本發(fā)明關于一種觸控顯示裝置，且特別是一種無須額外設置電極單元，而使用一般顯示裝置的像素電極作為電極單元來獲取觸控信息的觸控顯示裝置及其使用的控制方法。

背景技術：

現(xiàn)有觸控顯示裝置具有觸控顯示面板，觸控顯示面板可以分為外掛式(on-cell)觸控顯示面板或內(nèi)嵌式(in-cell)觸控顯示面板。外掛式觸控顯示面板是由彼此貼合的顯示面板與觸控面板而形成，而內(nèi)嵌式觸控顯示面板則是使用半導體制程將顯示面板與觸控面板整合為單個面板。

顯示面板具有多個像素電極，且多個像素電極依據(jù)用以目前要顯示的影像，分別被施加多個像素電壓，以藉此顯示所述影像。觸控面板配置有多個電極單元，以感測信號量，并且觸控顯示裝置所連接的控制器可以依據(jù)電極單元感測的信號量來獲取觸控信息。不管是外掛式觸控顯示面板或內(nèi)嵌式觸控顯示面板，目前都需要設置額外的電極單元來感測信號量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種觸控顯示裝置的控制方法，其中觸控顯示裝置包括多個像素電極以顯示影像，且控制方法的步驟說明如下。根據(jù)影像，獲得多個像素電極中N個像素電極所對應的增益補償值，其中N為大于等于1的正整數(shù)。然后，對N個像素電極施加N個像素電壓，并檢測N 個像素電極的電容變化量，其中N個像素電壓根據(jù)影像產(chǎn)生。接著，依據(jù)增益補償值對電容變化量進行補償，以獲得電容感應值，其中電容感應值用于計算觸碰信息。

本發(fā)明實施例還提供一種觸控顯示裝置，此觸控顯示裝置包括多個像素電極與控制單元，其中控制單元用以執(zhí)行上述控制方法。

綜合以上所述，上述控制顯示裝置可以使用顯示面板作為觸控顯示面板，亦即無須額外地增設電極單元來進行觸碰檢測，從而減少觸控顯示裝置的厚度與制造成本。

為使本發(fā)明所屬技術領域具有通常知識者能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術內(nèi)容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的權利范圍作任何的限制。

附圖說明

圖1A是本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的電路示意圖。

圖1B是本發(fā)明另一實施例的觸控顯示裝置的電路示意圖。

圖1C是本發(fā)明另一實施例的觸控顯示裝置的電路示意圖。

圖1D是本發(fā)明另一實施例的觸控顯示裝置的電路示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的一個像素單元的布局示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的觸控顯示面板的剖面示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例的用于觸控顯示裝置的控制方法的流程示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供一種觸控顯示裝置及此觸控顯示裝置所使用的控制方法。通過所述控制方法，觸控顯示裝置可以在N個像素電極被施加N個像素電壓以顯示影像，同時感測N個像素電極的電容變化量，其中N為大于等于1的正整數(shù)。也就是說，在柵極線被使能(enabled)的期間，此柵極在線的多個像素電極會被施加多個像素電壓，其中每N個像素電極會被選作為一個電極單元，以感測每一電極單元的電容變化量。由于觸控顯示裝置的分辨率高，各像素電極之間的距離小，因此在用來做觸碰檢測的用途時，若欲對手指或觸控筆等對象進行檢測，則N可以對應對象尺寸選擇為大于等于2，也就是把兩個以上的像素電極選作為一個電極單元；若欲對指紋進行辨識時，則N可以選擇為1或2等較小的數(shù)量，以利進行指紋辨識的用途。

由于多個像素電極依據(jù)影像分別被施加不同的像素電壓，因此，需要預先地根據(jù)影像計算同一電極單元中N個像素電極的增益補償值，以在感測每N個像素電極的電容變化量之后，對感測到的電容變化量依據(jù)相應的增益補償值進行補償，從而獲得每一電極單元的電容感應值，其中此電容感應值可用于計算觸碰信息，其中該觸碰信息可用于手指觸碰檢測或指紋辨識等。

