具有内置触摸传感器的显示设备的制作方法

本发明涉及一种具有内置触摸传感器的显示设备。
背景技术：
：近年来，正在积极开发可以以大尺寸制造、便宜并且提供高显示质量(视频表示、分辨率、亮度、对比度、颜色再现性等)的平板显示器(或显示设备)，以满足对能够适当显示多媒体内容的显示设备以及多媒体开发的需求。对于这种平板显示器，可以使用各种输入设备，例如键盘、鼠标、轨迹球、操纵杆、数字转换器等来配置用户和显示设备之间的接口。最近，提出了一种触摸传感器，其在用户观看显示设备的同时通过用他们的手或笔直接触摸屏幕或使其在屏幕附近移动来输入信息时检测输入。用于显示设备的触摸传感器可以实现为嵌入在显示面板中的内嵌式触摸传感器。内嵌式触摸显示器使用一起使用触摸传感器的触摸电极和显示面板的公共电极的方法。此处，分别在显示时段和触摸驱动时段中以分时方式进行驱动。由于以分时方式驱动显示面板和触摸传感器，因此驱动时间不足。此外，缺少驱动触摸传感器的时间导致触摸灵敏度问题。当模数转换器将来自触摸传感器的感测电压转换为感测数据时，需要长触摸驱动时段来驱动触摸传感器。增加模数转换器的数量以减少触摸驱动时段具有一些缺点，例如高成本和使显示设备尺寸更大。技术实现要素：本发明的示例性实施例提供了具有触摸传感器的显示设备，包括：包括触摸传感器的显示面板；以及触摸驱动器，其将触摸传感器的感测电压转换为感测数据，其中，触摸驱动器包括：使能信号生成器，其将感测电压与预设的偏移电压进行比较，如果感测电压高于或等于偏移电压，则以第一电平输出使能信号，并且如果感测电压低于偏移电压，则以第二电平输出使能信号；以及模数转换器，当使能信号处于第一电平时，该模数转换器将感测电压转换为感测数据。本发明的另一示例性实施例提供了一种用于具有触摸传感器的显示设备的感测方法，包括：接收触摸传感器的感测电压，将感测电压与预设的偏移电压进行比较，如果感测电压高于或等于偏移电压，则以第一电平输出使能信号，并且如果感测电压低于偏移电压，则以第二电平输出使能信号；以及当使能信号处于第一电平时，将感测电压转换为感测数据。附图说明被包括用来提供对本发明的进一步理解并且并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明一起用于解释本发明的原理。在附图中：图1是根据本发明的具有内置触摸传感器的显示设备的视图；图2是示出显示面板的阵列结构的视图；图3是图2中所示的像素阵列的一部分的放大图；图4是示出本发明的触摸驱动器的配置的视图；图5是示出根据本发明的多路复用器控制器的视图；图6是示出施加到时钟输出部的时钟信号的实施例的视图；图7是解释时钟输出部生成控制时钟信号的实施例的视图；图8至10是示出多路复用器控制器输出切换控制信号的实施例的视图；图11示出了多路复用器控制信号和adc控制信号的输出时段。具体实施方式在下文中，将参考附图详细说明本发明的示例性实施例。在整个说明书中，相同的附图标记表示基本相似的部件。在说明本发明时，当认为与本发明相关的已知功能或配置的详细描述可能不必要地使本发明的主题难以理解时，将省略它们。本文使用的元件的术语和名称是为了便于说明而选择的，并且可以与实际产品中使用的部件的名称不同。图1是根据本发明的具有内置触摸传感器的显示设备的视图。图2是示出显示面板的视图。图3是示出图2中所示的显示区域的一部分的视图。尽管图2和3中的单独的触摸传感器和感测线用相应的附图标记表示，在详细描述中当共同指定时它们将被称为触摸传感器tc和感测线tw，而不管它们的位置如何。参考图1至3，根据本发明的具有内置触摸传感器的显示设备包括显示面板100、主机系统105、时序控制器110、数据驱动器120、栅极驱动器130、触摸驱动器200、以及触摸坐标生成器300。显示面板100包括像素p和触摸传感器tc。显示面板100包括彼此面对的上基板和下基板，其间具有液晶层lc。