CN1773335A - 包含传感元件的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种显示装置，其包括：显示面板单元；第一传感器，形成在显示面板单元上，并且根据外部的光产生第一传感信号；第二传感器，形成在显示面板单元上，并且响应触摸产生第二传感信号。

Description

包含传感元件的显示装置
                         技术领域
本发明涉及一种包含传感元件的显示装置及其驱动方法。
                         背景技术
液晶显示器(LCD)包括设置有像素电极和公共电极的一对面板和位于面板之间的介电各项异性的液晶层。像素电极布置成矩阵，并且与开关元件例如薄膜晶体管(TFT)连接，以使像素电极逐行接收图像数据电压。公共电极覆盖两个面板之一的全部表面，并且被供给公共电压。像素电极、公共电极的对应部分以及液晶层的对应部分一起形成液晶电容器。液晶电容器和与液晶电容器连接的开关元件形成像素的基本元件。
LCD通过对像素电极和公共电极施加电压来产生电场，并且改变电场的强度来调节穿过液晶层的光的透过率，从而显示图像。
触摸屏面板是手指或者触摸笔在其上触摸来写字、画图或者使用图标命令装置例如电脑执行指令的装置。触摸屏面板具有它本身的机理来确定是否存在触摸和在哪存在触摸。触摸屏面板通常附于显示装置例如LCD上。然而，由于触摸屏面板的成本导致设置有触摸屏的LCD制造成本高，由于将触摸屏面板附于LCD的额外步骤而导致生产率低，LCD的亮度下降，LCD的厚度增加等。
包括薄膜晶体管的光传感器已经代替触摸屏面板包含在LCD中的像素中。光传感器感应在显示器的区域上的入射光的变化来为LCD提供信息，所述信息包括是否用户的手指或者其它结构正在接触屏幕和在哪里使用了触摸。
然而，光传感器的性能根据外部因素例如外部光的强度、背光灯的强度、温度等变化。结果，可存在由这些因素引起的光感应功能中的许多错误，从而，光传感器传达实际不存在的触摸，或者不传达存在的真实触摸。
                         发明内容
本发明提供了一种显示装置，其包括：显示面板单元；第一传感器，形成在显示面板单元上，并且根据外部的光产生第一传感信号；第二传感器，形成在显示面板单元上，并且响应触摸来产生第一传感信号。
第一传感器可包括响应触摸可与预定电压连接的开关，具体地，响应触摸的压力可与预定电压连接。
开关可包括：第一电极；第二电极，与第一电极分离，并且与预定电压连接，第二电极与第一电极响应对第二传感器施加的压力形成电连接。
显示面板单元可包括第一面板和面向第一面板并与第一面板分离的第二面板，其中，第一面板和第二面板之间的距离通过施加在第二传感器上的压力而改变。
第一传感器可包括位于第一面板上的第一传感电极和位于第二面板上的第二传感电极。
显示面板单元还可包括位于第一面板和第二面板之间的液晶层。
显示面板单元还可包括位于第一面板上的第一显示电极和位于第二面板上的第二显示电极。
第二传感电极与第二显示电极彼此连接，并且可形成连续平面。
第一传感电极和第二传感电极之间的距离可小于第一显示电极和第二显示电极之间的距离。
第二传感电极和第一传感电极响应在第二面板上施加的压力可形成电连接。
第二面板还可包括位于第二传感电极下面并且面向第一显示电极的突起。
第一传感电极和第二传感电极之间的距离为大约0.1微米至大约1.0微米。
显示面板单元还可包括位于第一面板和第二面板之间的隔离物。
根据本发明另一个实施例的一种检测触摸的显示装置，包括：显示面板，在其上施加触摸；第一传感器，形成在显示面板上，并且感应第一物理量；第二传感器，形成在显示面板上，并且感应与第一物理量不同的第二物理量，其中，所述触摸改变第一物理量和第二物理量。
由触摸引起的第一物理量的变化可包括比由触摸引起的第物理量的变化更宽的区域。
第二物理量可包括光的亮度，第一物理量可包括压力。
第一传感器可包括开关，开关响应第二物理量的变化来产生双态输出信号，第二传感器可产生具有根据第二物理量的幅值的幅值的指示信号。
第二物理量对除了触摸以外的刺激比第一物理量更敏感。
根据本发明实施例的一种显示装置，包括：显示面板单元；多个第一传感器，形成在显示面板单元上，并且根据外部的光来产生第一传感信号；多个第二传感器，形成在显示面板上，并且响应触摸来产生第二传感信号。
每个第二传感器可包括开关，开关响应触摸可与预定电压连接，优选地，开关响应由触摸施加的压力可与预定电压连接。
