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分，而并未偏离本发明的教导。
这里使用的术语仅仅是为了描述特定的示范性实施例，并且并不意味着限制本发明。如这里所使用的，单数形式“一个”和“这个”意味着也包括复数形式，除非上下文清楚地指明了。还应该了解的是，在说明书中使用的术语“包括”规定了所述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其集合的存在或者附加。
此外，例如“下”或“底部”和“上”或“顶部”之类的相对术语在这里可以用来描述如图所示的一个元件和另一个元件的关系。应该了解的是，除了在图里描述的方向之外，相对术语还包括设备的不同方向。例如，如果翻转一幅图中的设备，则被描述为在其他元件“下”侧的元件将位于其他元件的“上”侧。因此，根据图中的特定方向，示范性术语“下”可以包括“下”和“上”两个方向。类似地，如果翻转一幅图中的设备，则被描述为在其他元件“下面”或“之下”的元件将位于其他元件的“上面”。因此，示范性术语“下面”或“之下”能包括上面和下面两个方向。
除非另外指明，在这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本方面所属领域的普通技术人员通常所理解的含义。还应该了解的是，术语(例如那些在通常使用的字典中定义的术语)应当解释为具有与相关技术和本公开的上下文语境中的意义一致的意义，不应当被理想化或过度正式地理解，除非在这里清楚地这样定义了。
这里参考作为本发明理想实施例的示意图示的截面图示描述了本发明的示范性实施例。同样地，应该预料到作为例如制造技术和/或公差的结果的图示变形。因此，本发明的示范性实施例不应当解释为受限于在这里所示的区域的特定形状，而应当包括例如由于制造而产生的形状的偏差。例如，图示或描述为平坦的区域通常可能具有粗糙的和/或非线性的特征。此外，图示的锐角可以是圆的。因此，在图中所示的区域实际上是示意性的，它们的形状并不意味着说明了区域的精确形状，也不意味着限制本发明的范围。
现在参照图1至图5B来描述液晶显示器，作为根据本发明示范性实施例的显示设备的示例。
图1是根据本发明示范性实施例的LCD的框图，图2是图1的LCD的像素的等效电路示意图。图3是从LCD的传感单元的角度出发、图1的LCD的框图，以及图4A和图4B是根据本发明示范性实施例的LCD的传感单元的等效电路示意图。图5A和图5B是根据本发明示范性实施例的LCD的光传感器的等效电路示意图。
参照图1和图3，根据示范性实施例的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以及每一个都与面板组件300相连的传感信号处理器800、与图像数据驱动器500相连的灰度电压发生器550、与传感信号处理器800相连的触摸确定单元700以及用于控制上述元件的信号控制器600。
参照图1至图4B，LC面板组件300包括：多个像素PX，大致排列成矩阵并连接到多个显示信号线G1-Gn和D1-Dm；多个传感单元SU，大致排列成矩阵并连接到传感器信号线SY1-SYN、SX1-SXM以及RL。参照图2，LC面板组件300包括彼此相对的薄膜晶体管阵列面板100和公共电极面板200，以及置于两者之间的液晶(“LC”)层3。
显示信号线G1-Gn和D1-Dm包括传输图像扫描信号的多个图像扫描线以及传输图像数据信号的多个图像数据线D1-Dm，传感器信号线SY1-SYN、SX1-SXM以及RL包括传输传感器数据信号的多个行传感器数据线SY1-SYN和多个列传感器数据线SX1-SXM以及传输参考电压的多个参考电压线RL。在可选示范性实施例中，可以省略参考电压线RL。
显示信号线G1-Gn和行传感器数据线SY1-SYN大致沿行方向延伸，并且大致相互平行，显示信号线D1-Dm和列传感器数据线SX1-SXM大致沿列方向延伸，并且大致相互平行。参考电压线RL大致沿行方向或列方向延伸。
每一个像素PX，例如，在第i行(其中i是整数并且i＝1，2，……，n)和第j列(其中j是整数并且j＝1，2，……，m)的像素，包括：与显示信号线Gi和Dj相连的开关元件Q；以及与开关元件Q相连的液晶电容器Clc和存储电容器Cst。然而，在可选示范性实施例中，可以省略存储电容器Cst。
开关元件Q位于薄膜晶体管阵列面板100上，并且具有三个端子，即：与图像扫描线Gi相连的控制端子，与图像数据线Dj相连的输入端子，以及与LC电容器Clc和存储电容器Cst相连的输出端子。薄膜晶体管包括非晶硅或者多晶硅。
液晶电容器Clc包括位于薄膜晶体管阵列面板100上的像素电极191和位于公共电极面板200上的公共电极270，作为两个端子。位于两个电极190和270之间的LC层3用作LC电容器Clc的电介质。与开关元件Q相连的像素电极191和公共电极270被提供有公共电压Vcom，并且覆盖了公共电极面板200的整个表面。与图2不同，公共电极270可以被设置在薄膜晶体管阵列面板100上，并且电极191和270中的至少一个可以具有条状或带状的外形。