显示面板100上的像素阵列包括数据线dl、栅极线gl、形成在数据线dl和栅极线gl的交叉点处的薄膜晶体管tft、连接到薄膜晶体管tft的像素电极5、以及连接到像素电极5的储存电容器cst。薄膜晶体管tft响应于来自栅极线gl的栅极脉冲而导通，并且向像素电极5提供通过数据线dl施加的数据电压。通过存储在像素电极5中的数据电压和施加到触摸公共电极7的公共电压vcom之间的电压差来驱动液晶层lc，以调整光透射量。触摸传感器tc连接到多个像素，并且实现为电容式触摸传感器以感测触摸输入。多个像素p耦合到每个触摸传感器tc。将公共电极7划分到每个触摸传感器tc，结果，公共电极7占据的面积可以被指定为触摸传感器tc。将一条感测线tw分配并连接到每个触摸传感器tc。例如，第一行和第一列中的感测线tw[1,1]连接到第一行和第一列中的触摸传感器tc[1,1]，并且第一行和第二列中的感测线tw[1,2]连接到第一行和第二列中的触摸传感器tc[1,2]。图2示出了以i行和j列布置的触摸传感器tc。公共电极7在显示时段期间被提供有公共电压vcom，其是像素的参考电压，并且在触摸驱动时段期间被提供有触摸驱动电压。时序控制器110从主机系统105接收时序信号，例如垂直同步信号vsync、水平同步信号hsync、数据使能信号de、主时钟mclk等，并将数据驱动器120和栅极驱动器130的操作时序同步。栅极时序控制包括栅极起始脉冲gsp、栅极移位时钟gsc、栅极输出使能信号goe等。数据时序控制信号包括源采样时钟ssc、源输出使能信号soe等。主机系统105可以实现为以下任何一个：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105包括片上系统(soc)，其中嵌入有缩放器，并且将输入图像的数字视频数据rgb转换成适合于在显示面板dis上显示的格式。主机系统105将时序信号vsync、hsync、de和mclk与数字视频数据一起传送到时序控制器110。此外，主机系统105执行与从触摸坐标生成器300输入的触摸数据的坐标信息(txy)相关联的应用程序。数据驱动器120从时序控制器110接收图像数据并将其转换为正/负伽马补偿电压并输出正/负数据电压。将数据电压提供给数据线dl。栅极驱动器130在时序控制器110的控制下顺序地将栅极脉冲提供给栅极线gl。从栅极驱动器130输出的栅极脉冲与数据电压同步。栅极驱动器130可以通过面板内栅极(gip)工艺与像素阵列一起直接形成在显示面板100的下基板上。触摸驱动器200从触摸传感器tc接收感测电压，并将感测电压转换为数字感测数据tdata。触摸驱动器200将通过驱动触摸传感器tc获得的感测数据tdata传送到触摸坐标生成器300。触摸坐标生成器300执行预设的触摸识别算法。触摸识别算法将从感测部接收的触摸原始数据与预定阈值进行比较，并且如果触摸原始数据高于阈值，则将触摸原始数据识别为在触摸输入位置处从触摸传感器获得的触摸输入数据。触摸识别算法将识别码分配给高于阈值的每个触摸输入数据，并计算每个触摸输入位置的坐标。触摸坐标生成器300可以向主机系统105传送每个触摸输入数据的识别码和触摸坐标信息txy。时序控制器110、数据驱动器120、栅极驱动器130、触摸驱动器200和触摸坐标生成器300可以安装在一个集成电路ic中并且结合到显示面板100，如图2所示。图4是示出根据本发明的触摸驱动器的配置的视图。参考图4，根据本发明的触摸驱动器200包括多路复用器mux、使能信号生成器210、多路复用器控制器220、adc控制器230和模数转换器(以下称为adc)240。多路复用器mux包括选择性地连接通道ch1至chn与多路复用器输出端mout的第一至第n开关m1至mn。每个通道ch1至chn连接到感测线tw并从感测线tw接收感测电压vsen。