CN103164095B - 具有触摸传感器的显示装置及其触摸数据处理方法 - Google Patents

具有触摸传感器的显示装置及其触摸数据处理方法 Download PDF

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Abstract

具有触摸传感器的显示装置及其触摸数据处理方法。该显示装置包括：触摸屏，其在Tx线和Rx线的交叉处形成传感器节点；Tx驱动电路，其向所述Tx线供应触摸驱动脉冲；Rx驱动电路，其通过所述Rx线接收所述传感器节点的电压，对传感器节点电压进行采样，并通过模数转换将所采样的传感器节点电压转换为触摸原始数据；以及触摸控制器，其接收所述触摸原始数据并进行二值化，基于二值化的触摸原始数据来提取触摸区域，基于触摸区域的位置和触摸区域的数量对计算块的尺寸进行不同的设置，仅对所述计算块的触摸原始数据执行触摸计算。

Description

具有触摸传感器的显示装置及其触摸数据处理方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种具有触摸传感器的显示装置及其触摸数据处理方法。
背景技术
由于家用电器和电子设备的重量轻且外形薄的趋势，触摸屏已经取代按钮开关成为了用户输入装置。触摸屏是一种被设置成用户直接触摸屏幕而无需使用其它输入装置来输入信息的装置。触摸屏开始被用在蜂窝电话市场中并且已经广泛用于多数IT产品。
显示装置中使用的触摸屏包括多个触摸传感器。这些触摸传感器可以按照in-cell类型嵌入在显示板中。另选地，触摸传感器可按照on-cell类型或add-oncell类型与显示板结合。触摸传感器可以实现为电阻型触摸传感器、电容型触摸传感器、电磁型触摸传感器等。电容型触摸传感器感测电容发生改变的位置并且感测触摸部分，电容型触摸传感器已被广泛使用。
触摸方法有单触摸和多触摸。如图1A所示，单触摸是一种以用户的手指仅仅触摸触摸屏上的一个部分并仅仅识别该触摸屏的这一个触摸的部分的方法。单触摸被用于饭店、自动售货机、博物馆展品说明、教育机构、机场自助登机器等处。图1B所示的多触摸到目前为止占据了整个触摸市场的一小部分。然而，近来，在iPhone中偏好使用一种利用用户的两个手指来放大和缩小显示图像的功能，因此多触摸逐渐被关注。
如图2A和2B所示，触摸屏TSP中包含的电容型触摸传感器包括多个传感器节点TSN。传感器节点TSN形成在多条Tx线和多条Rx线的交叉处并且构成了互电容。每个电容型触摸传感器都计算充入互电容中的电容在触摸操作前后的变化并识别触摸位置。
现有技术电容型触摸传感器获得与触摸传感器的数量相对应的触摸原始数据，以获得触摸轮廓，并基于触摸轮廓的所有触摸原始数据来确定是否执行了触摸操作。如果执行了触摸操作，则计算触摸坐标。如图2A和2B所示，现有技术电容型触摸传感器不考虑触摸区域的位置、触摸区域的数量等对通过感测操作获得的所有触摸原始数据执行触摸计算，以确定是否执行了触摸操作并计算触摸坐标。因此，由于要计算大量数据，所以很难提高触摸计算速度。如图2A和2B所示，现有技术电容型触摸传感器不考虑触摸区域的位置、触摸区域的数量等将与所有传感器节点TSN相对应的触摸轮廓的整个区域设置为计算块（block）。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种能够提高触摸计算速度的具有触摸传感器的显示装置及其触摸数据处理方法。
一方面，存在一种具有触摸传感器的显示装置，该显示装置包括：触摸屏，其被配置为在多条Tx线和多条Rx线的交叉处形成多个传感器节点；具有所述触摸屏的显示板；Tx驱动电路，其被配置为向所述多条Tx线供应触摸驱动脉冲；Rx驱动电路，其被配置为通过所述多条Rx线接收所述传感器节点的电压，对接收的传感器节点电压进行采样，并通过模数转换将所采样的传感器节点电压转换为触摸原始数据；以及触摸控制器，其被配置为接收所述触摸原始数据并进行二值化，基于二值化的触摸原始数据来提取触摸区域，基于所提取的触摸区域的位置和所提取的触摸区域的数量对计算块的尺寸进行不同的设置，仅对所述计算块的触摸原始数据执行触摸计算，为所述触摸区域赋予触摸标签，并且计算触摸坐标值。
