具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法
专利名称：具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种具有触摸传感器的显示设备，更特别地，涉及一种可在时间上划分并且交替驱动触摸传感器和显示区域的显示设备，从而减少噪声的产生并减少感测时间；以及涉及一种用于驱动该显示设备的方法。
背景技术：
近年来，可通过触摸各种显示设备的屏幕来输入信息的触摸传感器(触摸屏或触摸面板)被广泛应用于计算机系统中作为信息输入设备。该触摸传感器使用户能够通过手指或指示笔简单地触摸屏幕来移动或选择屏幕上显示的信息。因此，不分年龄段和性别，人们可以轻易地使用触摸传感器。触摸传感器感测显示设备屏幕上的触摸位置并输出触摸信息。计算机系统分析该触摸信息并执行命令。主要使用平面显示面板例如液晶显示面板、等离子体显示面板或有机发光二极管显示面板作为该显示设备。根据触摸传感器的感测原理，触摸传感器可以有电阻膜型、电容型、光学型、红外线型、超声波型或电磁型。一般地，触摸传感器被制造为面板形式，其被附接到显示设备的顶部以执行触摸输入功能。然而，由于触摸面板与显示设备是分别制造的，所以增加了制造成本。此外，还增加了显示设备的总厚度和重量。因此导致显示设备的移动性变差，而且限制了显示设备的设计。为了解决上述问题，近年来发展出了一种通过将触摸传感器放置在显示面板例如液晶显示面板或有机发光二极管显示面板中而形成的单元内(in-cell)触摸传感器。主要将利用光电晶体管根据发光强度来识别触摸的光电触摸传感器或者根据电容变化来识别触摸的电容式触摸传感器用作单元内触摸传感器。光电触摸传感器根据光电晶体管的光漏电流来识别触摸，所述光漏电流是由于光入射到触摸体上或者从触摸体上反射而产生的。电容式触摸传感器根据当导电体例如人体或指示笔触摸时使得少量电荷移动到触摸点而产生的电容变化来识别触摸。在附接到常规显示设备上的触摸传感器中，显示设备和触摸传感器是单独驱动的，因此可以同时驱动显示设备和触摸传感器。然而，在安装在显示设备的像素阵列中的单元内触摸传感器中，不能同时驱动显示设备和触摸传感器。因此，需要一种驱动具有单元内触摸传感器的显示设备的新方法。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法，其基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种可在时间上划分并且交替驱动单元内触摸传感器和显示区域以便减少噪声的产生并减少感测时间的显示设备及其驱动方法。本发明的其他优点、目的和特点的一部分在下面的具体说明中给出，一部分对于所属领域普通技术人员在阅读下文后将变得显而易见或者可通过实施本发明而获悉。本发明的目的和其他优点可以通过以下说明书及其权利要求书以及附图中所具体给出的结构来实现和获得。为了实现这些目的和其他优点，根据本发明的目的，如这里具体化和广义描述的， 一种显示设备包括包括像素阵列和触摸传感器阵列的显示面板，所述像素阵列包括多个像素，所述触摸传感器阵列包括形成在该像素阵列中的多个触摸传感器，所述像素阵列和触摸传感器阵列被划分成多个块并被驱动；栅极驱动器，用于以块为单位依次驱动该像素阵列中的多条栅极线；数据驱动器，用于每当所述栅极线被驱动时驱动该像素阵列中的多条数据线；触摸控制器，用于以块为单位依次驱动所述触摸传感器阵列；以及时序控制器， 用于将一帧划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式，并且控制所述栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器以使所述显示模式和触摸感测模式交替，其中在所述显示模式下驱动该像素阵列，在所述触摸感测模式下驱动所述触摸传感器阵列。优选地，所述时序控制器可将一帧在时间上划分为多个显示模式和多个触摸感测模式，并且可生成和输出用以控制所述显示模式和触摸感测模式进行交替的模式切换信号。优选地，所述栅极驱动器和数据驱动器可响应于该模式切换信号，在每个显示模式下驱动相应块中的像素阵列，以及该触摸控制器可响应于该模式切换信号，在每个触摸感测模式下驱动相应块中的触摸传感器阵列。优选地，所述时序控制器可包括存储器，所述存储器用于以块为单位存储和输出数据，并且所述时序控制器可以以比将数据存储在该存储器中的频率更快的频率，将存储在该存储器中的数据提供到该数据驱动器。并且，该时序控制器可将多个输入同步信号的频率转换为比输入频率更快的频率，并且生成用于控制所述栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器的驱动时序的多个控制信号。优选地，所述显示面板可以包括液晶面板或有机发光二极管显示面板。并且，每个触摸传感器可包括光电触摸传感器或电容式触摸传感器。根据本发明的另一方面，提供一种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括像素阵列和触摸传感器阵列，所述像素阵列包括多个像素，所述触摸传感器阵列包括形成在该像素阵列中的多个触摸传感器，该方法包括将所述像素阵列和触摸传感器阵列划分成多个块；将一帧在时间上划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式并进行驱动，其中在所述显示模式下驱动在至少一个块中的像素阵列，在所述触摸感测模式下驱动在所述至少一个块中的触摸传感器阵列。优选地，可将所述帧在时间上划分为多个显示模式和多个触摸感测模式，并且可响应于模式切换信号使所述显示模式和触摸感测模式交替。优选地，可在每个显示模式下驱动在一个块中的像素阵列，并且可在每个触摸感测模式下依次驱动在多个块中的触摸传感器阵列。应当理解，前面对本发明的概括说明和以下对本发明的具体说明都是示例性和解释性的，其意图是为所要求保护的本发明提供进一步解释。
附图用于提供对本发明的进一步理解，并且被结合在本申请中构成本申请的一部分。附图中示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是示意性示出了根据本发明一个实施方式的具有触摸传感器的显示设备的驱动单元的框图；图2是示出了安装有图1中的触摸传感器的显示面板的垂直结构截面图；图3是示出了安装有图1中的触摸传感器的显示面板的一个示例等效电路图；图4是示出了安装有图1中的触摸传感器的显示面板的另一示例等效电路图；图5是示出了安装有图1中的触摸传感器的显示面板的驱动波形视图；以及图6A-6D是依次示出了根据本发明一个实施方式的、基于依次划分驱动顺序 (sequential division driving sequence)的显示面板的驱动区域视图。
