具有触摸传感器的显示设备及其触摸坐标数据发送方法

摘要

本发明提供具有触摸传感器的显示设备及其触摸坐标数据发送方法。所述具有触摸传感器的显示设备包括：具有触摸屏的显示面板；Tx驱动电路，所述Tx驱动电路向触摸屏的Tx电极线施加触摸驱动脉冲；Rx驱动电路，所述Rx驱动电路对由于施加触摸驱动脉冲而通过触摸屏的Rx电极线所接收的触摸传感器的电压进行采样，并且根据触摸传感器的电压输出触摸原始数据；以及触摸控制器，所述触摸控制器基于触摸原始数据获得多个触摸组，将所述多个触摸组中被执行了触摸操作的有效触摸组的传送格式设定为可变触摸坐标包，并且向外部主机系统传送所述可变触摸坐标包。

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及具有触摸传感器的显示设备以及发送该显示设备的触摸 坐标数据的方法。

背景技术

由于家用电气和电子装置的轻重量和薄外观的趋势，触摸屏已经代替按钮开关作 为用户输入装置。触摸屏包括多个触摸传感器。电容型触摸屏包括Tx电极线、与Tx 电极线交叉的Rx电极线和在Tx电极线和Rx电极线的交叉处形成的传感器节点。每 一个传感器节点具有互电容。

显示设备包括触摸屏驱动器，该触摸屏驱动器感测在触摸操作前后对传感器节点 改变的电压变化并且决定导电材料的接触位置。触摸屏驱动器包括触摸控制器和触摸 屏驱动电路。

触摸屏驱动电路向连接到Tx通道的Tx电极线施加驱动脉冲，并且通过Rx电极 线接收传感器节点的电压。每次触摸屏驱动电路感测每一个传感器节点的电压时，触 摸屏驱动电路对通过Rx电极线接收到的传感器节点电压进行采样，并接着将采样的 传感器节点电压转换为数字数据，即，触摸原始数据。触摸屏驱动电路接着将触摸原 始数据传送到触摸控制器。

触摸控制器向触摸屏驱动电路施加设置（setup）信号，并且设置将感测传感器节 点电压的Tx通道和Rx通道。触摸控制器使用嵌入在其中的触摸识别算法程序分析 触摸原始数据，并且输出触摸坐标数据。从触摸控制器输出的触摸坐标数据被传送到 主机系统。主机系统运行触摸坐标值所指示的应用。

触摸控制器可以使用WINDOWS7中的HID（人机接口装置）传送方式或者I²C 传送方式向主机系统传送触摸坐标数据。随着最近的多点触摸技术的发展，触摸识别 数量（即，触摸组数量）增加到等于或者大于10，因此触摸坐标数量大量增加。由 于HID传送方式使用具有快速数据传送速度的USB通信，因而即使触摸坐标数据的 量增加，传送触摸坐标数据花费的时间也相对较短。另一方面，因为在I²C传送方式 中，最大传送频率被限制到约400KHz，如果待传送的触摸坐标数据的量增加，则I²C 传送方式可能会产生问题。

如图1所示，一个触摸帧包括进行触摸感测的第一时段P1、执行触摸识别算法 的第二时段P2以及传送触摸坐标数据的第三时段P3。因而，在具有较低数据传送速 度的I²C传送方式中，第三时段P3变为确定触摸报告速率的重要因素。

现有技术的I²C传送方式用于传送完整触摸坐标包，该完整触摸坐标包包括全部 触摸组的触摸坐标数据。完整触摸坐标包不仅包括被执行了触摸操作的有效触摸组的 触摸坐标数据，而且包括不被执行触摸操作的无效触摸组的触摸坐标数据。例如，如 图2所示，当设置了11个触摸组T1至T11，并且被执行触摸操作的有效触摸组被设 定为两个触摸组T4和T8时，现有技术的I²C传送方式还包括不被执行触摸操作的无 效触摸组T1至T3、T5至T7、T9至T11。因此，全部触摸组T1至T11的触摸坐标 数据被配置为完整触摸坐标包并且被传送。