第二传感器包括：第一电极；第二电极，与第一电极分离，并且与预定电压连接，其中，第二电极和第一电极响应对第二传感器施加的压力形成电连接。
第二传感器的分辨率可比第一传感器的分辨率低。
显示装置还可包括显示图像的多个像素，其中，第一传感器的分辨率为像素的分辨率的大约四分之一。
至少两个第二传感器可具有公共连接的输出，并且可同时输出第二传感信号。
显示装置还可包括：多条第一传感器数据线，与第一传感器的输出连接；多条第二传感器数据线，与第二传感器的输出连接，并且与第一传感器数据线交替地布置；多条传感器扫描线，与第二传感器单元连接，并且传输使第二传感器输出第二传感信号的信号。
至少两条第二传感器数据线或者至少两条传感扫描线可彼此连接。
显示装置还可包括形成在显示图像的显示面板上的多个像素。
像素可被供给公共电压，第二传感器响应触摸可被供给公共电压。
公共电压在第一电平和第二电平之间转变，并且当公共电压为第一电平时，第一传感器和第二传感器输出第二传感信号。
第一传感器和第二传感器可位于像素外侧。
                         附图说明
下面，根据参照附图来详细描述的实施例，本发明将变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明实施例的LCD的方框图；
图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图；
图3是根据本发明实施例的LCD的包括光传感单元的的像素的等效电路图；
图4是根据本发明实施例的LCD的包括压力传感单元的像素的等效电路图；
图5A和图5B是包括触摸压力传感单元和不触摸压力传感单元的图1中所示的面板组件的示例性示意剖视图；
图6示出了根据本发明实施例的LCD的传感单元和像素的布局；
图7示出了根据本发明另一个实施例的LCD的传感单元和像素的布局；
图8示出了根据本发明实施例的公共电压和扫描信号的示例性波形。
                       具体实施方式
下面，参照附图来描述本发明，其中，示出了本发明的优选实施例。
在图中，为了清晰，夸大了层和区域的厚度。相同的标号始终表示相同的元件。应该理解，当元件例如层、区域或基板被表示为在另一个元件“上”时，它可直接在其它元件上或者也可存在***元件。相反，当元件被表示为“直接在”另一个元件上时，不存在***元件。
现在，将参照图1、图2、图3和图4来详细描述根据本发明的实施例的液晶显示器。
图1是根据本发明实施例的LCD的方框图，图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图，图3是根据本发明实施例的LCD的包括光传感单元的的像素的等效电路图，图4是根据本发明实施例的LCD的包括压力传感单元的像素的等效电路图。
参照图1，根据本实施例的LCD包括液晶(LC)面板组件300。LCD还包括：图像扫描驱动器400；图像数据驱动器500；传感器扫描驱动器700；传感信号处理器800，与面板组件300结合；灰度电压发生器550，与图像数据驱动器500结合；信号控制器600，控制上述元件。
参照图1至图4，面板组件300包括：多条显示信号线G1-Gn和D1-Dm；多条传感器信号线S1-SN、P1-PM、Psg和Psd、多个像素PX，与显示信号线G1-Gn和D1-Dm连接，并且基本上布置成矩阵；多个传感单元SC1和SC2，与传感器信号线S1-SN、P1-PM、Psg和Psd连接，并且基本上布置成矩阵。在图2所示的结构视图中，面板组件300包括彼此面对的下面板100和上面板200以及位于下面板100和上面板200之间的液晶(LC)层3。
显示信号线包括传输图像扫描信号的多条图像扫描线G1-Gn以及传输图像数据信号的多条图像数据线D1-Dm。
传感器信号线包括：多条传感器扫描线S1-SN，传输传感器扫描信号；多条传感器数据线P1-PM，传输传感器数据信号；多条控制电压线Psg，传输传感器控制电压；多条输入电压线Psd，传输传感器输入电压。
图像扫描线G1-Gn和传感器扫描线S1-SN基本上在行的方向上延伸，并且彼此基本平行，同时，图像数据线D1-Dm和传感器数据线P1-PM基本上在列的方向上延伸，并且基本上彼此平行。
参照图2，每个像素PX，例如，在第i行(i＝1，2，……，n)、第j列(j＝1，2，……，m)的像素包括与图像扫描线Gi和图像数据线Dj连接的开关元件Qs1。另外，像素PX包括与开关元件Qs1连接的LC电容器Clc和存储电容器Cst。在许多实施例中，可省略存储电容器Cst。