具体实施例方式现在将参考本发明的优选实施方式进行具体说明，在附图中示出了其中的多个例子。尽可能地在整个附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。图1是示意性示出了根据本发明一个实施方式的具有触摸传感器的显示设备的驱动单元的框图，图2是示出了图1所示显示面板10的垂直结构的截面图。参照图1，该显示设备包括显示面板10，其中安装有多个触摸传感器TS ；用于驱动显示面板10的数据驱动器12和栅极驱动器14 ；用于控制面板驱动单元的时序控制器， 该面板驱动单元包括数据驱动器12和栅极驱动器14 ；以及用于控制显示面板10中的触摸传感器TS的触摸控制器20。时序控制器16和触摸控制器20连接到主机系统30。时序控制器16和数据驱动器12可以集成在不同的集成电路(IC)中。替代地，时序控制器16可以安装在数据驱动器12中，从而集成在单个IC中。触摸控制器20和时序控制器16可以集成在不同的IC中。替代地，触摸控制器20可以安装在时序控制器16中， 从而集成在单个IC中。显示面板10可以包括平面显示面板例如液晶显示面板(下文称为“液晶面板”)、 等离子体显示面板或有机发光二极管显示面板。作为一个例子，下文将描述液晶面板作为显示面板10。当使用液晶面板作为显示面板10时，如图2所示，显示面板10包括形成有滤色器阵列40的滤色器基板42 ；形成有薄膜晶体管阵列44和触摸传感器阵列45的薄膜晶体管基板46 ；位于滤色器基板42和薄膜晶体管基板46之间的液晶层48 ；分别附接到滤色器基板42和薄膜晶体管基板46的外侧上的上、下偏振板50和52 ；以及附接到上偏振板 50上的钢化玻璃基板M。可以通过在扭曲向列(TN)模式或垂直对准(VA)模式中的垂直电场驱动液晶层48。替代地，可以通过在面内切换(IPQ模式或边缘场切换(FR5)模式中的水平电场驱动液晶层48。显示面板10包括布置有多个像素的像素阵列和在该像素阵列中布置有多个触摸传感器TS的触摸传感器阵列。
该像素阵列中的每个像素通过组合红、绿、蓝色子像素以根据液晶排列的改变 (该液晶排列的改变是基于数据信号而发生的)来调节透光率，从而实现期望的颜色。每个子像素PX包括连接到栅极线GL和数据线DL的薄膜晶体管，以及并行连接到该薄膜晶体管的液晶电容器和存储电容器。利用通过该薄膜晶体管供给到像素电极的数据信号与供给到公共电极的公共电压之间的电压差对该液晶电容器充电，并且该液晶电容器驱动液晶以调节透光率。存储电容器稳定地保持充入该液晶电容器中的电压。该触摸传感器阵列包括连接到传感器驱动线SL和读出线ROL的多个触摸传感器 TS。每个触摸传感器TS可以包括利用光电晶体管根据发光强度来识别触摸的光电触摸传感器或根据电容变化来识别触摸的电容式触摸传感器。该光电触摸传感器根据光电晶体管的光漏电流来识别触摸，所述光漏电流是由于光入射到触摸体上或者从触摸体上反射而产生的。该电容式触摸传感器根据当导电体例如人体或指示笔触摸时使得少量电荷移动到触摸点而产生的电容变化来识别触摸。例如，电容式触摸传感器TS与触摸体形成触摸电容器 Cf，以改变电容并通过读出线ROL输出对应于电容变化的信号。考虑到触摸点的尺寸为大约3-5mm，每个触摸传感器TS由多个像素构成。例如，当触摸点的线宽度为大约4mm时，每个触摸传感器TS可以由大约50个像素构成。如图5所示，安装有触摸传感器TS的显示面板10在时间上被划分为将数据记录在像素阵列中的显示模式DM和驱动该触摸传感器阵列的触摸感测模式SM，显示模式DM 和触摸感测模式SM是交替驱动的。为此，该像素阵列和触摸传感器阵列被划分为多个块 (block)。像素块和触摸传感器块被交替驱动。主机系统30将图像数据和多个同步信号提供到时序控制器16，分析从触摸控制器20输入的触摸信息，并执行命令。时序控制器16对从主机系统30输入的图像数据执行各种信号处理，并且将数据提供给数据驱动器12。例如，为了提高液晶的响应速度，时序控制器16可以通过根据相邻帧之间的数据差添加一过冲值(overshoot value)或下冲值(undershoot value)的过驱动方式来校正和输出数据。而且，时序控制器16通过使用从主机系统30输入的多个同步信号，例如垂直同步信号、水平同步信号、数据使能信号和点时钟，生成用于控制数据驱动器 12的驱动时序的数据控制信号以及用于控制栅极驱动器14的驱动时序的栅极控制信号， 并将该数据控制信号和栅极控制信号分别输出到数据驱动器12和栅极驱动器14。该数据控制信号包括用于控制数据信号的锁存(latch)的源极起始脉冲和源极采样时钟，用于控制数据信号的极性的极性控制信号，和用于控制数据信号的输出时间段的源极输出使能信号。该栅极控制信号包括用于控制栅极信号的扫描的栅极起始脉冲和栅极移位时钟，以及用于控制栅极信号的输出时间段的栅极输出使能信号。特别地，为了如图5所示将各个帧在时间上划分为多个显示模式DM和多个触摸感测模式SM,并且交替驱动显示模式DM和触摸感测模式SM,时序控制器16生成用以控制显示模式DM和触摸感测模式SM进行交替的模式切换信号，从而控制数据驱动器12、栅极驱动器14和触摸控制器20。时序控制器16控制数据驱动器12和栅极驱动器14在显示模式 DM下被驱动，控制触摸控制器20在触摸感测模式SM下被驱动。并且，时序控制器16将图像数据以块为单位存储在存储器中，并输出该图像数据用以将显示面板10在时间上划分为多个块并驱动这多个块。以比正常周期(normal cycle)更短的周期驱动该像素阵列，从而在不增加每帧的时间段的同时确保触摸传感器驱动时间。为此，时序控制器16控制从存储器读出数据的时钟频率比将数据存储在存储器中的时钟频率更快，并且以较快的频率控制用于控制数据驱动器12和栅极驱动器14的数据控制信号和栅极控制信号。为此，控制同步信号例如垂直同步信号、水平同步信号、数据使能信号和点时钟的频率，将其转换为比来自主机系统的输入频率更快的频率。例如，时序控制器16以比正常60Hz帧频率更快的 100HzU20Hz或180Hz帧频率控制数据驱动器12和栅极驱动器14。而且，时序控制器16 将以快速频率控制的至少一个同步信号提供到触摸控制器20，从而使得触摸控制器20能够控制触摸传感器阵列以较快速度被驱动。这里，存储器可以安装在时序控制器16的内部或外部。栅极驱动器14响应于来自时序控制器16的栅极控制信号和模式切换信号，以块为单位划分在显示面板10的薄膜晶体管阵列上形成的多条栅极线GL，并且在每个显示模式DM下依次驱动相应块中的栅极线GL。为此，栅极驱动器14可以被划分为多个块。每个块可以响应于模式切换信号，在每个显示模式DM下开始扫描操作。栅极驱动器14不会响应于模式切换信号在触摸感测模式SM下驱动栅极线GL。栅极驱动器16在每条栅极线GL 的相应扫描时间段期间提供栅极导通电压(gate on voltage)的扫描脉冲，在其余时间段期间提供栅极关断电压(gate off voltage) 0栅极驱动器14由至少一个栅极IC构成。栅极驱动器14可以安装在电路薄膜例如载带封装(TCP)、覆晶薄膜(chip on film，即C0F) 或柔性印刷电路(FPC)上，并且可以使用卷带自动接合(TAB)方法附接到显示面板10上， 或者可以使用玻载芯片(COG)方法安装到显示面板10上。而且，栅极驱动器14可以使用板内选通(gate in panel,即GIP)方法安装在显示面板10中，使得栅极驱动器14与像素阵列和触摸传感器阵列一起形成在薄膜晶体管基板上。数据驱动器12响应于来自时序控制器16的数据控制信号和模式切换信号，在每个显示模式DM下向显示面板10的多条数据线DL提供数据信号。数据驱动器12不会响应于模式切换信号在触摸感测模式SM下驱动数据线GL。数据驱动器12使用伽马电压将从时序控制器16输入的数字数据转换为正/负模拟数据信号，并且每当每条栅极线GL被驱动时驱动像素阵列中的多条数据线DL，以向数据线DL提供数据信号。数据驱动器12由至少一个数据IC构成。数据驱动器12可以安装在电路薄膜例如TCP、COF或FPC上，并且可以使用TAB方法附接到显示面板10上，或者可以使用COG方法安装到显示面板10上。