图3例示了图2所示的完整触摸坐标包中包括的触摸坐标数据的传送格式。在图 2和图3中，Xn是水平触摸坐标数据，Yn是竖直触摸坐标数据，其中n是自然数。 当考虑到触摸屏的最大分辨率4096（水平分辨率）*4096（竖直分辨率）而将12个 比特分配给水平触摸坐标数据和竖直触摸坐标数据中每一个以用于显示水平和竖直 触摸坐标数据时，需要3个字节来表示一个触摸组的触摸坐标数据。因此，如图3 所示，完整触摸坐标包的数据量是33字节。

在具有约400KHz的传送频率的I²C传送方式中，传送1字节数据需要的时间是 约25μs至30μs，包括如图4所示的延迟。因而，由33字节数据组成的完整触摸坐 标包的传送时间是约825μs到990μs，并且显著地增加。

如上所述，现有技术的I²C传送方式用于传送不仅包括有效触摸坐标数据（即， 有效触摸组的触摸坐标数据）而且还包括无效触摸坐标数据（即，无效触摸组的触摸 坐标数据）的完整触摸坐标包。因此，传送一个触摸帧中的触摸坐标数据需要的时间 增加，并且使用现有技术的I²C传送方式难以提高触摸报告速率。此外，由于传送数 据量的增加导致现有技术的I²C传送方式的传送效率降低，并且其传送差错增加。

发明内容

本发明的实施方式提供了具有触摸传感器的显示设备以及发送该显示设备的触 摸坐标数据的方法，能够减少数据传送需要的时间和传送差错，并且提高触摸报告速 率。

在一个方面，提供一种具有触摸传感器的显示设备，所述具有触摸传感器的显示 设备包括：显示面板，所述显示面板包括具有触摸传感器的触摸屏；Tx驱动电路， 所述Tx驱动电路被配置为向所述触摸屏的Tx电极线施加触摸驱动脉冲；Rx驱动电 路，所述Rx驱动电路被配置为对由于施加所述触摸驱动脉冲而通过触摸屏的Rx电 极线所接收的所述触摸传感器的电压进行采样，并且根据触摸传感器的电压输出触摸 原始数据；以及触摸控制器，所述触摸控制器被配置为基于所述触摸原始数据获得多 个触摸组，将所述多个触摸组中的被执行了触摸操作的有效触摸组的传送格式设定为 可变触摸坐标包，并且向外部主机系统传送所述可变触摸坐标包。

所述可变触摸坐标包包括所述有效触摸组的触摸坐标数据和表示所述多个触摸 组中的有效触摸组的触摸ID指示信息。

可变触摸坐标包的数据量取决于有效触摸组的数量。

所述触摸控制器通过I²C传送方式向主机系统传送所述触摸坐标包。

在另一个方面，提供一种用于传送具有触摸传感器的显示设备的触摸坐标数据的 方法，其中所述显示设备包括具有触摸屏的显示面板，所述方法包括：向所述触摸屏 的Tx电极线施加触摸驱动脉冲；对由于施加所述触摸驱动脉冲而通过触摸屏的Rx 电极线接收的所述触摸传感器的电压进行采样，并根据所述触摸传感器的电压输出触 摸原始数据；以及基于触摸原始数据获得多个触摸组，将所述多个触摸组中被执行了 触摸操作的有效触摸组的传送格式设定为可变触摸坐标包，并且向外部主机系统传送 所述可变触摸坐标包。

附图说明

附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请 的一部分，这些附图例示了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原 理。在附图中：

图1例示一个触摸帧的构造；

图2例示完整触摸坐标包的构造的示例；

图3例示在图2示出的完整触摸坐标包中包括的触摸坐标数据的传送格式；

图4例示按照具有约400KHz的传送频率的I²C传送方式传送1字节数据需要的 时间；

图5是根据本发明的示例实施方式的具有触摸传感器的显示设备的框图；

图6至图8例示根据本发明的示例实施方式的触摸屏和显示面板的各种组合；

图9例示可变触摸坐标包的构造的示例；

图10例示在图9中示出的可变触摸坐标包中包括的触摸坐标数据的传送格式；

图11例示现有技术与本发明的示例实施方式之间在传送数据量和传送时间上的 比较；

图12例示现有技术与本发明的示例实施方式之间在一个触摸帧的构造上的比 较；以及

图13例示按照具有约400KHz的传送频率的I²C传送方式现有技术的传送时间 和本发明的示例实施方式的传送时间的模拟结果之间的比较。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施方式，在附图中例示出了其示例。尽可能在整个附 图中用相同的附图标记代表相同或类似部件。应注意如果确定已知技术可能误导本发 明的实施方式，则省略该已知技术的详细描述。