由于所述觸控顯示裝置是在N個像素電極被施加N個像素電壓以顯示影像時，同時感測N個像素電極的電容變化量，因此，所述觸控顯示裝置無須額外地設置用以獲取觸控信息的電極單元，而可以使用一般的顯示裝置來實現(xiàn)所述觸控顯示裝置。

接著，請參照圖1A，圖1A是本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的電路示意圖。觸控顯示裝置1A包括了控制單元與觸控顯示面板14?？刂茊卧ㄔ礃O驅(qū)動電路11、柵極驅(qū)動電路12、自容感測電路13、增益補償值產(chǎn)生器15以及顯示電路16。顯示電路16電性連接源極驅(qū)動電路11、柵極 驅(qū)動電路12與增益補償值產(chǎn)生器15。柵極驅(qū)動電路12通過多條柵極線G₁～G₅電性連接觸控顯示面板14，而源極驅(qū)動電路11與自容感測電路13通過多條數(shù)據(jù)線S₁～S₄電性連接觸控顯示面板14。

觸控顯示面板14包括多個像素單元及共電極COM，其中多條柵極線G₁～G₅電性絕緣于多條數(shù)據(jù)線S₁～S₄。每一個像素單元包括薄膜晶體管TFT與像素電極PE_i,j，每一個像素單元的薄膜晶體管TFT的汲極電性連接其像素電極PE_i,j。同一列的像素單元的薄膜墊晶體管TFT的柵極電性連接同一條柵極線G_i，同一行的像素單元的薄膜墊晶體管TFT的源極電性連接同一條數(shù)據(jù)線S_j，其中i例如為1～4的整數(shù)，而j例如為1～5的整數(shù)。觸控顯示面板14并沒有額外地設置有電極單元來進行觸碰檢測，而是一般的顯示面板。

顯示電路16用以提供影像的像素數(shù)據(jù)給源極驅(qū)動電路11、柵極驅(qū)動電路12以及增益補償值產(chǎn)生器15，使得源極驅(qū)動電路11、柵極驅(qū)動電路12以及增益補償值產(chǎn)生器15根據(jù)影像的像素數(shù)據(jù)實現(xiàn)對應的功能。

源極驅(qū)動電路11接收影像的像素數(shù)據(jù)，并且依據(jù)影像產(chǎn)生對應像素電極PE_i,j的像素電壓，以使像素電極PE_i,j可以顯示影像的第i列第j行的像素。一般來說，源極驅(qū)動電路11會對像素數(shù)據(jù)作伽瑪校正(gamma correction)，以產(chǎn)生對應的多個像素電壓。柵極驅(qū)動電路12用以使能柵極線G_i，以選擇電性連接柵極線G_i的像素單元的像素電極PE_i,1～PE_i,4。

在源極驅(qū)動電路11接收影像的像素數(shù)據(jù)時，增益補償值產(chǎn)生器15也會接收影像的像素數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生被選作為電極單元的N個像素電極PE_i,j～PE_i,j+N-1對應的增益補償值。因此，在自容感測電路13感測到此N個像素電極PE_i,j～PE_i,j+N-1的電容變化量時，會依據(jù)增益補償值對此電容變化量進行補償，而產(chǎn)生此N個像素電極PE_i,j～PE_i,j+N-1的電容感應值，其中電容感應值可以用來計算觸碰信息。

于此實施例中，N可以為2，位于柵極線G_i上且分別對應數(shù)據(jù)線S₁與S₂的兩個像素電極PE_i,1、PE_i,2可以被選作為一個電極單元(以下簡稱第一電極單元)，而位于柵極線G_i上且分別對應數(shù)據(jù)線S₃與S₄的兩個像素電極PE_i,3、PE_i,4可以被選作為另一個電極單元(以下簡稱第二電極單元)。增益補償值產(chǎn)生器15分別計算出上述兩個電極單元所對應的增益補償值。

在柵極線G_i被使能時，柵極線G_i上分別對應數(shù)據(jù)線S₁～S₄的像素電極PE_i,1～PE_i,4會被分別施加對應的4個像素電壓，同時像素電極PE_i,1、PE_i,2的電容變化量以及像素電極PE_i,3、PE_i,4的電容變化量會被感測。然后，自容感測電路13會對像素電極PE_i,1、PE_i,2的電容變化量以及像素電極PE_i,3、PE_i,4的電容變化量分別根據(jù)兩個計算出來的增益補償值進行補償，以藉此獲得第一及第二電極單元的電容感測值。