另一方面，存在一种具有触摸传感器的显示装置的触摸数据处理方法，该显示装置包括：触摸屏，其在多条Tx线和多条Rx线的交叉处形成多个传感器节点；具有所述触摸屏的显示板；Tx驱动电路，其向所述多条Tx线供应触摸驱动脉冲；Rx驱动电路，其通过所述多条Rx线接收所述传感器节点的电压，对接收的传感器节点电压进行采样，并通过模数转换将所采样的传感器节点电压转换为触摸原始数据，该触摸数据处理方法包括以下步骤：接收所述触摸原始数据并进行二值化，并且基于二值化的触摸原始数据来提取触摸区域；基于所提取的触摸区域的位置和所提取的触摸区域的数量对计算块的尺寸进行不同的设置；仅对所述计算块的触摸原始数据执行触摸计算以为所述触摸区域赋予触摸标签，并且计算触摸坐标值。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，附图被并入且构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1A例示了单触摸的示例；
图1B例示了多触摸的示例；
图2A和2B例示了不考虑触摸位置、触摸位置的数量等将与所有传感器节点相对应的触摸轮廓的整个区域设置为计算块的示例；
图3是根据本发明示例实施方式的具有触摸传感器的显示装置的框图；
图4-6例示了根据本发明示例实施方式的触摸屏和显示板的各种组合；
图7示意性例示了触摸控制器的构造；
图8例示了对触摸原始数据进行二值化的方法；
图9例示了在单触摸操作中设置计算块的示例；
图10A-10D例示了在多触摸操作中设置计算块的各种示例；并且
图11例示了根据本发明示例实施方式的具有触摸传感器的显示装置的触摸数据处理方法。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的实施方式，其示例在附图中示出。只要有可能，在所有附图中用相同的标号来表示相同或等同的部件。需要注意，如果确定现有技术会误导本发明的实施方式，则该技术的详细说明将被省略。
下面参照图3至11来说明本发明的示例实施方式。
图3是根据本发明示例实施方式的具有触摸传感器的显示装置的框图。图4-6例示了触摸屏和显示板的各种组合。
如图3所示，根据本发明示例实施方式的显示装置包括显示板DIS、显示驱动电路、定时控制器400、触摸屏TSP、触摸屏驱动电路、触摸控制器306等。该显示装置的所有组件都被可操作地连接和配置。
根据本发明实施方式的显示装置可以基于平板显示器（例如液晶显示器（LCD）、场发射显示器（FED）、等离子体显示板（PDP）、有机发光二极管（OLED）显示器和电泳显示器（EPD））来实现。在以下说明中，将以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。其它平板显示器也可以使用。
显示板DIS包括下玻璃基板GLS2、上玻璃基板GLS1以及形成在下玻璃基板GLS2与上玻璃基板GLS1之间的液晶层。显示板DIS的下玻璃基板GLS2包括：多条数据线D1至Dm，其中m是自然数；与数据线D1至Dm交叉的多条选通线（或扫描线）G1至Gn，其中n是自然数；形成在数据线D1至Dm与选通线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；多个存储电容器，每个存储电容器都连接至像素电极并保持液晶单元的电压，等等。
显示板DIS的像素分别形成在由数据线D1至Dm和选通线G1至Gn限定的像素区中，从而形成矩阵结构。每个像素的液晶单元都由根据供应给像素电极的数据电压与供应给公共电极的公共电压之间的电压差而生成的电场来驱动，由此调节由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（或扫描脉冲）而导通，由此将来自数据线D1至Dm的电压供应给液晶单元的像素电极。
显示板DIS的上玻璃基板GLS1可以包括黑底（blackmatrix）、滤色器等。显示板DIS的下玻璃基板GLS2可以配置为COT（TFT上滤色器）结构。在此情况下，黑底和滤色器可以形成在显示板DIS的下玻璃基板GLS2上。
偏振片POL1和POL2分别附接到显示板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分别形成在显示板DIS的上玻璃基板GLS1和下玻璃基板GLS2的与液晶接触的内表面上。柱状间隔体可以形成在显示板DIS的上玻璃基板GLS1和下玻璃基板GLS2之间，用来将液晶单元的单元间隙保持恒定。