下面将参照图5到图13描述本发明的示例性实施方式。

图5是根据本发明的示例实施方式的具有触摸传感器的显示设备的框图。图6 至图8例示了根据本发明的示例实施方式的触摸屏和显示面板的各种组合。

如图5所示，根据本发明的示例实施方式的显示设备包括显示面板DIS、显示驱 动电路、时序控制器400、触摸屏TSP、触摸屏驱动电路、触摸控制器306等。显示 设备的全部部件可操作地耦合和配置。

根据本发明的实施方式的显示设备可以基于诸如液晶显示器（LCD）、场发射显 示器（FED）、等离子体显示面板（PDP）、有机发光二极管（OLED）显示器和电泳 显示器（EPD）的平板显示器而实现。在以下的描述中，将使用液晶显示器作为平板 显示器的示例来描述本发明的实施方式。可以使用其它平板显示器。

显示面板DIS包括下玻璃基板GLS2、上玻璃基板GLS1和形成在下玻璃基板 GLS2和上玻璃基板GLS1之间的液晶层。显示面板DIS的下玻璃基板GLS2包括多 个数据线D1至Dm（其中m是自然数）、与数据线D1至Dm交叉的多个选通线（或 者扫描线）G1至Gn（其中n是自然数）、形成在数据线D1至Dm和选通线G1至 Gn的交叉处的多个薄膜晶体管（TFT）、用于将液晶单元充电到数据电压的多个像素 电极和多个存储电容器等，各个存储电容器连接到像素电极并且保持液晶单元的电 压。

显示面板DIS的像素分别形成在由数据线D1至Dm和选通线G1至Gn限定的 像素区域中，以形成矩阵结构。每一个像素的液晶单元由根据施加到像素电极的数据 电压与施加到公共电极的公共电压之间的电压差所生成的电场驱动，因而调整被液晶 单元透射的入射光的量。TFT响应于来自选通线G1至Gn的选通脉冲（或者扫描脉 冲）而导通，因而将来自数据线D1至Dm的电压施加到液晶单元的像素电极。

显示面板DIS的上玻璃基板GLS1可以包括黑底矩阵、滤色器等。显示面板DIS 的下玻璃基板GLS2可以以COT（TFT上的滤色器）结构构造。在此例子中，黑底 矩阵和滤色器可以形成在显示面板DIS的下玻璃基板GLS2上。

偏振板POL1和POL2分别附接到显示面板DIS的上玻璃基板GLS1和下玻璃基 板GLS2。用于设置液晶的预倾角的配向层（alignment layer）分别形成在液晶面板 DIS的上玻璃基板GLS1和下玻璃基板GLS2中接触液晶的内表面上。在液晶面板DIS 的上玻璃基板GLS1和下玻璃基板GLS2之间可以形成有柱间隔区以保持液晶单元的 单元间隔恒定。

背光单元可以布置在显示面板DIS的后表面上。背光单元可以被构造为边缘式背 光单元和直下式背光单元中的一种以向显示面板DIS提供光。显示面板DIS可以按 照任何已知模式来实现，包括扭曲向列（TN）模式、竖直配准（VA）模式、面内切 换（IPS）模式、边缘场切换（FFS）模式等。