以下進一步地介紹自容感測電路13的其中一種實現(xiàn)方式，然而，此自容感測電路13的實現(xiàn)方式并非用以限制本發(fā)明。于此實施例中，自容感測電路13包括補償單元131與轉(zhuǎn)換單元132，其中補償單元13電性連接所有數(shù)據(jù)線S₁～S₄、增益補償值產(chǎn)生器15與轉(zhuǎn)換單元132。

補償單元131包括多個放大器AMP，其中每一個放大器AMP用以接收對應像素電極PE_i,j的電容變化量，并根據(jù)其接收的增益補償值對其接收的電容變化量進行補償。轉(zhuǎn)換單元132包括多個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，其中每一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC電性連接對應的放大器AMP，用以將補償后的電容變化量進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。

另外，自容感測電路13還包括了運算電路(未繪于圖1A)用以將數(shù)位的像素電極PE_i,j、PE_i,j+N-1的電容變化量轉(zhuǎn)換為電容感應值來作為前述第一電極單元所對應的觸碰信息。接著，自容感測電路13中的觸控電路(未繪于圖1A)根據(jù)電容感應值執(zhí)行對應的觸控功能。

以下進一步地介紹增益補償值產(chǎn)生器15的其中一種實現(xiàn)方式，然而，此增益補償值產(chǎn)生器15的實現(xiàn)方式并非用以限制本發(fā)明。于此實施例中，增益補償值產(chǎn)生器15包括校正單元151、平均單元152與增益補償值產(chǎn)生單元153，其中校正單元151電性連接平均單元152，而增益補償值產(chǎn)生單元153電性連接平均單元152與自容感測電路13的補償單元131。

附帶一提，于此實施例中，增益補償值產(chǎn)生器15獨立于自容感測電路13與顯示電路16。然而，本發(fā)明并不以此為限。于其它實施例中，增益補償值產(chǎn)生器15可以包含于自容感測電路13或顯示電路16之中。

校正單元151用以接收影像的像素數(shù)據(jù)，以對影像的像素數(shù)據(jù)進行校正，其中此校正對應于源極驅(qū)動電路11對影像的像素數(shù)據(jù)所進行的校正。例如，源極驅(qū)動電路11會對影像的像素數(shù)據(jù)進行伽瑪校正，故校正單元151也需要對應地對影像的像素數(shù)據(jù)進行伽瑪校正，以產(chǎn)生像素電極PE_i,j、PE_i,j+N-1的像素電壓。接著，平均單元152會將像素電極PE_i,j、PE_i,j+N-1的像素電壓作一般或加權平均運算，以獲得像素電極PE_i,j、PE_i,j+N-1的平均電壓值。

之后，增益補償值產(chǎn)生單元153會接收像素電極PE_i,j、PE_i,j+N-1的平均電壓值，以產(chǎn)生對應像素電極PE_i,j、PE_i,j+N-1的增益補償值，其中像素電極PE_i,j、PE_i,j+N-1的像素電壓越高，則對應的增益補償值越低，相反地，像素電極PE_i,j、PE_i,j+N-1的像素電壓越低，則對應的增益補償值越高。舉例來說，增益補償值產(chǎn)生單元153可以例如是一個倒數(shù)計算單元，用以計算像素電極PE_i,j、PE_i,j+N-1的平均電壓值的倒數(shù)，來做為該電極單元所對應的增益補償值。然而，本發(fā)明并不以增益補償值產(chǎn)生單元153的實現(xiàn)方式為限。

以上述N為2的例子，平均單元152會計算像素電極PE_i,1、PE_i,2的像素電壓的平均電壓值，以及計算像素電極PE_i,3、PE_i,4的像素電壓的平均電壓值。然后，增益補償值產(chǎn)生單元153會計算像素電極PE_i,1、PE_i,2的像素 電壓的平均電壓值的倒數(shù)，以及計算像素電極PE_i,3、PE_i,4的像素電壓的平均電壓值的倒數(shù)，以藉此產(chǎn)生對應第一及第二電極單元的增益補償值。

