本申請案主張2015年12月15日申請的韓國專利申請案第10-2015-0179330號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述韓國專利申請案在此出于所有目的以引用的方式并入，如同在本文中充分闡述一樣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用多個顯示裝置中的一或多個像素的觸控檢測設(shè)備和觸控檢測方法。

背景技術(shù)：

通常，觸控屏為添加在例如液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)、等離子體顯示面板(plasma display panel，PDP)、有機發(fā)光二極管(organic light emitting diode，OLED)以及有源矩陣有機發(fā)光二極管(active matrix organic light emitting diode，AMOLED)等顯示裝置上或設(shè)計為內(nèi)嵌在顯示裝置中的輸入裝置，并且為當(dāng)例如手指及觸控筆等物件接觸屏幕時將所述物件辨識為輸入信號的裝置。近年來，觸控輸入裝置已主要安裝在例如移動電話和個人數(shù)字助理(PDA)等移動裝置中。另外，觸控輸入裝置已用于整個工業(yè)領(lǐng)域，例如導(dǎo)航、上網(wǎng)本、筆記本、數(shù)字信息裝置、使用觸控輸入支持操作系統(tǒng)的臺式計算機、因特網(wǎng)協(xié)議TV(internet protocol TV，IPTV)、剪刃戰(zhàn)機、坦克以及裝甲車。

用于以上顯示裝置或類似者的觸控屏可劃分成附加型觸控屏、單元上型或單元內(nèi)型觸控屏，這取決于其結(jié)構(gòu)。所述附加型觸控屏是將個別制造的觸控屏添加在顯示裝置的上部板上的類型，且具有如下問題：因為顯示裝置的制造主體和附加型觸控屏的制造主體不同，所以分布較復(fù)雜且因此質(zhì)量較低并且成本增加。

另一方面，單元上型或單元內(nèi)型觸控屏是與制造顯示裝置同時制造觸控屏的類型，且存在其中觸控屏安裝在顯示裝置(例如顯示裝置的彩色濾波器和TFT襯底)外部的單元上型觸控屏等，以及其中觸控屏內(nèi)嵌在顯示裝置中的單元內(nèi)型觸控屏。

單元上型或單元內(nèi)型觸控屏可改進耐久性且在制造工藝期間變薄，且因此可解決其中觸控屏添加在顯示裝置的上部板上的附加型觸控屏中發(fā)生的問題。

然而，為制造單元上或單元內(nèi)型觸控屏，檢測觸控信號的觸控傳感器需要單獨制造在顯示裝置的外側(cè)或內(nèi)層上，且因此存在以下問題：在制造單元上或單元內(nèi)型觸控屏?xí)r由于另外進行設(shè)施投資或使用現(xiàn)有顯示裝置制造商的現(xiàn)有設(shè)施而使得產(chǎn)率減少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目標(biāo)是，提供一種觸控檢測設(shè)備，其能夠使用通過制造顯示裝置的設(shè)施而制造的一或多個像素檢測觸控，以及提供一種觸控檢測方法。

如上文所描述，本發(fā)明的特征配置如下用于實現(xiàn)本發(fā)明的以上目標(biāo)和本發(fā)明的特定效果。

根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，提供一種使用多個顯示裝置中的一或多個像素的觸控檢測設(shè)備，所述設(shè)備包括：灰度電壓產(chǎn)生器，其產(chǎn)生施加到所述多個顯示裝置中的所述一或多個像素的第一灰度電壓；以及感測信號處理器，其基于從像素反饋的第二灰度電壓和預(yù)設(shè)參考值來檢測觸控信號。

所述感測信號處理器將第二灰度電壓與預(yù)設(shè)參考值進行比較以檢測觸控信號。

所述感測信號處理器包含比較器，其將第二灰度電壓與預(yù)設(shè)參考值進行比較。

比較器的輸入端子具備臨時存儲第二灰度電壓的電路元件。

感測信號處理器包含多個比較器，其將第二灰度電壓與多個預(yù)設(shè)參考值進行比較。

感測信號處理器包含：多路復(fù)用器，其選擇多個第二灰度電壓中的一個；以及多個比較器，其將選定的一個第二灰度電壓與多個預(yù)設(shè)參考值進行比較。

觸控檢測設(shè)備進一步包括：觸控與顯示驅(qū)動集成電路(TDDI)，其將所述多個參考值設(shè)定或調(diào)整為不同值。所述觸控檢測設(shè)備進一步包括：CPU，其基于所檢測的觸控信號執(zhí)行指紋辨識操作。

所述觸控檢測設(shè)備進一步包括：CPU或一邏輯，其將所述多個顯示裝置上存在的至少兩個像素分組且同時對其進行控制以增加觸控信號的觸控電容。

防護層安置在第一灰度電壓施加到的像素的源極線上方或下方。

根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實施例，提供一種使用多個顯示裝置中的一或多個像素的觸控檢測方法，所述方法包括：產(chǎn)生施加到多個顯示裝置中的所述一或多個像素的第一灰度電壓；以及基于從像素反饋的第二灰度電壓和預(yù)設(shè)參考值檢測觸控信號。

在檢測中，將第二灰度電壓與預(yù)設(shè)參考值進行比較以檢測觸控信號。

在檢測中，比較器將第二灰度電壓與預(yù)設(shè)參考值進行比較。

比較器的輸入端子具備臨時存儲第二灰度電壓的電路元件。

在檢測中，多個比較器將第二灰度電壓與多個預(yù)設(shè)參考值進行比較。

所述檢測包含：由多路復(fù)用器選擇多個第二灰度電壓中的一個；以及由多個比較器將選定的一個第二灰度電壓與多個預(yù)設(shè)參考值進行比較。

由觸控與顯示驅(qū)動集成電路(TDDI)將所述多個參考值設(shè)定或調(diào)整為不同值。

所述觸控檢測方法進一步包括：由CPU基于所檢測的觸控信號辨識指紋。

所述觸控檢測方法進一步包括：由CPU或一邏輯將所述多個顯示裝置上存在的至少兩個像素分組且同時對其進行控制以增加觸控信號的觸控電容。

防護層安置在第一灰度電壓施加到的像素的源極線上方或下方。

附圖說明

圖1為說明LCD基本結(jié)構(gòu)的圖。

圖2為說明AMOLED的結(jié)構(gòu)的圖。

圖3為說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的灰度產(chǎn)生器的配置的圖。

圖4為用于描述并不包含觸控屏的LCD的驅(qū)動原理的圖。

圖5為說明使用一或多個像素作為觸控檢測設(shè)備的本發(fā)明的示范性實施例的圖。

圖6到圖10為說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的感測信號處理器的配置的圖。

圖11為說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例使用MUX辨識多個放大器信號的概念的圖。

圖12為說明交變AC電壓的實例的圖。

圖13為根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例使用一或多個像素的觸控檢測方法的時序圖。

圖14為說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的觸控檢測概念的圖。

圖15為說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例用于通過如同一個像素搬操作多個像素來形成一個觸控電容的方法的圖。

圖16為圖15的操作時序圖。

圖17為圖4和圖5的TFT的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。

圖18為說明其中防護層安置于源極線下方的實例的圖。

圖19為說明添加在源極線上方或下方的防護層的圖。

附圖標(biāo)記說明

5：灰度電壓產(chǎn)生器/灰度產(chǎn)生器；

5a：伽馬緩沖器；

7：電阻串單元；

100：彩色濾波器襯底；

110：彩色濾波器；

120：共同電極；

130：BM；

200：TFT襯底；

205：源極線；

220：TFT/TFT襯底；

240：柵極線；

241：面板中柵極(GIP)；

250：源極線；

280：鈍化層；

295：防護層；

300：感測信號處理器；

310：放大器；

320：比較器；

321：第一比較器；

322：第二比較器；

323：第三比較器；

324：第四比較器；

330：開關(guān)；

340：樣本與保持器/S&H；

400：源極驅(qū)動器；

500：功能塊；

510：CPU；

520：電源單元；

530：數(shù)/模轉(zhuǎn)換器；

540：定時單元；

550：通信單元；

560：存儲器單元；

570：模/數(shù)轉(zhuǎn)換器/ADC；

580：多路復(fù)用器；

590：邏輯單元；

700：電阻。

具體實施方式

下文中，將參考附圖來詳細描述本發(fā)明的示范性實施例。

首先，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，本發(fā)明涉及一種使用多個顯示裝置中的一或多個像素的觸控檢測設(shè)備和觸控檢測方法。確切地說，本發(fā)明涉及一種觸控檢測設(shè)備和一種觸控檢測方法，其用于通過確定所添加的觸控電容的大小或是否觸控電容是與供應(yīng)到觸控與顯示驅(qū)動集成電路(TDDI)的AC電源的上升或下降沿同步而添加(當(dāng)所述觸控電容通過例如手指和筆等外部物件與像素的接觸而添加時)來輸出觸控坐標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的觸控檢測設(shè)備可使用顯示裝置中的像素，但將多個像素彼此連接并使用所連接的像素，且檢測施加到所述像素的電壓與從所述像素反饋的電壓之間的差以確定是否產(chǎn)生觸控。