显示驱动电路包括数据驱动电路202和扫描驱动电路204。显示驱动电路向显示 面板DIS的像素施加输入图像的视频数据电压。数据驱动电路202基于极性控制信号 POL将从时序控制器400接收的视频数据RGB转换为正模拟伽马补偿电压和负模拟 伽马补偿电压，并且生成数据电压。数据驱动电路202接着将数据电压施加到数据线 D1至Dm。扫描驱动电路204将与数据电压同步的选通脉冲顺序地施加到选通线G1 至Gn，并且选择显示面板DIS的将被施加数据电压的像素线。

时序控制器400从外部主机系统接收时序信号，诸如竖直同步信号Vsync、水平 同步信号Hsync、数据使能DE和主时钟MCLK。时序控制器400产生数据时序控制 信号和扫描时序控制信号，用于使用时序信号分别控制数据驱动电路202和扫描驱动 电路204的操作时序。

扫描时序控制信号包括选通启动脉冲GSP、选通移位时钟GSC、选通输出使能 GOE等。选通启动脉冲GSP指示在显示一个画面的一个竖直周期中扫描操作的启动 水平线。选通移位时钟GSC是被输入到扫描驱动电路204内的移位寄存器以顺序地 移位选通启动脉冲GSP的时钟。选通输出使能GOE控制扫描驱动电路204的输出。

数据时序控制信号包括源启动脉冲SSP、源采样时钟SSC、源输出使能SOE、极 性控制信号POL等。源启动脉冲SSP指示在其中显示与一个水平线相对应的数据的 一个水平周期中数据的起始点。源采样时钟SSC基于其上升沿或者下降沿控制数据 的锁存操作。源输出使能SOE控制数据驱动电路202的输出。极性控制信号POL控 制将要向显示面板DIS的液晶单元施加的数据电压的极性。

时序控制器400将从主机系统接收的视频数据RGB设置为适用于显示面板DIS， 并且将经设置的视频数据RGB提供到数据驱动电路202。

如图6所示，触摸屏TSP可以附接到显示面板DIS的上偏振板POL1。另选地， 如图7所示，触摸屏TSP可以形成在上偏振板POL1和上玻璃基板GLS1之间。另选 地，如图8所示，触摸屏TSP可以按照单元内（in-cell）的方式与显示面板DIS的像 素阵列一起形成在下玻璃基板GLS2上。在图6至图8中，“PIX”表示液晶单元的像 素电极。

触摸屏TSP包括Tx电极线T1至Tj（其中j是小于n的正整数）、与Tx电极线 T1至Tj交叉的Rx电极线R1至Ri（其中i是小于m的正整数）以及形成在Tx电极 线T1至Tj和Rx电极线R1至Ri的交叉处的多个触摸传感器。所述多个触摸传感器 中的每一个被实现为形成在Tx电极线T1至Tj和Rx电极线R1至Ri的对应一个交 叉处的互电容器。

触摸屏驱动电路包括Tx驱动电路302和Rx驱动电路304。触摸屏驱动电路向 Tx电极线T1至Tj施加触摸驱动脉冲，并通过Rx电极线R1至Ri采样触摸传感器 的电压（或者触摸传感器电压）以将采样的触摸传感器电压转换为数字数据。Tx驱 动电路302和Rx驱动电路304可以集成在一个读出集成电路（ROIC）中。

Tx驱动电路302在触摸控制器306的控制下设置将输出触摸驱动脉冲的Tx通道。 Tx驱动电路302在触摸控制器306的控制下产生触摸驱动脉冲，并向连接到Tx通道 的Tx电极线T1至Tj提供触摸驱动脉冲。Tx驱动电路302可以向每一个Tx电极线 T1至Tj重复地提供触摸驱动脉冲，以确保充分的感测时间。

Rx驱动电路304通过连接到Rx电极线R1至Ri的Rx通道接收触摸传感器的电 压，并且响应于从触摸控制器306接收的感测使能信号对触摸传感器电压采样。在一 个触摸帧中，响应于被多次重复施加的触摸驱动脉冲，Rx驱动电路304可以多次重 复地采样每一个触摸传感器的输出。Rx驱动电路304将采样的触摸传感器电压转换 为数字数据，即，触摸原始数据，并且向触摸控制器306传送触摸原始数据。