触摸控制器20响应于来自时序控制器16的至少一个同步信号和模式切换信号， 在每个触摸感测模式SM下在时间上划分并且驱动触摸传感器阵列。根据通过读出线ROL从触摸传感器TS输出的读出信号来感测触摸，计算触摸坐标并将所计算的坐标提供给主机系统30。为此，触摸控制器20可以包括读出电路，用于使用从触摸传感器TS输入的读出信号来生成感测数据；以及信号处理器，用于响应于至少一个同步信号和模式切换信号在每个触摸感测模式SM下在时间上划分和驱动触摸传感器阵列(即传感器驱动线)，并使用来自读出电路的感测数据计算触摸坐标值。读出电路可以包括放大器，用于将读出信号与预定参考电压相比较，并生成用于指示是否发生触摸的感测信号；以及模数转换器(ADC)， 用于将模拟感测信号转换为数字感测数据并将该数字感测数据输出到信号处理器。该信号处理器基于读出线ROL的位置信息(X坐标)和被驱动的传感器驱动线SL的位置信息(Y坐标)计算触摸坐标值(XY坐标)。触摸控制器20不会响应于模式切换信号在显示模式DM下驱动触摸传感器阵列。图3是图1所示的显示面板10的一个示例等效电路图。特别地，图3示出了其中安装有光电触摸传感器PTS的液晶面板的等效电路。参照图3，光电触摸传感器PTS安装在液晶面板的像素阵列中。每个子像素包括在通过栅极线GL与数据线DL之间的交叉所限定的每个像素区域上形成的像素薄膜晶体管 Tpx，和并行连接到像素薄膜晶体管Tpx的液晶电容器Clc和存储电容器Cst。液晶电容器 Clc包括连接到像素薄膜晶体管Tpx的像素电极，用于供给公共电压的公共电极，以及液晶层，其中通过该像素电极和公共电极向该液晶层施加垂直电场或水平电场。像素薄膜晶体管Tpx响应来自相应栅极线GL的栅极信号，将来自数据线DL的数据信号存储在液晶电容器Clc和存储电容器Cst中。根据存储在液晶电容器Clc中的数据信号来驱动液晶。存储电容器Cst稳定地保持用以驱动液晶电容器Clc的数据信号。光电触摸传感器PTS包括用于根据发光强度感测触摸的传感器薄膜晶体管Tss ； 用于向传感器薄膜晶体管Tss供给偏置电压的偏置线BL(图1的传感器驱动线SL)；用于存储传感器薄膜晶体管Tss的输出信号的存储电容器Cst2 ；用于输出存储在存储电容器Cst2 中的信号的开关薄膜晶体管Tsw ；和连接到开关薄膜晶体管Tsw的读出线R0L。传感器薄膜晶体管Tss的栅极和第一电极连接到偏置线BL，并且传感器薄膜晶体管Tss的第二电极连接到存储电容器Cst2 ；所述第一电极和第二电极根据电流方向成为源极和漏极。存储电容器Cst2连接在传感器薄膜晶体管Tss的第二电极和栅极之间。开关薄膜晶体管Tsw的栅极连接到栅极线GL，并且开关薄膜晶体管Tsw的第一和第二电极分别连接到存储电容器Cst2和读出线ROL。传感器薄膜晶体管Tss响应于由于触摸而产生的入射光或反射光的发光强度，生成光漏电流，并且将该光漏电流存储到存储电容器Cst2中。开关薄膜晶体管Tsw响应于栅极线GL的栅极信号，将存储在存储电容器Cst2中的电压输出到读出线R0L。因此，光电触摸传感器PTS基于入射光或反射光的发光强度，向读出线ROL输出用于指示是否发生触摸的信号。图4是图1所示的显示面板10的另一个示例等效电路图。特别地，图4示出了其中安装有电容式触摸传感器CTS的液晶面板的等效电路。参照图4，电容式触摸传感器CTS安装在液晶面板的像素阵列中。如前所述，每个子像素包括连接到栅极线GL和数据线DL的像素薄膜晶体管Tpx，以及并行连接到像素薄膜晶体管Tpx的液晶电容器Clc和存储电容器Cst。电容式触摸传感器CTS包括与触摸体一起形成感测电容器Cf的感测电极20 ； — 对传感器栅极线SGLa和SGLb(图1的传感器驱动线SL)；第一开关薄膜晶体管Tswl，其响应于对第一传感器栅极线SGLa的控制，利用电源线PL与感测电极20的一端形成电流路径；和第二开关薄膜晶体管Tsw2，其响应于对第二传感器栅极线SGLb的控制，利用读出线 ROL与感测电极20的另一端之间形成电流路径。这里，可以用连接到存储电容器Cst的公共电极的公共线替代电源线PL，因此可以省略电源线PL。第一开关薄膜晶体管Tswl的栅极连接到第一传感器栅极线SGLa，第一开关薄膜晶体管Tswl的第一电极连接到电源线PL，并且第一开关薄膜晶体管Tswl的第二电极连接到感测电极20的一端；所述第一电极和第二电极根据电流方向成为源极和漏极。第二开关薄膜晶体管Tsw2的栅极连接到第二传感器栅极线SGLb，第二开关薄膜晶体管Tsw2的第一电极连接到读出线R0L，并且第二开关薄膜晶体管Tsw2的第二电极连接到感测电极20的另一端；所述第一电极和第二电极根据电流方向成为源极和漏极。第一开关薄膜晶体管Tswl响应于第一传感器栅极线SGLa，将来自电源线PL的驱动电压Vd供给到感测电极20。这时，当触摸体触摸该液晶显示设备的表面时，就在该触摸体与感测电极20之间形成感测电容器Cf。随后，第二开关薄膜晶体管Tsw2响应于第二传感器栅极线SGLb的栅极信号，将来自电源线PL的驱动电压Vd供给到感测电极20，使之输出与通过触摸电容器Cf引入到感测电极20上的电荷量相应的信号。图5是安装有图1所示触摸传感器的显示面板10的驱动波形视图。参照图5，一帧(60Hz，16. 7ms)在时间上被划分为多个显示模式DM和多个触摸感测模式SM。显示模式DM和触摸感测模式SM被交替驱动。在每个显示模式DM下，通过各扫描脉冲SPl依次驱动相应块的多条栅极线GL。在每个触摸感测模式SM下，通过各扫描脉冲SP2依次驱动相应块的多条传感器驱动线SL。显示模式DM和触摸感测模式SM被交替重复。在每个显示模式DM下驱动的栅极线GL的数量与在每个触摸感测模式SM下驱动的传感器驱动线SL的数量可以彼此不同。每个显示模式DM的时间段可以与每个触摸感测模式 SM的时间段相等或不等。例如，假定传感器驱动线SL的数量为16，将一帧划分为16个显示模式DM1-DM16 和16个触摸感测模式SM1-SM16，并且显示模式DM和触摸感测模式SM被交替驱动。这里， 可以通过实验计算可能进行感测的最大时间来设定各触摸感测模式SM1-SM16的时间段。 例如，一帧 16. 7ms 可以在时间上被划分为 DMl (0. 5ms) — SMl (0. 5ms) — DM2 (0. 5ms) — SM2 (0 5ms) — · · · DM16 (0. 5ms) — SM16 (0. 5ms)—空闲时间段(0. 7ms)，并按照上述划分进行驱动。图6A-6D是依次示出了显示面板10被划分为16个块并且在16个显示模式 DM1-DM16和16个触摸感测模式SM1-SM16下被依次驱动的视图。参照图6A-6D，在16个显示模式DM1-DM16的每个显示模式下驱动包含在一个块中的像素，而在16个触摸感测模式SM1-SM16的每个触摸感测模式下驱动包含在四个块中的触摸传感器。因此，在一帧中，像素阵列被扫描一次，而触摸传感器阵列被扫描四次，从而提高了触摸传感器的感测能力和速度。特别地，参照图6A，在第一显示模式DMl的时间段期间驱动第一块#1中的像素， 然后在第一触摸感测模式SMl的时间段期间驱动第一到第四块#1_#4中的触摸传感器。在第二显示模式DM2的时间段期间驱动第二块#2中的像素，然后在第二触摸感测模式SM2的时间段期间驱动第五到第八块#5-#8中的触摸传感器。