如果存在i×j个触摸传感器tc，则通道ch1至chn的数量(n)是i×j。响应于从多路复用器控制器220输出的切换控制信号sq，多路复用器mux的第一至第n开关m1至mn连接感测线tw中的一个与使能信号生成器210。使能信号生成器210将通过多路复用器mux输出并由特定感测线tw获得的感测电压vsen与偏移电压vofs进行比较，并根据感测电压vsen与偏移电压vofs的量确定具有第一电压电平或第二电压电平的使能信号en的电压电平。在本说明书中，将针对示例性实施例给出说明，其中，如果感测电压vsen高于或等于偏移电压vofs，则使能信号生成器210输出作为第一电压电平的高电平的使能信号en，并且如果感测电压vsen低于偏移电压vofs，则使能信号生成器210输出作为第二电压电平的低电平的使能信号en。将偏移电压vofs设置为低于adc240将感测电压vsen视为触摸数据tdata的电压电平。如果偏移电压vofs设置得过低，则adc40的操作次数增加。如果偏移电压vofs高，则灵敏度可能降低。可以将偏移电压vofs设置在可以有效地减少adc240的操作次数而又不降低灵敏度的范围内。多路复用器控制器220响应于使能信号en输出切换控制信号sq。切换控制信号sq控制开关m1至mn的操作。下面将说明多路复用器控制器220的详细配置。adc控制器230接收使能信号en并输出adc控制信号s_a。adc控制信号s_a控制adc240的操作。adc控制信号s_a的输出时段随使能信号en的电压电平而变化。当以高电平施加使能信号en时，adc控制信号s_a的输出时段被设置为长于当以低电平施加使能信号en时adc控制信号s_a的输出时段。如果以高电平施加使能信号en，则可以将感测电压vsen估计为通过触摸操作改变感测电压vsen而获得的电压。因此，adc240需要将感测电压vsen改变为触摸数据tdata。因此，如果使能信号en处于高电平，则adc控制信号s_a具有adc240可以在一个感测时段1t期间运行的输出时段。相反，如果使能信号en处于低电平，则可以不将感测电压vsen视为触摸操作，因此不需要运行adc240。因此，控制器230可以通过减少adc输出时段来减少感测显示面板100的所有通道ch1至chn所需的时间。图5是示出多路复用器控制器的视图。参考图5，多路复用器控制器220包括计数器221、时钟输出部223和移位寄存器225。计数器221接收使能信号en并计数使能信号en在触摸驱动时段期间以低电平输入的次数。计数器221在输入使能信号en的时间点输出时钟选择控制信号sc。时钟选择控制信号sc根据使能信号en以低电平输入的次数而变化。时钟选择控制信号sc可以包括第一至第十二时钟选择控制信号sc1至sc12，如稍后将描述的[表1]中所示。计数器221在触摸驱动时段开始的时间点将初始时钟选择控制信号sc施加到时钟输出部223。计数器221在使能信号en没有反转为低电平的同时保持第一时钟选择控制信号sc1的输出。时钟输出部223接收第一至第十二时钟信号clk1至clk12和时钟选择控制信号sc，并输出控制时钟信号cclk。移位寄存器225接收开始信号vst和从时钟输出部223输出的控制时钟信号cclk，并且以导通电压对输出节点q1至qn充电。在本说明书中，将针对示例性实施例给出描述，其中当输出节点q1至qn在高电平电压导通时，输出节点q1至qn输出导通电压的切换控制信号sq1至sqn。从第一输出节点q1输出的第一切换控制信号sq1控制第一开关m1的操作，并且从第二输出节点q2输出的第二切换控制信号sq2控制第二开关m2的操作。同样，从第n输出节点qn输出的第n切换控制信号sqn控制第n开关mn的操作。每个输出节点q1至qn的充电时段随控制时钟信号cclk而变化。图6是示出提供给时钟输出部的第一至第十二时钟信号的视图。