开关元件Qs1位于下面板100上，并且具有三个接线端：控制接线端，与图像扫描线Gi连接；输入接线端，与图像数据线Dj连接；输出接线端，与LC电容器C1c和存储电容器Cst连接。
LC电容器Clc包括：像素电极190，位于下面板100上；公共电极270，位于上面板200上，像素电极190和公共电极270作为LC电容器Clc的两个接线端。位于电极190和270之间的LC层作为LC电容器Clc的电介质。像素电极190与开关元件Qs1连接，公共电极270被供给公共电压Vcom并且覆盖上面板200的全部表面。在其它实施例中，公共电极270可设置在下面板100上，电极190和270中的至少一个可形成为条状和带状。
存储电容器Cst作为LC电容器Clc的辅助电容器。存储电容器Cst包括像素电极190和设置在下面板100上的分离的信号线。分离的信号线通过绝缘体与像素电极190交迭，并且被施加预定电压例如公共电压Vcom。可选地，存储电容器Cst包括像素电极190和通过绝缘体与像素电极190交迭的相邻栅极线(被表示为前栅极线)。
对于彩色显示器，每个像素唯一地表示一种原色(即，空分)，或者每个像素顺序地表示多重原色之一(即，时分)，原色的空分或时分总和被作为期望的颜色。一组原色的例子包括红色、绿色和蓝色。图2示出了彩色显示器的空分型的例子，其中，每个像素包括表示原色之一的滤色器230。滤色器230设置在面向像素电极190的上面板200的区域中。可选地，滤色器230位于下面板100上的像素电极190之上或之下。
一个或多个偏振器(未示出)附于面板100和200的至少一个上。另外，一个或多个用于补偿折射的各向异性的延迟膜(未示出)可位于偏振器和面板之间。
传感单元包括多个光传感单元SC1和多个压力传感单元SC2，光传感单元SC1和压力传感单元SC2分别设置在不同的位置。传感单元可包括在像素中、位于像素之间或者位于分离设置的区域中。
图3中所示的光传感单元SC1的每个包括：光传感元件Qp1，与控制电压线Psg和输入电压线Psd连接；传感电容器Cp，与光传感元件Qp1连接；开关元件Qs2，与传感扫描线Si、光传感元件Qp1和传感器数据线Pj连接。
光传感元件Qp1具有三个接线端：控制接线端，与控制电压线Psg连接从而被传感器控制电压偏置；输入接线端，与输入电压线Psd连接从而被传感器输入电压偏置；输出接线端，与开关元件Qs2连接。光传感元件Qp1包含当曝光时产生光电流的光电材料。光传感元件Qp1的例子为具有产生光电流的非晶硅或者多晶硅沟道的薄膜晶体管。向光传感元件Qp1的控制接线端施加的传感器控制电压足够低或者足够高，以使光传感元件Qp1在没有入射光时保持在截止状态。向光传感元件Qp1的输入接线端施加的传感器输入电压足够高或者足够低，以保持光电流流动。传感器输入电压导致光电流流向开关元件Qs2。另外，光电流也流向传感器电容器Cp，以为传感器电容器Cp充电。
传感器电容器Cp连接在光传感元件Qp1的控制接线端和输出接线端之间。传感器电容器Cp存储从光传感元件Qp1输出的电荷，以保持预定电压。在其它实施例中，可省略传感器电容器Cp。
开关元件Qs2也具有三个接线端：控制接线端，与传感器扫描线Si连接；输入接线端，与光传感元件Qp1的输出接线端连接；输出接线端，与传感器数据线Pj连接。开关元件Qs2响应来自传感器扫描线Si的传感器扫描信号来向传感器数据线Pi输出传感器输出信号。来自开关元件Qs2的传感器输出信号是来自光传感元件Qp1的传感电流或者由存储在传感器电容器Cp中的电压驱动的电流。
图4中所示的各压力传感单元SC2包括：压力传感元件PU，与公共电压Vcom和控制电压线Psg连接；开关元件Qs3，与传感器扫描线Si、压力传感元件PU和传感器数据线Pj连接。
压力传感元件PU包括：压力开关SW，与公共电压Vcom连接；驱动晶体管Qp2，在开关元件SW和开关元件Qs3之间连接。
由施加在面板组件300上的触摸产生的对压力开关SW施加的压力引起开关元件SW将驱动晶体管Qp2和公共电压Vcom连接。例如，压力可使被供给公共电压Vcom的电极(未示出)靠近驱动晶体管Qp2的接线端，以将电极和接线端连接。可选地，开关SW可采用将驱动晶体管Qp2和公共电压Vcom连接的另一个物理机理。
驱动晶体管Qp2具有三个接线端：控制接线端，与控制电压线Psg连接从而被传感器控制电压偏置；输入接线端，与开关SW连接；输出接线端，与开关元件Qs3连接。驱动晶体管Qp2根据从开关SW接收的公共电压Vcom来产生并输出电流。
