触敏显示装置的制作方法

专利名称：触敏显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有触敏屏的显示器。
背景技术：
在具有两个靠近分离的显示板的显示装置中，液晶显示(LCD)装置非常普遍。在这样的装置中，通常在一个面板上提供像素电极、扫描和数据电极以及开关元件，而在另一个面板上提供公共电极。具有介电各向异性的液晶层位于两个面板之间。像素电极以矩阵形式排列，并与例如薄膜晶体管(TFT)的开关元件相连。扫描多行像素，并将数据电压施加到所扫描的行上。将公共电压施加到在面板之一的整个表面上安排的公共电极。每个像素电极和公共电极以及液晶层一起构成液晶电容器。在像素电极和公共电极之间施加的变化的电场控制通过液晶层的光的透射率，以显示图像。然而，必须每帧、每个像素行、或每个像素来反转所施加的电场的极性，以避免损坏液晶层。
触摸屏面板是这样的装置，其通过用手指、触摸笔、或铁笔接触触摸屏面板而命令例如计算机的机器执行期望命令，从而写字母、绘图、或激活图标。其上附着有触摸屏面板的LCD确定该屏幕已被接触的时间和地方。制造具有触摸屏面板的LCD涉及增加成本、可能降低生产量、以及生产具有降低亮度的显示器。此外，因为触摸板而增加显示器的厚度。
为了解决这样的问题，已提出了取代外部触摸屏面板而在显示区域中嵌入感测单元，该感测单元包括薄膜晶体管或可变电容器。该感测单元感测接触该LCD屏幕的光或压力的变化。该感测单元包括可变电容器阵列，用于基于由该屏幕被接触的区域中的可变电容器的电容的改变所引起的电压改变，而确定已进行接触的时间和地方。由于电压改变是基于检测公共电压状态的改变的，所以读取该感测信号的时间有限，由此降低了感测单元的可靠性。

发明内容
本发明提供了一种具有触摸屏液晶显示器的液晶显示器，包括第一显示板；第二显示板，面对该第一显示板，并和该第一显示板间隔开；液晶层，插入在所述第一和第二显示板之间；多个感测数据线，形成在第二显示板上；多个可变电容器，与所述感测数据线和第一电压相连，所述可变电容器具有根据压力改变的电容；多个参考电容器，与所述感测数据线和第二电压相连；和多个输出单元，与所述感测数据线相连，所述输出单元基于流过所述感测数据线的感测数据信号而生成感测信号。该第一电压的幅度具有第一电平和不同于该第一电平的第二电平，而该第二电压的幅度恒定，在读取感测信号的间隔中用于将该第一电压维持为第二电平的时间段为至少1H，而在将该第一电压维持为第二电平的同时，生成该感测信号。
在本发明的以上方面中，该第二电平可以比该第一电平高或低。另外，该第一电压可以是公共电压。用于读取该感测信号的间隔可以是边沿(porch)间隔。该液晶显示器还可包括多个复位信号输入单元，与所述感测数据线相连，所述复位信号输入单元接收复位电压，并将该复位电压施加到感测数据线。
与所述感测数据线相连的复位信号输入单元中的每一个可包括第一复位开关元件，用于将取决于第一复位控制信号输入的第一复位电压施加到所连接的感测数据线。
与所述感测数据线相连的复位信号输入单元中的每一个还可包括第二复位开关元件，用于在与施加第一复位电压的时间不同的时间，将取决于第二复位控制信号输入的第二复位电压施加到所连接的感测数据线。
该液晶显示器还可包括多个输出晶体管，与所述感测数据线相连，每个输出晶体管将取决于流过感测数据线的感测数据信号而生成的输出信号传输到对应的输出单元。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示器，包括第一显示板；第二显示板，面对该第一显示板，并和该第一显示板间隔开；多个像素，形成在所述第一和第二显示板之间；多个第一感测单元，形成在所述第一和第二显示板之间；多个第二感测单元，形成在所述第一和第二显示板之间；多个第一感测数据线，与所述第一感测单元相连，所述第一感测数据线在第二显示板上沿水平方向延伸；多个第二感测数据线，与所述第二感测单元相连，所述第二感测数据线在第二显示板上沿垂直方向延伸；多个第一感测信号输出单元，形成在第二显示板上，所述第一感测信号输出单元变换从所述第一感测数据线输出的感测数据信号；和多个第二感测信号输出单元，形成在第二显示板上，所述第二感测信号输出单元变换从所述第二感测数据线输出的感测数据信号，其中所述多个第一感测信号输出单元形成在第二显示板的左侧或右侧。
在本发明的以上方面中，该液晶显示器还可包括与所述多个第一感测信号输出单元相连的多个输出数据线。
所述多个第一感测信号输出单元可沿直线被垂直安排。
所述多个输出数据线可沿垂直方向延伸。
所述多个输出数据线可以以不同长度沿水平方向在相应相邻像素之间延伸，并然后沿垂直方向延伸。所述相邻第一感测信号输出单元可以按照以预定间隔水平偏移的方式而被垂直安排。
所述多个输出数据线可沿垂直方向延伸。
所述感测单元中的每一个可包括其电容取决于压力而改变的可变电容器、以及与所述感测数据线和第二电压相连的参考电容器。


