触摸和姿势感测系统及其驱动方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种触摸和姿势感测系统及其驱动方法。
【背景技术】
[0002]用户接口(UI)被构造为人(用户)能够与各种电气装置和电子装置进行通信，并且因此能够容易地根据其需要来控制这些装置。用户接口的示例包括:小键盘、键盘、鼠标、屏上显示(OSD)和具有红外通信功能或射频(RF)通信功能的远程控制器。用户接口技术已经持续地演进以增加用户的感觉和操作方便性。用户接口已经发展为包括触摸Π、语音识别n、3D Π等。近来已经在家用电器中使用用于姿势感测的姿势Π。
[0003]触摸UI感测如下对象，该对象直接触摸触摸屏，或从与触摸屏的水平类似的水平接近触摸屏。触摸Π通过使用包括电阻或电容触摸传感器的触摸屏来感测用户或物体输入的触摸。
[0004]姿势Π通过使用相机或运动传感器来空间地感测用户姿势或物体运动。电容触摸感测系统能够感测直接接触其的手指或者离触摸传感器很近的手指，但是对电容触摸感测系统而言难以基于在远离触摸传感器的位置处的用户运动或物体运动来感测空间输入(或姿势输入)。在不同系统中实施触摸UI和姿势UI。在不同系统中实施触摸UI和姿势UI导致成本急剧增加并且增加硬件复杂度。
[0005]通过将触摸传感器以盒内(in-cell)方式嵌入在显示面板中，I帧时段被划分为显示驱动时段和触摸传感器驱动时段，以防止像素驱动信号影响触摸传感器信号。将触摸传感器嵌入在显示面板中使得难以在不影响像素驱动信号和触摸传感器驱动信号的情况下确保姿势感测时段。显示面板屏幕越大使得越难以确保姿势感测时段，这是因为在I帧时段内的显示驱动时段和触摸传感器驱动时段变得更长。
[0006]本申请要求2013年11月26日提交的韩国专利申请N0.10-2013-0144506的优先权，通过引用将其并入这里，如在此完全阐述一样。
【发明内容】
[0007]本发明的一方面是提供一种触摸和姿势感测系统及其驱动方法，能够使用嵌入在显示面板中的传感器来感测触摸和姿势，并且确保足够的触摸感测时段和足够的姿势感测时段。
[0008]在一方面，本发明的示例性实施方式提供一种触摸和姿势感测系统，该触摸和姿势感测系统包括:显示面板，其包括像素阵列、传感器和连接到传感器的传感器线；显示驱动电路，其在显示驱动时段期间将数据电压写到像素阵列的像素；以及传感器驱动电路，其在触摸感测时段期间将触摸传感器驱动信号施加到传感器以感测触摸输入，并且在姿势感测时段期间将姿势传感器驱动信号施加到传感器以感测姿势输入。
[0009]在另一方面，本发明的示例性实施方式提供一种触摸和姿势感测系统的驱动方法，该方法包括下述步骤:在显示驱动时段期间将数据电压写到像素阵列的像素；在触摸感测时段期间将触摸传感器驱动信号施加到传感器以感测触摸输入；以及在姿势感测时段期间将姿势传感器驱动信号施加到传感器以感测姿势输入。
[0010]姿势感测时段被分配在I帧时段的除了显示驱动时段和触摸感测时段之外的剩余部分中。
【附图说明】
[0011]附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入本说明书并构成本说明书的一部分，附图例示本发明的实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在图中:
[0012]图1是示出根据本发明的示例性实施方式的触摸和姿势感测系统的框图；
[0013]图2是示出互电容触摸传感器的等效电路图；
[0014]图3是示出Tx线和Rx线的一部分的放大顶平面图；
[0015]图4是示出IXD的像素的等效电路图；
[0016]图5是示出OLED显示器的像素的等效电路图；
[0017]图6和图7是示出根据本发明的示例性实施方式的触摸和姿势感测系统的驱动方法的波形图；
[0018]图8是示出根据本发明的第一示例性实施方式的触摸和姿势传感器驱动电路的框图；
[0019]图9是示出自电容触摸和姿势传感器的等效电路图；以及
[0020]图10是示出根据本发明的第二示例性实施方式的触摸和姿势传感器驱动电路的框图。
【具体实施方式】
[0021]本发明的显示装置可以被实施为平板显示器，例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(0LED显示器)等。
[0022]本发明的触摸和姿势感测系统使用电容传感器来感测触摸输入和姿势输入。姿势输入可以由用户姿势来创建。