开关元件Qs3也具有三个接线端：控制接线端，与传感器线Si连接；输入接线端，与驱动晶体管Qp2的输出接线端连接；输出接线端，与传感器数据线Pj连接。开关元件Qs3响应来自传感器扫描线Si的传感器扫描信号来输出作为传感器输出信号的从驱动晶体管Qp2向传感器数据线Pj输出的电流。
开关元件Qs1、Qs2和Qs3、光传感元件Qp1以及驱动晶体管Qp2可包含非晶硅或者多晶硅薄膜晶体管(TFT)。
下面，参照图5A和图5B，也参照图1至图4来描述压力传感单元的示例性结构和运行。
图5A和图5B是包括压力传感单元的图1中所示的面板组件的示例性示意剖视图。图5A示出了处于默认的非触摸状态的面板组件。图5B示出了当用户触摸显示器时的面板组件的状态。
参照图5A和图5B，LC面板组件300包括下面板100和上面板200。LC面板组件300还包括位于面板100和200之间的多个弹性隔离物320和LC层3。
关于下面板100，像素构件115位于含有例如透明玻璃或者塑料的绝缘基板110上。像素构件115包括像素电极(见图2中的190)、开关元件Qs1、光传感单元SC1和压力传感单元SC2。
多个开关电极196位于像素构件115上，所述开关电极196与压力传感单元SC2中的驱动晶体管Qp2的输入接线端连接。开关电极196可形成驱动晶体管Qp2的输入接线端。
关于下面板200，用于防止光漏出的阻光构件220(称作黑色矩阵)形成在含有例如透明玻璃或塑料的绝缘基板210上。阻光构件220限定了面向像素电极190的多个开口区。
多个滤色器230也形成在基板210上。滤色器230基本上位于被阻光构件220包围的开口区中。
保护层250形成在滤色器230和阻光构件220上。优选地，保护层250包含(有机)绝缘体，其保护滤色器230，防止滤色器230暴露，且为上面板200提供平坦的下表面。
多个突起240形成在保护层250上。优选地，突起240包含有机绝缘体，并且面向下面板100上的开关电极196。
公共电极270形成在保护层250和突起240上。优选地，公共电极270含有透明导电材料例如ITO(氧化铟锡)和IZO(氧化铟锌)，并被供给公共电压Vcom。公共电极270可包括位于突起240和保护层250之间的部分。这种结构可通过在突起240形成前后均沉积透明导体来获得。突起240形成后沉积的透明导体的厚度可为大约10-300nm。
隔离物320分离TFT阵列面板100和公共电极面板200，以在面板100和200中间形成间隙。隔离物320可包含散布在面板组件300上的球形或者椭圆体珠子。可选地，隔离物320可包含以规则方式布置的圆柱或者刚性隔离物。
LC层3填充在由隔离物320形成在面板100和200之间的间隙中。LC层3可服从于垂直取向和水平取向。开关电极196和突起240之间的LC层3的厚度可等于大约0.01-1.0微米。
开关电极196和形成在突起240上的公共电极270的部分在压力传感单元SC2中一起形成开关SW。
图5A示出了处于默认的非触摸状态的面板组件300。面板100和200被隔离物300分离。因此，公共电极270和开关电极196之间的间隔保持为常量。
图5B示出了当用户的手指压在其上时的面板组件300。隔离物320由手指施加的压力产生变形。因此，上面板200在靠近被压点处靠近下面板100。因此，公共电极270和开关电极196之间的距离减小，从而一个或多个开关电极196与公共电极270接触。结果，公共电压Vcom被传输到开关电极196。接着，与接触的开关电极196对应的驱动晶体管Qp2产生输出电流。
压力传感单元SC2可有效地表示出触摸的存在。然而，由于由触摸引起的与下面板100的开关电极接触的上面板200的区域可覆盖很宽的区域，所以压力传感单元SC2不能提供触摸的精确位置的准确指示。相反，光传感单元SC1可通过感应由物体的影子产生的光亮度的变化来提供物体的接触的精确位置的准确指示。然而，由于除了触摸以外的各种原因产生的亮度的变化，所以光传感单元SC1不会有效地指示触摸的存在。例如，没有触摸面板组件300的位于面板组件300附近的物体可改变光传感单元SC1上的光的亮度。光传感单元SC1和压力传感单元SC2一起可提供面板组件300上的接触的存在和位置的有效的和准确的指示。