当结合附图阅读时，根据以下描述，本发明的以上和其他目的、特征和优点将变得更清楚，其中图1是示出了根据本发明实施例的从像素观点出发的液晶显示器的方框图；图2是示出了根据本发明另一实施例的液晶显示器的像素的等效电路图；图3是示出了根据本发明另一实施例的从感测单元观点出发的液晶显示器的方框图；图4是示出了根据本发明另一实施例的液晶显示器的感测单元的等效电路图；
图5是示出了根据本发明另一实施例的液晶显示器的示意图；图6A是示出了根据本发明另一实施例的液晶显示器中的与感测数据线相连的多个感测单元的等效电路图；图6B是示意性示出图6A的等效电路图；图7是根据本发明另一实施例的液晶显示器的感测操作的时序图；图8是根据本发明实施例的用于读取接触感测单元的感测信号的各种公共电压和取决于所述公共电压的感测信号的波形图；图9是根据本发明另一实施例的用于读取接触感测单元的感测信号的各种公共电压和取决于所述公共电压的感测信号的波形图；和图10到12示出了根据本发明另一实施例的其中安排了水平输出数据线OY1到OYN以及与其相连的感测信号输出单元的各种示例。
具体实施例方式
在图中，为了清楚起见，各层、膜、板、区域等的厚度被放大。应该理解，当例如层、膜、区域、或基板的元件被称为在另一元件“之上”时，其可直接在所述另一元件之上，也可存在居间元件。相反，当元件被称为“直接”在另一元件“之上”时，不存在居间元件。其后，将参考图1到5来详细描述根据本发明实施例的液晶显示器。
参考图1到3，根据本发明实施例的液晶显示器包括液晶板组件300、与该液晶板组件300相连的图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、感测信号处理器800、与该图像数据驱动器500相连的灰度电压发生器550、与该感测信号处理器800相连的接触确定器700、和用于控制前述元件的信号控制器600。
参考图1到4，该液晶板组件300包括多个显示信号线G1到Gn和D1到Dm；多个像素PX，基本上以矩阵形式排列并与显示信号线G1到Gn和D1到Dm相连；多个感测信号线SY1到SYN、SX1到SXM、和RL；多个感测单元SU，基本上以矩阵形式排列并与感测信号线SY1到SYN、SX1到SXM、和RL相连；多个初始信号输入单元INI，分别与感测信号线SY1到SYN和SX1到SXM中的每一个的一端相连；多个感测信号输出单元SOUT，分别与感测信号线SY1到SYN和SX1到SXM中的每一个的另一端相连；以及多个输出数据线OY1到OYN和OX1到OXM，与感测信号输出单元SOUT相连。
参考图2到5，该液晶板组件300还包括薄膜晶体管阵列板100和面对该薄膜晶体管阵列板100的公共电极板200、以及插入在它们之间的液晶层3。可压缩的隔板(spacer)(未示出)维持两个显示板100和200之间的间隙。
显示信号线G1到Gn和D1到Dm包括用于发送图像扫描信号的多个图像扫描线G1到Gn和用于发送图像数据信号的多个图像数据线D1到Dm。感测信号线SY1到SYN、SX1到SXM、和RL包括用于发送感测数据信号的多个水平感测数据线SY1到SYN、多个垂直感测数据线SX1到SXM、和用于发送参考电压的多个参考电压线RL。如果必要，可省略参考电压线RL。
图像扫描线G1到Gn和水平感测数据线SY1到SYN基本上沿行方向延伸，并基本上彼此平行。图像数据线D1到Dm和垂直感测数据线SX1到SXM沿列方向延伸，并基本上彼此平行。参考电压线RL沿行或列方向延伸。
每一像素PX包括与信号线G1到Gn和D1到Dm相连的显示开关元件Q、与该显示开关元件相连的液晶电容器Clc、和存储电容器Cst。如果必要，可省略存储电容器Cst。
开关元件Q是薄膜晶体管阵列板100中的例如薄膜晶体管的三端元件。开关元件Q的控制端与对应图像扫描线G1到Gn相连。开关元件Q的输入端与对应图像数据线D1到Dm相连，并且输出端与液晶电容器Clc和存储电容器Cst相连。薄膜晶体管包括非晶硅或多晶硅。
液晶电容器Clc具有两个端子，即薄膜晶体管阵列板100的像素电极191和公共电极板200的公共电极270。插入在这两个电极191和270之间的液晶层3起到电介质的作用。
像素电极191与开关元件Q相连。公共电极270被安排在公共电极板200的整个表面上并被提供有公共电压Vcom。与图2不同，公共电极270可被包括在薄膜晶体管阵列板100中，并且如果这样的话，则两个电极191和270中的至少一个可以以线形或条形形成。
通过将薄膜晶体管阵列板100中的分离信号线(未示出)和像素电极191彼此重叠并在其间具有绝缘层，而形成起液晶电容器Clc的辅助电容器的作用的存储电容器Cst。该分离信号线被提供有例如公共电压Vcom的预定电压。可通过将像素电极191和紧靠其上的图像扫描线彼此重叠并具有居间绝缘体，而形成存储电容器Cst。
为了提供彩色显示，每一像素PX唯一地显示原色之一(空间分割)或相对于时间交替显示原色(时间分割)。因此，通过原色的空间或时间和，来识别期望颜色。所述原色可以为三原色红、绿和蓝。图2示出了空间分割的例子，其中每一像素PX包括滤色器230，其在与像素电极191对应的公共电极板200的区域中显示原色之一。与图2所示不同的是，滤色器230可形成在薄膜晶体管阵列板100的像素电极191之上或之下。使光偏振的一个或多个偏振器(未示出)附着在该液晶板组件300的外表面上。