接著，請參照圖1B，圖1B是本發(fā)明另一實施例的觸控顯示裝置的電路示意圖。相較于圖1A的觸控顯示裝置1，圖1B的觸控顯示裝置1’中的增益補償值產(chǎn)生器15’不具有平均單元。圖1B的實施例僅用于N為1的情況，也就是每一個電極單元僅包含一個像素電極PE_i,j，且增益補償值產(chǎn)生單元153是計算像素電極PE_i,j的像素電壓的倒數(shù)，以產(chǎn)生對應該電極單元的增益補償值。

然后，請參照圖1C，圖1C是本發(fā)明另一實施例的觸控顯示裝置的電路示意圖。相較于圖1A的觸控顯示裝置1，圖1C的觸控顯示裝置1”中的增益補償值產(chǎn)生器15”不是接收影像的像素數(shù)據(jù)，而是另外自源極驅(qū)動電路11獲取各像素電極PE_i,j的像素電壓，因此增益補償值產(chǎn)生器15”并不具有校正單元。

再者，請參照圖1D，圖1D是本發(fā)明另一實施例的觸控顯示裝置的電路示意圖。相較于圖1C的觸控顯示裝置1”，圖1D的觸控顯示裝置1”’中的增益補償值產(chǎn)生器15”’不具有平均單元。圖1D的實施例僅用于N為1的情況，也就是每一個電極單元僅有一個像素電極PE_i,j，且增益補償值產(chǎn)生單元153是計算像素電極PE_i,j的像素電壓的倒數(shù)，以產(chǎn)生對應像素電極PE_i,j的增益補償值。

在此請注意，圖1A～1D的觸控顯示面板14可以是橫向電場效應(IPS)顯示面板，亦即，觸控顯示裝置1為橫向電場效應顯示裝置，其中每一個像素單元的布局說明如下。然而，本發(fā)明并不以觸控顯示裝置1的觸控顯示面板14的類型為限。

請參照圖2，圖2是本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的一個像素單元的布局示意圖。于像素單元2中，柵極線G_i與數(shù)據(jù)線S_j位于不同層，且彼 此未電性連接。像素電極PE_i,j與數(shù)據(jù)線S_j位于同一層，但與共電極COM位于不同層，且彼此未電性連接，而能在彼此有電壓差時形成一個橫向電場。薄膜晶體管TFT的柵極、源極與汲極分別電性連接柵極線G_i、數(shù)據(jù)線S_j與像素電極PE_i,j。

在此請注意，圖2僅是像素單元2的一種布局方式，且本發(fā)明并不限制像素單元2的布局方式，亦即，不限制像素電極PE_i,j與數(shù)據(jù)線S_j位于同一層，也不限制像素電極PE_i,j與共電極COM位于不同層，其它種布局方式能使像素電極PE_i,j能夠與接觸的對象產(chǎn)生電容耦合效應的像素單元2皆能夠應用于本發(fā)明。

由于上述實施例是將至少一個像素電極PE_i,j選擇作為用以進行觸碰檢測的至少一電極單元，因此，像素電極PE_i,j本身需要能夠與觸碰的對象能夠產(chǎn)生電容耦合效應。橫向電場效應顯示面板中的像素電極PE_i,j本身不會被遮蔽，而能夠觸碰的對象能夠產(chǎn)生電容耦合效應，故其可以用來實現(xiàn)本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置。然而，本發(fā)明并不限制觸控顯示裝置的觸控顯示面板14僅能為橫向電場效應顯示面板，其它像素電極PE_i,j不會被遮蔽而能夠與接近的對象產(chǎn)生電容耦合效應的顯示面板皆可以用來實現(xiàn)上述觸控顯示面板14。

接著，進一步地對橫向電場效應顯示面板的堆棧結構作進一步的說明。請參照圖3，圖3是本發(fā)明實施例的觸控顯示裝置的觸控顯示面板的剖面示意圖。于圖3中，觸控顯示面板14為橫向電場效應顯示面板，且包括顯示基板DP、液晶層LC、色濾波器CF、光遮蔽層BM與玻璃基板GL。液晶層LC位于顯示基板DP與色濾波器CF之間，玻璃基板GL位于色濾波器之上。在玻璃基板GL的周圍定義有非可視區(qū)，而非可視區(qū)底下與色濾波器CF之間設有光遮蔽層BM。