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和设置在薄膜晶体管阵列面板100上的单独的信号线(未示出)。存储电容器Cst通过置于之间的绝缘体而与像素电极191交迭，并且被提供有预定电压，例如公共电压Vcom。可选择地，存储电容器Cst包括像素电极191和被称作为在前栅极线的相邻栅极线，相邻栅极线通过绝缘体与像素电极190交迭。
对于彩色显示器，每一个像素唯一地代表基色中的一种(即，空间划分)，或者每一个像素顺序地轮流代表基色(即，时间划分)，因此基色的空间总数或者时间总数被辨别为所希望的颜色。基色集的示例包括红、绿和蓝。图2示出了空间划分的一个示例，其中每一个像素PX包括滤色镜230，在与像素电极191相对的公共电极面板200的区域中代表基色中的一种。可选择地，滤色镜230被设置在位于薄膜晶体管阵列面板100上的像素电极191的上面或者下面。
在LC面板组件300之外设置至少一个偏光镜(未示出)。
传感单元SU可以具有如图4A所示的结构(即，SU1)或者图4B所示的结构(SU2)。
如图4A所示的传感单元SU1包括与行或列数据线(在这里称作传感器数据线SL)相连的可变电容Cv以及与传感器数据线SL和参考电压线RL相连的参考电容器Cp。
参考电容器Cp包括参考电压线RL和通过绝缘体与参考电压线RL交迭的传感器数据线SL。
可变电容器Cv包括位于薄膜晶体管阵列面板100上的传感器数据线SL和位于公共电极面板200上的公共电极270，作为两个端子。位于两个端子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的电容量根据例如用户的接触(例如触摸)等的在液晶面板组件300上提供的外部冲击而改变。例如，外部冲击是接触压力。当公共电极面板200接收到接触压力时，端子(即，传感器数据线SL和公共电极270)之间的距离改变，因此可变电容器Cv的电容量改变。参考电容器Cp和可变电容器Cv之间的结电压Vp根据可变电容器Cv的电容量而改变。结电压Vp是数据信号，其传输通过传感器数据线SL，并且代表触摸是否存在。
如图4B所示的传感单元SU2包括与传感器数据线SL相连的开关SWT。
开关SWT包括传感器数据线SL和公共电极270，作为两个端子。两个端子中的至少一个突出，因此两个端子通过用户的触摸物理地并且电子地彼此相连。从而，公共电压Vcom作为传感器数据信号从公共电极270传输到传感器数据线SL。如图4B所示的配置不需要如图4A所示的参考电压线RL。
分析传输通过行传感器数据线SY1-SYN的传感器数据信号，以确定触摸点的纵向位置(即，Y坐标)，并且分析传输通过列传感器数据线SX1-SXM的传感器数据信号，以确定触摸点的横向或水平位置(即，X坐标)。
传感单元SU位于彼此相邻的两个像素PX之间。
成对的传感单元SU的密度大约是点密度的四分之一，其中每一对传感单元SU分别与行和列传感器数据线SY1-SYN和SX1-SXM相连并位于交点的相邻区域。这里，作为LCD分辨率的单位的点包括一组三个像素PX，三个象素彼此相邻且代表三个基色，例如红、绿和蓝。然而，点可以包括四个或更多的像素PX，在这种情况下，像素PX可以代表三基色中的一种和白色。
当成对的传感单元SU的密度大约是LCD分辨率(即，点的密度)的四分之一时，例如，在一行上的成对的传感单元SU的密度可以是在一行上点的密度的一半，在一列上的成对的传感单元SU的密度可以是在一列上点的密度的一半。在这种情况下，可以存在不具有传感单元SU的像素行和列。
具有上述传感单元密度和点密度的LCD可以被应用于例如字符识别的精确领域。可以改变传感单元的分辨率。
同时，参考图5A和图5B，LC面板组件300还可以包括多个传感信号线Sα、Pβ、Psg和Psd(α，β是自然数)以及与传感信号线Sα、Pβ、Psg和Psd相连并且大致排列成矩阵的多个光传感器。
多个传感信号线Sα、Pβ、Psg和Psd包括：传输传感器扫描信号的多个传感器扫描线Sα、传输传感器数据信号的多个传感器数据线Pβ、传输传感器控制电压的多个控制电压线Psg和传输传感器输入电压的多个输入电压线Psd。
传感器扫描线Sα和控制电压线Psg大致沿行方向延伸，并且大致相互平行，而传感器数据线Pβ和输入电压线Psd大致沿列方向延伸，并且大致相互平行。
光传感器PS可以具有如图5A所示的结构(PS1)或图5B所示的结构(PS2)。
如图5A所示的光传感器PS1包括与信号线Psg和Psd相连的传感元件Qp1以及与信号线Sα和Pβ相连的开关元件Qs。
传感元件Qp1具有三个端子，即：与控制电压线Psg相连的控制端子，与输入电压线Psd相连的输入端子，以及与开关元件Qs相连的输出端子。传感元件Qp包括在接收到光时产生光电流的光电材料。传感元件Qp1的示例是薄膜晶体管，其具有能够产生光电流的非晶硅或多晶硅通道。施加到传感元件Qp1的控制端子的传感器控制电压足够低或者足够高，以保持传感元件Qp1处于截止状态，没有入射光。施加到传感元件Qp1的输入端子的传感器输入电压足够高，以保持光电流流向开关元件Qs。