[0023]电容传感器可以被实施为自电容传感器或互电容传感器。自电容传感器以对应的方式连接到沿着一个方向形成的传感器线。互电容传感器形成在彼此正交并且其间插入有介电层的两条传感器线的交叉处。
[0024]下面，将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。在整个说明书中，相同的附图标记表示基本相同的组件。在下面的描述中，将省略可能不必要地使得本发明的主旨不清楚的在现有技术中已知的功能或元件的详细描述。
[0025]参考图1和图2，根据本发明的触摸和姿势感测系统包括:显示面板100，其中嵌入有触摸和姿势传感器C ；以及触摸和姿势传感器驱动电路300 (下面，称为“传感器驱动电路”)，其用于驱动触摸和姿势传感器C。
[0026]显示面板100的像素阵列包括像素PIX，像素PIX由数据线Dl至Dm (m是正整数)和选通线Gl至Gn(η是正整数)限定。像素PIX可以被实施为图4的IXD的像素或者图5的OLED显示器的像素。
[0027]如图4中所示，IXD的像素PIX包括:TFT (薄膜晶体管)，其形成在数据线Dl至Dm与选通线Gl至Gn的交叉处；像素电极，其将被以数据电压充电；公共电极，其将被以公共电压Vcom供电；和存储电容器Cst，其连接到像素电极以保持液晶盒的电压。
[0028]如图5中所示，OLED的像素PIX包括:开关TFT (ST);驱动TFT (DT)，其连接到开关TFT(ST) ;0LED和存储电容器Cst，其连接到驱动TFT(DT);以及电极，其将被以高电势像素供电电压VDD和低电势像素供电电压VSS供电。像素PIX中的每一个可以进一步包括补偿电路，补偿电路用于感测和补偿驱动TFT(DT)的阈值电压和迁移率。
[0029]显示面板100可以进一步包括滤色器和黑色矩阵。在IXD中，背光单元可以被布置在显示面板100的背表面下方。
[0030]显示面板100的像素PIX由显示驱动电路驱动。显示驱动电路将输入图像数据写到像素PIX。显示驱动电路包括:数据驱动电路202、选通驱动电路(或扫描驱动电路)204和时序控制器206。
[0031]数据驱动电路202被在显示驱动时段期间驱动，以将接收自时序控制器206的数字视频数据RGB转换为伽马补偿电压并且输出数据电压。从数据驱动电路202输出的数据电压被通过数据线Dl至Dm供应到像素PIX。选通驱动电路204被在显示驱动时段期间驱动，以顺序地供应与数据电压同步的选通脉冲(或扫描脉冲)，并且选择显示面板100的数据电压被写到的线。选通脉冲在选通高电压VGH与选通低电压VGL之间摆动。
[0032]在时序控制器206的控制下，数据驱动电路202和选通驱动电路204被驱动，以在显示驱动时段期间创建输入，并且在触摸传感器驱动时段和姿势传感器驱动时段期间不创建任何新的输入。数据驱动电路202在触摸传感器驱动时段和姿势传感器驱动时段期间保持在前一显示驱动时段的最后时间点输出的数据电压，并且将数据线的电压保持恒定。选通驱动电路202在触摸传感器驱动时段和姿势传感器驱动时段期间没有生成任何选通脉冲，并且将选通线的电压保持在选通低电压VGL。
[0033]时序控制器206将接收自主机系统的输入图像的数字视频数据发送到数据驱动电路202。时序控制器206通过使用接收自主机系统的输入时序信号来生成时序控制信号(用于控制数据驱动电路202和选通驱动电路204的操作时序)，所述接收自主机系统的输入时序信号例如为垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和主时钟MCLK。
[0034]时序控制器206生成同步信号Tsync,用于将I巾贞时段时间划分(time-dividing)为:显示驱动时段、触摸传感器驱动时段和姿势感测时段。传感器驱动电路200响应于来自时序控制器206的同步信号Tsync而与显示驱动电路同步。
[0035]主机系统可以被实施为下述各项中的任一种:电视系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机(PC)、家庭影院系统和电话系统。主机系统包括其中嵌入有定标器(scaler)的芯片上系统(SoC)，并且因此将输入图像的数字视频数据转换为适合于在显示面板100上显示的数据格式。主机系统将数字视频数据RGB和时序信号Vsync、Hsync、DE和MCLK发送到时序控制器206。此外，主机系统运行与接收自传感器驱动电路300的触摸输入或姿势