本發(fā)明中敘述的顯示裝置為一種液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示面板(PDP)、有源矩陣有機發(fā)光二極管(AMOLED)和無源矩陣有機發(fā)光二極管(PMOLED)中的任一個，或包含對用戶顯示任何類型的靜態(tài)圖像(例如，JPG、TIF或類似者)或移動圖片(MPEG-2、MPEG-4或類似者)的所有構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明，觸控輸入構(gòu)件(或被稱作物件)包含任何類型的輸入(例如，比如具有預(yù)定形式的導(dǎo)體等物件或比如電磁波等輸入)，其產(chǎn)生電壓的改變，這可由觸控檢測設(shè)備以及手指、有源觸控筆和無源觸控筆感測到。

下文描述的例如“～單元”和“～群組”等組件是執(zhí)行特定功能的一組單元功能元件。舉例來說，用于任何信號的放大器為單元功能元件，且一組放大器或信號轉(zhuǎn)換器可被命名為信號轉(zhuǎn)換單元。此外，“～單元”或“～群組”可包含在作為上部層級組件的“～單元”或“～群組”中，或可包含作為較低層級組件的“～單元”或“～群組”。此外，“～單元”或“～群組”自身可包含操作功能或獨立中央處理單元(CPU)，其可處理存儲于存儲器等中的命令等等。

在附圖中，為清楚地表示層和區(qū)，在附圖中為了清晰起見而夸示厚度或區(qū)。在說明書通篇，相同附圖標(biāo)記表示相同元件。

此外，假如例如層、區(qū)域和襯底等部分存在于另一部分或“上表面”、“上”，這意味著這些部分“僅安置在另一部分上(其間不存在另一部分)”，以及這些部分具有安置在其間的另一部分(例如中間層或絕緣層)。

此外，除非專門指示，否則在本說明書中描述的“信號”是電壓或電流的通稱。

此外，在本說明書中，“電容”表示物理量值。同時，“電容器”被稱作具有表示物理量值的電容的元件。

在本說明書中，用作電容器的符號的符號C用作表示電容器的符號，且表示作為電容器的量值的電容。舉例來說，C1不僅為指示電容器的符號，而且還指示電容器的電容。

此外，在本說明書中，顯示紅、綠或藍的顯示裝置的最小單元被命名為像素(像元)，且一組RGB的三個像素被界定為斑點。

作為代表性顯示裝置，存在LCD和OLED。在那些當(dāng)中，近來一直主要使用AMOLED，作為OLED。圖1為說明LCD的基本結(jié)構(gòu)的圖。參看圖1，彩色濾波器襯底100具有BM 130和形成于其上的共同電極120，其中BM 130在顯示紅/綠/藍的樹脂110之間，且共同電極120為例如ITO等透明電極，其為導(dǎo)電透明材料并施加有共同電壓(未說明)以用TFT襯底的陽極的電壓驅(qū)動液晶。

同時，下部襯底為TFT襯底200且具有將像素電壓施加到陽極的縱向源極線250、接通/斷開TFT的柵電壓的橫向柵極線240，和安置在其上的TFT 220。

源極線250和柵極線240連接到LCD驅(qū)動器集成電路(LDI)以使用時間共享方法通過內(nèi)嵌在LDI中或與LDI分離的時間控制器(TCON)的操作來驅(qū)動LCD。在此情況下，柵極線240由面板中柵極(GIP)241操作，GIP 241由LCD襯底內(nèi)部形成的TFT操作。在此情況下，LDI用以供應(yīng)GIP中必需的時鐘。

作為OLED，近來一直主要使用AMOLED，且圖2說明AMOLED。參看圖2，將像素電壓施加到陽極的縱向源極線250、接通/斷開TFT的柵電壓的橫向柵極線240和TFT 220安置于所述襯底上。

在AMOLED的顯示裝置中，施加到源極線250的像素電壓經(jīng)由TFT 220施加到陽極，且陽極將空穴注射到陽極與作為共同電極的陰極之間的有機發(fā)射極，且陰極將電子注射到有機發(fā)射極中以在有機物質(zhì)中使空穴與電子組合，借此發(fā)光并取決于有機發(fā)射極的波長范圍而劃分紅/綠/藍。

查閱圖1和圖2，TFT襯底的結(jié)構(gòu)相同但驅(qū)動方法存在差異，其中LCD是基于電壓驅(qū)動方案，且OLED是基于電流驅(qū)動方案。

為方便起見，本發(fā)明描述LCD作為一實例，但所有技術(shù)構(gòu)想相同地適用于OLED，且LCD和OLED共同地稱為顯示裝置。此外，顯示裝置的種類不限于LCD和OLED，且包含連接到通過源極線和柵極線的驅(qū)動而操作的TFT的像素的所有顯示裝置包含在本發(fā)明中描述的顯示裝置的類別中。

返回參看圖1，其中共同電極安置于彩色濾波器襯底100上的LCD的結(jié)構(gòu)為TN類型，且在為共平面切換模式的IPS、FFS等中，共同電極不必安置于如圖1中所說明的彩色濾波器襯底上。

當(dāng)本發(fā)明的顯示裝置中的像素使用像素作為觸控傳感器時，如果共同電極安置于像素上，那么共同電極的電位阻礙像素與物件之間觸控電容Ct的形成，且因此不發(fā)生觸控電容Ct。因此，TN型LCD具有以下結(jié)構(gòu)：TFT襯底向上升高且彩色濾波器安置在下部部分處以排除歸因于共同電極的效應(yīng)，借此執(zhí)行觸控檢測。另一方面，在共平面切換模式的LCD中，彩色濾波器并不具有共同電極，且因此使用本發(fā)明的像素的觸控傳感器在不對LCD采取任何動作的情況下較好地操作。

圖3說明產(chǎn)生施加到LCD的像素的電壓的灰度產(chǎn)生器、灰度放大器，或灰度電壓產(chǎn)生器5(下文被稱作“灰度產(chǎn)生器5”)。

收集顯示例如紅/綠/藍等三個顏色的像素從而形成斑點，且包含LCD的觸控與顯示驅(qū)動集成電路(TDDI)由像素自外部接收圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)包含針對R/G/B的每一數(shù)據(jù)，且16位、18位、24位或類似者的圖像數(shù)據(jù)傳遞到TDDI。在16位的圖像數(shù)據(jù)的情況下，通常使用針對紅的6位信號、針對綠的6位信號和針對藍的4位信號，且在18位的圖像數(shù)據(jù)的情況下，由像素各自使用針對紅的6位、針對綠的6位和針對藍的6位。此外，在24位的圖像數(shù)據(jù)的情況下，由像素使用8位的圖像數(shù)據(jù)，且因此R+G+B形成24位。

如果使用24位的圖像數(shù)據(jù)，那么R/G/B各自具有28的圖像數(shù)據(jù)分布，且像素中顯示的三個像素顏色具有224的分布，使得一個斑點具有16.7Mega的顏色分布。此外，顯示R/G/B的像素中的每一個具有28的顏色分布。顯示(28＝)256階的顏色為“灰度圖”或“灰度”，且圖3的灰度產(chǎn)生器5為用于產(chǎn)生對應(yīng)于自外部輸入到TDDI的視頻信號的灰度電壓的設(shè)備。

圖3說明LCD模式的灰度產(chǎn)生器5執(zhí)行斑點逆轉(zhuǎn)，且存在具有正極性的灰度電壓(或術(shù)語“灰度”也用作相同含義)和具有負極性的灰度電壓，其間具有共同電壓?；叶犬a(chǎn)生器5針對每一紅/綠/藍存在，且具有正極性的灰度電壓和具有負極性的灰度電壓各自針對一個顏色存在。在此情況下，灰度產(chǎn)生器5將為6。

圖3簡要地說明灰度產(chǎn)生器5。如果使用8位的數(shù)據(jù)，那么將存在256正灰度和256負灰度。在圖3中，正灰度為10(P0到P9)且負灰度也為10(N0到N9)。