背光单元可以设置在显示板DIS的背面。背光单元可以被配置为边缘型背光单元和直下型背光单元之一以向显示板DIS提供光。显示板DIS可以实现为任意已知的模式，所述模式包括扭曲向列（TN）模式、垂直配向（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。显示驱动电路将输入图像的视频数据电压施加给显示板DIS的像素。数据驱动电路202将从定时控制器400接收的数字视频数据RGB转换为正负模拟伽马补偿电压并输出数据电压。数据驱动电路202随后将该数据电压供应给数据线D1至Dm。扫描驱动电路204依次将与数据电压同步的选通脉冲供应给选通线G1至Gn，并选择显示板DIS中的要施加该数据电压的像素行。
定时控制器400从外部主机***接收定时信号，例如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能DE和主时钟MCLK。定时控制器400利用这些定时信号来生成分别用于控制数据驱动电路202和扫描驱动电路204的操作定时的数据定时控制信号和扫描定时控制信号。数据定时控制信号包括源采样时钟SSC、源输出使能SOE、极性控制信号POL等。扫描定时控制信号包括选通开始脉冲GSP、选通移位时钟GSC、选通输出使能GOE等。
如图4所示，触摸屏TSP可以附接在显示板DIS的上偏振片POL1上。另选地，如图5所示，触摸屏TSP可以形成在上偏振片POL1与上玻璃基板GLS1之间。另选地，如图6所示，触摸屏TSP可以按照in-cell方式连同显示板DIS的像素阵列一起形成在下玻璃基板GLS2上。在图4-6中，“PIX”表示液晶单元的像素电极。
触摸屏TSP包括：Tx线T1至Tj，其中j是小于n的正整数；与Tx线T1至Tj交叉的Rx线R1至Ri，其中i是小于m的正整数；以及形成在Tx线T1至Tj与Rx线R1至Ri的交叉处的i×j个传感器节点。
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线T1至Tj供应触摸驱动脉冲并通过Rx线R1至Ri来感测传感器节点的电压（或传感器节点电压），以将感测到的传感器节点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）40中。
Tx驱动电路302响应于从触摸控制器306接收的Tx设置信号来设置Tx通道，该Tx通道将输出触摸驱动脉冲。Tx驱动电路302将触摸驱动脉冲供应给连接至在每个感测时间响应于Tx设置信号而设置的Tx通道的Tx线T1至Tj。
Rx驱动电路304响应于从触摸控制器306接收的Rx设置信号来设置Rx通道，该Rx通道将接收传感器节点的电压。Rx驱动电路304通过连接至响应于Rx设置信号而设置的Rx通道的Rx线R1至Ri来接收传感器节点电压，并对传感器节点电压进行采样。Rx驱动电路304将所采样的传感器节点电压转换为数字数据（即，针对模数转换时的触摸原始数据），并将触摸原始数据发送给触摸控制器306。
触摸控制器306通过诸如I2C总线、串行***接口（SPI）和***总线之类的接口连接至Tx驱动电路302和Rx驱动电路304。触摸控制器306分别将Tx设置信号和Rx设置信号供应给Tx驱动电路302和Rx驱动电路304。因此，触摸控制器306将Tx通道设置为输出触摸驱动脉冲，而将Rx通道设置为接收传感器节点电压。触摸控制器306向Rx驱动电路304供应用于对嵌入在Rx驱动电路304中的采样电路的采样定时进行控制的开关控制信号，以控制传感器节点电压的采样定时。此外，触摸控制器306向嵌入在Rx驱动电路304中的模数转换器（ADC）供应模数转换时钟，以控制传感器节点电压的模数转换定时。
触摸控制器306从Rx驱动电路304接收触摸原始数据并对触摸原始数据进行二值化。触摸控制器306基于二值化的触摸原始数据来提取触摸区域，并设置由以最短距离包围该触摸区域的四条边（或四条边界）构成的计算块，从而提高触摸计算速度。触摸控制器306仅对该计算块的触摸原始数据执行触摸计算，由此为触摸区域赋予了触摸标签（或触摸ID）并计算触摸区域的触摸坐标值。触摸控制器306按照显示板DIS的分辨率来校正计算出的触摸坐标值并将校正后的触摸坐标值P(x,y)作为HID格式的数字触摸数据发送给外部主机***。主机***运行与从触摸控制器306接收的触摸原始数据的触摸坐标值P(x,y)有关的应用。