参考图6，将第一至第十二时钟信号clk1至clk12中的每一个的一个周期设置为长于或等于一个感测时段1t并且具有一个周期的1/12的相位差。将一个感测时段设置为长于adc240将从一个通道ch接收的感测电压vsen转换为触摸数据tdata所花费的时间。[表1]是示出相对于使能信号en下降的次数的计数器221输出的时钟选择控制信号sc的表。[表1]en下降的次数01234567891011sc183105127294116参考[表1]，时钟选择控制信号sc包括第一至第十二时钟选择控制信号sc。例如，计数器221在使能信号en第一次下降时输出第一时钟选择控制信号sc1，并在使能信号en第二次下降时输出第二时钟选择控制信号sc2。同样，当使能信号en第十一次下降时，计数器221输出第十一时钟选择控制信号sc11。如在[表1]中的，当使能信号en下降时，计数器221选择时钟选择控制信号sc以选择用于缩短控制时钟信号cclk的低电平时段的时钟信号。因此，由计数器221选择的时钟选择控制信号sc可以随提供给时钟输出部223的时钟信号的相位和周期而变化。时钟输出部223响应于时钟选择控制信号sc选择第一至第十二时钟信号clk1至clk12中的一个。时钟输出部223接收第k时钟选择控制信号sck(k是小于或等于12的自然数)并输出第k时钟信号clkk。例如，时钟输出部223接收第一时钟选择控制信号sc1且输出第一时钟信号clk1，并接收第十二时钟选择控制信号sc12且输出第十二时钟信号clk12。图7是示出相对于从计数器输出的时钟选择控制信号的控制时钟信号的视图。参考图7，当使能信号en继续保持高电平时，计数器221将第一时钟选择控制信号sc1施加到时钟输出部223。响应于第一时钟选择控制信号sc1，时钟输出部223将第一时钟信号clk1施加到移位寄存器225。当使能信号en第一次下降到低电平时，计数器221输出时钟选择控制信号sc，以用于选择在施加使能信号en之后其上升沿时刻最快的时钟信号。例如，如果时钟信号具有12个相位，如图6所示，第八时钟信号clk8是在施加使能信号en的时间点其上升沿时刻最快的时钟信号。因此，当施加第一使能信号en时，计数器221将第八时钟选择控制信号sc8施加到时钟输出部223。响应于第八时钟选择控制信号sc8，时钟输出部223将第八时钟信号clk8施加到移位寄存器225。同样，第三时钟信号clk3是在使能信号en第二次下降的时间点其上升沿时刻最快的时钟信号。因此，当使能信号en第二次下降到低电平时，响应于第三时钟选择控制信号sc3，计数器221将第三时钟信号clk3施加到移位寄存器225。结果，时钟输出部223在触摸驱动时段开始的时间点输出第一时钟信号clk1，并且当使能信号en下降到低电平时顺序输出第八时钟信号clk8和第三时钟信号clk3。图8至10是示出移位寄存器对输出节点充电的示例性实施例的视图。在图8至10中，第一时刻是指触摸驱动时段开始的时间点。图8是示出当使能信号继续保持高电平时移位寄存器对输出节点充电的示例性实施例的视图。参考图8，移位寄存器225在第一时刻t1在控制时钟信号cclk的上升沿接收起始信号vst。当使能信号en继续保持高电平时，施加到移位寄存器225的控制时钟信号cclk保持第一时钟信号clk1的状态。当起始信号vst与控制时钟信号cclk彼此同步时，移位寄存器225对第一输出节点q1充电。控制时钟信号cclk在第二时刻t2第二次上升。在第二时刻t2，移位寄存器225将第一输出节点q1放电到低电平并开始对第二输出节点q2充电。以这种方式，在控制时钟信号cclk的每个上升沿，移位寄存器225对第(r-1)输出节点q(r-1)(其是1<r<12的自然数)放电，并且对第r输出节点qr充电。图9是示出当使能信号两次下降到低电平时移位寄存器对输出节点充电的示例性实施例的视图。