如图4所示，感测单元SU包括可变电容器Cv，与由附图标记SL所标明的水平或垂直感测数据线(下面，称为感测数据线)相连；和参考电容器Cp，连接在感测数据线SL和参考电压线RL之间。
通过穿过绝缘体(未示出)重叠薄膜晶体管阵列板100的参考电压线RL和感测数据线SL而形成参考电容器Cp。
可变电容器Cv具有两个端子，即薄膜晶体管阵列板100的感测数据线SL和公共电极板200的公共电极270。插入在这两个端子之间的液晶层3起到电介质的作用。可变电容器Cv的电容根据外部刺激而变化，例如用户触摸液晶板组件300的屏幕区P1(图5)。当这样的压力被施加到公共电极板200时，隔板被压缩以改变这两个端子之间的距离，由此改变可变电容器Cv的电容。当改变可变电容器Cv的电容时，取决于可变电容器Cv的电容幅度的参考电容器Cp和可变电容器Cv之间的接触电压Vn的幅度发生变化。该接触电压Vn是感测数据信号，并且其流过感测数据线SL。基于该接触电压Vn而确定是否存在与LCD屏幕区P1的接触。由于参考电容器Cp具有固定电容，并且施加到参考电容器Cp的参考电压具有特定电压值，所以该接触电压Vn在特定范围内变化，并因此，感测数据信号电压电平在特定范围内变化。由此容易确定是否存在与屏幕的接触，并容易确定接触位置。
感测单元SU被安排在两个相邻像素PX之间。与水平和垂直感测数据线SY1到SYN和SX1到SXM相连并位于水平和垂直感测数据线的交叉区域附近的感测单元SU的密度例如大约为点节距(pitch)的1/4。单一点包括彼此平行排列的三个像素PX，并可显示三原色红、绿和蓝。单一点显示一种颜色并且是液晶显示器的分辨率的基本单位。然而，单一点可包括四个或更多像素PX。在该情况下，每一像素PX可显示三原色之一或白色。
存在这样的示例，其中在感测单元SU对的水平和垂直分辨率分别为液晶显示器的水平和垂直分辨率的1/2的情况下，所述感测单元SU对的密度为点节距的1/4。在前述情况下，可存在感测单元SU不与其相连的像素行和像素列。当感测单元SU的密度和点节距被调整到前述程度时，液晶显示器可被应用于例如其中需要高精度的字符识别领域(field)的领域。如果需要，感测单元SU的分辨率可高于或低于前述值。
如上所述，由于感测单元SU和感测数据线SL所占据的空间相对小，所以像素孔径比的降低被最小化。
多个复位信号输入单元INI具有相同的结构，而多个感测信号输出单元SOUT也具有相同的结构。其后，将详细描述复位信号输入单元INI和感测信号输出单元SOUT的结构和操作。
输出数据线OY1到OYN和OX1到OXM包括通过对应感测信号输出单元SOUT分别与水平和垂直感测数据线SY1到SYN和SX1到SXM相连的多个水平和垂直输出数据线OY1到OYN和OX1到OXM。输出数据线OY1到OYN和OX1到OXM与感测信号处理器800相连，并将来自感测信号输出单元SOUT的输出信号发送到感测信号处理器800。水平和垂直输出数据线OY1到OYN和OX1到OXM基本上沿列方向延伸并基本上彼此平行。
再次参考图1和3，灰度电压发生器550生成与像素光透射率相关的两组灰度电压集(或参考灰度电压集)。相对于公共电压Vcom，这两组灰度电压中的一组具有正值，而另一组具有负值。
图像扫描驱动器400与图像扫描线G1到Gn相连。图像扫描驱动器400向图像扫描线G1到Gn施加通过组合用于导通开关元件Q的栅极导通电压Won和用于关断开关元件Q的栅极关断电压Woff而获得的图像扫描信号。
图像数据驱动器500与图像数据线D1到Dm相连。图像数据驱动器500选择从灰度电压发生器550输出的灰度电压，并将所选择的灰度电压施加到图像数据线D1到Dm作为图像数据信号。然而，当灰度电压发生器550不提供所有灰度的电压而只提供预定数目的参考灰度电压时，图像数据驱动器500通过划分参考灰度电压而生成所有灰度电平的灰度电压，并从所生成的灰度电压中选择图像数据信号。
感测信号处理器800包括与输出数据线OY1到OYN和OX1到OXM相连的多个放大单元810。感测信号处理器800从每一放大单元810接收输出信号，例如通过放大等来处理所接收的信号以生成模拟感测信号Vo，并通过利用模数变换器(未示出)将模拟感测信号Vo变换为数字信号，以生成数字感测信号DSN。
接触确定器700确定该LCD是否被触摸，确定接触位置，并通过接收和处理来自感测信号处理器800的数字感测信号DSN而将接触信息INF输出到外部装置。接触确定器700基于数字感测信号DSN而监视感测单元SU的操作，由此控制向其施加的信号。
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、感测信号处理器800等的操作。