开关元件Qs也具有三个端子，即：与传感器扫描线Sα相连的控制端子，与传感器数据线Pβ相连的输出端子，以及与传感元件Qp1相连的输入端子。开关元件Qs响应于来自传感器扫描线Sα的传感器扫描信号，将传感器输出信号输出到传感器数据线Pβ。传感器输出信号可以是来自传感元件Qp1的光电流。
如图5B所示的光传感器PS2仅包括与传感信号线Sα、Pβ和Psd相连的传感元件Qp2。
传感元件Qp2也具有三个端子，即：与传感器扫描线Sα相连的控制端子，与传感器数据线Pβ相连的输出端子，以及与输入电压线Psd相连的输入端子。传感元件Qp2同样包括在接收到光时产生光电流的光电材料，并且响应于在光下来自传感器扫描线Sα的传感器扫描信号，将传感器输出信号输出到传感器数据线Pβ。当传感器扫描信号比预定电压高时，传感元件Qp2输出传感器输出信号，该预定电压可以根据传感元件Qp2的工作范围来确定。
图5B所示的配置不需要图5A所示的控制电压线Psg。
图5A和图5B所示的配置不包括如图3所示的双向传感器数据线和其连接的传感单元中的一个。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存在，而来自光传感器PS1和PS2的传感器数据信号被用来确定触摸的位置。
再次参考图1和图3，灰度电压发生器550产生与像素的透射率有关的全部数量的灰度电压或有限数量的灰度电压(这里称作“参考灰度电压”)。一些(参考)灰度电压具有相对于公共电压Vcom的正极性，而其他(参考)灰度电压具有相对于公共电压Vcom的负极性。
图像扫描驱动器400与LC面板组件300的图像扫描线G1-Gn相连，并且合成栅极导通电压和栅极截止电压，来产生施加到图像扫描线G1-Gn的图像扫描信号。
图像数据驱动器500与LC面板组件300的图像数据线D1-Dm相连，并且将从灰度电压发生器550提供的灰度电压中选择的图像数据信号提供给图像数据线D1-Dm。然而，如果灰度电压发生器550提供的是有限数量的参考灰度电压而不是所有的灰度电压，则图像数据驱动器500划分参考灰度电压以产生图像数据信号。
传感信号处理器800与面板组件300的传感器数据线SY1-SYN和SX1-SXM相连，接收从传感器数据线SY1-SYN和SX1-SXM输出的传感器数据信号，并且例如放大和滤波传感器数据信号，对传感器数据信号进行模数转换以产生数字传感器数据信号DSN。传感信号处理器800使用产生的数字传感器数据信号DSN，来产生唤醒信号WU。
触摸确定单元700接收和处理来自传感信号处理器800的数字传感器数据信号DSN，以确定触摸是否存在以及触摸位置。触摸确定单元700然后将触摸确定信息IN和中断信号INTR输出到外部设备，并且将待机信号SD输出到传感信号处理器800。触摸确定单元700可以监视传感单元SU以及光传感器PS1和PS2的工作状况，以控制向其提供的信号。此外，触摸确定单元700可以基于与光传感器PS1和PS2有关的数字传感器数据信号DSN，来确定外部光的强度，以控制LCD的背光照明(未示出)。
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的每一个可以包括安装在LC面板组件300上的至少一个集成电路(“IC”)芯片，在附着于LC面板组件300的带载封装(“TCP”)类型的柔性印刷电路(“FPC”)薄膜上或者单独的印刷电路板(“PCB”)上。可选择地，处理单元400、500、550、600、700和800中的至少一个可以和信号线G1-Gn、D1-Dm、SY1-SYN和SX1-SXM、薄膜晶体管Q等一起集成到LC面板组件300中。可选择地，所有的处理单元400、500、550、600、700和800可以集成到一个单个IC芯片中，但是它们中的至少一个或者它们中的至少一个中的至少一个电路元件可以置于单个IC芯片的外部。
包括光传感器PS1或PS2的LCD还包括与传感器扫描线Sα相连的传感器扫描驱动器(未示出)，用于给传感器扫描线Sα提供传感器扫描信号。在应用光传感器PS1中，合成栅极导通电压和栅极截止电压以产生传感器扫描信号，而在应用光传感器PS2中，根据传感元件QP2的工作范围，传感器扫描信号包括产生光电流的高电压和不产生光电流的低电压。
现在，将在下面更加详细地描述上述LCD的显示操作和传感操作。
信号控制器600被提供有输入图像信号R、G和B以及输入控制信号，用于控制来自外部设备(未示出)的显示。输入图像信号R、G和B包括每个像素PX的亮度信息，并且具有例如1024(＝210)、256(＝28)或64(＝26)的预定数目的灰度级。输入控制信号包括例如垂直同步信号Vsync、行同步信号Hsync、主时钟信号MCLK以及数据使能信号DE。
