觸控顯示裝置及其驅動方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種觸控顯示裝置，包括：一下基板，具有一內表面及一外表面，該下基板的內表面形成有薄膜晶體管陣列，該薄膜晶體管陣列具有平行排列的多個柵極電極；一上基板，具有面向該下基板的一內表面、及一外表面；以及一感應電極層，形成于該上基板的外表面或該下基板的外表面，其中該多個柵極電極輸出觸控感測驅動信號，以提供該感應電極層進行觸控感測。
【專利說明】觸控顯示裝置及其驅動方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明系有關于一種觸控顯示裝置及其驅動方法，且特別有關于使用柵極驅動器來輸出觸控感測驅動信號的觸控顯示裝置及其驅動方法。
【背景技術】
[0002]在觸控顯示技術中，觸控傳感器需要具一驅動電極層與一感應電極層，觸控感測驅動信號依序輸出至驅動電極層中的各個驅動電極，而感應電極層中的各個感測電極則用以感測信號的變化。當使用者的手指或其他觸控物進行觸控時，觸控位置所在的電極層間的耦合電容會因手指與電極層間的電容的加入而產生差異，控制芯片借由檢測出此差異而計算出觸控位置。
[0003]在這種構造下，無論驅動電極層與感應電極層是形成于同一平面并透過橋接線跨接，或是形成于基板的兩個相對表面，在制程中都必須使用多道的光掩模，對面板的良率及成本而言均是一大考驗。
[0004]因此，各面板廠為降低制造成本及裝置的厚度而開始發(fā)展單層的觸控傳感器。但由于目前的單層觸控感測技術大多無法提供多點觸控及高精準度，導致單層的觸控感測技術目前僅能應用于較低階的產品而無法提高產品價值。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明有鑒于此，提出一種觸控顯示裝置及其驅動方法，其使用柵極驅動器來輸出觸控感測驅動信號以達成降低成本及高精度多點觸控的需求。
[0006]根據一個實施例,本發(fā)明提出一種觸控顯不裝置,包括:一下基板，具有一內表面及一外表面，該下基板的內表面形成有一薄膜晶體管陣列，該薄膜晶體管陣列具有平行排列的多個柵極電極；一上基板，具有一內表面及一外表面，該上基板的內表面形成有彩色濾光片；一液晶層，形成于該上、下基板的該內表面之間；以及一感應電極層，形成于該上基板的外表面或該下基板的外表面，其中該多個柵極電極輸出觸控感測驅動信號，以提供該感應電極層進行觸控感測。
[0007]在上述的觸控顯示裝置中，該感應電極層是由平行排列的多個感應電極所組成，且該多個感應電極的排列方向與該多個柵極電極的排列方向相交。
[0008]在上述的觸控顯示裝置中，在該感應電極層形成于該上基板的外表面且該上基板的內表面還形成有一共通電極層的情況下，該共通電極層是由數目及排列方式對應于該多個感應電極的多個共通電極所組成。
[0009]在上述的觸控顯示裝置中，當該多個柵極電極輸出該觸控感測驅動信號時，該多個的共通電極處于浮接的狀態(tài)。
[0010]在上述的觸控顯示裝置中，該觸控感測驅動信號輸出時，是以相鄰的既定數目的柵極電極為一組，各組依序輸出該觸控感測驅動信號。
[0011]在上述的觸控顯示裝置中，該觸控感測驅動信號是在各幀(frame)之間的空白期間(blanking period)內輸出。
[0012]在上述的觸控顯示裝置中，該多個柵極電極全部都輸出一次該觸控感測驅動信號的期間為一感測巾貞(sensing frame),該空白期間內具有至少一該感測中貞。
[0013]上述的觸控顯示裝置，還包括:一柵極驅動器，在幀期間接收一第一時脈信號用以輸出掃描信號，在感測幀期間接收一第二時脈信號用以輸出該觸控感測驅動信號，其中該第二時脈信號的脈沖寬度小于或等于該第一時脈信號的脈沖寬度。
[0014]上述的觸控顯示裝置，還包括:一背光模塊，該背光模塊在該觸控感測驅動信號的輸出時關閉。
