CN101859039B

CN101859039B - 触控检测方法及具有内嵌式触控面板的平面显示器

Info

Publication number: CN101859039B
Application number: CN2010101945185A
Authority: CN
Inventors: 李秉寰; 许育民; 郑咏泽
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: CN101859039A

Abstract

一种触控检测方法及具有内嵌式触控面板的平面显示器，该方法包括：在驱动感测单元之一的对应栅极线的前一条与前两条栅极线之间的时段内使能取样信号，且读取单元于取样信号使能时所对应的取样时段取样对应读取线中的读取信号；利用读取单元于取样时段所取样的读取信号作为取样参考信号；在驱动感测单元之一的对应栅极线与后一条栅极线之间的时段内使能感测读取信号，且读取单元于感测读取信号使能时所对应的感测读取时段读取对应读取线中的读取信号；利用读取单元于感测读取时段所读取的读取信号作为感测信号；以及依据取样参考信号与感测信号而判断出感测单元是否被触摸。本发明的触控检测方法可消除电容耦合效应的影响，其感测结果较为准确。

Description

触控检测方法及具有内嵌式触控面板的平面显示器

技术领域

本发明涉及一种触控检测领域，且特别涉及一种应用于具有内嵌式触控面板的平面显示器的触控检测方法以及相应的具有内嵌式触控面板的平面显示器。

背景技术

随着科技的发展，平面显示器(例如，液晶显示器)因其具有高画质、体积小、重量轻及应用范围广等优点，而被广泛地应用于移动电话、笔记本电脑、台式显示装置以及电视等各种消费性电子产品，并已经逐渐地取代传统的阴极射线管显示装置而成为显示装置的主流。

触控面板提供了一种新的人机互动的界面，其在使用上更直觉、更符合人性。而将触控面板与平面显示器整合在一起，使平面显示器具有触控功能，是平面显示器发展的一种应用趋势。

请参阅图1，其示出一种具有内嵌式触控面板的平面显示器的架构示意图。如图1所示，平面显示器10包括多条栅极线G₁～G₄...G_n+1～G_n+4...(其中n＝0、4、8...)、多条数据线11、多个像素晶体管12、多个像素电极13、多个感测单元14以及多条读取线15。栅极线G₁～G₄...G_n+1～G_n+4...与数据线11相互交叉设置从而将平面显示器10划分成多个像素区域(未标示)。每个像素区域内分别设置一个像素晶体管12以及一个像素电极13，且每个像素区域内的像素晶体管12分别电性耦接至一条对应栅极线以及一条对应数据线11，以通过对应栅极线中的栅极信号决定是否导通此像素晶体管12，并于像素晶体管12导通时将对应数据线11中的数据信号传递至像素电极13。此技术为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

感测单元14分别设置于平面显示器10的某些像素区域中，且每个感测单元14分别电性耦接于一条对应栅极线(如图1所示的G_n+3，其中n＝0、4、8...)，以及一条对应读取线15以通过对应栅极线中的栅极信号驱动此感测单元14，并通过对应读取线15而电性耦接至如图2所示的读取单元20。在图1所示的平面显示器10中，每个感测单元14分别感测4X4个像素区域。

请参阅图2，其示出一种读取单元的电路方块示意图。如图2所示，读取单元20包括运算放大器21、第一电容22、第一开关23、第二开关24、第二电容25、第三开关26、第三电容27以及处理器28。运算放大器21的正向输入端电性耦接于参考电压V_ref，其负向输入端电性耦接于读取线15以接收读取线15中的读取信号。第一电容22连接于运算放大器21的负向输入端与输出端之间，而第一开关23与第一电容22并联。第二开关24与第三开关26分别电性耦接于运算放大器21的输出端与处理器28之间，第二电容25电性耦接于第二开关24与地之间，而第三电容27电性耦接于第三开关26与地之间。处理器28分别电性耦接于第二电容25及第三电容27。