触摸控制器306通过诸如I²C总线、串行外围接口（SPI）和系统总线这样的接 口连接到Tx驱动电路302和Rx驱动电路304。触摸控制器306向Tx驱动电路302 提供设置信号，并且设置将被提供触摸驱动脉冲的Tx通道。触摸控制器306基于视 频数据RGB的显示时序产生感测使能信号，并且向Rx驱动电路304提供感测使能 信号，从而控制触摸传感器的电压的采样时序。

触摸控制器306使用先前确定的触摸识别算法分析从Rx驱动电路304接收的触 摸原始数据，并且输出触摸坐标数据。触摸控制器306可以将触摸坐标数据分为多个 触摸组。来自触摸控制器306的触摸坐标数据通过I²C传送方式传送到主机系统。主 机系统运行该触摸坐标数据所指示的应用。

触摸控制器306将触摸坐标数据的传送格式设置为包括有效触摸坐标数据（即， 被执行触摸操作的有效触摸组的触摸坐标数据）的可变触摸坐标包，并且通过I²C传 送方式向主机系统传送可变触摸坐标包，以减少数据传送需要的时间和传送差错，并 提高触摸报告速率。可变触摸坐标包还包括触摸ID指示信息，该信息表示在全部触 摸组中被真正执行触摸操作的有效触摸组。也就是说，触摸ID指示信息表示包括有 效触摸坐标数据的有效触摸组。可变触摸坐标包不包括无效触摸坐标数据（即，未被 执行触摸操作的无效触摸组的触摸坐标数据）。可变触摸坐标包的数据量取决于有效 触摸组的数量。由于基于整个触摸坐标数据的有效触摸坐标数据的占有率减小，数据 的传送时间减少。

图9例示了可变触摸坐标包的构造的示例。图10例示了图9所示的可变触摸坐 标包中包括的触摸坐标数据的传送格式。

更具体地，图9例示了多个触摸组T1至T11。触摸控制器306对触摸组T1至 T11中的每一个给予ID，以区分触摸组T1至T11。在图10中，FID1至FID11分别 表示触摸组T1至T11的ID。

如图9所示，当仅仅对触摸组T1至T11中的第四触摸组T4和第八触摸组T8执 行触摸操作时，触摸控制器306将触摸坐标数据的传送格式设置为可变触摸坐标包， 其中包括有效触摸组T4和T8的触摸坐标数据和表示有效触摸组的触摸ID指示信息。 可变触摸坐标包不包括未被执行触摸操作的无效触摸组T1至T3、T5至T7和T9至 T11的触摸坐标数据。

如图10所示，因为触摸组的数量是11个，触摸控制器306在可变触摸坐标包中 使用2个字节存储触摸ID指示信息。关于第一触摸ID FID1到第八触摸ID FID8的 触摸ID指示信息被分别存储在分配的2个字节中的1个字节BYTE1的0到7比特， 关于第九触摸ID FID9到第十一触摸ID FID11的触摸ID指示信息被分别存储在分配 的2个字节中的另1个字节BYTE2的0到2比特。触摸控制器306可以将关于有效 触摸组T4和T8的触摸ID FID4和FID8的触摸ID指示信息存储为“1（开）”，将关 于有效触摸组T1至T3、T5至T7以及T9至T11的触摸ID FID1至FID3、FID5至 FID7和FID9至FID11的触摸ID指示信息存储为“0（关）”。

当考虑到触摸屏TSP的最大分辨率4096（水平分辨率）*4096（竖直分辨率）将 12个比特分配给水平触摸坐标数据和竖直触摸坐标数据中的每一个以用于显示水平 触摸坐标数据和竖直触摸坐标数据时，需要3个字节来表示一个触摸组的触摸坐标数 据。触摸控制器306使用可变触摸坐标包中的k字节存储触摸ID指示信息均为“1 （开）”的有效触摸组的触摸坐标数据。如图10所示，当有效触摸组的数量是2时， 触摸控制器306向可变触摸坐标包分配6个字节，以存储触摸坐标数据。第四触摸组 T4的触摸坐标数据（X4、Y4）被存储在分配的6个字节中的BYTE3至BYTE5这3 个字节中，第八触摸组T8的触摸坐标数据（X8、Y8）被存储在分配的6个字节中的 BYTE6至BYTE8其它3个字节中。在图10中，“X4”是第四触摸组T4的水平触摸 坐标数据，“Y4”是第四触摸组T4的竖直触摸坐标数据，“X8”是第八触摸组T8的水 平触摸坐标数据，并且“Y8”是第八触摸组T8的竖直触摸坐标数据。