根据输入图像信号R、G和B以及输入控制信号，信号控制器600处理输入图像信号R、G和B，使之适合LC面板组件300和图像数据驱动器500的操作，并且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等等。信号控制器600接着将扫描控制信号CONT1发送到图像扫描驱动器400，将图像数据控制信号CONT2和处理过的图像信号DAT发送到图像数据驱动器500，以及将传感器数据控制信号CONT3(见图3)发送到传感信号处理器800。
图像扫描控制信号CONT1包括：图像扫描开始信号STV，用于命令开始图像扫描；以及至少一个时钟信号，用于控制栅极导通电压Von的输出时间。图像扫描控制信号CONT1可以包括输出使能信号OE，用于定义栅极导通电压Von的持续时间。
图像数据控制信号CONT2包括：行同步开始信号STH，用于通知一组像素PX的图像数据DAT传输的开始；加载信号LOAD，用于命令将图像数据信号施加到图像数据线D1-Dm；以及数据时钟信号HCLK。图像数据控制信号CONT2还可以包括反转信号RVS，用于使图像数据信号相对于公共电压Vcom(这里称为“图像数据信号极性”)的电压极性反向。
响应于来自信号控制器600的图像数据控制信号CONT2，图像数据驱动器500接收一组像素PX的数字图像信号DAT的分组，通过选择与每个数字图像信号DAT相对应的灰度电压，将数字图像信号DAT转换成逻辑图像数字信号，并且将模拟图像数据信号提供给图像数据信号线D1-Dm。
图像扫描驱动器400响应于来自信号控制器600的图像扫描控制信号CONT1，将栅极导通电压Von提供给图像扫描线G1-Gn，从而导通与其相连的开关晶体管Q。被提供给图像数据线D1-Dm的图像数据信号接着通过激活的开关晶体管Q，被提供给像素PX。
图像数据信号的电压和公共电压Vcom之间的差表示为LC电容器Clc两端的电压，该电压被称作像素电压。LC电容器Clc中的LC分子具有取决于像素电压大小的方向，并且分子方向确定通过LC层3的光的偏振。偏振器将光的偏振转换为光的透射率来显示图像。
通过以行周期(也称作“1H”，并且等于行同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)为单位重复这个过程，顺序地给所有的图像扫描线G1-Gn提供栅极导通电压，因此给所有的像素PX提供了图像数据信号来显示帧的图像。
当在一个帧结束后下一个帧开始时，控制提供给数据驱动器500的反转控制信号RVS，使图像数据信号的极性反向(称作“帧反转”)。也可以控制反转控制信号RVS，使在数据线中流动的图像数据信号的极性在一个帧期间周期性地反向(例如，行反转和点反转)，或者使一个分组中的图像数据信号的极性反向(例如，列反转和点反转)。
一旦帧响应传感控制信号CONT3，传感信号处理器800在一个帧和下一个帧之间的一个边沿(porch)时间段内，读出在传感数据线SY1-SYN和SX1-SXM里流动的传感器数据信号。在该边沿时间段中，传感器数据信号几乎不受来自图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500等的驱动信号的影响，因此传感器数据信号可以具有高可靠性。对于多个帧来说，可以一次读出传感器数据信号。
传感信号处理器800进行处理，例如，放大和滤波读出的传感器数据信号并且将模拟传感器数据信号转换成数字传感器数据信号DSN以发送到触摸确定单元700。
触摸确定单元700接收数字传感器数据信号DSN，适当地处理该接收到的数字传感器数据信号DSN，以确定触摸是否存在以及触摸存在的位置，并且将触摸信息发送到外部设备。外部设备基于触摸信息，产生图像信号R、G、B，并且将该图像信号R、G、B发送到LCD。
在光传感器PS1或PS2的应用中，传感器扫描驱动器将栅极导通电压提供给传感器扫描线Sα，以导通与其相连的开关元件Qs。来自传感元件Qp1的传感器数据信号通过导通的开关元件Qs被提供给单独的传感器数据线Pβ。然而，传感器扫描驱动器可以将高电压提供给传感器扫描线Sα，因此与传感器扫描线Sα相连的传感元件Qp2可以将光电流作为传感器数据信号发送到单独的传感器数据线Pβ。
这里，传感信号处理器800读出在传感器数据线Pβ中流动的传感器数据信号，并进行处理，例如，放大和滤波读出的传感器数据信号，并且将模拟传感器数据信号转换成数字传感器数据信号DSN以发送到触摸确定单元700。
根据光传感器PS1和PS2的分辨率，通过以一个或多个行周期为单位重复这个过程，顺序地将栅极导通电压或者高电压提供给所有的传感器扫描线Sα，处理来自光传感器PS1和PS2的传感器数据信号，接着产生数字传感器数据信号DSN。
现在，将参考图6和图7，进一步详细地描述根据本发明示范性实施例的传感信号处理器800和触摸确定单元700。
图6是根据本发明示范性实施例的传感信号处理器800和触摸确定单元700的框图。图7是根据本发明示范性实施例的LCD的唤醒信号发生器的框图。
