一種觸控顯示面板的制作方法
【專利說明】一種觸控顯示面板
[0001]本申請為在2013年I月9日提交中國專利局、申請?zhí)枮?01310007356.3、發(fā)明名稱為“內(nèi)嵌式多點(diǎn)觸控液晶顯示面板系統(tǒng)”的中國專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及觸控面板技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)嵌式觸控顯示面板。
【背景技術(shù)】
[0003]觸控面板的技術(shù)原理是當(dāng)手指或其它介質(zhì)接觸到屏幕時(shí)，依據(jù)不同感應(yīng)方式，偵測電壓、電流、聲波或紅外線等，進(jìn)而測出觸壓點(diǎn)的坐標(biāo)位置。例如電阻式觸控面板即為利用上、下電極間的電位差，以計(jì)算施壓點(diǎn)位置進(jìn)而檢測出觸控點(diǎn)所在。電容式觸控面板是利用排列的透明電極與人體之間的靜電結(jié)合所產(chǎn)生的電容變化，從所產(chǎn)生的電流或電壓來檢測其坐標(biāo)。
[0004]依據(jù)電容觸控技術(shù)原理而言，其可分為表面式電容觸控感測(SurfaceCapacitive)和投射式電容觸控感測(Projected Capacitive)兩種技術(shù)。表面式電容感測技術(shù)架構(gòu)雖構(gòu)造簡單，但不易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控以及較難克服電磁干擾(ElectromagneticDisturbance，EU)及噪訊的問題，使得現(xiàn)今大多朝向投射電容式觸控感測技術(shù)發(fā)展。
[0005]投射式電容觸控感測(Projected Capacitive)技術(shù)又可分為自感電容型(Selfcapacitance)和互感電容型(Mutual capacitance)。自感電容型是指觸控物與導(dǎo)體線間產(chǎn)生電容耦合，用于量測導(dǎo)體線的電容變化以確定觸碰發(fā)生，互感電容型則是當(dāng)觸碰發(fā)生時(shí)，會(huì)在鄰近兩層導(dǎo)體線間產(chǎn)生電容耦合現(xiàn)象。
[0006]已有的自感電容感測技術(shù)為感測每一條導(dǎo)體線對地電容Cs，由對地電容值的變化判斷是否有物體靠近電容式觸控面板，其中，自感電容或?qū)Φ仉娙莶⒎菍?shí)體電容，而是每一條導(dǎo)體線的寄生及雜散電容。圖1為已有自感電容感測的示意圖，其在第一時(shí)間周期，先由第一方向的驅(qū)動(dòng)及傳感器110驅(qū)動(dòng)第一方向的導(dǎo)體線，以對第一方向的導(dǎo)體線的自感電容Cs充電。再于第二時(shí)間周期，驅(qū)動(dòng)及傳感器110偵測第一方向的導(dǎo)體線上的電壓，以獲得m個(gè)數(shù)據(jù)。又于第三時(shí)間周期，由第二方向的驅(qū)動(dòng)及傳感器120驅(qū)動(dòng)第二方向的導(dǎo)體線，以對第二方向的導(dǎo)體線的自感電容充電。再于第四時(shí)間周期，驅(qū)動(dòng)及傳感器120偵測第二方向的導(dǎo)體線上的電壓，以獲得η個(gè)數(shù)據(jù)。因此，總共可獲得m+n個(gè)數(shù)據(jù)。
[0007]圖1中的已有自感電容感測方法為在同一條導(dǎo)體線上連接有驅(qū)動(dòng)電路及感測電路，先對導(dǎo)體線驅(qū)動(dòng)后，再對同一導(dǎo)體線感測其信號(hào)的變化量，以決定自感電容大小。它的好處是:
[0008](I)數(shù)據(jù)量較少，觸控面板的單一影像(image)只有m+n筆數(shù)據(jù)，節(jié)省硬件成本；
[0009](2) 一個(gè)影像未處理數(shù)據(jù)(image raw data)取得快速，故感測觸碰點(diǎn)所需的時(shí)間較少。因?yàn)樗械谝环较驅(qū)w線可同時(shí)感測(當(dāng)然也可逐一感測)，然后再同時(shí)對第二方向所有的導(dǎo)體線進(jìn)行驅(qū)動(dòng)及感測，兩次的不同方向?qū)w線感測動(dòng)作就可以做完一個(gè)幀，故數(shù)據(jù)量較少，再者，同時(shí)在執(zhí)行將感測信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)所需的時(shí)間也少很多；以及