请参阅图3，其示出一种公知的触控检测方法中的各种信号的时序图。如图1～3所示，在驱动每个感测单元14的对应的栅极线G_n+3与前一条栅极线G_n+2之间的时段内使能取样信号MUX_T_HS，则受取样信号MUX_T_HS控制的第二开关24导通。此时，读取线15中的读取信号经过导通的第一开关23以及导通的第二开关24而传递至第二电容25并保存于第二电容25中以做为取样参考信号V_HS。然后，在驱动每个感测单元14的对应的栅极线G_n+3与后一条栅极线G_n+4之间的时段内使能感测读取信号MUX_T_HR，则受感测读取信号MUX_T_HR控制的第三开关26导通。此时，读取线15中的读取信号经过运放大器21以及导通的第三开关26而传递至第三电容27并保存于第三电容27中以做为感测信号V_HR。最后，处理器28依据储存于第二电容25中的取样参考信号V_HS以及储存于第三电容27中的感测信号V_HR而判断出感测单元14是否被触摸。

然而，如图3所示，平面显示器10在显示画面时，其所输入的栅极信号会对感测单元14造成电容耦合效应的影响，从而会影响读取线15中的读取信号而在读取信号中产生电容耦合噪声(Coupling phenomenon)。具体地，当平面显示器10在显示普通画面(normal pattern)时，每两条栅极线才会极性反转一次，因此其对感测单元14所产生的电容耦合效应较轻，读取线15中的读取信号中的电容耦合噪声较轻微，其通常不会影响感测结果。当平面显示器10在显示特殊画面(specific pattern)时，每条栅极线都会极性反转，因此其对感测单元14所产生的电容耦合效应比较大，所以读取线15中的读取信号中的电容耦合噪声比较大。特别是由于公知的触控检测方法是在驱动感测单元14的对应的栅极线G_n+3与前一条栅极线G_n+2之间的时段内使能取样信号MUX_T_HS，并在此时取样读取线15中的读取信号以作为取样参考信号V_HS，因此取样参考信号V_HS中的电容耦合噪声Coupling phenomenon(specificpattern)与感测信号V_HR中的电容耦合噪声Coupling phenomenon(specificpattern)正好极性相反，则在利用V_HR-V_HS来判断感测单元14是否被触摸时，其结果受到双倍的电容耦合噪声Coupling phenomenon(specific pattern)的影响。也就是说，公知的触控检测方法的感测结果会受到电容耦合噪声Couplingphenomenon的极大影响，其可能会改变最后的感测结果。

发明内容

本发明的目的就是在于提供一种触控检测方法，其可减小电容耦合效应的影响，获得较为准确的感测结果。

本发明的再一目的是提供一种具有内嵌式触控面板的平面显示器，其可减小电容耦合效应的影响，获得较为准确的感测结果。

本发明提出一种触控检测方法，其应用于具有内嵌式触控面板的平面显示器。平面显示器包括多条栅极线、多条数据线、多个感测单元以及多条读取线。栅极线与数据线相互交叉设置从而将平面显示器划分为多个像素区域。感测单元设置于某些像素区域中，且每个感测单元分别电性耦接于对应栅极线以及对应读取线以通过对应栅极线中的栅极信号驱动每个感测单元，且通过对应读取线而电性耦接至读取单元。上述触控检测方法包括：在驱动感测单元之一的对应栅极线的前一条与前两条栅极线之间的时段内使能取样信号，且读取单元于取样信号使能时所对应的取样时段取样对应读取线中的读取信号；利用读取单元于取样时段所取样的读取信号作为取样参考信号；在驱动感测单元之一的对应栅极线与后一条栅极线之间的时段内使能感测读取信号，且读取单元于感测读取信号使能时所对应的感测读取时段读取对应读取线中的读取信号；利用读取单元于感测读取时段所读取的读取信号作为感测信号；以及依据取样参考信号与感测信号而判断出感测单元是否被触摸。