圖3的灰度電壓產(chǎn)生器5將如下文進一步描述。灰度電壓產(chǎn)生器5施加有從下文待描述的電壓產(chǎn)生器產(chǎn)生的參考電壓(Vdd和在相對側(cè)安裝到其上的接地)。還可施加除0V以外的DC電壓，作為接地電壓。從一級伽馬電壓產(chǎn)生器產(chǎn)生的灰度電壓由伽馬緩沖器5a緩沖且接著傳遞到二級電阻串單元7以進行細分。

電阻串單元7產(chǎn)生與視頻信號的深度匹配的灰度電壓。舉例來說，如果紅視頻信號的深度為8位，那么產(chǎn)生256階的灰度電壓。

在斑點逆轉(zhuǎn)中，基于位于伽馬電壓產(chǎn)生器5的中心部分處的共同電壓Vcom劃分正區(qū)(正型區(qū))和負區(qū)(負型區(qū))。正區(qū)被界定為其中灰度電壓大于共同電壓的正型區(qū)，且負區(qū)被界定為其中灰度電壓小于共同電壓的負型區(qū)。

如果從TDDI的外部傳遞到TDDI的視頻信號由8位施加為紅(R)、綠(G)和藍(B)，那么灰度電壓產(chǎn)生器5選擇對應(yīng)于其的灰度電壓。舉例來說，如果作為8位傳遞的紅視頻數(shù)據(jù)指示第10灰度電壓，那么在圖3中，選擇Data_P9，且在斑點逆轉(zhuǎn)的情況下，依次選擇正數(shù)據(jù)和負數(shù)據(jù)，且因此由相同視頻數(shù)據(jù)依次選擇Data_P9。此外，如果視頻數(shù)據(jù)為244(盡管圖3中未說明)，那么將選擇第224灰度電壓。

由灰度單元選擇的電壓經(jīng)由源極驅(qū)動器施加到每一源極線，且施加到源極線的電壓在接通狀態(tài)中僅傳遞到TFT，并由經(jīng)激活柵極線上的TFT的接通電壓傳遞到像素、存儲電容器Cst和液晶電容器Clc。

施加到像素的灰度電壓取決于與鄰近于像素的上側(cè)或左側(cè)或右側(cè)的共同電壓的電壓差而調(diào)整液晶的光量，借此通過顏色顯示灰度。

圖4為用于描述并不包含觸控屏的LCD的驅(qū)動原理的圖。參看圖4，縱向源極線250連接到源極驅(qū)動器400且連接到所有縱向TFT的源極，且柵極線240連接到TFT的柵極?？墒褂檬褂肙PAMP的緩沖器，作為連接到源極線250的源極驅(qū)動器400。因為緩沖器用以將輸入灰度電壓輸出到源極線，所以輸入灰度電壓也傳遞到像素，而無時間延遲，且考慮連接到源極線250、線的電阻或類似者的寄生電容器的驅(qū)動能力很重要。

根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，為使用像素檢測觸控信號，源極驅(qū)動器400需要保持高阻抗(下文中，Hi-z)狀態(tài)的單獨功能。因此，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，將灰度電壓傳遞到源極線250的源極驅(qū)動器400需要輸出(out)狀態(tài)和Hi-z狀態(tài)，其為兩個狀態(tài)。

柵極線240來源于柵極群組，其包含待連接到所有橫向TFT的柵極的柵極集成電路(未說明)或面板中柵極(GIP)241。當(dāng)存在大量像素時，柵極塊存在于顯示裝置的左和右的每一個處，且偶數(shù)行和奇數(shù)行的TFT被單獨地驅(qū)動，或屏幕的左和右的TFT被單獨地驅(qū)動。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，盡管柵極塊個別地定位在顯示裝置的左和右處，如圖4中所說明，其條件是柵極塊形成于一個塊中。

圖5為說明使用一或多個像素作為觸控檢測設(shè)備的本發(fā)明的示范性實施例的圖。參看圖5，源極驅(qū)動器400中的源極驅(qū)動輸出信號輸入到感測信號處理器300。感測信號處理器300用于檢測源極線的電壓電平。

感測信號處理器300安裝在比如源極驅(qū)動400等TDDI內(nèi)部?；蛘撸鶕?jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示裝置可使用安裝在顯示裝置的一側(cè)處且包含在顯示裝置中作為基本元件的TFT來操作。

感測信號處理器300包含放大器、比較器、緩沖器、灰度電壓連接器、參考電壓連接器等。此外，為了感測信號處理器300執(zhí)行信號處理，將若干功能塊500添加到TDDI。功能塊500包含CPU 510、電源單元520、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器530、定時單元540、通信單元550、存儲器單元560、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器570、多路復(fù)用器580和邏輯單元590。

CPU 510用以基于所檢測的觸控信號計算觸控坐標(biāo)，且可用于操作感測信號處理器300。CPU 510可定位在TDDI內(nèi)部或定位在TDDI外部。電源單元520產(chǎn)生在感測信號處理器300中使用的功率和本發(fā)明的AC輸入功率。

定時單元540產(chǎn)生處理所檢測的觸控信號必需的時鐘。舉例來說，為了一個ADC 570數(shù)字化若干檢測到的觸控信號，需要在檢測下一觸控信號之前完成數(shù)字化，且因此需要基于快速時鐘完成數(shù)字化。在此情況下，從定時單元540產(chǎn)生用以控制ADC 570的速度的時鐘。如果CPU完成觸控坐標(biāo)的產(chǎn)生，那么通信單元550用以將觸控坐標(biāo)發(fā)射到外部或接收自外部施加的信號。舉例來說，觸控坐標(biāo)將經(jīng)由I2C發(fā)射到外部主機CPU。

存儲器單元560用以臨時存儲所檢測的觸控信號數(shù)據(jù)或存儲操作CPU必需的固件。使用易失性RAM或非易失性ROM(比如快閃存儲器)。ADC 570數(shù)字化所檢測的觸控信號，且因此CPU 510使用經(jīng)數(shù)字化信號計算觸控坐標(biāo)，或ADC 570將所計算的觸控坐標(biāo)發(fā)射到外部主機(未說明)。多路復(fù)用器580用以選擇若干檢測到的觸控信號中的一個。舉例來說，若干觸控信號處理器300的信號中的一個由多路復(fù)用器580選擇且由ADC 570數(shù)字化。邏輯單元590執(zhí)行由觸控信號處理器300或功能塊500處理的處理，且CPU 510也執(zhí)行類似或相同功能。

將參看圖5描述本發(fā)明的示范性實施例。在柵極塊中，TFT的柵極接通電壓(約15到20V)依照G1→G2→G3→G4→G5→G1的次序逐個地施加到柵極線，且柵極切斷電壓(約-15到-20V)施加到柵極接通電壓并不施加到的四個柵極線。連接到柵極接通電壓施加到的柵極線240的所有TFT處于接通狀態(tài)。灰度電壓與柵極接通電壓的施加同步而施加到連接到源極線250的源極驅(qū)動400。

舉例來說，如果20V的柵極接通電壓施加到柵極線G1，那么連接到G1的五個橫向TFT處于接通狀態(tài)，且輸入到源極驅(qū)動400的灰度電壓經(jīng)由源極驅(qū)動400施加到源極線S1到S5。施加到源極線S1到S5的灰度電壓用于以顯示裝置中的像素顯示圖像，且與用作下文待描述的TDDI的電源電壓的AC電源的上升沿或下降沿同步而檢測觸控信號。

圖6到圖10說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的感測信號處理器300的配置，且說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例用于使用顯示裝置中的一或多個像素檢測觸控信號的方法。首先參看圖6和圖7，源極線250連接到放大器310的一個端子，且施加到源極線250的灰度電壓施加到放大器310的另一端子。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，檢測經(jīng)由連接到包含在感測信號處理器300中的放大器310的一個端子的源極線250反饋的灰度電壓。此外，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，感測信號處理器300使用多個像素檢測施加到觸控檢測設(shè)備的預(yù)充電電壓的反饋(下文待描述)。

放大器310放大原始灰度電壓(施加到源極驅(qū)動的灰度電壓)與反饋回到源極線250的灰度電壓之間的差。

當(dāng)放大器310放大灰度電壓和預(yù)定時間之后反饋的灰度電壓時，灰度電壓處于與施加到源極線250的灰度電壓相同的狀態(tài)，也就是說，不存在功率振幅的改變。

可使用放大兩個電壓差的差分放大器，作為放大器310，但可使用若干類型的放大器。

由放大器310放大的模擬電壓由如圖6中所說明的ADC 570數(shù)字化且在圖5中說明的功能塊500的存儲器單元560中接收。如果針對所有像素的觸控信號檢測完成且因此在存儲器單元560中完成關(guān)于所有像素的觸控信號檢測的ADC數(shù)據(jù)的接收，那么當(dāng)功能塊500的邏輯單元590將觸控信號檢測的完成傳遞到CPU 510時，CPU 510可基于存儲器單元560中接收的ADC數(shù)據(jù)計算觸控坐標(biāo)。