在其它实施例中，光传感单元SC1和压力传感单元SC2的上述结构可被感应除了压力和光以外的两种物理量的传感单元所代替。对两个物理量之一的感应可提供触摸存在的有效指示，对另一个量的感应可提供触摸的位置的准确指示。触摸可在显示器的宽区域内改变前物理量，同时，触摸可在显示器的窄区域内改变后物理量。通过除了触摸之外的刺激不容易改变前物理量，同时，可通过除了触摸之外的其它刺激容易地改变后物理量。感应前物理量的感应单元可包括例如，开关，其响应比预定值大的前物理量的变化来导通/截止，从而产生双态(bistate)输出信号。感应后物理量的传感单元根据后物理量的幅值可产生具有连续的或者多重值的指示信号。
返回参照图1，灰度电压发生器500产生与像素的透射率有关的两组多个灰度电压。一组中的灰度电压相对于公共电压Vcom具有正极性，同时，另一组中的灰度电压相对于公共电压Vcom具有负极性。
图像扫描驱动器400与面板组件300的图像扫描线G1-Gn连接，并且合成栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff，以产生用于向图像扫描线G1-Gn施加的图像扫描信号。
图像数据驱动器500与面板组件300的图像数据线D1-Dm连接，并且向图像数据线D1-Dm施加图像数据信号，所述图像数据信号是从灰度电压发生器550施加的灰度电压中选择的。
传感器扫描驱动器700与面板组件300的传感器扫描线S1-SN连接，并且合成栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff，以产生向传感器扫描线S1-SN施加的传感器扫描信号。
传感信号处理器800与显示面板300的传感器数据线P1-PM连接，并且从传感器数据线P1-PM接收传感器数据信号。传感信号处理器800将来自传感器数据线P1-PM的模拟传感器数据信号转变为数字信号，以产生数字传感器数据信号DSN。由感器数据线P1-PM携载的传感器数据信号可包括电流信号，在这种情况下，在模数转换前，传感信号处理器800将电流信号转变为电压信号。由一个感器数据线P1-PM每次携载的一个传感器数据信号可包括从一个开关元件Qs2输出的一个传感器输出信号，或者可包括从至少两个开关元件Qs2输出的至少两个传感器输出信号。
信号控制器600控制图像扫描驱动器400、图像数据驱动器500、传感器扫描驱动器700和传感信号处理器800。
处理单元400、500、600、700和800的每个可包括安装在LC面板组件300上或者载带封装(TCP)型中的柔性印刷电路(FPC)膜上的至少一个集成电路(IC)芯片，所述处理单元都附于面板组件300上。可选地，处理单元400、500、600、700和800的至少一个与信号线G1-Gn、D1-Dm、S1-SN、P1-PM、Psg和Psd、开关元件Qs1、Qs2和Qs3以及光传感元件Qp1一起并入面板组件300中。可选地，所有的处理单元400、500、600、700和800可并入单个IC芯片中，但是处理单元400、500、600、700和800的至少一个或者处理单元400、500、600、700和800的至少一个中的至少一个电路元件可位于单个IC芯片外。
下面，将详细描述上述LCD的运行。
信号控制器600被供给输入来自外部图形控制器(未示出)的图像信号R、G、B和控制显示的输入控制信号。输入控制信号包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟MCLK和数据使能信号DE。
根据输入控制信号和输入图像信号R、G和R，信号控制器600产生图像扫描控制信号CONT1、图像数据信号CONT2、传感器扫描控制信号CONT3和传感器数据控制信号CONT4。另外，信号控制器600处理图像信号R、G和R来控制面板组件300的运行。信号控制器600向图像扫描驱动器400发送图像扫描控制信号CONT1，向数据驱动器500发送已处理的图像信号DAT和图像数据信号CONT2，向传感器扫描驱动器700发送传感器扫描控制信号CONT3，向传感信号处理器800发送传感器数据控制信号CONT4。
图像扫描控制信号CONT1包括：图像扫描起始信号STV，指示图像扫描驱动器400开始图像扫描；至少一个时钟信号，控制栅极导通电压Von的输出时间。图像扫描控制信号CONT1可包括限定栅极导通电压Von的持续时间的输出使能信号OE。
图像数据信号CONT2包括：水平同步起始信号STH，指示一组像素PX的图像数据传输的开始；负载信号LOAD，控制向图像数据线D1-Dm施加图像数据信号；数据时钟信号HCLK。图像数据信号CONT2还可包括反转信号RVS，所述反转信号RVS将相对于公共电压Vcom的图像数据信号的极性反相。