参考图6，传感信号处理器800包括：放大单元810、采样保持单元820，、并行-串行转换器830、模数转换器840、帧存储器870、唤醒信号发生器860以及电源单元850。
放大单元810与传感数据线SX1-SXM和SY1-SYN相连，放大并滤波从其接收到的传感器数据信号。
采样保持单元820从放大单元810接收放大的传感器数据信号，采样并保持放大的传感器数据信号。
并行-串行转换器830从采样保持单元820接收并行输入的采样的传感器数据信号，将输入信号转换成串行信号，并依次输出串行信号。
模数转换器840将来自于并行-串行转换器830的串行信号转换成数字信号以产生数字传感器数据信号DSN，并将数字传感器数据信号DSN输出到帧存储器870和触摸确定单元700。
帧存储器870从模数转换器840接收数字传感器数据信号DSN，并存储多个帧的数字传感器数据信号DSN。
唤醒信号发生器860从帧存储器870读出多个帧的数字传感器数据信号DSN以确定触摸是否存在，根据确定来产生唤醒信号WU，将唤醒信号WU输出到触摸确定单元700。唤醒信号WU可以用在传感信号处理器800中。唤醒信号发生器860可以基于所有的传感器数据线SY1-SYN和SX1-SXM的数字传感器数据信号DSN，来确定触摸的存在，而唤醒信号发生器860可以基于一些数据线SY1-SYN和SX1-SXM的数字传感器数据信号DSN，来检测触摸。
在传感信号处理器800中，唤醒信号发生器860与其他驱动器模块810、820、830、840、850以及870物理地分离，因此独立地执行操作。唤醒信号发生器860可以是硬连线逻辑单元，包括彼此相连的多个IC。由彼此相连的IC执行触摸确定。图7中示出了用于处理来自传感器数据线的多个帧的数字传感器数据信号DSN的硬连线逻辑单元的示例。在唤醒信号发生器860中包括的硬连线逻辑单元的数量可以等于针对触摸确定所要处理的传感器数据线的数量。
参照图7，唤醒信号发生器860包括：第一移位寄存器861、加法器862、除法器863、第二移位寄存器864、减法器模块SUB、比较器模块CMP、参考寄存器867和或门868。
第一移位寄存器861存储来自帧存储器870的数字传感器数据信号DSN，并且第一移位寄存器861一次移位每个帧，以存储多个(p)数字传感器数据信号DSN。因此，第一移位寄存器861存储最近的p个帧的数字传感器数据信号DSN。加法器862对来自第一移位寄存器861的p个帧的p个数字传感器数据信号DSN求和。除法器863用数p除p个数字传感器数据信号DSN的和。第一移位寄存器861、加法器862和除法器863的组合可以用作平滑滤波器，因此这个组合对p个帧的p个数字传感器数据信号DSN进行了平均，数字地滤波了数字传感器数据信号DSN。可以通过上述数字滤波来去除包括在数字传感器数据信号DSN中的噪声分量。在下文中，数字滤波的信号被称作滤波信号。
第二移位寄存器864接收和存储滤波信号，第二移位寄存器864一次移位每个帧，以存储q个滤波信号。这里，第q个滤波信号与当前帧的滤波信号相对应。
减法器模块SUB包括多个(q-1)减法器865。每一个减法器865有两个输入端子，其中一个端子与第q个滤波信号相连，另一个端子与第(q-1)个滤波信号相连。减法器865输出差信号，这个差信号是第q个滤波信号减去从第1到第q-1个滤波信号而得到的。
比较器模块CMP包括多个比较器866。每一个比较器866与单独的减法器865和参考寄存器867相连。比较器866将来自减法器865的差信号与来自参考寄存器867的参考信号相比较。当差信号大于参考信号时，比较器866输出唤醒信号WU。来自比较器866的唤醒信号WU通过或门868被传输到触摸确定单元700。
同时，由于传感单元SU自身的退化和传感条件，传感数据信号的电平可以是非均匀的。因此，在没有触摸的情况下传感数据信号的基准电平是变化的，从而仅基于当前滤波信号的触摸确定会产生错误。然而，触摸状态可以基于差信号而正确地确定，所述差信号是当前滤波信号减去先前的滤波信号的差。
硬连线逻辑单元仅是一个示例，其他的硬连线逻辑单元可以应用于确定触摸，并且对于逻辑单元的其他示范性实施例，可以执行多种变化。
再次参考图6，电源单元850被提供有外部电源PW，以将电源PW提供给每一个驱动模块810-840、860和870。电源单元850响应于待机信号SD(见图3)，切断放大单元810、采样保持单元820、并行-串行转换器830以及模数转换器840的电源PW供应。电源PW的切断可以限于放大单元810、采样保持单元820、并行-串行转换器830以及模数转换器840的一部分，并且可以限于一帧的一部分时间。电源单元850响应于唤醒信号WU，切断唤醒信号发生器860的电源PW，而电源单元850响应于待机信号SD，将电源PW提供给唤醒信号发生器860。
参考图6，触摸确定单元700包括：输入-输出接口710、存储器单元720、外围输入-输出单元730、主处理器740、电源单元750和时钟发生器760。