驱动器件400、500、550、600、700和800中的每一个可被直接安装到液晶板组件300上作为一个或多个IC芯片，可被附着到液晶板组件300上作为其中将每一驱动器件安装在挠性印刷电路膜(未示出)上的载带封装(TCP)，或可被安装在单独印刷电路板(PCB)(未示出)上。与上述结构不同，驱动器件400、500、550、600、700和800可与信号线G1到Gn、D1到Dm、SY1到SYN、SX1到SXM、OY1到OYN、OX1到OXM和RL、薄膜晶体管Q等一起被集成在液晶板组件300中。
参考图5，液晶板组件300被划分为显示区域P1、边缘区域P2、和暴露区域P3。像素PX、感测单元SU以及信号线G1到Gn、D1到Dm、SY1到SYN、SX1到SXM、OY1到OYN、OX1到OXM和RL主要位于显示区域P1中。公共电极板200包括例如黑底(black matrices)的遮光部件(未示出)，所述遮光部件覆盖大部分边缘区域P2以遮蔽来自外部的光。由于公共电极板200比薄膜晶体管阵列板100小，所以暴露该薄膜晶体管阵列板100的一部分，从而形成暴露区域P3。单一芯片610被安装在暴露区域P3上，而挠性印刷电路板(FPC基板)620被附着在暴露区域P3上。
单一芯片610包括用于驱动液晶显示器的驱动器件，即图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、灰度电压发生器550、信号控制器600、接触确定器700、和感测信号处理器800。通过将驱动器件400、500、550、600、700和800集成在单一芯片610中，可能降低安装面积和功耗。如果需要，一个或多个驱动器件或构成该驱动器件的一个或多个电路元件可位于单一芯片610外部。
图像信号线G1到Gn和D1到Dm以及输出数据线OY1到OYN和OX1到OXM延伸到暴露区域P3，以便连接到对应驱动器件400、500和800。
挠性印刷电路(FPC)基板620接收信号，并将信号发送到单一芯片610或液晶板组件300。一般来说，FPC基板620的一端包括连接器(未示出)，以便容易与外部装置相连。
其后，将详细描述液晶显示器的显示操作和感测操作。
信号控制器600从外部装置(未示出)接收输入图像信号R、G和B以及用于控制输入图像信号R、G和B的显示的输入控制信号。输入图像信号R、G和B包括每一像素PX的亮度信息，并且该亮度信息包括预定数目灰度，例如1024(＝210)、256(＝28)或64(＝26)。输入控制信号的示例是垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK、数据使能信号DE等。
信号控制器600基于输入图像信号R、G和B与输入控制信号而处理输入图像信号R、G和B，以满足液晶板组件300和图像数据驱动器500的操作条件，生成图像扫描控制信号CONT1、图像数据控制信号CONT2、感测数据控制信号CONT3等，将图像扫描控制信号CONT1输出到图像扫描驱动器400，将用图像数据控制信号CONT2处理的图像信号DAT输出到图像数据驱动器500，并将感测数据控制信号CONT3输出到感测信号处理器800。
图像扫描控制信号CONT1包括扫描开始信号STV，用于命令图像扫描驱动器400开始扫描；以及一个或多个时钟信号，用于控制栅极导通电压Von的输出。图像扫描控制信号CONT1还可包括输出使能信号OE，用于限制栅极导通电压Von的持续时间。
图像数据控制信号CONT2包括水平同步开始信号STH，用于表明单一像素行的图像数据DAT的传输开始；装载信号LOAD，用于命令将图像数据信号施加到图像数据线D1到Dm；以及数据时钟信号HCLK。图像数据控制信号CONT2还可包括反相线RVS，用于相对于公共电压Vcom反转图像数据信号的电压极性(其后，图像数据信号相对于公共电压的电压极性被简称为“图像数据信号的极性”)。
根据来自信号控制器600的图像数据控制信号CONT2，图像数据驱动器500接收单一像素行的像素PX的数字图像信号DAT，选择与每一数字图像信号DAT对应的灰度电压，将该数字图像信号DAT变换为模拟图像数据信号，并将该模拟图像数据信号施加到对应的图像数据线D1到Dm。
图像扫描驱动器400根据来自信号控制器600的图像扫描控制信号CONT1而将栅极导通电压Von施加到图像扫描线G1到Gn，由此导通与图像扫描线G1到Gn相连的开关元件Q。然后，施加到图像数据线D1到Dm的图像数据信号通过导通的开关元件Q被施加到对应像素PX。
施加到像素PX的图像数据信号的电压和公共电压Vcom之间的差值是液晶电容器Clc的充电电压，即像素电压。液晶分子取决于像素电压的幅度而不同地排列，并且液晶分子改变穿过液晶层3的光的偏振。该偏振改变导致穿过附着在液晶板组件300上的偏振器的光的透射率的改变，由此显示期望的图像。