然而，ADC 570的使用占據(jù)TDDI的很大體積且消耗較大電流，且因此如圖7中所說明，放大器310的輸出可用作占據(jù)小面積的比較器320的輸入，且因此比較器320確定是否產(chǎn)生觸控。

通過放大灰度電壓與所反饋的灰度電壓(即，放大器310的輸出)之間的差而獲得的信號輸入到圖7的比較器320，也就是說，參考電壓ref_1輸入到比較器320。比較器320可將放大器310的輸出電壓與比較電壓進行比較以確定是否產(chǎn)生觸控。舉例來說，如果由放大器310產(chǎn)生的放大電壓在觸控像素時比不觸控像素時大，當(dāng)比較器320的參考電壓ref_1設(shè)定成產(chǎn)生觸控時的電壓與不進行觸控時的電壓之間的中間值時，比較器320的輸出可取決于是否產(chǎn)生觸控而輸出為高層級或低層級，以確定是否產(chǎn)生觸控。

從放大器310輸出的電壓的振幅取決于物件的狀態(tài)或AC電源的交變振幅而改變，且因此參考電壓需要具有各種振幅且TDDI具有可改變參考電壓的振幅的構(gòu)件。參考電壓的振幅可通過設(shè)定TDDI的寄存器來改變。

如果在顯示裝置中的所有像素中檢測到觸控信號，那么針對每個像素產(chǎn)生一個比較器320的輸出，且比較器320的輸出存儲于功能塊500的存儲器單元560中。因為比較器320的輸出為具有狀態(tài)0或1的二進制數(shù)，所以僅將2位分配到存儲器就足夠，使得即使當(dāng)像素的數(shù)目為許多時，存儲器的大小也不必大。

如圖7中所說明，當(dāng)使用比較器320時，比較器320的輸出取決于包含在到比較器的放大器輸入的信號中的噪聲狀態(tài)而為真值和虛值。隨著包含在放大器的輸出信號中的噪聲的量增加，虛值的輸出頻率將增加。因此，當(dāng)基于錯誤信號計算觸控坐標(biāo)時，發(fā)生坐標(biāo)的誤差。因此，為減小所述誤差，比較器320將比較器的輸出存儲在臨時存儲器中兩次、三次或多次以及各種過濾器對輸出值求平均，在真值等于或大于預(yù)定頻率的情況下確定輸出值為真值，或可應(yīng)用類似方法來提取對噪聲穩(wěn)健的比較器的輸出值。為此目的，本發(fā)明包含可臨時存儲比較器的輸出值多次的存儲器。

同時，在圖6或圖7的示范性實施例中，為實現(xiàn)物件將灰度電壓傳遞到作為TDDI的物件中的一個的顯示裝置，重要的是使檢測觸控額外所花費的時間最小化。為此目的，本發(fā)明提出一種用于使用樣本與保持器(下文中，S&H 340)來減少檢測觸控所花費的時間的方法。

參看圖8，從源極線250反饋的灰度電壓可確定是否經(jīng)由開關(guān)SW 330連接到放大器310。此外，S&H 340安置于放大器310與開關(guān)330之間。S&H 340為存儲從源極線250反饋的電壓的存儲庫，且通常使用電容器作為S&H 340。如果從源極線250反饋的電壓俘獲在S&H 340中，那么功能塊500的CPU 510或邏輯單元590斷開開關(guān)SW 330。連接到感測信號處理器300的源極線250由于開關(guān)330的切斷而與感測信號處理器300斷開。接下來，檢測觸控信號所必需的放大器310的操作或比較器320的操作獨立于新施加到源極線250的灰度電壓，且因此檢測觸控信號的處理可與將新灰度電壓施加到像素的操作同時處理，借此節(jié)省檢測觸控信號所花費的時間。

如果觸控信號檢測完成，那么CPU 510或邏輯單元590再次接通開關(guān)330以對新反饋回到S&H 340的灰度電壓充電。此外，連續(xù)重復(fù)以上過程。在此情況下，優(yōu)選的是，在S&H 340中對源極線250的反饋電壓充電之前對現(xiàn)有電荷放電。原因是，大多數(shù)LCD使用斑點逆轉(zhuǎn)，且因此如果反饋電壓在灰度電壓的極性改變時不對S&H 340的電荷放電，那么施加具有不同極性的灰度電壓，且其結(jié)果是將錯誤電壓施加到甚至源極線250，使得圖像質(zhì)量可劣化，檢測觸控信號所花費的時間較長，或所檢測的觸控信號也可能成問題。

然而，在并不使用逆轉(zhuǎn)技術(shù)用于液晶的操作的LCD或OLED的情況下，與對S&H340的電荷放電相比，較優(yōu)選的是，不對S&H340的電荷放電，以節(jié)省S&H340的充電時間。

同時，安裝在放大器310的輸入端子處的S&H 340也可安裝在放大器310的輸出端子處。此外，如果開關(guān)(未說明)安裝在放大器310的輸出端子與S&H 340之間，那么通過CPU 510或邏輯單元590的干預(yù)接通/斷開開關(guān)且獨立于觸控信號檢測和基于存儲在S&H 340中的電壓對像素電壓的操作而檢測觸控信號具有與將S&H 340安裝在放大器310的輸入端子處相同的效應(yīng)。S&H 340可安裝在放大器310的輸入端子處，或S&H 340可安裝在放大器310的輸出端子處。

再次參看圖6，為了每一放大器使用ADC 570，必需用于數(shù)千像素的數(shù)千ADC 570，且因此，TDDI可實際上不使用許多ADC 570。因此，本發(fā)明提出一種用于由一個ADC 570讀取多個放大器320的信號的方法。

圖11說明包含在功能塊500中的多路復(fù)用器580和選擇8個輸入中的一個的8×1多路復(fù)用器。參看下文待參看圖11描述的多路復(fù)用器580的實施例，將描述其中可由一個多路復(fù)用器580和一個ADC 570處理8個放大器310的信號的情況。由此，本發(fā)明可使用多路復(fù)用器580來由一個ADC 570處理所述多個放大器310的信號，借此最小化用以處理觸控信號的ADC 570的數(shù)目。

此外，當(dāng)處理相應(yīng)放大器310的信號時，通過時間共享方法使用從功能塊500的定時單元540產(chǎn)生的時鐘循序處理放大器310的信號。舉例來說，循序給予8個放大器310編號1到編號8，且ADC 570處理編號1放大器310的信號且接著編號2放大器的信號，且通過相同方法處理其余放大器。

當(dāng)在TDDI中設(shè)計圖6和圖7的放大器時，占據(jù)較大面積，且因此當(dāng)在實際應(yīng)用中數(shù)千放大器310內(nèi)嵌在TDDI中時，可發(fā)生TDDI的大小較大的問題。為避免所述問題，本發(fā)明提出一種在根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用一或多個像素的觸控檢測方法中不使用放大器310的方法。圖9說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例僅使用比較器320而不使用放大器310的觸控信號檢測。

參看圖9，在對于其施加灰度電壓的預(yù)定時間流逝之后將源極線250的反饋電壓連同待與反饋電壓進行比較的參考電壓REF_GM一起施加到比較器320。(在此情況下，反饋電壓可在輸入到比較器320之前輸入到緩沖器，且緩沖器的輸出可輸入到比較器320)。比較器320被實施為OPAMP，且其操作原理是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，且因此將省略操作原理的詳細描述。

輸入到比較器320的源極線250的反饋電壓為施加到源極驅(qū)動400的灰度電壓的反饋電壓。因此，輸入到比較器320的反饋電壓可基于施加到源極驅(qū)動400的伽馬電壓取決于是否產(chǎn)生觸控而改變。因此，本發(fā)明的示范性實施例提出一種用于使用灰度電壓產(chǎn)生器5產(chǎn)生比較器320的參考電壓REF_GM的方法。

已經(jīng)描述當(dāng)AC電源擺動以檢測觸控信號時源極驅(qū)動400的輸出處于Hi-z狀態(tài)的事實。因此，在妥當(dāng)?shù)卮_定輸入到比較器320反饋電壓的定時處不再使用灰度電壓。因此，在圖9和圖10的使用比較器320用于觸控信號檢測的示范性實施例中，灰度電壓產(chǎn)生器5可用作比較器320的參考電壓。

從源極線250反饋的灰度電壓與原始灰度電壓相比可具有較大或較小振幅，這取決于是否產(chǎn)生觸控。如下文所描述，反饋電壓的極性取決于在觸控信號檢測時反饋電壓是否與交變AC電源的上升和下降沿同步而上升和下降而改變。因此，當(dāng)已經(jīng)施加的灰度電壓被反饋時，作為用于與反饋電壓進行比較的比較電壓的灰度電壓需要具有比之前大或小的振幅。