输入-输出接口710从传感信号处理器800接收数字传感器数据信号DSN和唤醒信号WU，并将待机信号SD输出到传感信号处理器800。
存储单元720分别包括第一、第二和第三存储器721、723和725。第一存储器721可以包括例如闪存的非易失性存储器，并且存储由主处理器740执行的程序代码。第二存储器723是一种寄存器，它可以包括静态RAM，并且存储在触摸确定单元700中使用的多个参数。第三存储器725可以包括静态RAM，并且它从输入-输出接口710接收和存储数字传感器数据信号DSN。
外围输入-输出单元730包括串行通讯单元731和中断处理器733。串行通讯单元731可以包括串行外围接口(“SPI”)或内置集成电路(“I2C”)。串行通讯单元731将触摸信息INF输出到外部设备，并且它输出用于控制提供给传感单元SU和光传感器PS1或PS2的信号的信号。中断处理器733可以包括通用输入-输出(“GPIO”)，并且它将中断信号INTR输出到外部设备。中断信号INTR包括触摸中断、背光照明亮度中断等等。
主处理器740可以包括中央处理单元(“CPU”)或微处理单元(“MPU”)等，并且它响应于来自存储单元720的程序代码而进行操作。主处理器740基于数字传感器数据信号DSN，来确定触摸是否存在以及触摸位置，产生待机信号SD和触摸信息INF，检查传感单元SU和光传感器PS1或PS2的操作以控制向其提供的信号。此外，主处理器740控制背光照明的亮度。
时钟发生器760从外部设备接收主时钟信号MCLK并且进行调节，例如，提高或者降低时钟信号MCLK的频率以产生在触摸确定单元700中使用的时钟信号。在提高时钟频率的情况下，时钟发生器760可以包括锁相环(“PLL”)电路(未示出)，所述锁相环电路使信号的相位同步并用于产生高频时钟信号。另外，触摸确定单元700按照原样使用主时钟信号MCLK。
电源单元750被提供有外部电源PW，以将电源PW提供给每一个驱动器模块710-740和760，并根据操作模式，切断主处理器740、第一存储器721、串行通讯单元731、PLL电路等的电源PW。
现在，将参考图8进一步详细地描述根据本发明示范性实施例的LCD的驱动方法。
图8是示出了根据本发明示范性实施例的LCD的驱动方法的流程图。
传感信号处理器800和触摸确定单元700工作在两个模式下，例如，正常模式NM和省电模式PS。唤醒信号WU和待机信号SD确定传感信号处理器800和触摸确定单元700是否工作在正常模式NM或在省电模式PS下。
参照图8，传感信号处理器800和触摸确定单元700在省电模式PS下开始它们的操作(S10)。
在省电模式PS下，电源被提供给传感信号处理器800的最少部分以感应触摸，而其他的驱动部分断电。例如，放大器810、采样保持单元820、并行-串行转换器830和模数转换器840的连接到传感器数据线Pβ的部分被断电。连接到行传感器数据线SY1-SYN或者列传感器数据线SX1-SXM的部分被供电，而连接到其他线的部分被断电。或者，连接到偶数或者奇数传感器数据线的部分被供电。然而，帧存储器870和唤醒信号发生器860仍然被供电以检测触摸或接触。
此外，在省电模式PS下，主处理器740、第一存储器721、串行通讯单元731和PLL电路(未示出)也被断电。
如上所述，在省电模式PS下，电源被提供给最少的部分以检测触摸或接触，将传感信号处理器800和触摸确定单元700的大部分断电以减少功耗。
接着，将帧计数器FC初始化为“0”(S20)。帧计数器FC是用于计算帧的数量的变量，并且被包括在从正常模式NM转换到省电模式PS所需的条件中。
唤醒信号发生器860在省电模式PS下确定触摸或接触是否存在(S30)。当唤醒信号发生器860确定不存在触摸或接触时，唤醒信号发生器860使唤醒信号WU失效，例如，使唤醒信号WU设置为“0”，将其输出到传感信号处理器800和触摸确定单元700。因此，传感信号处理器800和触摸确定单元700保持在省电模式PS下，重复步骤S10至S30以持续检测触摸或接触。
当唤醒信号发生器860确定触摸或接触存在时，唤醒信号发生器860激活唤醒信号WU，例如，将唤醒信号WU的值变为“1”。从而，操作模式变换为正常模式NM(S40)。
在正常模式NM下，除了唤醒信号发生器860之外，传感信号处理器800和触摸确定单元700的所有的功能模块被供电，因此传感信号处理器800和触摸确定单元700正常操作。传感信号处理器800从传感器数据线SX1-SXM、SY1-SYN和Pβ接收传感器数据信号，并将接收到的传感器数据信号转换成数字传感器数据信号DSN。触摸确定单元700基于数字传感器数据信号DSN，确定触摸是否存在以及触摸位置。然而，在正常模式NM下，唤醒信号发生器860被断电。除了接收和处理传感器数据信号的时间之外，在每个帧的大部分时间内，传感信号处理器800可以断电。
在正常模式NM下，触摸确定单元700确定触摸或接触是否存在(S50)。