在第三显示模式DM3的时间段期间驱动第三块#3中的像素，然后在第三触摸感测模式SM3的时间段期间驱动第九到第十二块 #9-#12中的触摸传感器。在第四显示模式DM4的时间段期间驱动第四块#4中的像素，然后在第四触摸感测模式SM4的时间段期间驱动第十三到第十六块#13-#16中的触摸传感器。参照图6B，在第五显示模式DM5的时间段期间驱动第五块#5中的像素，然后在第五触摸感测模式SM5的时间段期间驱动第一到第四块#1_#4中的触摸传感器。在第六显示模式DM6的时间段期间驱动第六块#6中的像素，然后在第六触摸感测模式SM6的时间段期间驱动第五到第八块#5-#8中的触摸传感器。在第七显示模式DM7的时间段期间驱动第七块#7中的像素，然后在第七触摸感测模式SM7的时间段期间驱动第九到第十二块#9-#12中的触摸传感器。在第八显示模式DM8的时间段期间驱动第八块#8中的像素，然后在第八触摸感测模式SM8的时间段期间驱动第十三到第十六块#13_#16中的触摸传感器。参照图6C，在第九显示模式DM9的时间段期间驱动第九块#9中的像素，然后在第九触摸感测模式SM9的时间段期间驱动第一到第四块#1_#4中的触摸传感器。在第十显示模式DMlO的时间段期间驱动第十块#10中的像素，然后在第十触摸感测模式SMlO的时间段期间驱动第五到第八块#5-#8中的触摸传感器。在第十一显示模式DMll的时间段期间驱动第十一块#11中的像素，然后在第十一触摸感测模式SMll的时间段期间驱动第九到第十二块#9-#12中的触摸传感器。在第十二显示模式DM12的时间段期间驱动第十二块#12 中的像素，然后在第十二触摸感测模式SM12的时间段期间驱动第十三到第十六块#13-#16 中的触摸传感器。参照图6D，在第十三显示模式DM13的时间段期间驱动第十三块#13中的像素，然后在第十三触摸感测模式SM13的时间段期间驱动第一到第四块#1_#4中的触摸传感器。在第十四显示模式DM14的时间段期间驱动第十四块#14中的像素，然后在第十四触摸感测模式SM14的时间段期间驱动第五到第八块#5-#8中的触摸传感器。在第十五显示模式DM15 的时间段期间驱动第十五块#15中的像素，然后在第十五触摸感测模式SM15的时间段期间驱动第九到第十二块#9-#12中的触摸传感器。在第十六显示模式DM16的时间段期间驱动第十六块#16中的像素，然后在第十六触摸感测模式SM16的时间段期间驱动第十三到第十六块#13-#16中的触摸传感器。根据上述说明可以清楚看出，在根据本发明的具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法中，在时间上划分和交替驱动像素阵列和单元内触摸传感器，从而最小化像素阵列驱动和触摸传感器阵列驱动之间的干扰以及噪声的产生，并且使触摸感测时间最小化。因此，能够提高触摸传感器的感测能力和速度。对所属领域的技术人员来说是显而易见的是，在不脱离本发明精神或范围的情况下可对本发明作出各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书范围及其等效范围内的对本发明的所有各种修改和变型。
权利要求
1.一种显示设备，包括包括像素阵列和触摸传感器阵列的显示面板，所述像素阵列包括多个像素，所述触摸传感器阵列包括形成在该像素阵列中的多个触摸传感器，所述像素阵列和触摸传感器阵列被划分成多个块并被驱动；栅极驱动器，用于以块为单位依次驱动该像素阵列中的多条栅极线；数据驱动器，用于每当所述栅极线被驱动时驱动该像素阵列中的多条数据线；触摸控制器，用于以块为单位依次驱动所述触摸传感器阵列；以及时序控制器，用于将一帧划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式，并且控制所述栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器以使所述显示模式和触摸感测模式交替，其中在所述显示模式下驱动该像素阵列，在所述触摸感测模式下驱动所述触摸传感器阵列。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中该时序控制器将一帧在时间上划分为多个显示模式和多个触摸感测模式，并且生成和输出用以控制所述显示模式和触摸感测模式进行交替的模式切换信号。
3.如权利要求2所述的显示设备，其中所述栅极驱动器和数据驱动器响应于该模式切换信号，在每个显示模式下驱动相应块中的像素阵列，以及该触摸控制器响应于该模式切换信号，在每个触摸感测模式下驱动相应块中的触摸传感器阵列。
4.如权利要求1所述的显示设备，其中该时序控制器包括存储器，所述存储器用于以块为单位存储和输出数据，并且所述时序控制器以比将数据存储在该存储器中的频率更快的频率，将存储在该存储器中的数据提供到该数据驱动器，以及该时序控制器将多个输入同步信号的频率转换为比输入频率更快的频率，并且生成用于控制所述栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器的驱动时序的多个控制信号。
5.如权利要求2所述的显示设备，其中在每个显示模式下驱动在一个块中的像素阵列，并且在每个触摸感测模式下依次驱动在多个块中的触摸传感器阵列。
6.如权利要求1所述的显示设备，其中该显示面板包括液晶面板或有机发光二极管显示面板。
7.如权利要求1所述的显示设备，其中每个触摸传感器包括光电触摸传感器或电容式触摸传感器。
8.—种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括像素阵列和触摸传感器阵列，所述像素阵列包括多个像素，所述触摸传感器阵列包括形成在该像素阵列中的多个触摸传感器， 该方法包括将所述像素阵列和触摸传感器阵列划分成多个块；将一帧在时间上划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式并进行驱动，其中在所述显示模式下驱动在至少一个块中的像素阵列，在所述触摸感测模式下驱动在所述至少一个块中的触摸传感器阵列。
9.如权利要求8所述的方法，其中将该帧在时间上划分为多个显示模式和多个触摸感测模式，并且响应于模式切换信号使所述显示模式和触摸感测模式交替。
10.如权利要求9所述的方法，其中在每个显示模式下驱动在一个块中的像素阵列，并且在每个触摸感测模式下依次驱动在多个块中的触摸传感器阵列。
全文摘要
本发明公开了一种具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法。该显示设备包括包括像素阵列和触摸传感器阵列的显示面板，像素阵列包括多个像素，触摸传感器阵列包括形成在像素阵列中的多个触摸传感器，像素阵列和触摸传感器阵列被划分成多个块并被驱动；栅极驱动器，以块为单位依次驱动像素阵列中的多条栅极线；数据驱动器，每当栅极线被驱动时驱动像素阵列中的多条数据线；触摸控制器，以块为单位依次驱动触摸传感器阵列；及时序控制器，将一帧划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式，并控制栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器以使驱动像素阵列的显示模式和驱动触摸传感器阵列的触摸感测模式交替。
文档编号G09G3/20GK102402330SQ20111027130
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月6日 优先权日2010年9月8日