[0015]根據另一個實施例，本發(fā)明提出一種觸控顯示裝置的驅動方法，用以驅動上述的觸控顯示裝置，包括:依序輸出一掃描信號至各個該多個柵極電極；以及以相鄰的既定數目的該柵極電極為一組，依序輸出一觸控感測驅動信號至各組。
[0016]根據上述的觸控顯示裝置及其驅動方法，可達成降低制造成本、提高生產良率、以及精準的多點觸控的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細說明，其中:
[0018]圖1系根據本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的剖面結構示意圖。
[0019]圖2系圖1的觸控顯示裝置的透視圖。
[0020]圖3系柵極驅動器送出掃描信號至各柵極電極時的各信號時序圖。
[0021]圖4系柵極驅動器送出觸控感測驅動信號至各柵極電極時的各信號時序圖。
[0022]主要元件符號說明:
[0023]11?背光模塊；
[0024]12?下偏光板；
[0025]13?下基板；
[0026]14?薄膜晶體管陣列；
[0027]15?液晶層；
[0028]16?彩色濾光片；
[0029]17?上基板；
[0030]18?上偏光板；
[0031]19?感應電極層；
[0032]21?感應電極；
[0033]23?柵極電極；
[0034]CLK、CLK’?時脈信號；
[0035]STV、STV’?起始信號；
[0036]0Ε、0Ε’?輸出允許信號；
[0037]Gl?G4、G1’?G18’、G19’?柵極電極信號；
[0038]Txl、Tx2、Τχ3、Τχ4?觸控感測驅動信號?！揪唧w實施方式】
[0039]圖1系根據本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的剖面結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例的液晶面板的基本結構由下而上包括:背光模塊11、下偏光板12、下基板13、薄膜晶體管陣列14、液晶層15、彩色濾光片16、上基板17、上偏光板18。此結構與傳統(tǒng)一般液晶面板的結構并無不同，故不做詳細說明。而本發(fā)明實施例的特征在于僅在傳統(tǒng)的液晶面板中的上基板17的外表面形成一層感應電極層19，感應電極層由多個的感應電極21所組成，以做為觸控傳感器的信號接受側電極。而薄膜晶體管陣列14中的柵極電極(掃描線)23則做為觸控傳感器的信號送出側電極。
[0040]圖2系由圖1的上方往下觀察本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的透視圖。由于觸控傳感器的信號接受側電極與信號送出側電極通常互相垂直，所以在本實施例中，當觸控顯示裝置的柵極電極23平行于X方向的情況下，感應電極21會平行于Y方向。但需注意的是感應電極也并非一定要完全垂直于柵極電極，只要調整觸控感測的演算法，感應電極與柵極電極在排列方向上彼此相交即可。
[0041]在這樣的構造中，柵極電極23必須兼具掃描薄膜晶體管陣列14的各薄膜晶體管讓影像資料寫入至各像素的功能以及輸出觸控感測驅動信號使感應電極層19接收的功能。柵極電極23的詳細驅動方法將于后述。
[0042]然而，感應電極層19除了配置于上基板17的外表面之外，也可以配置于下基板13的外表面。也就是說只要使用單一感應電極層19與液晶面板形成積層結構，本發(fā)明并不特別限定感應電極層19的配置位置。需注意的是，在橫向電場效應(In-Plane Switching,IPS)模式的液晶顯示器中(如圖1)，由于共通電極與柵極電極23都形成于下基板13的內表面，故感應電極層19可以任意選擇配置于上基板的外表面或下基板的外表面。但在垂直配向(Vertical Alignment, VA)模式的液晶顯示器中，由于共通電極層形成于上基板的內表面(彩色濾光片16側)，所以若要將感應電極層19形成于上基板的外表面，必須避免共通電極層屏蔽柵極電極23所送出的觸控感測驅動信號，而將共通電極層制作成對應于感應電極21的條狀排列，并且在柵極電極23輸出觸控感測驅動信號時，使共通電極層處于浮接的狀態(tài)。