响应来自信号控制器600的图像数据信号CONT2，数据驱动器500接收来自信号控制器600的一组像素PX的数据包数字图像信号DAT，将数字图像信号DAT转变为由灰度电压发生器550供给的灰度电压中选择的模拟图像数据信号，并且向图像数据线D1-Dm施加模拟图像数据信号。
图像扫描驱动器400响应来自信号控制器600的图像扫描控制信号CONT1向图像扫描线G1-Gn施加栅极导通电压Von，从而导通与图像扫描线G1-Gn连接的开关晶体管Qs1。向图像数据线D1-Dm施加的图像数据信号接着通过被激活的开关晶体管Qs1被施加到像素PX上。
图像数据信号的电压和公共电压Vcom之差被表示为LC电容器Clc的两端的电压，该电压被表示为像素电压。LC电容器Clc中的LC分子具有由像素电压的幅值控制的取向，分子取向确定了穿过LC层3的光的偏振。偏振器将光偏振转换为光透过率来显示图像。
通过重复一个单位的水平时间段(也称作“1H”并且等于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个时间段)的过程，所有的图像扫描线G1-Gn被顺序供给栅极导通电压Von，从而向所有像素PX施加图像数据信号来显示一帧图像。
当一帧结束下一帧开始时，向数据驱动器500施加的反转控制信号RVS的控制方式是，将图像数据信号的极性反相(被表示为“帧反转”)。反转控制信号RVS的控制方式也可为，在数据线中流动的图像数据信号的极性在一帧期间被周期性地反相(例如，行反转和点反转)，或者，一个数据包中的图像数据信号的极性被反相(例如，列反转和点反转)。
此时，传感器扫描驱动器700响应传感器扫描控制信号CONT3向传感器扫描线S1-SN施加栅极截止电压，以导通与传感器扫描线S1-SN连接的开关元件Qs2和Qs3。接着，开关元件Qs2和Qs3向传感器数据线P1-PM输出传感器输出信号来形成传感器数据信号，传感信号处理器800接收该传感器数据信号。
传感信号处理器800处理(例如，放大和滤波)读取的传感器数据信号，并且响应传感器数据控制信号CONT4将模拟传感器数据信号转变为将被发送到外部装置(未示出)的数字传感器数据信号DSN。外部装置处理这些传感信号处理器800形成的数字传感器数据信号，以确定是否存在触摸和在哪里存在触摸。外部装置将根据返回的触摸信息产生的图像信号发送回LCD。
传感操作可独立于显示操作执行。根据传感单元的密度，传感操作在一个或者几个水平周期中重复。虽然传感操作可不在每帧中执行，但是可在每两帧或者每多帧中执行。
下面，参照图6至图8来详细描述根据本发明实施例的LCD的像素和传感单元的布置。
图6示出了根据本发明实施例的LCD的传感单元的像素的布局，图7示出了根据本发明另一个实施例的LCD的传感单元的像素的布局，图8示出了根据本发明实施例的公共电压和扫描信号的示例性波形。
图6示出了包括传感单元的像素。
参照图6，像素(表示为矩形)被分配在行和列的交叉位置。第i行、第j列的交叉位置被表示为(Ri，Cj)。
用于表示颜色的基本单位的点包括一组三个像素，例如红色、绿色和蓝色像素。这三个像素可布置成行。
光传感单元可具有大约为LCD的分辨率的四分之一的分辨率。例如，具有分辨率为240×320 QVGA(四分之一视频图形阵列)的LCD包括分辨率为120×160 QQVGA(四分之一QVGA)的光传感单元。这种LCD可用在精细应用例如字符识别中。在其它实施例中，光传感单元的分辨率可更高或更低。
压力传感单元的分辨率可等于或者小于光传感单元的分辨率。压力传感单元可被包含在没有光传感单元的像素中。当光传感单元和压力传感单元的分辨率彼此相等时，光传感单元和压力传感单元可交替地在列方向上布置。例如，当光传感单元位于奇数列中时，压力传感单元位于偶数列中。具体地，光传感单元可位于交叉位置(R1，C2)、(R1，C8)、(R1，C14)、……、(R3，C2)、(R3，C8)、(R3，C14)、……、(R5，C2)、(R5，C8)、(R5，C14)等处，压力传感单元可位于交叉位置(R1，C5)、(R1，C11)、……、(R3，C5)、(R3，C11)、……、(R5，C5)、(R5，C11)等处。在其它实施例中，可改变光传感单元和压力传感单元的位置。
根据本发明的实施例，一个点中的两个或三个像素可包括具有公共连接的输出的各自的光传感单元。例如，与光传感单元连接的传感器数据线彼此连接。这种结构可减小光传感单元的性能变化和由图像数据线的图像数据信号引起的干扰。在这种情况下，当计算光传感单元的分辨率时，可将两个或三个光传感单元作为单个光传感单元处理。换句话说，光传感单元的分辨率根据输出传感器数据信号的数目改变，而不是根据光传感单元本身的数目改变。