发明者徐正勋, 秋敎奕, 金善烨, 黄相守 申请人:乐金显示有限公司
技术领域：
本发明涉及一种具有触摸传感器的显示设备，更特别地，涉及一种可在时间上划分并且交替驱动触摸传感器和显示区域的显示设备，从而减少噪声的产生并减少感测时间；以及涉及一种用于驱动该显示设备的方法。
背景技术：
近年来，可通过触摸各种显示设备的屏幕来输入信息的触摸传感器(触摸屏或触摸面板)被广泛应用于计算机系统中作为信息输入设备。该触摸传感器使用户能够通过手指或指示笔简单地触摸屏幕来移动或选择屏幕上显示的信息。因此，不分年龄段和性别，人们可以轻易地使用触摸传感器。触摸传感器感测显示设备屏幕上的触摸位置并输出触摸信息。计算机系统分析该触摸信息并执行命令。主要使用平面显示面板例如液晶显示面板、等离子体显示面板或有机发光二极管显示面板作为该显示设备。根据触摸传感器的感测原理，触摸传感器可以有电阻膜型、电容型、光学型、红外线型、超声波型或电磁型。一般地，触摸传感器被制造为面板形式，其被附接到显示设备的顶部以执行触摸输入功能。然而，由于触摸面板与显示设备是分别制造的，所以增加了制造成本。此外，还增加了显示设备的总厚度和重量。因此导致显示设备的移动性变差，而且限制了显示设备的设计。为了解决上述问题，近年来发展出了一种通过将触摸传感器放置在显示面板例如液晶显示面板或有机发光二极管显示面板中而形成的单元内(in-cell)触摸传感器。主要将利用光电晶体管根据发光强度来识别触摸的光电触摸传感器或者根据电容变化来识别触摸的电容式触摸传感器用作单元内触摸传感器。光电触摸传感器根据光电晶体管的光漏电流来识别触摸，所述光漏电流是由于光入射到触摸体上或者从触摸体上反射而产生的。电容式触摸传感器根据当导电体例如人体或指示笔触摸时使得少量电荷移动到触摸点而产生的电容变化来识别触摸。在附接到常规显示设备上的触摸传感器中，显示设备和触摸传感器是单独驱动的，因此可以同时驱动显示设备和触摸传感器。然而，在安装在显示设备的像素阵列中的单元内触摸传感器中，不能同时驱动显示设备和触摸传感器。因此，需要一种驱动具有单元内触摸传感器的显示设备的新方法。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法，其基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种可在时间上划分并且交替驱动单元内触摸传感器和显示区域以便减少噪声的产生并减少感测时间的显示设备及其驱动方法。本发明的其他优点、目的和特点的一部分在下面的具体说明中给出，一部分对于所属领域普通技术人员在阅读下文后将变得显而易见或者可通过实施本发明而获悉。本发明的目的和其他优点可以通过以下说明书及其权利要求书以及附图中所具体给出的结构来实现和获得。为了实现这些目的和其他优点，根据本发明的目的，如这里具体化和广义描述的， 一种显示设备包括包括像素阵列和触摸传感器阵列的显示面板，所述像素阵列包括多个像素，所述触摸传感器阵列包括形成在该像素阵列中的多个触摸传感器，所述像素阵列和触摸传感器阵列被划分成多个块并被驱动；栅极驱动器，用于以块为单位依次驱动该像素阵列中的多条栅极线；数据驱动器，用于每当所述栅极线被驱动时驱动该像素阵列中的多条数据线；触摸控制器，用于以块为单位依次驱动所述触摸传感器阵列；以及时序控制器， 用于将一帧划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式，并且控制所述栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器以使所述显示模式和触摸感测模式交替，其中在所述显示模式下驱动该像素阵列，在所述触摸感测模式下驱动所述触摸传感器阵列。优选地，所述时序控制器可将一帧在时间上划分为多个显示模式和多个触摸感测模式，并且可生成和输出用以控制所述显示模式和触摸感测模式进行交替的模式切换信号。优选地，所述栅极驱动器和数据驱动器可响应于该模式切换信号，在每个显示模式下驱动相应块中的像素阵列，以及该触摸控制器可响应于该模式切换信号，在每个触摸感测模式下驱动相应块中的触摸传感器阵列。优选地，所述时序控制器可包括存储器，所述存储器用于以块为单位存储和输出数据，并且所述时序控制器可以以比将数据存储在该存储器中的频率更快的频率，将存储在该存储器中的数据提供到该数据驱动器。并且，该时序控制器可将多个输入同步信号的频率转换为比输入频率更快的频率，并且生成用于控制所述栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器的驱动时序的多个控制信号。优选地，所述显示面板可以包括液晶面板或有机发光二极管显示面板。并且，每个触摸传感器可包括光电触摸传感器或电容式触摸传感器。根据本发明的另一方面，提供一种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括像素阵列和触摸传感器阵列，所述像素阵列包括多个像素，所述触摸传感器阵列包括形成在该像素阵列中的多个触摸传感器，该方法包括将所述像素阵列和触摸传感器阵列划分成多个块；将一帧在时间上划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式并进行驱动，其中在所述显示模式下驱动在至少一个块中的像素阵列，在所述触摸感测模式下驱动在所述至少一个块中的触摸传感器阵列。优选地，可将所述帧在时间上划分为多个显示模式和多个触摸感测模式，并且可响应于模式切换信号使所述显示模式和触摸感测模式交替。优选地，可在每个显示模式下驱动在一个块中的像素阵列，并且可在每个触摸感测模式下依次驱动在多个块中的触摸传感器阵列。应当理解，前面对本发明的概括说明和以下对本发明的具体说明都是示例性和解释性的，其意图是为所要求保护的本发明提供进一步解释。
附图用于提供对本发明的进一步理解，并且被结合在本申请中构成本申请的一部分。附图中示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是示意性示出了根据本发明一个实施方式的具有触摸传感器的显示设备的驱动单元的框图；图2是示出了安装有图1中的触摸传感器的显示面板的垂直结构截面图；图3是示出了安装有图1中的触摸传感器的显示面板的一个示例等效电路图；图4是示出了安装有图1中的触摸传感器的显示面板的另一示例等效电路图；图5是示出了安装有图1中的触摸传感器的显示面板的驱动波形视图；以及图6A-6D是依次示出了根据本发明一个实施方式的、基于依次划分驱动顺序 (sequential division driving sequence)的显示面板的驱动区域视图。