為使用灰度電壓作為比較器320的參考電壓，已經(jīng)施加灰度電壓以與反饋電壓進行比較，且因此經(jīng)選擇以使用灰度電壓作為比較電壓的灰度電壓的次序不必改變。舉例來說，假如施加到當(dāng)前任何陽極的灰度電壓的次序在圖3中為Data_P8，即使當(dāng)Vdd、GND或類似者的振幅改變以使用灰度電壓作為參考電壓時，也需要持續(xù)維持Data_P8的次序。

*針對其中灰度電壓的振幅改變的情況的第一示范性實施例。

根據(jù)用于改變灰度電壓的振幅的示范性實施例，當(dāng)圖3的Data_P8的振幅為3.0V時，為將Data_P8的振幅改變到其上升到3.1V的方向，需要增加施加到圖3的R1的Vdd的振幅，即灰度電壓產(chǎn)生器5的參考電壓Vdd?；叶入妷寒a(chǎn)生器5的參考電壓為施加到灰度電壓產(chǎn)生器5以形成灰度電壓的參考電壓。為使灰度電壓的振幅較小，灰度電壓產(chǎn)生器5的參考電壓需要施加得較低。由此，本發(fā)明的示范性實施例提供用于改變灰度電壓產(chǎn)生器5的參考電壓的振幅以改變灰度電壓的振幅的構(gòu)件。

此外，TDDI具有用于改變灰度電壓產(chǎn)生器5的參考電壓的振幅的構(gòu)件。此可由TDDI內(nèi)部的寄存器執(zhí)行。

*針對其中灰度電壓的振幅改變的第二示范性實施例

為改變灰度電壓的振幅，存在一種連接到參考電壓的灰度電壓產(chǎn)生器5改變產(chǎn)生第一灰度電壓的電阻的振幅的方法。在圖3中，R1到R10為第一電阻串單元3，且存在產(chǎn)生第二灰度電壓的電阻串單元7。為使灰度電壓較大，減小第一電阻串單元3的R1的振幅就足夠。此外，為使灰度電壓較小，使R1的振幅較大就足夠。

如果R1的振幅基于施加到第一電阻串單元3的單元電阻R而設(shè)定成10R，當(dāng)R1的振幅減少到1R時，Data_P8的電壓將依據(jù)電壓劃分原理而升高。此外，如果R1的振幅增加到20R，那么Data_P8的電壓將減少。

此外，R1和R10對正型和負型灰度電壓執(zhí)行相同作用，且因此如果R1減小，那么R10也減小到相同振幅。

如上文所描述，本發(fā)明的示范性實施例可調(diào)整灰度電阻的振幅，更詳細地說，第一灰度電阻串單元的大小，以改變灰度電壓的振幅。

同時，如圖9的示范性實施例中描述，當(dāng)灰度電壓產(chǎn)生器5改變以使用灰度電壓作為比較器320的參考電壓時，共同電壓的振幅不必改變。原因是，除有源狀態(tài)中(其中圖像數(shù)據(jù)(灰度電壓)施加到像素)的TFT外的TFT處于切斷狀態(tài)且正使用Cst中充電的電壓與共同電壓之間的相對電位來操作液晶，且因此如果共同電壓改變，那么可能發(fā)生圖像質(zhì)量的異常。

因此，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，即使當(dāng)使用灰度電壓產(chǎn)生器5作為用于檢測觸控信號的構(gòu)件來改變灰度電壓時，共同電壓也不改變。

圖7說明其中一個比較器320將放大器310的輸出電壓與比較電壓進行比較的實例，其中有可能確定是否產(chǎn)生觸控，但用于確定觸控傳感器(像素)與物件(其是形成所觸控范圍(即，觸控電容)的主要因素)之間的接觸面積或相對距離的信息不充分。舉例來說，當(dāng)使用像素執(zhí)行指紋辨識時，除指紋的突起和凹陷被觸控以顯示指紋的信息之外，還需要知道觸控范圍。類似于此情況，可需要確認所觸控范圍。由此，觸控范圍為取決于觸控傳感器(像素)與物件之間的接觸面積或相對距離而改變的觸控信號之間的差。

圖10說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的觸控范圍。為檢測觸控范圍，所述多個比較器320安裝在放大器的輸出處，且向相應(yīng)比較器施加不同的比較電壓ref。

如果來自放大器310的電壓輸出存在于100mV與500mV之間(取決于所觸控范圍)，那么400mV(500mV-100mV)的信號差可由10個比較器320劃分成10個數(shù)值，且相應(yīng)比較器320的參考電壓以40mV為單位設(shè)定以確認由比如140mV/180mV等參考電壓檢測到的觸控信號的范圍。

舉例來說，當(dāng)來自放大器310的電壓輸出為240mV時，第一比較器321的參考電壓從100mV開始且因此第二比較器322的參考電壓為140mV，第三比較器323的參考電壓為180mV，第四比較器324的參考電壓為220mV，且第五比較器325的參考電壓為260mV，第一比較器321到第四比較器324的輸出與其余比較器的輸出可歸因于從放大器310輸出的240mV的電壓而具有不同狀態(tài)。CPU 510可指代確認當(dāng)前從放大器310輸出的電壓的振幅的狀態(tài)。

此外，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，TDDI具有用于產(chǎn)生施加到比較器320的群組的多個參考電壓的構(gòu)件，和用于改變參考電壓的振幅的構(gòu)件。參考電壓的振幅可通過改變TDDI的寄存器來改變。此外，有可能個別地改變多個參考電壓的振幅。

為安裝更多比較器320，由放大器310檢測到的電壓可更詳細地細分，但TDDI的面積增加，這是TDDI的成本增加的原因。

為防止以上問題，本發(fā)明的示范性實施例提出一種用于使用比較器320的一個群組和執(zhí)行如圖10中說明的功能的功能塊500的多路復(fù)用器580確認多個放大器310的觸控狀態(tài)的方法。

圖11說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例其中所述多個放大器310的信號由一個多路復(fù)用器580和比較器320的一個群組處理的實例。圖11說明可選擇8個輸入信號中的一個的8×1多路復(fù)用器580，其中多路復(fù)用器580可依據(jù)來自功能塊500(未說明)的CPU 510的控制信號或邏輯單元590的控制信號選擇放大器310的8個輸入信號中的一個。

斑點逆轉(zhuǎn)方案的LCD主要支持1/2/4/8/16或類似者的斑點逆轉(zhuǎn)。這意味著對存在于由一個柵極線240連接到TFT的柵極的相同行中的像素執(zhí)行8斑點逆轉(zhuǎn)，例如8個像素處于相同電位。舉例來說，在所述8斑點逆轉(zhuǎn)中，前八個斑點執(zhí)行正型逆轉(zhuǎn)，接下來8個斑點執(zhí)行負型逆轉(zhuǎn)，且接下來8個斑點再次執(zhí)行正型逆轉(zhuǎn)。在完成一個幀之后，前8個斑點從負型逆轉(zhuǎn)開始。

施加有相同逆轉(zhuǎn)(也就是說，相同正型或負型伽馬電壓)并將其放大的放大器優(yōu)選地在相同多路復(fù)用器580中使用。原因是，保持比較器320的參考電壓的正或負極性相同很容易。

參看圖11，8個放大器310的輸出用作一個多路復(fù)用器580的輸入，且放大器310連接到源極線，所述源極線連接到像素從而允許8個放大功能相同地執(zhí)行正型或負型逆轉(zhuǎn)。

返回參看圖9，開關(guān)330和S&H 340還可安裝在輸入到比較器320的反饋線處，類似于圖8。

此外，開關(guān)330和S&H 340還可安裝在輸入到圖10的放大器310的反饋線處。

如上文所描述，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，開關(guān)330和S&H 340安裝在連接到比較器320或放大器310的反饋線處以較快速地操作施加到像素的灰度電壓。

在根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用一或多個像素的觸控檢測設(shè)備和觸控檢測方法中，用于使用一或多個像素檢測觸控信號的方法允許施加到TDDI的電源電壓施加交變AC電壓，且與AC電壓的上升沿或下降沿同步而檢測觸控信號。

圖12說明交變AC電壓的實例。參看圖12，存在基于AGND(其為接地)維持始終恒定的電壓差的電壓，其在本發(fā)明中被界定為Vci。

作為交變接地的AGND基于地面GND擺動，但基于AGND的Vci維持恒定電壓且被界定為交變AC電壓或AC電壓。

舉例來說，AC電壓基于AGND始終維持在3V，且當(dāng)AGND擺動時，Vci的振幅增加AGND的振幅。舉例來說，當(dāng)AGND的振幅為10V時，Vci的振幅為13V。