本发明还提出一种具有内嵌式触控面板的平面显示器，其包括多条栅极线、多条数据线、多条读取线、多个感测单元以及多个读取单元。数据线与栅极线相互交叉设置从而将平面显示器划分成多个像素区域。感测单元分别设置于某些像素区域中，且每个感测单元分别电性耦接于一对应栅极线以及一对应读取线以通过对应栅极线中的栅极信号驱动每个感测单元。每个读取单元分别通过读取线而电性耦接至感测单元。其中，在进行触控检测时，在驱动感测单元之一的对应栅极线的前一条与前两条栅极线之间的时段内使能取样信号，读取单元于取样信号使能时所对应的取样时段取样对应读取线以取得取样参考信号；在驱动感测单元之一的对应栅极线与后一条栅极线之间的时段内使能感测读取信号，对应的读取单元于感测读取信号使能时所对应的感测读取时段取样对应读取线以取得感测信号，之后并依据取样参考信号与感测信号而判断感测单元是否被触摸。

在本发明的优选实施例中，读取单元分别包括运算放大器、第一电容、第一开关、第二开关、第二电容、第三开关、第三电容以及处理器。其中运算放大器的正向输入端电性耦接于参考电压，其负向输入端电性耦接于对应读取线，而其输出端用以输出取样参考信号或者感测信号。第一电容并联于运算放大器的负向输入端与输出端之间，而第一开关并联于第一电容及运算放大器的负向输入端与输出端之间。第二开关电性耦接于运算放大器的输出端，而第二电容电性耦接于第二开关与地之间以于第二开关导通时接收并储存取样参考信号。第三开关电性耦接于运算放大器的输出端，而第三电容电性耦接于第三开关与地之间以于第三开关导通时接收并储存感测信号。处理器分别电性耦接于第二电容及第三电容以依据取样参考信号及感测信号而判断感测单元是否被触摸。

在本发明的优选实施例中，平面显示器中的每四条栅极线分成一个组，且感测单元分别电性耦接于每组栅极线中的第三条栅极线。

在本发明的优选实施例中，在利用读取单元于感测读取时段所读取的读取信号作为感测信号时，第一开关不导通。

在本发明的优选实施例中，在利用读取单元于取样时段所取样的读取信号作为取样参考信号时，第一开关导通。或者在利用读取单元于取样时段所取样的读取信号作为取样参考信号时，第一开关不导通。或者，第一组栅极线所对应的感测单元，在利用读取单元于取样时段所取样的读取信号作为取样参考信号时，第一开关导通；而其余组栅极线所对应的感测单元，在利用读取单元于取样时段所取样的读取信号作为取样参考信号时，第一开关不导通。

本发明的触控检测方法及具有内嵌式触控面板的平面显示器可使取样参考信号中的电容耦合噪声与感测信号中的电容耦合噪声的极性相同，以相互抵消取样参考信号与感测信号中的电容耦合噪声。本发明的触控检测方法及平面显示器可消除电容耦合效应的影响，其感测结果较为准确。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，进行详细说明。

附图说明

图1示出一种具有内嵌式触控面板的平面显示器的架构示意图。

图2示出一种读取单元的电路方块图。

图3示出一种公知的触控检测方法中的各种信号的时序图。

图4示出本发明所公开的触控检测方法的流程图。

图5示出本发明第一实施例所公开的触控检测方法中的各种信号的时序图。

图6示出本发明第二实施例所公开的触控检测方法中的各种信号的时序图。

其中，附图标记说明如下：

10：平面显示器

G₁～G₄...G_n+1～G_n+4...(其中n＝0、4、8...)：栅极线

11：数据线

12：像素晶体管

13：像素电极

14：感测单元

15：读取线

20：读取单元

21：运算放大器

22：第一电容

23：第一开关

24：第二开关

25：第二电容

26：第三开关

27：第三电容

28：处理器

YDIO：使能信号

YCLK：时钟信号

MUX_RESET：控制信号

MUX_T_HS：取样信号

MUX_T_HR：感测读取信号

t1：取样时段

t2：感测读取时段

101～105：步骤

具体实施方式

请参阅图4～图5，其中图4示出本发明所公开的触控检测方法的流程图，而图5示出本发明第一实施例的触控检测方法中各种信号的时序图。图4～图5所示的触控检测方法可应用于图1～2所示的具有内嵌式触控面板的平面显示器10。