以一个水平周期(或作为水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期的“1H”)为单位重复前述过程，并因此，在一帧期间，栅极导通电压Von被依次施加到所有栅极线G1到Gn，由此向所有像素施加数据电压，从而显示图像的一帧。在一帧结束之后开始下一帧，并且控制提供到图像数据驱动器500的反相信号RVS的状态，使得对于每一帧都反转施加到相应像素的图像数据信号的极性(“帧反转”)。可替换地，可例如通过使用行反转或点反转而在一帧内反转通过一个数据线提供的图像数据信号的极性，或者提供到一行中各像素的图像数据信号的极性可取决于反相信号RVS的特性而彼此相反(例如列反转、点反转)。
感测信号处理器800根据感测数据控制信号CONT3而读取在连续帧之间的边沿间隔中通过输出数据线OY1到OYN和OX1到OXM施加的感测数据信号。在该边沿间隔中，感测数据信号较少受到来自图像扫描驱动器400和图像数据驱动器500的驱动信号的影响，并因此增加了感测数据信号的可靠性。不需要每帧执行读取操作，并且如果需要的话，可以每隔多个帧执行一次读取操作。可以在边沿间隔中执行两次或多次读取操作，或者可以在一帧中执行一次或多次读取操作。
然后，感测信号处理器800通过利用相应的放大单元810而对读取的模拟感测数据信号进行放大，将放大的信号变换为数字感测信号DSN，并将变换后的信号输出到接触确定器700。其后，将详细描述感测信号处理器800的每一放大单元810的操作。
接触确定器700确定该LCD是否被触摸，确定接触位置，并通过接收和处理数字感测信号DSN而将接触信息INF输出到外部装置。外部装置基于该接触信息INF将图像信号R、G和B发送到LCD，并且LCD显示用户所选择的图像。
接下来，参考图6A到9，将描述根据本发明实施例的复位信号输入单元INI、感测信号输出单元SOUT、和放大单元810的结构和操作。图6A是示出了根据本发明另一实施例的液晶显示器中的与感测数据线相连的多个感测单元的等效电路图，而图6B是示意性示出图6A的等效电路图。图7是根据本发明另一实施例的液晶显示器的感测操作的时序图。图8是用于读取接触感测单元的感测信号的各种公共电压和感测信号的波形图，而图9是根据本发明另一实施例的用于读取接触感测单元的感测信号的各种公共电压和感测信号的波形图。
参考图6A和6B，如以上参考图3所述，液晶板组件300包括多个感测数据线SL(在图3中，SY1到SYN、SX1到SXM)、与感测数据线SL相连的多个感测单元SU、与感测数据线SL的每一个的一端分别相连的复位信号输入单元INI、以及分别连接在感测数据线SL和输出数据线OL(在图3中，OY1到OYN、OX1到OXM)的每一个的另一端之间的多个感测信号输出单元SOUT。另外，如图3所述，感测信号处理器800包括与输出数据线OL相连的多个放大单元810。
具体来说，各自包括可变电容器Cv和参考电容器Cp的多个感测单元SU与单一感测数据线SL相连。每一感测数据线的一端与复位信号输入单元INI相连，而每一感测数据线的另一端与感测信号输出单元SOUT相连。可变电容器Cv与公共电压Vcom相连，而参考电容器Cp与参考电压Vp相连。
如上所述，由于多个可变电容器Cv各自包括作为感测数据线SL和公共电极270的两个端子，所以所述多个可变电容器Cv可被替换为图6B所示等效可变电容器Cv’。实际上，可变电容器Cv’的电容沿单一感测数据线SL均匀分布。如图6B所示，与可变电容器Cv’类似，多个参考电容器Cp也可被替换为等效参考电容器Cp’。
每一复位信号输入单元INI包括第一和第二复位晶体管Qr1和Qr2。第一和第二复位晶体管Qr1和Qr2是例如薄膜晶体管的三端元件。第一和第二复位晶体管Qr1和Qr2的控制端分别与第一和第二复位控制信号RST1和RST2相连。第一和第二复位晶体管Qr1和Qr2的输入端分别与第一和第二复位电压Vr1和Vr2相连，并且第一和第二复位晶体管Qr1和Qr2的输出端与感测数据线SL相连。
位于液晶板组件300的边缘区域P2上的第一和第二复位晶体管Qr1和Qr2根据第一和第二复位控制信号RST1和RST2而向对应的感测数据线提供第一和第二复位电压Vr1和Vr2。
每一感测信号输出单元SOUT包括输出晶体管Qs。输出晶体管Qs也是例如薄膜晶体管的三端元件。输出晶体管Qs的控制端与感测数据线SL相连。输出晶体管Qs的输入端与输入电压Vs相连，并且输出晶体管Qs的输出端与输出数据线OL相连。位于液晶板组件300的边缘区域P2上的输出晶体管Qs基于流过感测数据线SL的感测数据信号而生成输出信号。该输出信号可以是输出电流。可替换地，输出晶体管Qs生成电压作为输出信号。
每一放大单元810包括放大器AP、电容器Cf、和开关SW。
放大器AP包括反相端(-)、非反相端(+)、和输出端。反相端(-)与输出数据线OL相连，电容器Cf和开关SW被连接在反相端(-)和输出端之间，并且非反相端被连接到参考电压Va。放大器AP和电容器Cf构成电流积分器，而该电流积分器对来自输出晶体管Qs的输出电流进行积分预定时间，由此生成感测信号Vo。
参考图7，如上所述，液晶显示器在两帧之间的边沿间隔中执行感测操作，并更优选地，在跟随有垂直同步信号Vsync的前沿(front porch)间隔中执行感测操作。