图7示意性例示了触摸控制器306的构造。图8例示了基于先前确定的阈值对触摸原始数据进行二值化的方法。图9例示了在单触摸操作中设置计算块的示例。图10A-10D例示了在多触摸操作中设置计算块的各种示例。
如图7所示，触摸控制器306包括触摸感测单元306A、触摸自动跟踪（lock-on）单元306B和分辨率校正单元306C。
触摸感测单元306A从Rx驱动电路304接收触摸屏TSP的所有触摸原始数据。如图8所示，触摸感测单元306A基于先前确定的阈值对触摸原始数据进行二值化。触摸感测单元306A将大于阈值的触摸原始数据设为“1”而将小于或等于阈值的触摸原始数据设为“0”，由此对触摸屏TSP的所有触摸原始数据进行二值化。触摸感测单元306A提取数据值为“1”的区域作为触摸区域。触摸区域的数量可以如图9所示为一个，并且可以如图10A至10D所示为至少两个。
触摸感测单元306A基于触摸区域的位置和数量对计算块的尺寸进行不同的设置，从而提高触摸计算速度。为此，触摸感测单元306A设置由以最短距离包围（这些）触摸区域的四条边（或四条边界）构成的计算块。例如，如图9所示，触摸感测单元306A设置由以最短距离包围单个触摸区域的四条边（或四条边界）构成的计算块。如图10A至10D所示，触摸感测单元306A设置由以最短距离包围多个触摸区域的四条边（或四条边界）构成的计算块。图10A例示了被计算块包围的两个触摸区域，图10B例示了被计算块包围的三个触摸区域，图10C例示了被计算块包围的四个触摸区域，图10D例示了被计算块包围的五个触摸区域。在图10A至10D中，计算块的尺寸是通过将多个触摸区域当中最外面的触摸区域用作顶点而确定的。
在现有技术中，对触摸屏的所有触摸原始数据执行触摸计算。另一方面，触摸感测单元306A仅对计算块的触摸原始数据执行触摸计算，由此为触摸区域赋予触摸标签（或触摸ID）。在本发明的实施方式中，因为仅对计算块的触摸原始数据执行触摸计算，所以要计算的数据量随着计算块的尺寸的减小而减少。结果，提高了触摸计算速度。
当进行触摸操作并随后触摸位置移动时，触摸自动跟踪单元306B不将沿着移动路径的连续触摸位置识别为多个单独的触摸区域而是识别为一个触摸区域。因此，提高了触摸位置的精度。
分辨率校正单元306C仅对计算块的触摸原始数据执行触摸坐标提取算法，以计算触摸坐标值。在本发明的实施方式中，因为通过触摸坐标提取算法仅对计算块的触摸原始数据进行计算，所以要计算的数据量减少。结果，提高了触摸计算速度。
因为触摸屏TSP的物理分辨率小于显示板DIS的物理分辨率，所以分辨率校正单元306C按照显示板DIS的物理分辨率来校正计算出的触摸坐标值。分辨率校正单元306C计算在X轴方向位于中心节点两侧的左侧传感器节点的传感器数据和右侧传感器节点的传感器数据以及第一偏置值，该中心节点最接近触摸区域的中心点并且具有峰数据，第一偏置值是基于X轴方向上的峰数据而设置的。分辨率校正单元306C将第一偏置值与中心节点的x坐标相加，并将相加的结果乘以通过将显示板DIS的水平分辨率除以触摸屏TSP的水平分辨率而得到的第一分辨率比，由此来补偿触摸区域的x坐标。此外，分辨率校正单元306C计算在Y轴方向位于中心节点两侧的上侧传感器节点的传感器数据和下侧传感器节点的传感器数据以及第二偏置值，第二偏置值是基于Y轴方向上的峰数据而设置。分辨率校正单元306C将第二偏置值与中心节点的y坐标相加，并将相加的结果乘以通过将显示板DIS的垂直分辨率除以触摸屏TSP的垂直分辨率而得到的第二分辨率比，由此来补偿触摸区域的y坐标。分辨率校正单元306C输出触摸区域的经补偿的x坐标和y坐标作为校正后的触摸坐标值P(x,y)。
图11例示了根据本发明实施方式的具有触摸传感器的显示装置的触摸数据处理方法。
如图11所示，在步骤S10，根据本发明实施方式的显示装置的触摸数据处理方法从Rx驱动电路接收触摸屏的所有触摸原始数据。
在步骤S20，根据本发明实施方式的显示装置的触摸数据处理方法基于先前确定的阈值对触摸原始数据进行二值化，并基于二值化的触摸原始数据来提取触摸区域。
根据本发明实施方式的显示装置的触摸数据处理方法基于触摸区域的位置和触摸区域的数量对计算块的尺寸进行不同的设置，从而提高触摸计算速度。为此，在步骤S30，该触摸数据处理方法确定触摸区域的数量是一个还是多个。当形成了一个触摸区域时，在步骤S40，该触摸数据处理方法设置由以最短距离围绕一个触摸区域的四条边（或四条边界）构成的计算块。当触摸区域的数量是多个时，在步骤S50，该触摸数据处理方法设置由以最短距离围绕这多个触摸区域的四条边（或四条边界）构成的计算块。