當(dāng)AC電壓擺動時，基于作為絕對電位的接地電位，正電壓可擺動到負電壓，負電壓可擺動到正電壓，還可在正電壓內(nèi)作出交變，且還可僅在負電壓內(nèi)作出交變。

根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例使用一或多個像素的觸控信號檢測將灰度電壓施加到所述像素，在Hi-z狀態(tài)中生成像素，且接著交替AC電源并使用AC電源的上升或下降沿時產(chǎn)生于像素中的電壓的改變檢測觸控信號。

在TDDI內(nèi)部產(chǎn)生或在TDDI外部的電力管理集成電路(PMIC)中產(chǎn)生交變電源以施加到TDDI。此外，產(chǎn)生于PMIC中的AC電壓除TDDI之外還相同地施加到根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用一或多個像素的觸控檢測裝置中使用的所有電路，例如TCON和柵極集成電路。

圖13為根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例使用一或多個像素的觸控檢測方法的時序圖。下文將參考圖5和圖12描述圖13。

參看圖13，僅描述圖5的兩個柵極線G1和G2的操作，但在實際顯示裝置中執(zhí)行將TFT接通電壓依次施加到從數(shù)百柵極線的頭部到尾部的線的操作。此外，僅針對圖5的五條源極線S1到S5界定信號，但在實際顯示裝置中，源極線的數(shù)目擴展到數(shù)百到數(shù)千。

施加圖12的AC電源作為TDDI的電源。本發(fā)明不應(yīng)用到的典型LDI或TDDI將被施加有DC電壓，但在本發(fā)明中，使用AC電源。除所述電源之外，當(dāng)TDDI中另外必需例如輸入靜出(I/O)電源等電源時，施加到TDDI的所有電壓通常使用AGND，且向TDDI供應(yīng)具有相對于AGND相對確定的振幅的AC電壓。

AC電源施加到TDDI，且因此TDDI必需的電壓在電力產(chǎn)生器中產(chǎn)生。

參看圖5和圖13，首先，連接到G1的所有TFT在其中G1為高的區(qū)段中接通，且源極驅(qū)動400將預(yù)定灰度電壓施加到源極線S1到S5。當(dāng)所述像素以及TFT的Clc和Cst取決于源極驅(qū)動400的灰度電壓的施加而充電時，CPU 510或邏輯單元590將源極驅(qū)動400的輸出改變到Hi-z。

源極驅(qū)動400切換到Hi-z的時刻的像素變?yōu)镠i-z狀態(tài)，類似于圖14中建模。圖14的附圖標(biāo)記600表示比較器、放大器、緩沖器或類似者，且使用輸入處于Hi-z狀態(tài)的所有元件。圖14的電阻700為TFT的接通電阻，且本發(fā)明中忽略其振幅。

返回參看圖13，當(dāng)源極驅(qū)動40處于Hi-z狀態(tài)時柵極仍處于接通狀態(tài)，且作為交變AC電源的Vci從高擺動到低或從低擺動到高，類似于AGND。當(dāng)作為施加到TDDI的電源電壓的Vci擺動時，像素處檢測到的電壓(即，圖14的附圖標(biāo)記600與像素之間的相交點處檢測到的電壓)如以下等式。

[等式1]

在以上等式1中，Vt表示觸控檢測時的所檢測電壓，且Vgrayscale表示液晶電容器Clc、存儲電容器Cst等中充電的當(dāng)前電壓(作為由源極驅(qū)動400施加的灰度電壓)。Cp為添加到像素的寄生電容器的總和，例如連接到像素的源極線250的群組的線之間產(chǎn)生的寄生電容器和待添加在源極線250上的防護層(下文待描述)與源極線250之間產(chǎn)生的寄生電容器，等。Clc為液晶電容器，且當(dāng)前以Vgrayscale充電，且形成為相對于Vcom的相對接地。Cst為存儲電容器且通過設(shè)定先前柵極線為接地而形成，且其接地由Cst_GND表示。

圖14中，點P和Vcom的電位的相對振幅或點P和Cst_GND的電位的相對振幅為恒定DC值，但作為TDDI的GND的AGND擺動，且因此Vcom或Cst_GND基于作為接地電位的絕對電位而擺動(類似于AGND)。

參看以上[等式1]，當(dāng)不進行觸控時，不形成Ct，且因此施加到像素的電壓相同于原始施加的灰度電壓，使得圖像可在顯示裝置上顯示而不會發(fā)生圖像質(zhì)量的異常。然而，當(dāng)像素與物件(比如手指)之間產(chǎn)生觸控時，發(fā)生施加到像素的灰度電壓的差，且如上文所描述，感測信號處理器300可使用放大器310或比較器320來檢測電壓，借此確定是否產(chǎn)生觸控。

返回參看圖6和圖7，當(dāng)差分放大器用作放大器310的配置時，描述放大器310中使用的電壓中的一個為灰度電壓且其另一個為反饋電壓。差分放大器的輸出電壓放大兩個輸入電壓之間的差且表示為以下[等式2]。

[等式2]

Vdiff＝Gain(V1-V2)

在以上等式2中，Vdfff表示差分放大器的輸出電壓，Gain表示差分放大器中設(shè)定的信號的放大量，V1表示連接到差分放大器的正輸入的電壓，且V2表示連接到負輸入的電壓。

假如當(dāng)前灰度電壓被界定為“Vgrayscale”且增益＝1，以上[等式2]可被界定為以下[等式3]。

[等式3]

參看以上[等式3]，差分放大器可通過使用使用差分放大器的以上方法確認歸因于添加Ct(其為觸控電容)的差。

返回參看圖13，Vci擺動，且接著基于以上[等式2]或[等式3]檢測到的電壓由ADC 570或比較器320處理以存儲于存儲器單元560中，且CPU 510或邏輯單元590可控制所述過程。此外，CPU 510基于存儲于存儲器單元560中的信號計算觸控坐標(biāo)，且經(jīng)由通信單元550將所計算的觸控坐標(biāo)傳遞到外部主機CPU。

此外，參看圖12和圖13，為將AC輸入電壓從高交替到低或從低交替到高，AC輸入電壓需要在輸出交變信號之前事先到達高或低狀態(tài)。參看圖13，在Vci擺動之前作出信號處理，其并未在圖13中說明。

作為觸控電容的Ct由以下[等式4]確定。

[等式4]

在以上等式4中，e表示電容率，d表示像素與物件之間的距離，且s表示像素與物件之間的接觸面積。

像素的面積形成至少100到數(shù)百的大小，且例如手指和觸控筆等物件的面積大于像素的面積，且因此S可被認為是像素的總體面積。

當(dāng)像素的面積較小時，由以上[等式4]形成的觸控電容比以上[等式1]或[等式3]的分母中分布的觸控電容小得多，且因此難以檢測觸控信號。為解決以上問題，本發(fā)明的示范性實施例提出一種用于收集若干像素以產(chǎn)生觸控的方法。

圖15說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例用于通過如同一個像素般操作多個像素形成一個觸控電容的方法，且圖16為圖15的操作的時序圖。參看圖15和圖16，本發(fā)明中專門的電路元件和電路操作如下。

取決于作為CPU 510或邏輯單元590的控制信號的傳感器塊控制信號的高或低狀態(tài)確定是否源極線S1到Sm連接到感測信號處理器。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，如果傳感器塊控制線的狀態(tài)為接地電位(AGND)的0V為低，且5V、10V等為高，那么線連接開關(guān)在狀態(tài)中接通，其中傳感器塊控制線處于高(H)狀態(tài)以將源極線連接到感測信號處理器300。

如果傳感器塊控制信號Bi到Bl為高，那么四個源極線S1到S4由一個感測信號處理器300彼此連接。此外，參看圖16(其是時序圖)，柵極線G1到G4同時為高，且因此連接到縱向柵極線G1到G4的所有TFT接通，使得連接到G1到G4的所有TFT當(dāng)中連接到源極線S1到S4的所有16個TFT同時接通以連接到感測信號處理器300，這產(chǎn)生16個像素如一個像素般操作的結(jié)果。因此，檢測觸控信號的像素加寬，且從以上[等式4]導(dǎo)出的觸控電容較大，借此促進觸控信號檢測。

返回參看圖15和圖16，如果G1到G4接通且傳感器塊控制信號為高以使所有線連接開關(guān)處于打開狀態(tài)，那么包含在(S1到S4、G1到G4)、(S5到S8、G1到G4)、(S9到S12、G1到G4)、...、(Sm-3到Sm、G1到G4)中的所有16個像素彼此連接。((S1到S4、G1到G4)的含義意味著G1到G4同時接通且S1到S4形成為一個群組)。