[0010](3)由于數(shù)據(jù)處理的量較少，所以具有較低的功率消耗。
[0011 ] 但自感電容感測方法相對應(yīng)的缺點(diǎn)則為:
[0012](I)當(dāng)觸控面板上有浮接導(dǎo)體(如水滴，油漬等等)時(shí)，容易造成觸碰點(diǎn)誤判；以及
[0013](2)當(dāng)觸控面板上同時(shí)有多點(diǎn)觸控時(shí)，會(huì)有鬼影的現(xiàn)象，導(dǎo)致自感電容感測方法難以支持多點(diǎn)觸控的應(yīng)用。
[0014]另一電容式觸控面板驅(qū)動(dòng)的方法是感測互感應(yīng)電容(mutual capacitance, Cm)的大小變化，以判斷是否有物體靠近觸控面板，其中，互感應(yīng)電容Cm并非實(shí)體電容，其為第一方向的導(dǎo)體線與第二方向的導(dǎo)體線之間互感應(yīng)電容Cm。圖2為已有互感應(yīng)電容Cm感測的示意圖，如圖2所示，驅(qū)動(dòng)器210配置于第一方向(Y)上，傳感器220配置于第二方向(X)上，在第一時(shí)間周期Tl前半周期時(shí)，由驅(qū)動(dòng)器210對第一方向的導(dǎo)體線230進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使用電壓Vy_l對互感應(yīng)電容Cm250進(jìn)行充電，以及在第一時(shí)間周期Tl后半周期時(shí)，所有傳感器220感測第二方向的導(dǎo)體線240上的電壓(Vo_l，Vo_2,…，Vo_n)，以獲得η個(gè)數(shù)據(jù)，即經(jīng)過m個(gè)驅(qū)動(dòng)周期后，即可獲得mXn個(gè)數(shù)據(jù)。
[0015]互感應(yīng)電容Cm感測方法的優(yōu)點(diǎn)為:
[0016](I)浮接導(dǎo)體和接地導(dǎo)體的信號(hào)不同方向，故可以很輕易的判斷是否為人體觸碰；以及
[0017](2)由于有每一個(gè)點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)，當(dāng)進(jìn)行多點(diǎn)同時(shí)觸摸時(shí)，可以分辨出每一個(gè)點(diǎn)的真實(shí)位置，即互感應(yīng)電容Cm感測方法容易支持多點(diǎn)觸控的應(yīng)用。
[0018]而已有的觸控式平面顯示器是將觸控面板與平面顯示器直接進(jìn)行上下的迭合，因?yàn)榈系挠|控面板為透明的面板，因而平面顯示器的影像可以穿透迭合在其上的觸控面板而顯示影像，并由觸控面板作為輸入的媒介或接口。
[0019]然而這種已有的技術(shù)，因?yàn)樵诘蠒r(shí)，必須增加一個(gè)觸控面板的重量，使得平面顯示器的重量大幅地增加，不符合現(xiàn)在市場對于顯示器輕薄短小的要求。再者，直接迭合觸控面板以及平面顯示器時(shí)，在厚度考慮上，增加了觸控面板本身的厚度，降低了光線的穿透率，增加反射率與霧度，使屏幕顯示的質(zhì)量大打折扣。
[0020]針對上述的缺點(diǎn)，觸控式平面顯示器改為嵌入式觸控技術(shù)。嵌入式觸控技術(shù)目前主要的發(fā)展方向可分為On-Cell及In-Cell兩種技術(shù)，其中，On-Cell技術(shù)是將投射電容式觸控技術(shù)的感應(yīng)電極(Sensor)制作在面板彩色濾光片(Color Filter, CF)的背面(即貼附偏光板面)，整合為彩色濾光片的結(jié)構(gòu)，In-Cell技術(shù)則是將感應(yīng)電極(Sensor)置入IXDCell的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，InCell技術(shù)將觸控組件整合于顯示面板之內(nèi)，使得顯示面板本身就具備觸控功能，因此不需要另外進(jìn)行與觸控面板貼合或是組裝的制程，這樣技術(shù)通常都是由TFTIXD面板廠開發(fā)。由于，內(nèi)嵌式多點(diǎn)觸控面板(In-Cell Mult1-Touch Panel)技術(shù)漸漸成熟，觸控功能直接整合于面板生產(chǎn)制程中，不需再加一層觸控玻璃，因此可維持原面板的薄度進(jìn)而減少成本。