在步骤S60，根据本发明实施方式的显示装置的触摸数据处理方法仅对计算块的触摸原始数据执行触摸计算。在步骤S70，该触摸数据处理方法为触摸区域赋予触摸标签（或触摸ID），并仅对计算块的触摸原始数据执行触摸坐标提取算法以计算触摸坐标值。
如上所述，根据本发明实施方式的具有触摸传感器的显示装置及其触摸数据处理方法基于触摸区域的位置和数量对计算块的尺寸进行不同的设置，并仅对计算块的触摸原始数据执行触摸计算。因此，根据本发明实施方式的具有触摸传感器的显示装置及其触摸数据处理方法与现有技术相比可以显著减少要计算的数据量，由此可以显著提高触摸计算速度。
尽管已经参照多个示例性实施方式对实施方式进行了说明，但是应该理解，本领域技术人员可以想到许多其它变型和实施方式，这些都落在本公开的原理的范围内。更具体来讲，在本公开、附图和所附权利要求的范围内可以对主体组合布置的部件和/或排布进行各种改动和变型。除了对于部件和排布的改动和变型之外，另外的使用对于本领域技术人员而言也是明显的。
本申请要求2011年12月9日提交的韩国专利申请No.10-2011-0132021的优先权，在此通过引用的方式将该申请的全部内容并入，就如同在本文进行了详细阐述一样。

Claims (8)

1.一种具有触摸传感器的显示装置，该显示装置包括：
触摸屏，其被配置为在多条Tx线和多条Rx线的交叉处形成多个传感器节点；
具有所述触摸屏的显示板；
Tx驱动电路，其被配置为向所述多条Tx线供应触摸驱动脉冲；
Rx驱动电路，其被配置为通过所述多条Rx线接收所述传感器节点的电压，对接收的传感器节点电压进行采样，并通过模数转换将所采样的传感器节点电压转换为触摸原始数据；以及
触摸控制器，其被配置为接收所述触摸原始数据并进行二值化，基于二值化的触摸原始数据来提取触摸区域，基于所提取的触摸区域的位置和所提取的触摸区域的数量对计算块的尺寸进行不同的设置，所述计算块由以最短距离包围所述触摸区域的四条边或四条边界组成，仅对所述计算块的触摸原始数据执行触摸计算，为所述触摸区域赋予触摸标签，并且计算触摸坐标值。
2.根据权利要求1所述的具有触摸传感器的显示装置，其中，当所提取的触摸区域的数量是一个时，所述触摸控制器设置由以最短距离包围这一个触摸区域的四条边或四条边界组成的所述计算块。
3.根据权利要求1所述的具有触摸传感器的显示装置，其中，当所提取的触摸区域的数量是多个时，所述触摸控制器设置由以最短距离包围这多个触摸区域的四条边或四条边界组成的所述计算块。
4.根据权利要求3所述的具有触摸传感器的显示装置，其中，所述计算块的尺寸是将所述多个触摸区域当中最外面的触摸区域用作顶点而确定的。
5.一种具有触摸传感器的显示装置的触摸数据处理方法，该显示装置包括：触摸屏，其在多条Tx线和多条Rx线的交叉处形成多个传感器节点；具有所述触摸屏的显示板；Tx驱动电路，其向所述多条Tx线供应触摸驱动脉冲；Rx驱动电路，其通过所述多条Rx线接收所述传感器节点的电压，对接收的传感器节点电压进行采样，并通过模数转换将所采样的传感器节点电压转换为触摸原始数据，该触摸数据处理方法包括以下步骤：
接收所述触摸原始数据并进行二值化，并且基于二值化的触摸原始数据来提取触摸区域；
基于所提取的触摸区域的位置和所提取的触摸区域的数量对计算块的尺寸进行不同的设置，所述计算块由以最短距离包围所述触摸区域的四条边或四条边界组成；以及
仅对所述计算块的触摸原始数据执行触摸计算以为所述触摸区域赋予触摸标签，并且计算触摸坐标值。
6.根据权利要求5所述的触摸数据处理方法，其中，对计算块的尺寸进行不同的设置的步骤包括：当所提取的触摸区域的数量是一个时，设置由以最短距离包围这一个触摸区域的四条边或四条边界组成的所述计算块。
7.根据权利要求5所述的触摸数据处理方法，其中，对计算块的尺寸进行不同的设置的步骤包括：当所提取的触摸区域的数量是多个时，设置由以最短距离包围这多个触摸区域的四条边或四条边界组成的所述计算块。
8.根据权利要求7所述的触摸数据处理方法，其中，所述计算块的尺寸是将所述多个触摸区域当中最外面的触摸区域用作顶点而确定的。
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