公共电压Vcom具有高和低电平，并每1H就在高和低电平之间摆动。
如图7所示，第一和第二复位控制信号RST1和RST2包括用于分别导通第一和第二复位晶体管Qr1和Qr2的导通电压Ton和用于分别关断第一和第二复位晶体管Qr1和Qr2的关断电压Toff。尽管已经阐明导通电压Ton是栅极导通电压Von而关断电压Toff是栅极关断电压Voff，但是所述导通和关断电压可以是其他电压。
如图7所示，当公共电压Vcom维持为低电平时，有利地执行感测操作。
首先，当公共电压为高电平时，施加第一复位控制信号RST1的导通电压Ton。
当将导通电压Ton施加到第一复位晶体管Qr1时，第一复位晶体管Qr1被导通，而施加到输入端的第一复位电压Vr1被施加到感测数据线SL，以初始化所述感测数据线SL。当开始该操作、并且将参考电压Va施加到放大单元810时，放大单元810的电容器Cf被该参考电压Va充电，并且输出电压Vo的幅度和参考电压Va的相同。
当第一复位控制信号RST1为关断电压时，感测数据线SL变为浮置状态，并且施加到输出晶体管Qs的控制端的电压取决于可变电容器Cv’的电容的变化和公共电压Vcom的变化而改变。流过输出晶体管Qs的感测数据信号的电流取决于前述电压变化而改变。
然后，由以下等式1计算施加到输出晶体管Qs的控制端的电压Vg等式1Vg=Vr1-Cp′Cv′+Cp′(VH-VL)]]>其中VH是高电平的公共电压值，VL是低电平的公共电压值，Cp’是参考电容器的电容，而Cv’是可变电容器的电容。
如等式1所示，施加到输出晶体管Qs的控制端的电压Vg取决于电容器Cp’和Cv’的电容变化以及公共电压Vcom的变化。因此，当用户触摸感测单元SU时，两个显示板100和200之间的距离降低，从而改变可变电容器Cv’的电容和公共电压的电平，并因此对应量电流经由输出晶体管Qs流过输出数据线OL。
当第一复位信号RST1被改变为栅极关断电压Voff时，开关信号Vsw被施加到用于对在电容器Cf中充电的电压进行放电的开关SW。
在预定时间之后，感测信号处理器800读取感测信号Vo。读取感测信号Vo的时间可被设置为在第一复位控制信号RST1变为关断电压Voff之后的1H之内。也就是说，可在公共电压Vcom再次改变为高电平之前读取感测信号Vo。这是因为感测信号Vo也取决于公共电压的电平而改变。
由于感测数据信号相对于第一复位电压Vr1改变，所以感测数据信号的电压电平在恒定范围内，并因此容易确定该LCD是否被接触以及接触位置。
在感测信号处理器800读取了感测信号Vo之后，第二复位控制信号RST2变为导通电压(Ton)，由此导通第二复位晶体管Qr2。因此，第二复位电压Vr2被施加到感测数据线SL，并然后，由于第二复位电压Vr2是地电压，所以感测数据线SL被复位为地电压。维持该第二复位电压Vr2，直到第一复位电压Vr2被施加到感测数据线SL为止。所以，由于输出晶体管Qs维持关断直到施加了下一个第一复位电压Vr2为止，因此降低了由不必要的操作引起的功耗。
另外，第二复位电压Vr2和公共电压Vcom在插入在感测数据线SL和公共电极270之间的液晶层中生成电场。取决于该电场而确定插入在感测数据线SL和公共电极270之间的液晶分子的倾斜方向。由于液晶分子的倾斜方向的改变取决于感测数据信号的改变，所以通过将第二复位电压Vr2设置为合适值而增加感测数据信号的改变，由此改善了感测单元SU的灵敏度。
当公共电压Vcom为低电平时，可施加第一复位控制信号RST1的导通电压Ton。然后，在公共电压Vcom改变为高电平之后再次改变为低电平之前，读取该感测信号Vo。另外，第一复位控制信号RST1可与施加到最后一根图像扫描线Gn的图像扫描信号同步。
第二复位控制信号RST2可在刚读取了感测信号Vo之后的1H内变为导通电压Ton，或可在下一1H内变为导通电压Ton。
在除了1H之外的预定数目的水平周期中，可执行读取感测信号Vo的读取操作。也就是说，可通过在边沿间隔中改变公共电压Vcom的输出波形而控制读取感测信号Vo的时间。
为此，当以公共电压Vcom的低电平执行读取感测信号Vo的操作时，如图8所示，在边沿间隔中，在除了1H之外的例如2H或3H的期望数目的水平周期中，公共电压Vcom维持为低电平。
因此，在公共电压Vcom维持为低电平的同时，执行放大单元810的积分运算，由此输出积分结果的电压作为感测信号Vo。随着读取感测信号的时间的增加，积分时间也增加，由此增加当接触感测单元SU工作时达到目标幅度的时间。因此，降低了由于噪声对感测信号Vo的负面影响，从而改善感测单元的灵敏度。
如图9所示，当以公共电压Vcom的高电平执行读取感测信号Vo的操作时，在边沿间隔中，在除了1H之外的例如2H或3H的预定数目的水平周期中，公共电压Vcom维持为高电平，由此读取感测信号Vo。因此，如图8所示，随着公共电压Vcom维持为高电平的时间的增加，放大单元810的积分时间也增加，由此降低了由于噪声对感测信号Vo的负面影响，从而改善感测单元的灵敏度。