[0021]圖3A為一已有內(nèi)嵌式多點(diǎn)觸控面板(In-Cell Mult1-Touch Panel)300的架構(gòu)示意圖，由下而上依序?yàn)橄缕鈱?lower polarizer)310、下玻璃基板320、薄膜晶體管層(TFT or LTPS)330、液晶層340、共通電極及觸控驅(qū)動(dòng)層350、彩色濾光層(colorfilter) 360、上玻璃基板370、感應(yīng)電極層380和上偏光層(upper polarizer) 390。如圖3A所示，為了節(jié)省成本，其是將觸控感應(yīng)器整合進(jìn)入液晶顯示面板中，并將液晶顯示面板中的共通電極層(Vcom)與觸控感應(yīng)器中的驅(qū)動(dòng)共享同一層，以形成該共通電極和觸控驅(qū)動(dòng)層350。感應(yīng)電極層380則位于該上玻璃基板370的上方。該薄膜晶體管層(TFT orLTPS) 330由薄膜晶體管或低溫多晶娃薄膜晶體管(Low-Temperature Poly-Si Thin FilmTransistors, LTPS TFTs) 332 和透明電極 331 所組成。
[0022]圖3B為已有內(nèi)嵌式多點(diǎn)觸控面板的另一架構(gòu)示意圖。其與圖3A的差別在于感應(yīng)電極層380位于上玻璃基板370的下方。
[0023]圖3C為已有內(nèi)嵌式多點(diǎn)觸控面板的又一架構(gòu)示意圖。其與圖3A的差別在于該共通電極和觸控驅(qū)動(dòng)層350位于液晶層340的下方。
[0024]圖3D為已有內(nèi)嵌式多點(diǎn)觸控面板的再一架構(gòu)示意圖。其與圖3C的差別在于感應(yīng)電極層380位于上玻璃基板370的下方。
[0025]不論是圖3A、圖3B、圖3C或圖3D的內(nèi)嵌式多點(diǎn)觸控面板架構(gòu)，其均是利用分時(shí)法，將一個(gè)顯示幀(frame)的時(shí)間內(nèi)切成顯示周期(display cycle)和觸控感測周期(touch cycle)，進(jìn)而達(dá)到共享顯示面板的共通電極層(Vcom)與觸控感應(yīng)器中的驅(qū)動(dòng)層的目的，其時(shí)序分別如如圖4A、圖4B、圖4C或圖4D所示。
[0026]如圖4A所示，其將一個(gè)顯示幀的時(shí)間內(nèi)分割成一顯示周期和一觸控感測周期，而且先執(zhí)行顯示面板的幀顯示，再執(zhí)行觸控感測。如圖4B所示，其先執(zhí)行觸控感測，再執(zhí)行顯示面板的幀顯示。如圖4C所示，其在時(shí)段A中先執(zhí)行顯示一幀的部分線條，再執(zhí)行觸控感測，最后在時(shí)段B中執(zhí)行顯示該幀的剩余線條。如圖4D所示，其是改變顯示的垂直同步信號(hào)Vsync，以當(dāng)垂直同步信號(hào)Vsync為高電位時(shí)，控制顯示像素信號(hào)并通過水平同步信號(hào)Hsync控制柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以執(zhí)行顯示面板的幀顯示，當(dāng)垂直同步信號(hào)Vsync為低電位時(shí)，執(zhí)行觸控感測。
[0027]美國專利US 2012/0050217中，其第一實(shí)施例的FIG.8的時(shí)序采取與圖4A相同的策略，先執(zhí)行顯示面板的幀顯示，再執(zhí)行觸控感測。其第二實(shí)施例的FIG.17的時(shí)序則采取與圖4C相同的策略，其先在時(shí)段A中先執(zhí)行顯示一幀的部分線條，再執(zhí)行觸控感測，最后在時(shí)段B中執(zhí)行顯示該幀的剩余線條。
[0028]然而，此種分時(shí)工作(time sharing)方式隨著顯示面板的分辨率越來越高，顯示驅(qū)動(dòng)集成電路所需推動(dòng)的像素也越來越多，因此需要的時(shí)間也越來越長。但是顯示幀更新率(display frame rate)必須維持在60Hz以上，即每一幀都只有16.6毫秒。由于顯示面板的分辨率越來越高，在16.6毫秒內(nèi)要執(zhí)行顯像及觸控感測，隨著影像分辨率提高，而越發(fā)困難，同時(shí)也限制著影像分辨率的提升，因此已有的技術(shù)中存在著顯示面板分辨率無法提升的問題。因此，已有的內(nèi)嵌式多點(diǎn)觸控液晶顯示面板系統(tǒng)仍有改善的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0029]本發(fā)明所要解