觸摸和姿勢感測系統及其驅動方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種觸摸和姿勢感測系統及其驅動方法。
【背景技術】
[0002]用戶接口(UI)被構造為人(用戶)能夠與各種電氣裝置和電子裝置進行通信，并且因此能夠容易地根據其需要來控制這些裝置。用戶接口的示例包括:小鍵盤、鍵盤、鼠標、屏上顯示(OSD)和具有紅外通信功能或射頻(RF)通信功能的遠程控制器。用戶接口技術已經持續地演進以增加用戶的感覺和操作方便性。用戶接口已經發展為包括觸摸Π、語音識別n、3D Π等。近來已經在家用電器中使用用于姿勢感測的姿勢Π。
[0003]觸摸UI感測如下對象，該對象直接觸摸觸摸屏，或從與觸摸屏的水平類似的水平接近觸摸屏。觸摸Π通過使用包括電阻或電容觸摸傳感器的觸摸屏來感測用戶或物體輸入的觸摸。
[0004]姿勢Π通過使用相機或運動傳感器來空間地感測用戶姿勢或物體運動。電容觸摸感測系統能夠感測直接接觸其的手指或者離觸摸傳感器很近的手指，但是對電容觸摸感測系統而言難以基于在遠離觸摸傳感器的位置處的用戶運動或物體運動來感測空間輸入(或姿勢輸入)。在不同系統中實施觸摸UI和姿勢UI。在不同系統中實施觸摸UI和姿勢UI導致成本急劇增加并且增加硬件復雜度。
[0005]通過將觸摸傳感器以盒內(in-cell)方式嵌入在顯示面板中，I幀時段被劃分為顯示驅動時段和觸摸傳感器驅動時段，以防止像素驅動信號影響觸摸傳感器信號。將觸摸傳感器嵌入在顯示面板中使得難以在不影響像素驅動信號和觸摸傳感器驅動信號的情況下確保姿勢感測時段。顯示面板屏幕越大使得越難以確保姿勢感測時段，這是因為在I幀時段內的顯示驅動時段和觸摸傳感器驅動時段變得更長。
[0006]本申請要求2013年11月26日提交的韓國專利申請N0.10-2013-0144506的優先權，通過引用將其并入這里，如在此完全闡述一樣。
【發明內容】
[0007]本發明的一方面是提供一種觸摸和姿勢感測系統及其驅動方法，能夠使用嵌入在顯示面板中的傳感器來感測觸摸和姿勢，并且確保足夠的觸摸感測時段和足夠的姿勢感測時段。
[0008]在一方面，本發明的示例性實施方式提供一種觸摸和姿勢感測系統，該觸摸和姿勢感測系統包括:顯示面板，其包括像素陣列、傳感器和連接到傳感器的傳感器線；顯示驅動電路，其在顯示驅動時段期間將數據電壓寫到像素陣列的像素；以及傳感器驅動電路，其在觸摸感測時段期間將觸摸傳感器驅動信號施加到傳感器以感測觸摸輸入，并且在姿勢感測時段期間將姿勢傳感器驅動信號施加到傳感器以感測姿勢輸入。
[0009]在另一方面，本發明的示例性實施方式提供一種觸摸和姿勢感測系統的驅動方法，該方法包括下述步驟:在顯示驅動時段期間將數據電壓寫到像素陣列的像素；在觸摸感測時段期間將觸摸傳感器驅動信號施加到傳感器以感測觸摸輸入；以及在姿勢感測時段期間將姿勢傳感器驅動信號施加到傳感器以感測姿勢輸入。
[0010]姿勢感測時段被分配在I幀時段的除了顯示驅動時段和觸摸感測時段之外的剩余部分中。
【附圖說明】
[0011]附圖被包括進來以提供對本發明的進一步理解，并且附圖被并入本說明書并構成本說明書的一部分，附圖例示本發明的實施方式，并且與說明書一起用于說明本發明的原理。在圖中:
[0012]圖1是示出根據本發明的示例性實施方式的觸摸和姿勢感測系統的框圖；
[0013]圖2是示出互電容觸摸傳感器的等效電路圖；
[0014]圖3是示出Tx線和Rx線的一部分的放大頂平面圖；
[0015]圖4是示出IXD的像素的等效電路圖；
[0016]圖5是示出OLED顯示器的像素的等效電路圖；
[0017]圖6和圖7是示出根據本發明的示例性實施方式的觸摸和姿勢感測系統的驅動方法的波形圖；
[0018]圖8是示出根據本發明的第一示例性實施方式的觸摸和姿勢傳感器驅動電路的框圖；
[0019]圖9是示出自電容觸摸和姿勢傳感器的等效電路圖；以及
[0020]圖10是示出根據本發明的第二示例性實施方式的觸摸和姿勢傳感器驅動電路的框圖。
【具體實施方式】
[0021]本發明的顯示裝置可以被實施為平板顯示器，例如，液晶顯示器(LCD)、有機發光二極管顯示器(0LED顯示器)等。
[0022]本發明的觸摸和姿勢感測系統使用電容傳感器來感測觸摸輸入和姿勢輸入。姿勢輸入可以由用戶姿勢來創建。