具体实施例方式现在将参考本发明的优选实施方式进行具体说明，在附图中示出了其中的多个例子。尽可能地在整个附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。图1是示意性示出了根据本发明一个实施方式的具有触摸传感器的显示设备的驱动单元的框图，图2是示出了图1所示显示面板10的垂直结构的截面图。参照图1，该显示设备包括显示面板10，其中安装有多个触摸传感器TS ；用于驱动显示面板10的数据驱动器12和栅极驱动器14 ；用于控制面板驱动单元的时序控制器， 该面板驱动单元包括数据驱动器12和栅极驱动器14 ；以及用于控制显示面板10中的触摸传感器TS的触摸控制器20。时序控制器16和触摸控制器20连接到主机系统30。时序控制器16和数据驱动器12可以集成在不同的集成电路(IC)中。替代地，时序控制器16可以安装在数据驱动器12中，从而集成在单个IC中。触摸控制器20和时序控制器16可以集成在不同的IC中。替代地，触摸控制器20可以安装在时序控制器16中， 从而集成在单个IC中。显示面板10可以包括平面显示面板例如液晶显示面板(下文称为“液晶面板”)、 等离子体显示面板或有机发光二极管显示面板。作为一个例子，下文将描述液晶面板作为显示面板10。当使用液晶面板作为显示面板10时，如图2所示，显示面板10包括形成有滤色器阵列40的滤色器基板42 ；形成有薄膜晶体管阵列44和触摸传感器阵列45的薄膜晶体管基板46 ；位于滤色器基板42和薄膜晶体管基板46之间的液晶层48 ；分别附接到滤色器基板42和薄膜晶体管基板46的外侧上的上、下偏振板50和52 ；以及附接到上偏振板 50上的钢化玻璃基板M。可以通过在扭曲向列(TN)模式或垂直对准(VA)模式中的垂直电场驱动液晶层48。替代地，可以通过在面内切换(IPQ模式或边缘场切换(FR5)模式中的水平电场驱动液晶层48。显示面板10包括布置有多个像素的像素阵列和在该像素阵列中布置有多个触摸传感器TS的触摸传感器阵列。
该像素阵列中的每个像素通过组合红、绿、蓝色子像素以根据液晶排列的改变 (该液晶排列的改变是基于数据信号而发生的)来调节透光率，从而实现期望的颜色。每个子像素PX包括连接到栅极线GL和数据线DL的薄膜晶体管，以及并行连接到该薄膜晶体管的液晶电容器和存储电容器。利用通过该薄膜晶体管供给到像素电极的数据信号与供给到公共电极的公共电压之间的电压差对该液晶电容器充电，并且该液晶电容器驱动液晶以调节透光率。存储电容器稳定地保持充入该液晶电容器中的电压。该触摸传感器阵列包括连接到传感器驱动线SL和读出线ROL的多个触摸传感器 TS。每个触摸传感器TS可以包括利用光电晶体管根据发光强度来识别触摸的光电触摸传感器或根据电容变化来识别触摸的电容式触摸传感器。该光电触摸传感器根据光电晶体管的光漏电流来识别触摸，所述光漏电流是由于光入射到触摸体上或者从触摸体上反射而产生的。该电容式触摸传感器根据当导电体例如人体或指示笔触摸时使得少量电荷移动到触摸点而产生的电容变化来识别触摸。例如，电容式触摸传感器TS与触摸体形成触摸电容器 Cf，以改变电容并通过读出线ROL输出对应于电容变化的信号。考虑到触摸点的尺寸为大约3-5mm，每个触摸传感器TS由多个像素构成。例如，当触摸点的线宽度为大约4mm时，每个触摸传感器TS可以由大约50个像素构成。如图5所示，安装有触摸传感器TS的显示面板10在时间上被划分为将数据记录在像素阵列中的显示模式DM和驱动该触摸传感器阵列的触摸感测模式SM，显示模式DM 和触摸感测模式SM是交替驱动的。为此，该像素阵列和触摸传感器阵列被划分为多个块 (block)。像素块和触摸传感器块被交替驱动。主机系统30将图像数据和多个同步信号提供到时序控制器16，分析从触摸控制器20输入的触摸信息，并执行命令。时序控制器16对从主机系统30输入的图像数据执行各种信号处理，并且将数据提供给数据驱动器12。例如，为了提高液晶的响应速度，时序控制器16可以通过根据相邻帧之间的数据差添加一过冲值(overshoot value)或下冲值(undershoot value)的过驱动方式来校正和输出数据。而且，时序控制器16通过使用从主机系统30输入的多个同步信号，例如垂直同步信号、水平同步信号、数据使能信号和点时钟，生成用于控制数据驱动器 12的驱动时序的数据控制信号以及用于控制栅极驱动器14的驱动时序的栅极控制信号， 并将该数据控制信号和栅极控制信号分别输出到数据驱动器12和栅极驱动器14。该数据控制信号包括用于控制数据信号的锁存(latch)的源极起始脉冲和源极采样时钟，用于控制数据信号的极性的极性控制信号，和用于控制数据信号的输出时间段的源极输出使能信号。该栅极控制信号包括用于控制栅极信号的扫描的栅极起始脉冲和栅极移位时钟，以及用于控制栅极信号的输出时间段的栅极输出使能信号。特别地，为了如图5所示将各个帧在时间上划分为多个显示模式DM和多个触摸感测模式SM,并且交替驱动显示模式DM和触摸感测模式SM,时序控制器16生成用以控制显示模式DM和触摸感测模式SM进行交替的模式切换信号，从而控制数据驱动器12、栅极驱动器14和触摸控制器20。时序控制器16控制数据驱动器12和栅极驱动器14在显示模式 DM下被驱动，控制触摸控制器20在触摸感测模式SM下被驱动。并且，时序控制器16将图像数据以块为单位存储在存储器中，并输出该图像数据用以将显示面板10在时间上划分为多个块并驱动这多个块。以比正常周期(normal cycle)更短的周期驱动该像素阵列，从而在不增加每帧的时间段的同时确保触摸传感器驱动时间。为此，时序控制器16控制从存储器读出数据的时钟频率比将数据存储在存储器中的时钟频率更快，并且以较快的频率控制用于控制数据驱动器12和栅极驱动器14的数据控制信号和栅极控制信号。为此，控制同步信号例如垂直同步信号、水平同步信号、数据使能信号和点时钟的频率，将其转换为比来自主机系统的输入频率更快的频率。例如，时序控制器16以比正常60Hz帧频率更快的 100HzU20Hz或180Hz帧频率控制数据驱动器12和栅极驱动器14。而且，时序控制器16 将以快速频率控制的至少一个同步信号提供到触摸控制器20，从而使得触摸控制器20能够控制触摸传感器阵列以较快速度被驱动。这里，存储器可以安装在时序控制器16的内部或外部。栅极驱动器14响应于来自时序控制器16的栅极控制信号和模式切换信号，以块为单位划分在显示面板10的薄膜晶体管阵列上形成的多条栅极线GL，并且在每个显示模式DM下依次驱动相应块中的栅极线GL。为此，栅极驱动器14可以被划分为多个块。每个块可以响应于模式切换信号，在每个显示模式DM下开始扫描操作。栅极驱动器14不会响应于模式切换信号在触摸感测模式SM下驱动栅极线GL。栅极驱动器16在每条栅极线GL 的相应扫描时间段期间提供栅极导通电压(gate on voltage)的扫描脉冲，在其余时间段期间提供栅极关断电压(gate off voltage) 0栅极驱动器14由至少一个栅极IC构成。栅极驱动器14可以安装在电路薄膜例如载带封装(TCP)、覆晶薄膜(chip on film，即C0F) 或柔性印刷电路(FPC)上，并且可以使用卷带自动接合(TAB)方法附接到显示面板10上， 或者可以使用玻载芯片(COG)方法安装到显示面板10上。而且，栅极驱动器14可以使用板内选通(gate in panel,即GIP)方法安装在显示面板10中，使得栅极驱动器14与像素阵列和触摸传感器阵列一起形成在薄膜晶体管基板上。数据驱动器12响应于来自时序控制器16的数据控制信号和模式切换信号，在每个显示模式DM下向显示面板10的多条数据线DL提供数据信号。数据驱动器12不会响应于模式切换信号在触摸感测模式SM下驱动数据线GL。数据驱动器12使用伽马电压将从时序控制器16输入的数字数据转换为正/负模拟数据信号，并且每当每条栅极线GL被驱动时驱动像素阵列中的多条数据线DL，以向数据线DL提供数据信号。数据驱动器12由至少一个数据IC构成。数据驱动器12可以安装在电路薄膜例如TCP、COF或FPC上，并且可以使用TAB方法附接到显示面板10上，或者可以使用COG方法安装到显示面板10上。