顯示基板DP具有柵極線(未繪于圖3)、數(shù)據(jù)線S_j、像素電極PE_i,j與共電極COM。柵極線、數(shù)據(jù)線S_j與共電極COM位于顯示面板DP的不 同層，且彼此未電性連接。像素電極PE_i,j與數(shù)據(jù)線S_j位于顯示面板DP的同一層，但彼此未電性連接。當像素電極PE_i,j被施加像素電壓時，像素電極PE_i,j與共電極COM會產(chǎn)生一個橫向的電場，以影響液晶層LC中的液晶的偏轉(zhuǎn)，從而顯示對應影像。

在此請注意，像素電極PE_i,j并沒有被其它導體所遮蔽，因此，當對象(例如：手指FG)接近觸控顯示面板14時，手指FG可以與像素電極PE_i,j發(fā)生電容場耦合效應，而在彼此之間衍生一個感應電容C_I。因此，像素電極PE_i,j可以被選擇作為電極單元，以感測其代表電容變化的信號量，并且觸控顯示裝置可通過此信號量得到手指FG的觸碰信息。

接著，請參照圖4，圖4是本發(fā)明實施例的用于觸控顯示裝置的控制方法的流程示意圖。所述控制方法可以執(zhí)行于上述圖1A～圖1D實施例的觸控顯示裝置的控制單元中，且本發(fā)明并不以此為限。

首先，在步驟S41中，增益補償值產(chǎn)生器依據(jù)影像獲得N個像素電極所對應的增益補償值，其中N為大于等于1的正整數(shù)。于步驟S41中，增益補償值產(chǎn)生器可以直接獲得源極驅(qū)動電路所產(chǎn)生的N個像素電極的像素電壓；或者增益補償值產(chǎn)生器接收影像的像素數(shù)據(jù)，對像素數(shù)據(jù)進行伽瑪校正，以獲得N個像素電極的像素電壓。接著，若N等于1，則直接計算像素電壓的倒數(shù)，以獲得增益補償值；若N大于1，則先計算N個像素電極的像素電壓的平均電壓，然后，計算計算平均電電壓的倒數(shù)，以獲得增益補償值。

然后，在步驟S42中，源極驅(qū)動電路對N個像素電極施加N個像素電壓，同時自容感測電路檢測N個像素電極的電容變化量，其中N個像素電壓是根據(jù)影像所產(chǎn)生。再者，在步驟S43中，自容感測電路會依據(jù)增益感補償值對N個像素電極的電容變化量進行補償，以獲得電容感應值，其中電容感應值用于計算觸碰信息。

綜合以上所述，本發(fā)明實施例所提供的控制顯示裝置及此控制顯示裝置的控制方法在像素電極被施加像素電壓以顯示影像時，對像素電極的電容變化量進行感測與補償，以獲得電容感應值，而通過電容感應值來獲得觸碰信息。觸控顯示裝置可以使用顯示面板作為觸控顯示面板，亦即無須額外地增設電極單元來進行觸碰檢測，從而減少觸控顯示裝置的厚度與制造成本。

以上所述僅是本發(fā)明的實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。

符號說明

1、1’、1”、1”’：觸控顯示裝置

11：源極驅(qū)動電路

12：柵極驅(qū)動電路

13：自容感測電路

131：補償單元

132：轉(zhuǎn)換單元

14：觸控顯示面板

15、15’、15”、15”’：增益補償值產(chǎn)生器

16：顯示電路

151：校正單元

152：平均單元

153：增益補償值產(chǎn)生單元

2：像素單元

ADC：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器

AMP：放大器

BM：光遮蔽層

CF：色濾波器

C_I：感應電容

COM：共電極

DP：顯示基板

FG：手指

G₁～G₅、G_i：柵極線

GL：玻璃基板

LC：液晶層

PE_1,1、PE_1,2、PE_1,3、PE_1,4、PE_i,j：像素電極

S₁～S₄、S_j：數(shù)據(jù)線

S41～S43：步驟流程

TFT：薄膜晶體管