[0023]電容傳感器可以被實施為自電容傳感器或互電容傳感器。自電容傳感器以對應的方式連接到沿著一個方向形成的傳感器線。互電容傳感器形成在彼此正交并且其間插入有介電層的兩條傳感器線的交叉處。
[0024]下面，將參考附圖來詳細描述本發明的示例性實施方式。在整個說明書中，相同的附圖標記表示基本相同的組件。在下面的描述中，將省略可能不必要地使得本發明的主旨不清楚的在現有技術中已知的功能或元件的詳細描述。
[0025]參考圖1和圖2，根據本發明的觸摸和姿勢感測系統包括:顯示面板100，其中嵌入有觸摸和姿勢傳感器C ；以及觸摸和姿勢傳感器驅動電路300 (下面，稱為“傳感器驅動電路”)，其用于驅動觸摸和姿勢傳感器C。
[0026]顯示面板100的像素陣列包括像素PIX，像素PIX由數據線Dl至Dm (m是正整數)和選通線Gl至Gn(η是正整數)限定。像素PIX可以被實施為圖4的IXD的像素或者圖5的OLED顯示器的像素。
[0027]如圖4中所示，IXD的像素PIX包括:TFT (薄膜晶體管)，其形成在數據線Dl至Dm與選通線Gl至Gn的交叉處；像素電極，其將被以數據電壓充電；公共電極，其將被以公共電壓Vcom供電；和存儲電容器Cst，其連接到像素電極以保持液晶盒的電壓。
[0028]如圖5中所示，OLED的像素PIX包括:開關TFT (ST);驅動TFT (DT)，其連接到開關TFT(ST) ;0LED和存儲電容器Cst，其連接到驅動TFT(DT);以及電極，其將被以高電勢像素供電電壓VDD和低電勢像素供電電壓VSS供電。像素PIX中的每一個可以進一步包括補償電路，補償電路用于感測和補償驅動TFT(DT)的閾值電壓和遷移率。
[0029]顯示面板100可以進一步包括濾色器和黑色矩陣。在IXD中，背光單元可以被布置在顯示面板100的背表面下方。
[0030]顯示面板100的像素PIX由顯示驅動電路驅動。顯示驅動電路將輸入圖像數據寫到像素PIX。顯示驅動電路包括:數據驅動電路202、選通驅動電路(或掃描驅動電路)204和時序控制器206。
[0031]數據驅動電路202被在顯示驅動時段期間驅動，以將接收自時序控制器206的數字視頻數據RGB轉換為伽馬補償電壓并且輸出數據電壓。從數據驅動電路202輸出的數據電壓被通過數據線Dl至Dm供應到像素PIX。選通驅動電路204被在顯示驅動時段期間驅動，以順序地供應與數據電壓同步的選通脈沖(或掃描脈沖)，并且選擇顯示面板100的數據電壓被寫到的線。選通脈沖在選通高電壓VGH與選通低電壓VGL之間擺動。
[0032]在時序控制器206的控制下，數據驅動電路202和選通驅動電路204被驅動，以在顯示驅動時段期間創建輸入，并且在觸摸傳感器驅動時段和姿勢傳感器驅動時段期間不創建任何新的輸入。數據驅動電路202在觸摸傳感器驅動時段和姿勢傳感器驅動時段期間保持在前一顯示驅動時段的最后時間點輸出的數據電壓，并且將數據線的電壓保持恒定。選通驅動電路202在觸摸傳感器驅動時段和姿勢傳感器驅動時段期間沒有生成任何選通脈沖，并且將選通線的電壓保持在選通低電壓VGL。
[0033]時序控制器206將接收自主機系統的輸入圖像的數字視頻數據發送到數據驅動電路202。時序控制器206通過使用接收自主機系統的輸入時序信號來生成時序控制信號(用于控制數據驅動電路202和選通驅動電路204的操作時序)，所述接收自主機系統的輸入時序信號例如為垂直同步信號Vsync、水平同步信號Hsync、數據使能信號DE和主時鐘MCLK。
[0034]時序控制器206生成同步信號Tsync,用于將I巾貞時段時間劃分(time-dividing)為:顯示驅動時段、觸摸傳感器驅動時段和姿勢感測時段。傳感器驅動電路200響應于來自時序控制器206的同步信號Tsync而與顯示驅動電路同步。
[0035]主機系統可以被實施為下述各項中的任一種:電視系統、機頂盒、導航系統、DVD播放器、藍光播放器、個人計算機(PC)、家庭影院系統和電話系統。主機系統包括其中嵌入有定標器(scaler)的芯片上系統(SoC)，并且因此將輸入圖像的數字視頻數據轉換為適合于在顯示面板100上顯示的數據格式。主機系統將數字視頻數據RGB和時序信號Vsync、Hsync、DE和MCLK發送到時序控制器206。此外，主機系統運行與接收自傳感器驅動電路300的觸摸輸入或姿勢