將S1到S4設(shè)定為一個群組僅為了描述本發(fā)明的示范性實施例，但實際上更小或更大數(shù)目的像素可設(shè)定為一個群組。此外，同時接通G1到G4僅為了描述本發(fā)明的示范性實施例，但實際上更小或更大數(shù)目的柵極線可同時接通。

線連接開關(guān)形成在TDDI內(nèi)部。因此，顯示裝置中不產(chǎn)生附加電路或過程改變。此外，S&H 340可安裝在線連接開關(guān)與感測信號處理器300之間。

此外，作為控制線連接開關(guān)的線的傳感器塊控制線存在于TDDI內(nèi)部，其由功能塊500的CPU 510或邏輯單元590重復(fù)接通/斷開。傳感器塊控制線可循序或隨機重復(fù)地接通/斷開。然而，較優(yōu)選的是，同時執(zhí)行接通和斷開以縮短觸控檢測時間。

根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用若干像素的觸控檢測方法將在下文參看圖16描述。

圖16的區(qū)1為以多個像素檢測觸控的過程，隨后區(qū)2通過將灰度電壓施加到像素來顯示圖像。詳述操作定時如下。

1.同時施加所述多個柵極TFT的接通電壓的步驟

根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，TFT的接通電壓施加到四個柵極線G1到G4，但實際上，TFT的接通電壓可同時施加到2到10個柵極線。

為顯示圖像，TFT的接通電壓需要施加到顯示裝置中的僅一個柵極線，但根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，TFT的接通電壓施加到所述多個柵極線。

為同時接通所述多個TFT線，TCON將時鐘或控制信號施加到柵極驅(qū)動集成電路或GIP塊。在GIP中，一個柵極線240由所述多個時鐘的組合選擇，且因此所述多個時鐘改變，或添加新時鐘以選擇所述多個柵極線。

此外，柵極驅(qū)動集成電路還通過所述多個時鐘的組合選擇解碼器中的柵極線，且因此所述多個時鐘改變，或添加新時鐘以選擇所述多個柵極線。

2.將電壓(預(yù)充電電壓)施加到連接到所述多個接通柵極線的像素和在以上1中通過使用源極線連接到所述像素的電容器的步驟

1)當(dāng)向像素施加電壓且接著向源極驅(qū)動400施加Hi-z和交變電源時，與交變電壓的交變沿同步檢測到觸控信號。在此情況下，施加到像素的電壓為獨立于圖像質(zhì)量的電壓，且因此稱為預(yù)充電電壓。

觸控信號檢測優(yōu)選在交變上升或下降信號之后等待預(yù)定時間之后執(zhí)行。原因是，發(fā)生歸因于圖14中說明的TFT的接通電阻Ron和Cp的信號延遲，且因此需要預(yù)定時間來經(jīng)由源極線250反饋從像素產(chǎn)生的電壓的改變。在此情況下，延遲時間優(yōu)選地設(shè)定成0.5μs到1ms。

2)施加到像素的電壓獨立于待由像素顯示的圖像，且因此可施加任何電壓作為預(yù)充電電壓(圖16的區(qū)為1/3/100的S1到Sm的輸出區(qū))。在此情況下，從放大器反饋的預(yù)充電電壓的差基于所施加的預(yù)充電電壓放大。

本發(fā)明的TDDI具有用于在觸控檢測時產(chǎn)生施加到像素的任何預(yù)充電電壓的構(gòu)件。此外，其具有用于改變所產(chǎn)生的任何預(yù)充電電壓的振幅的構(gòu)件。寄存器設(shè)定在TDDI內(nèi)部，且有可能取決于寄存器的改變而改變?nèi)魏晤A(yù)充電電壓的振幅。

3)施加到像素的電壓獨立于待由像素顯示的圖像，但產(chǎn)生以上1)的任何預(yù)充電電壓并對其進行操作使電源單元變復(fù)雜且TDDI的面積變大，這不是優(yōu)選的。本發(fā)明可使用從灰度電壓產(chǎn)生器5產(chǎn)生的任何灰度電壓作為預(yù)充電電壓。

4)當(dāng)向所述多個像素施加預(yù)充電電壓且接著電源擺動(或在源極驅(qū)動處于Hi-z狀態(tài)之后)以檢測觸控信號時，傳感器塊控制線處于高(H)狀態(tài)且因此像素電壓可彼此連接(圖16的區(qū)1)。

5)當(dāng)向所述多個像素施加預(yù)充電電壓以檢測觸控信號時，傳感器塊控制線處于高(H)狀態(tài)且因此像素電壓可彼此連接(圖16的區(qū)3)。

3.檢測觸控信號的步驟

1)如果在向一或多個像素施加預(yù)充電電壓之后流逝預(yù)定時間(圖16的區(qū)1/3/100的S1到Sm的輸出區(qū))且因此對連接到所述一或多個像素的Cp、Clc、Cst或Ct進行充電，那么CPU 510或邏輯單元590將源極驅(qū)動400改變到Hi-z狀態(tài)。(圖16的區(qū)1/3/100)。

2)有可能通過將傳感器塊控制信號改變到高狀態(tài)同時將預(yù)充電電壓施加到一或多個像素(圖16的區(qū)3)而將所述多個像素彼此連接。

3)當(dāng)預(yù)充電電壓施加到一或多個像素且接著源極驅(qū)動400處于Hi-z狀態(tài)時，有可能通過將傳感器塊控制信號Bi到Bl改變到高狀態(tài)(圖16的區(qū)1、區(qū)100)而將所述多個像素彼此連接。

4)有可能在以上2)或3)的中間時間在任何地方接通傳感器塊控制信號Bi到Bl。

5)源極驅(qū)動在其變?yōu)镠i-z之后施加作為交變電源的AC輸入電壓Vci。此為其中圖16的區(qū)1/3/100的Vci擺動的區(qū)。

6)以上5)中的交變電源從低擺動到高或從高擺動到低。低意味著比高低的狀態(tài)。

7)如果物件與像素之間產(chǎn)生觸控以產(chǎn)生觸控電容，那么在感測信號處理器300中產(chǎn)生從所述多個互連像素產(chǎn)生的取決于以上等式2的電壓的改變，其由放大器310或比較器320在感測信號處理器300中檢測到。

4.在用于觸控檢測的一或多個像素中形成圖像的步驟

像素的原始目的是顯示圖像，但在顯示圖像之前向像素施加預(yù)充電電壓以檢測觸控，且因此像素的圖像不是想要的圖像。因此，在多個像素中完成觸控檢測之后，圖像數(shù)據(jù)需要施加到每個像素。

1)改變到個別像素的互連像素

(1)將TFT的接通電壓個別地施加到柵極線240：僅一個柵極線240需要維持TFT接通狀態(tài)以改變到個別像素的所述多個互連像素。區(qū)2/4/101顯示施加高電壓，其使柵極線中的每一個TFT接通狀態(tài)。為了柵極編號101到104執(zhí)行觸控檢測，如果TFT的接通電壓同時施加且接著完成觸控檢測，那么向柵極編號101施加TFT的接通電壓，且向其余柵極施加TFT的切斷電壓。

(2)個別地分離互連源極線250：為將所述多個互連像素改變?yōu)閭€別像素，將低電壓施加到傳感器塊控制線Bi到Bl以將接通狀態(tài)中的所有線連接開關(guān)改變到切斷狀態(tài)(也可施加高電壓)。因此，源極線250個別地分離。

2)將圖像數(shù)據(jù)傳遞到像素

所有像素并不經(jīng)由所述過程彼此連接而是獨立地分離，且因此循序地將TFT接通電壓施加到柵極線240以施加灰度電壓，借此在像素上顯示圖像。此為圖16的區(qū)2/4/101的區(qū)，且當(dāng)在像素中顯示圖像時，TFT的柵極接通電壓僅施加到顯示裝置中的一個柵極線240。

5.計算觸控信號的步驟

取決于以上[等式2]的由于形成于所述多個像素與物件之間的觸控電容Ct引起的電壓改變由感測信號處理器300的放大器310或比較器320檢測到，且傳遞到存儲器單元560。CPU510分析存儲器的數(shù)據(jù)以確定是否產(chǎn)生觸控。此在區(qū)(圖16的區(qū)2/4/101)中形成，其中完成觸控檢測且圖像在像素中顯示。或者，可在其中執(zhí)行觸控檢測的區(qū)(圖16的區(qū)1/3/100)中同時進行觸控檢測和觸控信號計算?；蛘?，在到像素的圖像傳遞完成之后，CPU可分析在幀靜置周期中(垂直的前緣(porch)和后緣，圖16的區(qū)102)存儲于存儲器中的觸控信號以計算觸控坐標(biāo)。