图11例示了现有技术与本发明的实施方式之间在传送数据量和传送时间上的比 较。图12例示了现有技术与本发明的实施方式之间在一个触摸帧的构造上的比较。

在现有技术中，如图11中的（A）所示，即使被真正执行触摸操作的有效触摸 组T4和T8的数量是两个，包括全部触摸组T1至T11的触摸坐标数据的完整触摸坐 标包被设定为传送格式。在现有技术中，由于33字节数据的传送量，传送时间增加。 如图12所示，一个触摸帧包括执行触摸感测的第一时段P1、执行触摸识别算法的第 二时段P2以及传送触摸坐标数据的第三时段P3。在现有技术中，如图12中的（A） 所示，分配给传送触摸坐标数据的第三时段P3的长度增加，因而难以提高触摸报告 速率。

另一方面，在本发明的实施方式中，如图11中的（B）所示，当被真正执行触 摸操作的有效触摸组T4和T8的数量是两个时，包括有效触摸组T4和T8的触摸坐 标数据和触摸ID指示信息的可变触摸坐标包被设定为传送格式。在本发明的实施方 式中，由于8字节数据的传送量，极大地减小了传送时间。在本发明的实施方式中， 如图12中的（B）所示，分配给传送触摸坐标数据的第三时段P3的长度可以根据有 效触摸组的数量而自由地调整，因而易于提高触摸报告速率。

由于基于全部触摸组的有效触摸组的占有率减小，因而构建可变触摸坐标包的数 据的传送量和分配给传送触摸坐标数据的第三时段P3的长度减小。如果不对全部触 摸组进行触摸操作，则有效触摸组的数量小于触摸组的总数量。在这种情况中，如果 在本发明的实施方式中使用可变触摸坐标包，则与现有技术相比，一个触摸帧的长度 减小了预定时间Td，并且由于一个触摸帧的长度减小，还提高了触摸报告速率。

图13例示了按照具有约400KHz的传送频率的I²C传送方式的现有技术的传送 时间和本发明的示例实施方式的传送时间的模拟结果之间的比较。在图13所示的实 验中，假定设置了11个触摸组并且对11个触摸组中的两个执行触摸操作。

在具有约400KHz的传送频率的I²C传送方式中，传送1字节数据需要的时间是 约25μs至30μs，包括延迟。

当如在现有技术中传送格式被设定为由33个字节组成的完整触摸坐标包时，数 据的传送时间是约825μs到990μs，并且如图13的（A）所示非常长。

另一方面，当如在本发明的实施方式中传送格式被设定为由8个字节组成的可变 触摸坐标包时，如图13的（B）所示，与现有技术相比数据的传送时间极大地减小 到了约200μs到240μs。

如上所述，本发明的实施方式使用多个触摸组中的被真正执行触摸操作的有效触 摸组的触摸坐标数据来构建可变触摸坐标包，并且传送可变触摸坐标包。因此，本发 明的实施方式减小了数据的传送量，因而在具有低传送速度的I²C传送方式中减少了 数据传送需要的时间和传送差错。结果，可以提高触摸报告速率。

尽管参照多个示例性实施方式描述了实施方式，应理解的是本领域技术人员可得 出落入本公开的原理的范围内的许多其他修改和实施方式。更具体地说，可以在本公 开、附图及所附权利要求的范围内对本主题组合装置的组成部件和/装置进行各种变 换和修改。除对组成部件和/或装置的变换和修改外，替代性使用对本领域的技术人 员也是明显的。

本申请要求2011年12月22日提交的韩国专利申请No.10-2011-0140512的优选 权，通过引用将并入其中用于所有目的，如同全面在此阐述一样。