如上所述，由于用于读取感测信号Vo的公共电压Vcom的波形在不执行正常扫描操作的边沿间隔中发生改变，所以公共电压Vcom的波形改变不影响像素的显示操作。
可在公共电压Vcom的波形改变为例如低或高电平的期望状态之后的预定时间内执行读取感测信号的操作。特别是，因为公共电压Vcom的斜率取决于例如当显示黑灰度时显示的图像数据和显示白灰度时显示的图像数据的图像数据的灰度，所以在每隔预定时间段摆动的公共电压Vcom维持为稳定状态之后，可执行读取感测信号Vo的操作。
接下来，参考图10到12，示出了其中安排感测信号输出单元SOUT和输出数据线OY1到OYN的各种示例。
再次参考图3，感测信号输出单元SOUT和与其相连的水平输出数据线OY1到OYN被垂直沿直线安排在液晶板组件300的一侧，例如右侧。另外，示出了其中与感测信号输出单元SOUT相连的水平输出数据线OY1到OYN被基本垂直地安排为与感测信号处理器800相连的结构。与图3所示结构不同，可能在液晶板组件300的左侧沿直线垂直安排感测信号输出单元SOUT，并然后安排与感测信号输出单元SOUT相连的水平输出数据线OY1到OYN。
在图10中，感测信号输出单元SOUT被安排在液晶板组件300的一侧，例如右侧，而与感测信号输出单元SOUT相连的水平输出数据线OY1到OYN穿过具有预定宽度的显示区域，并沿垂直方向延伸。因此，交替安排与垂直输出数据线OX1到OXM相连的放大单元810以及与水平输出数据线OX1到OXM相连的放大单元。尽管在图10中的沿水平方向延伸的第一水平输出数据线OY1是最短的，但是最后一根水平输出数据线OYN也可以是最短的。另外，尽管相对于与水平输出数据线OY1到OYN相连的放大单元810而首先安排与垂直输出数据线OX1到OXM相连的放大单元810，但是也可相对于与垂直输出数据线OX1到OXM相连的放大单元810而首先安排与水平输出数据线OY1到OYN相连的放大单元810。前述对于水平输出数据线OY1到OYN的安排也可应用到以下情况与水平输出数据线OY1到OYN相连的感测信号输出单元SOUT被安排在液晶板组件300的左侧。
在图11中，示出了其中感测信号输出单元SOUT和与其相连的水平输出数据线OY1到OYN被安排在液晶显示板组件300的左侧和右侧的示例。例如，奇数编号的水平输出数据线OY1、OY3、...和与其相连的感测信号输出单元SOUT被安排在液晶板组件300的右侧，而偶数编号的水平输出数据线OY2、OY4、...和与其相连的感测信号输出单元SOUT被安排在液晶板组件300的左侧。与前述示例不同，水平输出数据线OY1到OYN和感测信号输出单元SOUT可被安排在相反侧。
如图3、10和11所示，当感测信号输出单元SOUT被垂直沿直线安排以将水平感测数据线SY1到SYN的长度维持恒定时，通过水平感测数据线SY1到SYN输出的感测数据信号之间的差值降低，而通过感测信号输出单元SOUT输出的感测信号Vo之间的差值也降低。也就是说，包括在水平感测数据线SY1到SYN和在水平感测数据线SY1到SYN之下形成的金属层之间的寄生电容的总电容相同，由此降低通过水平感测数据线SY1到SYN输出的感测数据信号之间的差值。
在图12中，与图3中相同的是，感测信号输出单元SOUT和与其相连的水平输出数据线OY1到OYN被安排在液晶板组件300的一侧，例如右侧。然而，与图3中不同的是，感测信号输出单元SOUT可以不沿直线垂直定位。感测信号输出单元SOUT可以按照以预定间隔水平偏移的方式而垂直定位。由此，与感测信号输出单元SOUT相连的水平感测信号线SY1到SYN的长度不同。尽管在图12中的第一水平感测信号线SY1最短，但是相反，可以安排感测信号输出单元SOUT和感测输出数据线OY1到OYN，使得最后一根水平感测信号线SYN最短。
如上所述，由于感测信号输出单元SOUT和水平输出数据线OY1到OYN可以以各种方式被安排在液晶板组件300上，所以可有效使用液晶板组件300的空间，并增加了设计的自由度。
虽然将包括可变电容器和参考电容器的感测单元用作根据本发明实施例的感测单元的示例，但是该感测单元不限于前述类型的感测单元，并且可使用另一类型的感测元件。特别是，可使用压力感测单元或光感测单元。该压力感测单元具有两个端子，即公共电极板的公共电极和薄膜晶体管阵列板的感测数据线。所述两个端子中的至少一个突出，并因此，这些端子由于用户的接触而彼此物理和电学连接，由此输出公共电压作为感测数据信号。在光感测单元中，输出信号取决于光强度而改变。
另外，根据本发明实施例的显示装置可包括两个或多个类型的感测单元，以改善确定该显示装置是否被接触的精度。另外，尽管将液晶显示器用作根据本发明实施例的显示装置，但是显示装置不限于前述类型。根据本发明实施例的显示装置可以是等离子显示装置、有机发光二极管(OLED)显示器等。
根据本发明，通过控制公共电压而增加对感测信号进行积分的时间，并增加由于噪声造成的感测信号的可靠性，由此改善感测单元的灵敏度。
另外，由于感测信号输出单元SOUT和水平输出数据线OY1到OYN可以以各种方式安排，所以可有效使用液晶板组件300的空间，并增加了设计的自由度。