请一并参阅图1～图2及图4～图5，本实施例的触控检测方法包括步骤101：在驱动每个感测单元14的对应栅极线G_n+3的前两条栅极线G_n+1与前一条栅极线G_n+2之间的时段内使能(enable)取样信号MUX_T_HS，读取单元20于取样信号MUX_T_HS使能时所对应的取样时段t1取样对应读取线15中的读取信号。步骤102：利用读取单元20于取样时段t1所取样的读取信号作为取样参考信号V_HS。步骤103：在驱动每个感测单元14的对应栅极线G_n+3与后一条栅极线G_n+4之间的时段t2内使能感测读取信号MUX_T_HR，读取单元20于感测读取信号MUX_T_HR使能时所对应的感测读取时段t2读取对应读取线15中的读取信号。步骤104：利用读取单元20于感测读取时段t2所读取的读取信号作为感测信号V_HR；以及步骤105：依据取样参考信号V_HS与感测信号V_HR而判断出感测单元14是否被触摸。

具体地，当取样信号MUX_T_HS被使能时，读取单元20中受取样信号MUX_T_HS控制的第二开关24导通，因此读取单元20在取样时段t1内采样读取线15上的读取信号，并将读取线15上的读取信号储存于第二电容25内。此外，由于第一开关23是受控制信号MUX_RESET的控制，而在本实施例中，如图5所示，在取样时段t1内，控制信号MUX_RESET处于使能(enable)状态，因此第一开关23在取样时段t1内是不导通的(在本实施例中，控制信号MUX_RESET使能时会截止第一开关23而使其不导通，而取样信号MUX_T_HS与MUX_T_HR使能时则会分别使第二开关24与第三开关25导通)。因此，读取线15上的读取信号在取样时段t1内是经过运算放大器21及第一电容22所组成的积分电路而传递至导通的第二开关24，并经由导通的第二开关24而传递至第二电容25并储存于第二电容25中，以作为取样参考信号V_HS。

当感测读取信号MUX_T_HR被使能时，读取单元20中受感测读取信号MUX_T_HR控制的第三开关26导通。而此时控制信号MUX_RESET也处于使能状态，所以第一开关23不导通。因此，读取线15上的读取信号在感测读取时段t2内是经过运算放大器21及第一电容22所组成的积分电路以及导通的第三开关26而传递至第三电容27并储存于第三电容27中，以作为感测信号V_HR。

然后，处理器28依据取样参考信号V_HS与感测信号V_HR而判断出感测单元14是否被触摸。依据等效电路可知，本发明的取样参考信号V_HS＝V_ref-V_CF(HS)，而感测信号V_HR＝V_ref-V_CF(HR)，因此读取单元20的处理器28的输出结果V_HS-V_HR＝(V_ref-V_CF(HS))-(V_ref-V_CF(HR))＝-V_CF(HS)+V_CF(HR)，其中V_ref为运算放大器21的正向输入端所电性耦接的参考电压，而V_CF(HS)为第一电容22在取样时段t1的电压，V_CF(HR)为第一电容22在感测读取时段t2的电压。当感测单元14未被触摸时，V_CF(HR)为零，处理器28的输出结果大致为0；当感测单元14被触摸时，V_CF(HR)趋近于参考电压V_ref，处理器28的输出结果趋近于参考电压V_ref。因此，处理器28可依据取样参考信号V_HS与感测信号V_HR而判断出感测单元14是否被触摸。

由于本实施例的触控检测方法是在驱动每个感测单元14的对应栅极线G_n+3的前两条栅极线G_n+1与前一条栅极线G_n+2之间的时段内使能取样信号MUX_T_HS，因此平面显示器10在显示特殊画面(specific pattern)时，读取单元20在取样信号MUX_T_HS使能时所对应的取样时段t1所取样读取线15中的读取信号中的电容耦合噪声Coupling phenomenon(specific pattern)与读取单元20在感测读取信号MUX_T_HR使能时所对应之感测读取时段t2所取样读取线15中的读取信号中的电容耦合噪声Coupling phenomenon(specific pattern)的极性相同。也就是说，取样参考信号V_HS中的电容耦合噪声与感测信号V_HR中的电容耦合噪声的极性相同，因此，取样参考信号V_HS与感测信号V_HR中的电容耦合噪声正好相互抵消。本发明的触控检测方法可消除电容耦合效应的影响，其感测结果较为准确。