根据本发明的另一个实施例，在列方向上的相邻点中的两个像素可包括同步输出传感器输出信号的光传感单元。例如，与光传感单元连接的传感器扫描线彼此连接。接着，两个光传感单元的输出信号加入传感器数据线中。这种结构可产生具有双信噪比的传感器数据信号，以容纳更精确的触摸信息。另外，这种结构可减小光传感单元的性能变化。在后面的描述中，将参照图8来详细描述公共电压Vcom和扫描信号的时序。
参照图8，在时间段2H中，公共电压Vcom在高电平和低电平之间转变，公共电压Vcom的波形在每帧中反转。
图像扫描信号g1-gn顺序地控制持续时间为1H的栅极导通电压Von，以将栅极导通电压Von施加到图像扫描线G1-Gn上。
传感器扫描信号gs1-gsN与奇数图像扫描信号g2k-1同步，以在奇数帧中控制栅极导通电压Von，同时，传感器扫描信号gs1-gsN与偶数图像扫描信号g2k同步，以在偶数帧中控制栅极导通电压Von。接着，当公共电压Vcom位于高电平时，所有的传感单元执行感应操作。结果，感应单元在由公共电压Vcom引起的均匀的干扰下操作，从而减小了传感器数据信号的变形。相反，当公共电压Vcom位于低电平时，所有的扫描单元可操作，以减小信号变形。
图7示出了与图像像素分离设置的传感单元。
参照图7，独立地布置像素和传感单元，以形成各自的列。第i行、第j列的交叉位置被表示为(Ri，Pj)，第i行、第j列传感单元列(以下称作“传感器列”)的交叉位置被表示为(Ri，Sj)。
单个点包括布置成行的一组三个像素和与像素相邻的传感单元。
光传感单元的分辨率可为LCD的分辨率的四分之一，压力传感单元的分辨率可等于或者小于光传感单元的分辨率。两个相邻的传感器列的一个包括光传感单元，而另一个包括压力传感单元。例如，光传感单元位于奇数列中，而压力传感单元位于偶数列中。具体地，当压力传感单元的分辨率为光传感单元的分辨率的一半时，光传感单元可位于交叉位置(R1，S1)、(R1，S3)、……、(R3，S1)、(R3，S3)、……、(R5，S1)、(R5，S3)等处，压力传感单元可位于(R1，S2)、(R1，S4)、……、(R5，S2)、(R5，S4)等处。在其它实施例中，可改变光传感单元和压力传感单元的位置。
图7示出了包括压力传感单元的传感器列S2、S4等中的多个突起240和多个柱状隔离物245。三个拄状隔离物245位于没有压力传感单元的每个交叉位置处，一个柱状隔离物245位于具有压力传感单元的每个交叉位置处。然而，可改变一个交叉位置处的柱状隔离物245的数目，柱状隔离物245可位于包括光传感单元的传感器列S1、S3等中。
包括光传感单元的传感器列的每个交叉位置可包括光传感单元和在两相邻行中与光传感单元连接的的光传感扫描线，连接列方向上相邻的两个光传感单元的输出，以形成单个传感数据信号。在这种情况下，图8中所示的公共电压Vcom和传感器扫描信号可适用这种结构。
如上所述，光传感单元和压力传感单元的布置可提供关于触摸存在和位置的精确的触摸信息。
尽管上面已经详细地示出了本发明的优选实施例，应该清楚地理解，许多变形和/或修改仍然将落在由权利要求限定的本发明的精神和范围内。

Claims (37)

1、一种显示装置，包括：
显示面板单元；
第一传感器，形成在所述显示面板单元上，并且根据外部的光产生第一传感信号；
第二传感器，形成在所述显示面板单元上，并且响应触摸来产生第一传感信号。
2、如权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一传感器包括开关，所述开关响应所述触摸可与预定电压连接。
3、如权利要求2所述的显示装置，其中，所述开关响应由所述触摸施加的压力与所述预定电压连接。
4、如权利要求3所述的显示装置，其中，所述开关包括：第一电极；第二电极，与所述第一电极分离，并且与所述预定电压连接，其中，所述第二电极与所述第一电极响应对所述第二传感器施加的压力来形成电连接。
5、如权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示面板单元包括第一面板和面向所述第一面板并与所述第一面板分离的第二面板，其中，所述第一面板和所述第二面板之间的距离通过施加在所述第二传感器上的压力而改变。
6、如权利要求5所述的显示装置，其中，所述第一传感器包括位于所述第一面板上的第一传感电极和位于所述第二面板上的第二传感电极。
7、如权利要求6所述的显示装置，其中，所述显示面板单元还包括位于所述第一面板和所述第二面板之间的液晶层。