在步骤S50，当触摸确定单元700确定触摸或接触存在时，触摸确定单元700将帧计数器FC初始化为“0”(S60)，接着保持正常模式NM(S40)，以继续确定触摸或接触是否存在及其位置。这里，触摸确定单元700使待机信号SD失效，例如，将待机信号SD设置为“0”，将其发送到传感信号处理器800。
在步骤S50，当触摸确定单元700确定不存在触摸或接触时，帧计数器FC的值增加1(S70)。接下来，帧计数器FC的值和预定义值NN进行比较(S80)。当帧计数器FC的值不等于预定义值NN时，保持正常模式(S40)。当帧计数器FC的值等于预定义值NN时，激活待机信号SD，例如，变换为“1”，并且操作模式变换为省电模式PS(S10)。这里，预定义值NN是自然数。
简而言之，当在省电模式PS下检测到触摸或接触时，操作模式转换为正常模式NM，当在正常模式NM下在预定的时间内未检测到触摸时，操作模式再次转换为省电模式PS。如上所述，当没有触摸或接触存在时操作模式为省电模式PS，因此减少电源消耗。
现在，将参考图9进一步详细地描述根据本发明另一个示范性实施例的LCD的驱动设备。
图9是根据本发明另一个示范性实施例的LCD的传感信号处理器801和触摸确定单元701的框图。
参照图9，传感信号处理器801包括：放大单元810、采样保持单元820、并行-串行转换器830以及模数转换器840，它们顺序连接，还包括电源单元850。除了帧存储器870和唤醒信号发生器860之外，根据本发明示范性实施例的传感信号处理器801和先前的示范性实施例中描述的传感信号处理器800基本相同，因此省略其详细描述。
触摸确定单元701包括：输入-输出接口711、存储器单元720、外围输入-输出单元730、主处理器741、电源单元750、时钟发生器760和唤醒信号发生器770。根据本发明示范性实施例的触摸确定单元701和先前实施例中的触摸确定单元基本相同，因此仅仅描述它们之间的区别，并且省略相同部分的详细描述。
唤醒信号发生器770从第三存储器725读出多个帧的数字传感器数据信号DSN，以确定触摸是否存在，基于确定来产生唤醒信号WU，并将唤醒信号WU输出到主处理器741。唤醒信号发生器770可以是图7所示的硬连线逻辑单元，并且和先前示范性实施例中的唤醒信号发生器860基本相同。唤醒信号发生器770工作在省电模式PS下，并且在正常模式NM下被断电以使唤醒信号发生器770停止其操作。
输入-输出接口711从传感信号处理器801接收数字传感器数据信号DSN，并且将待机信号SD输出到传感信号处理器800。
电源单元750给主处理器741、第一存储器721、串行通讯单元731、PLL电路(未示出)等供电，并且响应于来自唤醒信号发生器770的唤醒信号WU而切断唤醒信号发生器770的电源。
通过唤醒信号WU，能够使主处理器741开始其操作。
传感信号处理器801和触摸确定单元701的操作模式分为如图8所示的省电模式PS和正常模式NM，并且根据本发明示范性实施例的传感信号处理器801和触摸确定单元701的操作和先前的范例实施例中的基本相同，因此省略其详细描述。
传感信号处理器801和触摸确定单元701可以内建在单个IC中。
上述示范性实施例也能够被应用于其他的平板显示设备，例如等离子显示设备、有机发光二极管(“OLED”)显示器、场发射显示器等。
尽管在上面描述了本发明的示范性实施例，应该清楚地理解到，这里所教导的对于本领域技术人员显而易见的基本发明概念的多种变化和/或修改将仍然落入本发明的精神和范围之内，如所附权利要求所定义的那样。

Claims (30)

1.一种显示设备，包括：
显示面板；
在显示面板上形成的多个像素；
在显示面板上形成的多个传感单元，用于响应于在显示面板上施加的触摸而产生传感器输出信号；
传感信号处理器，用于接收和处理来源于传感器输出信号的模拟传感器数据信号，以产生数字传感器数据信号；
第一触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器数据信号来检测触摸是否存在，并且工作在省电模式下；
第二触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器数据信号来检测触摸是否存在以及触摸位置，并且工作在正常模式下，
当在省电模式下检测到触摸时，操作模式转换为正常模式，当在正常模式下在预定的时间内未检测到触摸时，操作模式再次转换为省电模式。
2.根据权利要求1的显示设备，其中，第一触摸确定单元包括硬连线逻辑单元。
3.根据权利要求1的显示设备，其中，第一触摸确定单元在正常模式下断电。
4.根据权利要求1的显示设备，其中，第一触摸确定单元包括：
平均单元，用于平均多个帧的数字传感器数据信号；
差数据发生器，用于基于平均的数字传感器数据信号来产生差数据；以及
比较器，将差数据和参考数据相比较。
5.根据权利要求4的显示设备，其中，当差数据等于或大于参考数据时，确定发生触摸。
6.根据权利要求1的显示设备，其中，第二触摸确定单元包括：