尽管已结合当前被认为是实际示范实施例的那些实施例而描述了本发明，但是应该理解，对于本领域普通技术人员来说，各种修改和等效配置都是显而易见的并且都可进行，而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种液晶显示器，包括第一显示板；第二显示板，面对该第一显示板，并和该第一显示板间隔开；液晶层，被插入在所述第一和第二显示板之间；多个感测数据线，形成在该第二显示板上；多个可变电容器，与所述感测数据线和第一电压相连，所述可变电容器具有取决于压力而改变的电容；多个参考电容器，与所述感测数据线和第二电压相连；和多个输出单元，与所述感测数据线相连，所述输出单元基于流过所述感测数据线的感测数据信号而生成感测信号，其中该第一电压的幅度具有第一电平和不同于该第一电平的第二电平，而该第二电压的幅度恒定，和其中在读取该感测信号的间隔中用于将该第一电压维持为第二电平的时间段为至少1H，并且在将该第一电压维持为第二电平的同时，生成该感测信号。
2.根据权利要求1的液晶显示器，其中，该第二电平比该第一电平高。
3.根据权利要求1的液晶显示器，其中，该第二电平比该第一电平低。
4.根据权利要求1的液晶显示器，其中，该第一电压是公共电压。
5.根据权利要求4的液晶显示器，其中，所述用于读取该感测信号的间隔是边沿间隔。
6.根据权利要求1的液晶显示器，还包括多个复位信号输入单元，与所述感测数据线相连，所述复位信号输入单元接收复位电压，并将该复位电压施加到所述感测数据线。
7.根据权利要求6的液晶显示器，其中，与所述感测数据线相连的所述复位信号输入单元中的每一个包括第一复位开关元件，用于将取决于第一复位控制信号输入的第一复位电压施加到所连接的感测数据线。
8.根据权利要求7的液晶显示器，其中与所述感测数据线相连的所述复位信号输入单元中的每一个还包括第二复位开关元件，用于在与施加第一复位电压的时间不同的时间，将取决于第二复位控制信号输入的第二复位电压施加到所连接的感测数据线。
9.根据权利要求1的液晶显示器，还包括多个输出晶体管，与所述感测数据线相连，每个输出晶体管将取决于流过感测数据线的感测数据信号而生成的输出信号传输到对应的输出单元。
10.一种液晶显示器，包括第一显示板；第二显示板，面对该第一显示板，并和该第一显示板间隔开；多个像素，形成在所述第一和第二显示板之间；多个第一感测单元，形成在所述第一和第二显示板之间；多个第二感测单元，形成在所述第一和第二显示板之间；多个第一感测数据线，与所述第一感测单元相连，所述第一感测数据线在该第二显示板上沿水平方向延伸；多个第二感测数据线，与所述第二感测单元相连，所述第二感测数据线在该第二显示板上沿垂直方向延伸；多个第一感测信号输出单元，形成在该第二显示板上，所述第一感测信号输出单元变换从所述第一感测数据线输出的感测数据信号；和多个第二感测信号输出单元，形成在该第二显示板上，所述第二感测信号输出单元变换从所述第二感测数据线输出的感测数据信号，其中所述多个第一感测信号输出单元被形成在该第二显示板的左侧或右侧。
11.根据权利要求10的液晶显示器，还包括与所述多个第一感测信号输出单元相连的多个输出数据线。
12.根据权利要求11的液晶显示器，其中，所述多个第一感测信号输出单元沿直线被垂直安排。
13.根据权利要求12的液晶显示器，其中，所述多个输出数据线沿垂直方向延伸。
14.根据权利要求12的液晶显示器，其中，所述多个输出数据线以不同长度沿水平方向在相应相邻像素之间延伸，并然后沿垂直方向延伸。
15.根据权利要求12的液晶显示器，其中，所述相邻第一感测信号输出单元按照以预定间隔水平偏移的方式而被垂直安排。
16.根据权利要求15的液晶显示器，其中，所述多个输出数据线沿垂直方向延伸。
17.根据权利要求10到16中的任一个的液晶显示器，其中，所述感测单元中的每一个包括其电容取决于压力而改变的可变电容器、以及与所述感测数据线和第二电压相连的参考电容器。
全文摘要
一种液晶显示器包括第一显示板、第二显示板、液晶层、在该第二显示板上形成的多个感测数据线、其电容取决于压力而改变的与所述感测数据线和第一电压相连的多个可变电容器、与所述感测数据线和第二电压相连的多个参考电容器、以及基于流过感测数据线的感测数据信号而生成感测信号的与感测数据线相连的多个输出单元。该第一电压的幅度具有第一电平和不同于该第一电平的第二电平，而该第二电压的幅度恒定。在读取感测信号的间隔中用于将该第一电压维持为第二电平的时间段为至少1H，并在将该第一电压维持为第二电平的同时，生成该感测信号。因此，增加了用于输出感测信号的时间并改善了感测单元的灵敏度，由此增加了感测信号的可靠性。
文档编号G09G3/36GK101025496SQ20071008497
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月17日 优先权日2006年2月17日
发明者李柱亨, 文俊熙, 朴商镇, 崔宁准, 李明雨 申请人:三星电子株式会社