触摸控制器20响应于来自时序控制器16的至少一个同步信号和模式切换信号， 在每个触摸感测模式SM下在时间上划分并且驱动触摸传感器阵列。根据通过读出线ROL从触摸传感器TS输出的读出信号来感测触摸，计算触摸坐标并将所计算的坐标提供给主机系统30。为此，触摸控制器20可以包括读出电路，用于使用从触摸传感器TS输入的读出信号来生成感测数据；以及信号处理器，用于响应于至少一个同步信号和模式切换信号在每个触摸感测模式SM下在时间上划分和驱动触摸传感器阵列(即传感器驱动线)，并使用来自读出电路的感测数据计算触摸坐标值。读出电路可以包括放大器，用于将读出信号与预定参考电压相比较，并生成用于指示是否发生触摸的感测信号；以及模数转换器(ADC)， 用于将模拟感测信号转换为数字感测数据并将该数字感测数据输出到信号处理器。该信号处理器基于读出线ROL的位置信息(X坐标)和被驱动的传感器驱动线SL的位置信息(Y坐标)计算触摸坐标值(XY坐标)。触摸控制器20不会响应于模式切换信号在显示模式DM下驱动触摸传感器阵列。图3是图1所示的显示面板10的一个示例等效电路图。特别地，图3示出了其中安装有光电触摸传感器PTS的液晶面板的等效电路。参照图3，光电触摸传感器PTS安装在液晶面板的像素阵列中。每个子像素包括在通过栅极线GL与数据线DL之间的交叉所限定的每个像素区域上形成的像素薄膜晶体管 Tpx，和并行连接到像素薄膜晶体管Tpx的液晶电容器Clc和存储电容器Cst。液晶电容器 Clc包括连接到像素薄膜晶体管Tpx的像素电极，用于供给公共电压的公共电极，以及液晶层，其中通过该像素电极和公共电极向该液晶层施加垂直电场或水平电场。像素薄膜晶体管Tpx响应来自相应栅极线GL的栅极信号，将来自数据线DL的数据信号存储在液晶电容器Clc和存储电容器Cst中。根据存储在液晶电容器Clc中的数据信号来驱动液晶。存储电容器Cst稳定地保持用以驱动液晶电容器Clc的数据信号。光电触摸传感器PTS包括用于根据发光强度感测触摸的传感器薄膜晶体管Tss ； 用于向传感器薄膜晶体管Tss供给偏置电压的偏置线BL(图1的传感器驱动线SL)；用于存储传感器薄膜晶体管Tss的输出信号的存储电容器Cst2 ；用于输出存储在存储电容器Cst2 中的信号的开关薄膜晶体管Tsw ；和连接到开关薄膜晶体管Tsw的读出线R0L。传感器薄膜晶体管Tss的栅极和第一电极连接到偏置线BL，并且传感器薄膜晶体管Tss的第二电极连接到存储电容器Cst2 ；所述第一电极和第二电极根据电流方向成为源极和漏极。存储电容器Cst2连接在传感器薄膜晶体管Tss的第二电极和栅极之间。开关薄膜晶体管Tsw的栅极连接到栅极线GL，并且开关薄膜晶体管Tsw的第一和第二电极分别连接到存储电容器Cst2和读出线ROL。传感器薄膜晶体管Tss响应于由于触摸而产生的入射光或反射光的发光强度，生成光漏电流，并且将该光漏电流存储到存储电容器Cst2中。开关薄膜晶体管Tsw响应于栅极线GL的栅极信号，将存储在存储电容器Cst2中的电压输出到读出线R0L。因此，光电触摸传感器PTS基于入射光或反射光的发光强度，向读出线ROL输出用于指示是否发生触摸的信号。图4是图1所示的显示面板10的另一个示例等效电路图。特别地，图4示出了其中安装有电容式触摸传感器CTS的液晶面板的等效电路。参照图4，电容式触摸传感器CTS安装在液晶面板的像素阵列中。如前所述，每个子像素包括连接到栅极线GL和数据线DL的像素薄膜晶体管Tpx，以及并行连接到像素薄膜晶体管Tpx的液晶电容器Clc和存储电容器Cst。电容式触摸传感器CTS包括与触摸体一起形成感测电容器Cf的感测电极20 ； — 对传感器栅极线SGLa和SGLb(图1的传感器驱动线SL)；第一开关薄膜晶体管Tswl，其响应于对第一传感器栅极线SGLa的控制，利用电源线PL与感测电极20的一端形成电流路径；和第二开关薄膜晶体管Tsw2，其响应于对第二传感器栅极线SGLb的控制，利用读出线 ROL与感测电极20的另一端之间形成电流路径。这里，可以用连接到存储电容器Cst的公共电极的公共线替代电源线PL，因此可以省略电源线PL。第一开关薄膜晶体管Tswl的栅极连接到第一传感器栅极线SGLa，第一开关薄膜晶体管Tswl的第一电极连接到电源线PL，并且第一开关薄膜晶体管Tswl的第二电极连接到感测电极20的一端；所述第一电极和第二电极根据电流方向成为源极和漏极。第二开关薄膜晶体管Tsw2的栅极连接到第二传感器栅极线SGLb，第二开关薄膜晶体管Tsw2的第一电极连接到读出线R0L，并且第二开关薄膜晶体管Tsw2的第二电极连接到感测电极20的另一端；所述第一电极和第二电极根据电流方向成为源极和漏极。第一开关薄膜晶体管Tswl响应于第一传感器栅极线SGLa，将来自电源线PL的驱动电压Vd供给到感测电极20。这时，当触摸体触摸该液晶显示设备的表面时，就在该触摸体与感测电极20之间形成感测电容器Cf。随后，第二开关薄膜晶体管Tsw2响应于第二传感器栅极线SGLb的栅极信号，将来自电源线PL的驱动电压Vd供给到感测电极20，使之输出与通过触摸电容器Cf引入到感测电极20上的电荷量相应的信号。图5是安装有图1所示触摸传感器的显示面板10的驱动波形视图。参照图5，一帧(60Hz，16. 7ms)在时间上被划分为多个显示模式DM和多个触摸感测模式SM。显示模式DM和触摸感测模式SM被交替驱动。在每个显示模式DM下，通过各扫描脉冲SPl依次驱动相应块的多条栅极线GL。在每个触摸感测模式SM下，通过各扫描脉冲SP2依次驱动相应块的多条传感器驱动线SL。显示模式DM和触摸感测模式SM被交替重复。在每个显示模式DM下驱动的栅极线GL的数量与在每个触摸感测模式SM下驱动的传感器驱动线SL的数量可以彼此不同。每个显示模式DM的时间段可以与每个触摸感测模式 SM的时间段相等或不等。例如，假定传感器驱动线SL的数量为16，将一帧划分为16个显示模式DM1-DM16 和16个触摸感测模式SM1-SM16，并且显示模式DM和触摸感测模式SM被交替驱动。这里， 可以通过实验计算可能进行感测的最大时间来设定各触摸感测模式SM1-SM16的时间段。 例如，一帧 16. 7ms 可以在时间上被划分为 DMl (0. 5ms) — SMl (0. 5ms) — DM2 (0. 5ms) — SM2 (0 5ms) — · · · DM16 (0. 5ms) — SM16 (0. 5ms)—空闲时间段(0. 7ms)，并按照上述划分进行驱动。图6A-6D是依次示出了显示面板10被划分为16个块并且在16个显示模式 DM1-DM16和16个触摸感测模式SM1-SM16下被依次驱动的视图。参照图6A-6D，在16个显示模式DM1-DM16的每个显示模式下驱动包含在一个块中的像素，而在16个触摸感测模式SM1-SM16的每个触摸感测模式下驱动包含在四个块中的触摸传感器。因此，在一帧中，像素阵列被扫描一次，而触摸传感器阵列被扫描四次，从而提高了触摸传感器的感测能力和速度。特别地，参照图6A，在第一显示模式DMl的时间段期间驱动第一块#1中的像素， 然后在第一触摸感测模式SMl的时间段期间驱动第一到第四块#1_#4中的触摸传感器。在第二显示模式DM2的时间段期间驱动第二块#2中的像素，然后在第二触摸感测模式SM2的时间段期间驱动第五到第八块#5-#8中的触摸传感器。在第三显示模式DM3的时间段期间驱动第三块#3中的像素，然后在第三触摸感测模式SM3的时间段期间驱动第九到第十二块 #9-#12中的触摸传感器。