第一存储器，用于存储程序代码；
第二存储器，用于存储多个帧的数字传感器数据信号；以及
主处理器，用于基于从第一存储器中读出的程序代码来进行操作，从第二存储器中读出多个帧的数字传感器数据信号，以及基于读出的数字传感器数据信号来确定触摸是否存在以及触摸位置。
7.根据权利要求6的显示设备，其中，第一存储器和主处理器在省电模式下断电。
8.根据权利要求1的显示设备，其中，传感信号处理器包括：
放大器，用于放大模拟传感器数据信号；以及
模数转换器，用于转换放大的模拟传感器数据信号以产生数字传感器数据信号。
9.根据权利要求8的显示设备，其中，放大器具有多个通道，并且在省电模式下至少一个通道断电。
10.根据权利要求1的显示设备，还包括帧存储器，用于存储多个帧的数字传感器数据信号。
11.根据权利要求1的显示设备，其中，传感信号处理器包括第一触摸确定单元，并且以单个IC来实现。
12.根据权利要求1的显示设备，其中，第二触摸确定单元包括第一触摸确定单元并且以单个IC来实现。
13.根据权利要求1的显示设备，其中，传感信号处理器以及第一和第二触摸确定单元以单个IC来实现。
14.一种用于驱动显示设备的装置，所述显示设备包括显示面板和响应于在显示面板上施加的触摸而产生传感器输出信号的多个传感单元，所述装置包括：
传感信号处理器，用于接收和处理来源于传感器输出信号的模拟传感器数据信号，产生数字传感器数据信号；
第一触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器信号来检测触摸是否存在，并且工作在省电模式下；以及
第二触摸确定单元，用于基于多个帧的数字传感器数据信号来检测触摸是否存在以及触摸位置，并且工作在正常模式下，
当在省电模式下检测到触摸时，操作模式转换为正常模式，当在正常模式下在预定的时间内未检测到触摸时，操作模式再次转换为省电模式。
15.根据权利要求14的装置，其中，第一触摸确定单元包括硬连线逻辑单元。
16.根据权利要求14的装置，其中，第一触摸确定单元在正常模式下断电。
17.根据权利要求14的装置，其中，第一触摸确定单元包括：
平均单元，用于平均多个帧的数字传感器数据信号；
差数据发生器，用于基于平均的数字传感器数据信号来产生差数据；以及
比较器，将差数据和参考数据相比较。
18.根据权利要求17的装置，其中，当差数据等于或大于参考数据时确定发生触摸。
19.根据权利要求14的装置，其中，第二触摸确定单元包括：
第一存储器，用于存储程序代码；
第二存储器，用于存储多个帧的数字传感器数据信号；以及
主处理器，用于基于从第一存储器中读出的程序代码来进行操作，从第二存储器读出多个帧的数字传感器数据信号，以及基于读出的数字传感器数据信号来确定触摸是否存在以及触摸位置。
20.根据权利要求19的装置，其中，第一存储器和主处理器在省电模式下断电。
21.根据权利要求14的装置，其中，传感信号处理器包括：
放大器，用于放大模拟传感器数据信号；以及
模数转换器，用于将放大的模拟传感器数据信号模数转换为数字传感器数据以产生数字传感器数据信号。
22.根据权利要求21的装置，其中，放大器具有多个通道，并且在省电模式下至少一个通道断电。
23.根据权利要求14的装置，还包括帧存储器，用于存储多个帧的数字传感器数据信号。
24.根据权利要求14的装置，其中，传感信号处理器包括第一触摸确定单元，并且以单个IC来实现。
25.根据权利要求14的装置，其中，第二触摸确定单元包括第一触摸确定单元，并且以单个IC来实现。
26.根据权利要求14的装置，其中，传感信号处理器以及第一和第二触摸确定单元以单个IC来实现。
27.一种用于驱动显示设备的方法，所述显示设备包括：显示面板；响应在显示面板上施加的触摸而产生传感器输出信号的多个传感器单元；以及基于传感器输出信号来确定触摸的存在的第一和第二触摸确定单元，所述方法包括：
基于传感器输出信号来产生数字传感器数据信号；
在第一触摸确定单元中基于数字传感器数据信号来确定触摸是否存在；
当第一触摸确定单元确定触摸存在时，将第一触摸确定单元断电，给第二触摸确定单元供电；
在第二触摸确定单元中基于数字传感器数据信号来确定触摸是否存在；
在第二触摸确定单元确定触摸不存在后的预定时间之后，将第二触摸确定单元断电并且给第一触摸确定单元供电。
28.根据权利要求27的方法，其中
在第一和第二触摸确定单元中的确定包括：
平均多个帧的数字传感器数据信号；
基于平均的数字传感器数据信号来产生差数据；
将差数据和参考数据相比较；以及
当差数据等于或大于参考数据时确定发生触摸。
29.根据权利要求27的方法，其中，数字传感器数据信号的产生包括：
放大传感器输出信号；以及
对放大的模拟传感器数据信号进行模数转换以产生数字传感器数据信号。
30.根据权利要求27的方法，还包括：
在第二触摸确定单元中确定触摸的位置。
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