8、如权利要求7所述的显示装置，其中，所述显示面板单元还包括位于所述第一面板上的第一显示电极和位于所述第二面板上的第二显示电极。
9、如权利要求8所述的显示装置，其中，所述第二传感电极与所述第二显示电极电连接，所述第二传感电极和所述第二显示电极形成在连续平面中。
10、如权利要求9所述的显示装置，其中，所述第一传感电极和所述第二传感电极之间的距离小于所述第一显示电极和所述第二显示电极之间的距离。
11、如权利要求10所述的显示装置，其中，所述第二传感电极和所述第一传感电极响应在所述第二面板上施加的压力形成电连接。
12、如权利要求10所述的显示装置，其中，所述第二面板还包括位于所述第二传感电极下面并且面向所述第一显示电极的突起。
13、如权利要求12所述的显示装置，其中，所述第一传感电极和所述第二传感电极之间的所述距离为大约0.1微米至大约1.0微米。
14、如权利要求12所述的显示装置，其中，所述显示面板单元还包括位于所述第一面板和所述第二面板之间的隔离物。
15、一种检测触摸的显示装置，包括：
显示面板；
第一传感器，形成在所述显示面板上，并且感应第一物理量；
第二传感器，形成在所述显示面板上，并且感应与所述第一物理量不同的第二物理量，
其中，在所述显示面板上的触摸改变所述第一物理量和所述第二物理量。
16、如权利要求15所述的显示装置，其中，所述触摸引起所述第一物理量的变化大于由所述触摸引起的所述第二物理量的变化。
17、如权利要求16所述的显示装置，其中，所述第二物理量包括光的亮度。
18、如权利要求17所述的显示装置，其中，所述第一物理量包括压力。
19、如权利要求15所述的显示装置，其中，所述第一传感器包括开关，所述开关响应所述第二物理量的变化来产生双态输出信号。
20、如权利要求19所述的显示装置，其中，所述第二传感器产生具有根据所述第二物理量的幅值的幅值的指示信号。
21、如权利要求20所述的显示装置，其中，所述第二物理量对除了触摸以外的刺激比所述第一物理量更敏感。
22、一种显示装置，包括：
显示面板单元；
多个第一传感器，形成在所述显示面板单元上，并且根据外部的光来产生第一传感信号；
多个第二传感器，形成在所述显示面板单元上，并且响应触摸来产生第二传感信号。
23、如权利要求22所述的显示装置，其中，每个所述第二传感器包括开关，所述开关响应所述触摸可与预定电压连接。
24、如权利要求23所述的显示装置，其中，所述开关响应由所述触摸施加的压力可与所述预定电压连接。
25、如权利要求24所述的显示装置，其中，每个所述第二传感器包括：第一电极；第二电极，与所述第一电极分离，并且与所述预定电压连接，其中，所述第二电极和所述第一电极响应对所述第二传感器施加的压力形成电连接。
26、如权利要求22所述的显示装置，其中，所述第二传感器的分辨率比所述第一传感器的分辨率低。
27、如权利要求26所述的显示装置，还包括显示图像的多个像素，其中，所述第一传感器的分辨率为所述像素的分辨率的大约四分之一。
28、如权利要求22所述的显示装置，其中，至少两个所述第二传感器具有公共连接的输出。
29、如权利要求28所述的显示装置，其中，所述至少两个所述第二传感器同时输出所述第二传感信号。
30、如权利要求22所述的显示装置，还包括：
多条第一传感器数据线，每条第一传感器数据线与所述第一传感器之一的各自的输出连接；
多条第二传感器数据线，每条第二传感器数据线与所述第二传感器之一的各自的输出连接，并且与所述第一传感器数据线交替地布置。
31、如权利要求30所述的显示装置，其中，至少两条所述第二传感器数据线彼此连接。
32、如权利要求31所述的显示装置，还包括多条传感器扫描线，所述多条传感器扫描线与所述第二传感器单元连接，并且传输使所述第二传感器输出所述第二传感信号的信号。
33、如权利要求32所述的显示装置，其中，至少两条所述传感器扫描线彼此连接。
34、如权利要求33所述的显示装置，还包括多个像素，所述多个像素形成在显示图像的所述显示面板上。
35、如权利要求34所述的显示装置，其中，所述像素被供给公共电压，所述第二传感器响应所述触摸被供给公共电压。
36、如权利要求35所述的显示装置，其中，所述公共电压在第一电平和第二电平之间转变，并且当所述公共电压为所述第一电平时，所述第一传感器和所述第二传感器输出所述第二传感信号。
37、如权利要求34所述的显示装置，其中，所述第一传感器和所述第二传感器位于所述像素外部。
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