[0043]根據上述的觸控顯示裝置的結構，將傳統(tǒng)技術中需要在液晶面板上分別外加驅動電極層、感應電極層及兩者之間的絕緣層等多層的復雜構造減低為單層的構造，故大幅地降低制造成本與提高制造良率。且由于柵極電極輸出觸控感測驅動信號由柵極驅動器所提供，故可以完全省掉傳統(tǒng)觸控技術中觸控傳感器用的驅動1C，進一步降低制造成本。
[0044]以下將說明本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的驅動方法。圖3系柵極驅動器送出掃描信號至各柵極電極時的各信號時序圖。
[0045]柵極驅動器中具備串級的移位寄存器及輸出控制電路，各級的移位寄存器會根據時脈信號將輸入信號的邏輯電位轉移給下一級的移位寄存器。而輸出控制電路則借由輸出允許(output enable)信號來控制各移位寄存器輸出至各柵極電極的信號脈沖寬度。
[0046]當柵極驅動器用以送出掃描信號至各柵極電極時，時脈信號CLK、起始信號STV(即第I級移位寄存器的輸入信號)、輸出允許信號OE分別如圖3所示，起始信號STV的脈沖寬度橫跨時脈信號CLK的一個脈沖寬度，使得各級的移位寄存器依序輸出脈沖寬度相當于時脈信號CLK的一個周期的輸出信號。而輸出控制電路則控制每個移位寄存器的輸出信號僅在輸出允許信號OE為低邏輯電位時輸出至柵極電極。因此，柵極電極信號Gl、G2、G3、G4、…會做為掃描信號依序送出至各柵極電極。
[0047]一般顯示器的更新頻率為60Hz，每秒會掃描整個畫面60次，故一條柵極電極的更新時間為1/60秒，這個期間稱之為一個幀(frame)。而本發(fā)明的實施例中柵極電極送出觸控感測驅動信號的時機則是在幀與幀之間的空白期間(blanking period)內進行。圖4系柵極驅動器送出觸控感測驅動信號至各柵極電極時的各信號時序圖。
[0048]由于一個觸控點的面積一般遠大于一個顯示像素的面積，故觸控傳感器的信號接受側電極與信號送出側電極的電極寬度都較顯示面板的柵極電極與源極電極來得寬。在本發(fā)明當中，當柵極電極做為信號送出側電極時，會以相鄰的多條柵極電極做為同一條信號送出側電極 并且一起送出觸控感測驅動信號。
[0049]當柵極驅動器用以送出觸控感測驅動信號至各柵極電極時，時脈信號CLK’、起始信號STV’、輸出允許信號0E’分別如圖4所示，由于本實施例是以6條柵極電極做為同一條信號送出側電極，故起始信號STV’的脈沖寬度橫跨時脈信號CLK’的6個脈沖寬度，使得經過6個時脈信號CLK’的脈沖寬度后，第I級至第6級的移位寄存器均輸出高電位信號。而輸出控制電路則控制每個移位寄存器的輸出信號僅在輸出允許信號0E’為低邏輯電位時輸出至柵極電極。因此，柵極電極信號G1’、G2’、G3’、G4’、G5’、G6’…會做為第I觸控感測驅動信號Txl同時送出至6條柵極電極。接著，當再經過6個時脈信號CLK’的脈沖寬度后，柵極電極信號G7’、G8’、G9’、G10’、Gil’、G12’…會做為第2觸控感測驅動信號Tx2同時送出至下6條的柵極電極。依此類推，直到全部柵極電極送出觸控感測驅動信號。
[0050]當第一條柵極電極到最后一條柵極電極都送出一次觸控感測驅動信號的這個期間稱之為一個感測幀(sensing frame)。而一般觸控傳感器的感測頻率在IOOHz以上才能達到快速的觸控感測，故每秒會觸控掃描整個觸控傳感器100次以上。由于觸控傳感器的感測頻率較顯示器的更新頻率高，因此每完成I個幀后必須完成多個感測幀。為了方便說明，假設觸控傳感器的感測頻率為300Hz，則液晶面板每掃描整個畫面完成一個幀后，必須讓觸控傳感器觸控掃描整個畫面5次以完成5個感測幀。因此，每個空白期間內會插入5個感測幀，借此達成柵極電極同時完成像素掃描與觸控掃描的功能。由于觸控掃描的頻率較像素掃描高，所以本實施例中，觸控掃描時的時脈信號CLK’的脈沖寬度會比像素掃描時的時脈信號CLK的脈沖寬度小。但若在設計簡單的考量下，時脈信號CLK’的脈沖寬度仍可等于時脈信號CLK的脈沖寬度。