由此，本發(fā)明可用于使用顯示裝置中的一或多個像素和所述顯示裝置進行觸控信號檢測。

如果不產(chǎn)生觸控，那么需要在前面確定是否產(chǎn)生觸控而非提取精確觸控坐標(biāo)，且因此不必進行關(guān)于如上文所描述用以確定是否產(chǎn)生觸控的觸控信號檢測和圖像顯示的所有過程。舉例來說，僅其中可部分進行觸控檢測的區(qū)移動到觸控檢測模式(圖16的區(qū)1/3/101)以確定是否產(chǎn)生觸控，且如果檢測到觸控，那么所述區(qū)進入正常觸控檢測模式是有效的。

因此，假如對于正常觸控檢測，彼此連接的像素的數(shù)目為100，當(dāng)一些連接(即，僅50或25個連接)操作以檢測觸控時，可節(jié)省觸控檢測時間以產(chǎn)生用于顯示像素的圖像的時間，且功率消耗可減少。

舉例來說，假如存在由四個柵極線和四個源極線形成的像素塊，像素塊處于用于觸控檢測的有源狀態(tài)的情況為1，且不進行觸控檢測的情況為0，那么正常情況中使用一或多個像素的觸控檢測的狀態(tài)可示出為如下。

示出由16個單元像素形成的像素塊的數(shù)目在水平方向中為10且在垂直方向中為4，即存在用于觸控檢測的40個像素塊。在僅檢測是否產(chǎn)生觸控的步驟中，40個像素塊可示出為如下。

如果感測到一條線，且一條線未由組合感測到，那么感測時間減少到一半?；蛘撸商峁├缬糜诟袦y一條線且不感測兩條線的方法等各種方法。

S&H 340可連接到圖15的感測信號處理器300，且詳細操作原理如上文所描述。

返回參看圖16，在通常僅顯示像素的顯示裝置中，向柵極線240G1到Gm循序施加從低改變到高的電壓。也就是說，區(qū)4從圖16的區(qū)2繼續(xù)，且最后，在顯示裝置上顯示圖像在區(qū)101中結(jié)束。

TCON將適于圖像信號的定時提供到LDI，但在本發(fā)明的TCON中，在如圖16中所說明發(fā)射圖像信號之前檢測觸控信號的信號需要首先發(fā)射到本發(fā)明的TDDI。

如果TCON不能發(fā)射所述信號，那么圖像信號從TCON接收且在TDDI的存儲器中接收，且接著TDDI自身將觸控檢測信號與圖像信號組合以執(zhí)行取決于如圖16中所說明的時序圖的過程。

返回參看圖1，源極線205或柵極線240的大小稍微夸示，但考慮到包含通常具有約6μm到10μm的線寬的源極線或柵極線以及具有約30μm的寬度的顯示裝置，可出現(xiàn)觸控故障效應(yīng)，就好像即使當(dāng)源極線250由物件(比如手指)觸控時也觸控了像素一樣。

圖17說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例用于防止源極線250的觸控檢測的方法。

圖17為圖4和圖5的TFT的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。參看圖17，防護層295安置于源極線250上。防護層295由例如銅、鋁、碳納米管件(CNT)和金屬網(wǎng)或透明傳導(dǎo)性材料(例如ITO和IZO)等金屬材料制成。

防護層295安置于待在顯示裝置的一側(cè)處連接到電源的源極線250上。作為連接到防護層295的電源電壓，存在供應(yīng)到TDDI的電源電壓，也就是說，從供應(yīng)交變AC電源的電力管理集成電路(PMIC)供應(yīng)的電源電壓。電源包含AGND。電源相對于AGND形成DC，但為基于接地電源的交變電壓。

此外，防護層295還可連接到由TDDI供電的電源。舉例來說，當(dāng)從TDDI供應(yīng)的5V電源連接時，電源具有基于AGND的5V DC但為基于作為絕對電位的接地電位的交變電壓。

鈍化層280安置于防護層295與源極線250之間，且源極線250和防護層295歸因于鈍化層280而不發(fā)生短路。

如果安裝防護層295，那么源極線250在防護層295下方，且因此源極線250可不與例如外部手指等物件形成觸控電容，借此解決源極線250辨識觸控的錯誤。

此外，防護層295可安置在圖1的彩色濾波器襯底100下方的BM區(qū)中。如上文所描述，為執(zhí)行本發(fā)明，TN型LCD不能使用一或多個像素檢測觸控，因為彩色濾波器襯底100上的共同電極120抑制電容形成于像素與物件之間。然而，如果TN型LCD旋轉(zhuǎn)180°以將TFT襯底定位在頂部處，那么觸控電容形成于像素與物件之間以使用一或多個像素執(zhí)行觸控檢測。

返回參看圖1，在處于共平面切換模式(其中共同電極120并不安置于彩色濾波器襯底100上)的IPS或FFS型的LCD中，彩色濾波器襯底的黑色矩陣(BM)用以防止彩色濾波器的像素(RGB)之間的漏光，或保護TFT襯底200的源極線250或柵極線240。因此，以上防護層295安置于彩色濾波器襯底100之下，但將防護層295安置在BM 130中與源極線250相對以面對源極線250且施加與針對防護層295的以上實施例相同的電壓就足夠。

在此情況下，防護層295經(jīng)由水平BM 130彼此連接或在顯示裝置的有源區(qū)域外部彼此連接，使得防護層295彼此傳導(dǎo)。

根據(jù)本發(fā)明的其中防護層295在縱向方向上安置于彩色濾波器襯底100之下的示范性實施例，連接到防護層295的電源從TFT襯底220供電，且當(dāng)彩色濾波器和TFT襯底用密封件彼此連接時，從TFT襯底200供電的用于防護層的電源通過密封件中混合的導(dǎo)電間隔物傳遞到彩色濾波器襯底100的防護層295，且連接到其上。

根據(jù)本發(fā)明的用于防止源極線250被觸控的另一示范性實施例，以上彩色濾波器110下方的防護層295安置在彩色濾波器襯底100上。即使在此情況下，防護層295也形成于彩色濾波器的縱向BM 130上，且防護層295在篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)中彼此連接以彼此傳導(dǎo)，且接著從彩色濾波器110的上表面的一側(cè)施加用于以上防護層的電壓。在施加電壓時，施加來源于使用柔性電路板(例如FPC和COF)的PMIC或TDDI的電壓。

在TN型LCD的情況下，歸因于安置于彩色濾波器上的共同電極120而不能檢測到觸控。在此情況下，使用一或多個像素的觸控信號檢測可由以下結(jié)構(gòu)作出：LCD旋轉(zhuǎn)180°以將TFT襯底200定位在頂部處且將彩色濾波器襯底100定位在底部處，且背光單元(BLU)從彩色濾波器照射。

圖18說明TN倒轉(zhuǎn)的情況，其中根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，為了防止源極線250進行觸控檢測，防護層295安置于源極線250之下。此外，源極線250與防護層295之間的鈍化層用以隔離所述兩個物件。

在此情況下，一個掩模形成防護層295，且另一掩模蝕刻和暴露覆蓋防護層295的鈍化層280并連接用于以上防護層的電源?；蛘撸粋€掩模圖案化防護層295，且其上表面的鈍化層280使用LCD處理中使用的掩模來圖案化，且防護層295的一側(cè)暴露且接著用于以上防護層的電源可連接到暴露部分。在此情況下，除用于LCD的正常處理的掩模之外僅添加一掩模薄片，且因此可經(jīng)濟地形成防護層295。

圖19中，說明由源極線250和柵極線240分割的像素，且較厚地說明添加到連接到像素的源極線250的上表面或下表面的防護層295。此外，圖19說明形成于彩色濾波器的上表面或下表面上且用以覆蓋源極線250的防護層295。

由此，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的，防護層295安置于TFT襯底200中的源極線250的上表面或下表面上，或防護層295安置在彩色濾波器襯底100上方或下方以用以prevent源極線250與物件之間產(chǎn)生觸控。

根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的使用顯示裝置中的一或多個像素的觸控檢測設(shè)備和觸控檢測方法，有可能通過使用由制造顯示裝置的過程設(shè)施制造的顯示裝置中的一或多個像素檢測觸控信號來簡化制造，節(jié)省制造成本，執(zhí)行指紋辨識，和額外功能。

上文中，描述本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明的技術(shù)理念不限于前述實施例，且可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下以各種方式實施本發(fā)明的技術(shù)理念。