在第四显示模式DM4的时间段期间驱动第四块#4中的像素，然后在第四触摸感测模式SM4的时间段期间驱动第十三到第十六块#13-#16中的触摸传感器。参照图6B，在第五显示模式DM5的时间段期间驱动第五块#5中的像素，然后在第五触摸感测模式SM5的时间段期间驱动第一到第四块#1_#4中的触摸传感器。在第六显示模式DM6的时间段期间驱动第六块#6中的像素，然后在第六触摸感测模式SM6的时间段期间驱动第五到第八块#5-#8中的触摸传感器。在第七显示模式DM7的时间段期间驱动第七块#7中的像素，然后在第七触摸感测模式SM7的时间段期间驱动第九到第十二块#9-#12中的触摸传感器。在第八显示模式DM8的时间段期间驱动第八块#8中的像素，然后在第八触摸感测模式SM8的时间段期间驱动第十三到第十六块#13_#16中的触摸传感器。参照图6C，在第九显示模式DM9的时间段期间驱动第九块#9中的像素，然后在第九触摸感测模式SM9的时间段期间驱动第一到第四块#1_#4中的触摸传感器。在第十显示模式DMlO的时间段期间驱动第十块#10中的像素，然后在第十触摸感测模式SMlO的时间段期间驱动第五到第八块#5-#8中的触摸传感器。在第十一显示模式DMll的时间段期间驱动第十一块#11中的像素，然后在第十一触摸感测模式SMll的时间段期间驱动第九到第十二块#9-#12中的触摸传感器。在第十二显示模式DM12的时间段期间驱动第十二块#12 中的像素，然后在第十二触摸感测模式SM12的时间段期间驱动第十三到第十六块#13-#16 中的触摸传感器。参照图6D，在第十三显示模式DM13的时间段期间驱动第十三块#13中的像素，然后在第十三触摸感测模式SM13的时间段期间驱动第一到第四块#1_#4中的触摸传感器。在第十四显示模式DM14的时间段期间驱动第十四块#14中的像素，然后在第十四触摸感测模式SM14的时间段期间驱动第五到第八块#5-#8中的触摸传感器。在第十五显示模式DM15 的时间段期间驱动第十五块#15中的像素，然后在第十五触摸感测模式SM15的时间段期间驱动第九到第十二块#9-#12中的触摸传感器。在第十六显示模式DM16的时间段期间驱动第十六块#16中的像素，然后在第十六触摸感测模式SM16的时间段期间驱动第十三到第十六块#13-#16中的触摸传感器。根据上述说明可以清楚看出，在根据本发明的具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法中，在时间上划分和交替驱动像素阵列和单元内触摸传感器，从而最小化像素阵列驱动和触摸传感器阵列驱动之间的干扰以及噪声的产生，并且使触摸感测时间最小化。因此，能够提高触摸传感器的感测能力和速度。对所属领域的技术人员来说是显而易见的是，在不脱离本发明精神或范围的情况下可对本发明作出各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书范围及其等效范围内的对本发明的所有各种修改和变型。
权利要求
1.一种显示设备，包括包括像素阵列和触摸传感器阵列的显示面板，所述像素阵列包括多个像素，所述触摸传感器阵列包括形成在该像素阵列中的多个触摸传感器，所述像素阵列和触摸传感器阵列被划分成多个块并被驱动；栅极驱动器，用于以块为单位依次驱动该像素阵列中的多条栅极线；数据驱动器，用于每当所述栅极线被驱动时驱动该像素阵列中的多条数据线；触摸控制器，用于以块为单位依次驱动所述触摸传感器阵列；以及时序控制器，用于将一帧划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式，并且控制所述栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器以使所述显示模式和触摸感测模式交替，其中在所述显示模式下驱动该像素阵列，在所述触摸感测模式下驱动所述触摸传感器阵列。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中该时序控制器将一帧在时间上划分为多个显示模式和多个触摸感测模式，并且生成和输出用以控制所述显示模式和触摸感测模式进行交替的模式切换信号。
3.如权利要求2所述的显示设备，其中所述栅极驱动器和数据驱动器响应于该模式切换信号，在每个显示模式下驱动相应块中的像素阵列，以及该触摸控制器响应于该模式切换信号，在每个触摸感测模式下驱动相应块中的触摸传感器阵列。
4.如权利要求1所述的显示设备，其中该时序控制器包括存储器，所述存储器用于以块为单位存储和输出数据，并且所述时序控制器以比将数据存储在该存储器中的频率更快的频率，将存储在该存储器中的数据提供到该数据驱动器，以及该时序控制器将多个输入同步信号的频率转换为比输入频率更快的频率，并且生成用于控制所述栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器的驱动时序的多个控制信号。
5.如权利要求2所述的显示设备，其中在每个显示模式下驱动在一个块中的像素阵列，并且在每个触摸感测模式下依次驱动在多个块中的触摸传感器阵列。
6.如权利要求1所述的显示设备，其中该显示面板包括液晶面板或有机发光二极管显示面板。
7.如权利要求1所述的显示设备，其中每个触摸传感器包括光电触摸传感器或电容式触摸传感器。
8.—种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括像素阵列和触摸传感器阵列，所述像素阵列包括多个像素，所述触摸传感器阵列包括形成在该像素阵列中的多个触摸传感器， 该方法包括将所述像素阵列和触摸传感器阵列划分成多个块；将一帧在时间上划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式并进行驱动，其中在所述显示模式下驱动在至少一个块中的像素阵列，在所述触摸感测模式下驱动在所述至少一个块中的触摸传感器阵列。
9.如权利要求8所述的方法，其中将该帧在时间上划分为多个显示模式和多个触摸感测模式，并且响应于模式切换信号使所述显示模式和触摸感测模式交替。
10.如权利要求9所述的方法，其中在每个显示模式下驱动在一个块中的像素阵列，并且在每个触摸感测模式下依次驱动在多个块中的触摸传感器阵列。
全文摘要
本发明公开了一种具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法。该显示设备包括包括像素阵列和触摸传感器阵列的显示面板，像素阵列包括多个像素，触摸传感器阵列包括形成在像素阵列中的多个触摸传感器，像素阵列和触摸传感器阵列被划分成多个块并被驱动；栅极驱动器，以块为单位依次驱动像素阵列中的多条栅极线；数据驱动器，每当栅极线被驱动时驱动像素阵列中的多条数据线；触摸控制器，以块为单位依次驱动触摸传感器阵列；及时序控制器，将一帧划分为至少一个显示模式和至少一个触摸感测模式，并控制栅极驱动器、数据驱动器和触摸控制器以使驱动像素阵列的显示模式和驱动触摸传感器阵列的触摸感测模式交替。
文档编号G09G3/20GK102402330SQ20111027130
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月6日 优先权日2010年9月8日
发明者徐正勋, 秋敎奕, 金善烨, 黄相守 申请人:乐金显示有限公司
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