[0051]再者，當柵極電極送出觸控感測驅動信號時，會使各像素的晶體管導通，使得各像素的像素電容無法保持于正確的電位而導致畫面灰度異常。故在本發(fā)明的實施例中，會搭配背光插黑的技術，在觸控掃描期間(包括多個感測幀)將背光模塊關閉，使畫面呈現黑色。如此一來，就可以在不影響顯示的情況下完成觸控掃描。
[0052]根據上述的觸控顯示裝置的驅動方法，可僅變更輸入柵極驅動器的時脈信號、起始信號及輸出允許信號，即可使柵極電極送出觸控感測信號來完成觸控掃描。因此，本發(fā)明利用既有的柵極電極與柵極驅動器即可完成觸控掃描的功能，不但大幅降低制造成本且同時能提供精準的多點觸控。
[0053]然而本案不只限于上述實施例的架構，更進一步地說，在本領域普通技術人員不脫離本發(fā)明的概念與同等范疇之下，權利要求書必須廣泛地解釋以包括本發(fā)明實施例及其他變形。例如做為一條信號送出側電極的柵極電極數目、每個幀所搭配的感測幀數目等均可根據各種產品的要求而做適當的設計變更。
【權利要求】
1.一種觸控顯示裝置，包括: 一下基板，具有一內表面及一外表面，該下基板的內表面形成有一薄膜晶體管陣列，該薄膜晶體管陣列具有平行排列的多個柵極電極； 一上基板，具有面向該下基板的一內表面、及一外表面；以及 一感應電極層，形成于該上基板的外表面或該下基板的外表面， 其中該多個柵極電極輸出觸控感測驅動信號，以提供該感應電極層進行觸控感測。
2.如權利要求1所述的觸控顯示裝置，其特征在于，該感應電極層是由平行排列的多個感應電極所組成，且該多個感應電極的排列方向與該多個柵極電極的排列方向相交。
3.如權利要求2所述的觸控顯示裝置，其特征在于，在該感應電極層形成于該上基板的外表面且該上基板的內表面還形成有一共通電極層的情況下，該共通電極層是由數目及排列方式對應于該多個感應電極的多個共通電極所組成。
4.如權利要求3所述的觸控顯示裝置，其特征在于，當該多個柵極電極輸出該觸控感測驅動信號時，該多個的共通電極是處于浮接的狀態(tài)。
5.如權利要求1所述的觸控顯示裝置，其特征在于，該觸控感測驅動信號輸出時，是以相鄰的既定數目的柵極電極為一組，各組依序輸出該觸控感測驅動信號。
6.如權利要求1所述的觸控顯示裝置，其特征在于，該觸控感測驅動信號是在各幀之間的空白期間內輸出。
7.如權利要求6所述的觸控顯示裝置，其特征在于，該多個柵極電極全部都輸出一次該觸控感測驅動信號的期間為一感測幀，該空白期間內具有至少一該感測幀。
8.如權利要求7所述的觸控顯示裝置，還包括: 一柵極驅動器，在巾貞期間接收一第一時脈信號用以輸出掃描信號，在感測巾貞期間接收一第二時脈信號用以輸出該觸控感測驅動信號， 其中該第二時脈信號的脈沖寬度小于或等于該第一時脈信號的脈沖寬度。
9.如權利要求1所述的觸控顯示裝置，還包括: 一背光模塊，該背光模塊是在該觸控感測驅動信號的輸出時關閉。
10.一種觸控顯示裝置的驅動方法，用以驅動如權利要求1所述的觸控顯示裝置，包括: 依序輸出一掃描信號至各個該多個柵極電極；以及 以相鄰的既定數目的該柵極電極為一組，依序輸出一觸控感測驅動信號至各組。
【文檔編號】G06F3/041GK103838020SQ201210478714
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月22日 優(yōu)先權日:2012年11月22日
【發(fā)明者】吳慶星 申請人:群康科技(深圳)有限公司, 奇美電子股份有限公司