参考图9，移位寄存器225与控制时钟信号cclk的上升沿同步地在第一时刻t1接收起始信号vst。如上所述，当使能信号下降到低电平时，控制时钟信号cclk的低电平时段变短。结果，控制时钟信号cclk的上升沿变快。即，随着第二时刻t2和第三时刻t3之间的间隔变短，第二输出节点q2的充电时段变短。同样地，当使能信号en第二次下降时，控制时钟信号cclk的低电平时段在第四时刻t4变短。结果，第三输出节点q3的充电时段变短。这样，当使能信号en下降到低电平时，第二输出节点q2和第三输出节点q3的充电时段变短。由于使能信号en在第四时刻t4之后保持高电平，所以控制时钟信号cclk的周期不改变。结果，第四输出节点q4和第五输出节点q5的充电时段在第四时刻t4之后具有一个感测时段1t。图10是示出当使能信号三次或更多次下降到低电平时移位寄存器对输出节点充电的示例性实施例的视图。参考图10，移位寄存器225与控制时钟信号cclk的上升沿同步地在第一时刻t1接收开始信号vst。当使能信号下降到低电平时，控制时钟信号cclk的低电平时段变短。结果，控制时钟信号cclk的上升沿变快。即，随着第二时刻t2和第三时刻t3之间的间隔变短，第二输出节点q2的充电时段变短。同样地，当使能信号en第二次下降时，控制时钟信号cclk的低电平时段在第四时刻t4变短。结果，第三输出节点q3的充电时段变短。这样，当使能信号en反复下降到低电平时，第二输出节点q2、第三输出节点q3、第四输出节点q4和第五输出节点q5的充电时段变短。图11示出了多路复用器控制信号和adc控制信号的输出时段。图11的(a)是示出当第一和第二通道的感测电压高于或等于偏移电压时多路复用器控制信号和adc控制信号的输出时段的视图。图11的(b)是示出当第一通道的感测电压高于或等于偏移电压并且第二通道的感测电压低于偏移电压时多路复用器控制信号和adc控制信号的输出时段的视图。参考图11的(a)和(b)，adc控制信号s_a对应于多路复用器控制信号sq1和sq2的输出时段。如图11的(a)所示，当使能信号en处于高电平时，多路复用器控制信号sq1和sq2的输出时段对应于一个感测时段1t。如图11的(b)所示，当使能信号en在第二信道的感测过程中处于低电平时，多路复用器控制信号sq12的输出时段1t’短于一个感测时段1t。因此，当使能信号en处于高电平时，adc控制信号s_a的输出时段对应于一个感测时段1t，并且当使能信号en处于低电平时，adc控制信号s_a的输出时段1t’短于一个感测时段1t。如上所述，在本发明中，触摸数据tdata仅从假设具有触摸输入的触摸传感器tc获得，而不是将来自每个触摸传感器tc的感测电压转换为触摸数据tdata。此外，当从被认为没有触摸输入的触摸传感器tc获得感测电压vsen时，adc240在触摸驱动时段期间不运行。因此，在本发明中，adc240的总操作时间减少。结果，可以使用少量adc240来驱动多个触摸传感器tc。由于与显示面板100的面积相比使用少量adc240来驱动触摸传感器tc，所以本发明更适用于大尺寸显示面板100。如上所述，根据本发明的具有内置触摸传感器的显示设备仅从假设具有触摸输入的触摸传感器获得触摸数据，而不是将来自每个触摸传感器的感测电压转换为触摸数据。此外，当从被认为没有触摸输入的触摸传感器获得感测电压时，adc不运行。因此，在本发明中，在触摸驱动时段期间不减少adc的总操作时间。结果，可以使用少量adc来驱动多个触摸传感器。尽管已经参考其多个说明性实施例描述了实施例，但是应当理解，本领域技术人员可以设计出属于本公开内容的原理的范围内的许多其他修改和实施例。更具体地，在本公开内容、附图和所附权利要求的范围内，可以在主题组合布置的组成部件和/或布置中进行各种变化和修改。除了组成部件和/或布置的变化和修改之外，替代使用对于本领域技术人员而言也是显而易见的。当前第1页12