请参阅图6，其示出本发明第二实施例所公开的触控检测方法中各种信号的示意图。本实施例所公开的触控检测方法与图5所示的触控检测方法相似，其不同在于本实施例的触控检测方法当取样信号MUX_T_HS被使能时，受取样信号MUX_T_HS控制的第二开关24导通，但此时因为控制信号MUX_RESET并未被使能，所以受控制信号MUX_RESET控制的第一开关23也会导通。因此，读取线15上的读取信号在取样时段t1内是直接经过导通的第一开关23而传递至导通的第二开关24，并经由导通的第二开关24而传递至第二电容25并储存于第二电容25中，以作为取样参考信号V_HS。本实施例的触控检测方法也是在驱动每个感测单元14的对应栅极线G_n+3的前两条栅极线G_n+1与前一条栅极线G_n+2之间的时段t1内获取取样参考信号V_HS，因此取样参考信号V_HS中的电容耦合噪声与感测信号V_HR中的电容耦合噪声的极性也相同。此外，由于本实施例的触控检测方法在获取取样参考信号V_HS时，非经过运算放大器21及第一电容22所组成的积分电路，而是经过导通的第一开关23及导通的第二开关24，因此取样参考信号V_HS受参考电压V_ref的影响较大，从而可减少电容耦合效应的影响。

此外，由于平面显示器10在显示画面时，第一组栅极线G₁～G₄对其内的感测单元14的电容耦合效应远大于其他组的栅极线对感测单元14的电容耦合效应，其电容耦合噪声无法在一定时间后稳定下来，因此本领域技术人员可理解的是，本发明可将第一组栅极线G₁～G₄所对应的感测单元采用图6所示的触控检测方法，而其余组栅极线所对应的感测单元采用图5所示的触控检测方法。也就是说，平面显示器10的第一组栅极线G₁～G₄所对应的感测单元14在利用读取单元20于取样时段t1所取样的读取信号作为取样参考信号V_HS时，控制信号MUX_RESET处于非使能状态，第一开关23导通，读取线15中的读取信号经过导通的第一开关23而不是运算放大器21及第一电容22所组成的积分电路而传递至第二电容25；其余组栅极线所对应的感测单元14在利用读取单元20于取样时段t1所取样的读取信号作为取样参考信号V_HS时，控制信号MUX_RESET处于使能状态，第一开关23不导通，读取线15中的读取信号经过运算放大器21及第一电容22所组成的积分电路而传递至第二电容25中。此种触控检测方法可使第一组栅极线G₁～G₄所对应的感测单元14的取样参考信号V_HS受参考电压V_ref的影响较大，从而减少电容耦合效应的影响。

综上所述，本发明的触控检测方法可使取样参考信号中的电容耦合噪声与感测信号中的电容耦合噪声的极性相同，以相互抵消取样参考信号与感测信号中的电容耦合噪声。本发明的触控检测方法可消除电容耦合效应的影响，其感测结果较为准确。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定的保护范围为准。

Claims

1.一种触控检测方法，应用于一具有内嵌式触控面板的平面显示器，该平面显示器包括多条栅极线、多条数据线、多个感测单元以及多条读取线，所述多条栅极线与所述多条数据线相互交叉设置从而将该平面显示器划分为多个像素区域，所述多个感测单元设置于某些像素区域中，且每一所述感测单元分别电性耦接于一对应栅极线以及一对应读取线以通过该对应栅极线中的栅极信号驱动每一所述感测单元，且通过该对应读取线而电性耦接至一读取单元；

该触控检测方法包括：

在驱动所述多个感测单元之一的该对应栅极线的前一条与前两条栅极线之间的时段内使能一取样信号，该读取单元于该取样信号使能时所对应的一取样时段取样该对应读取线中的一读取信号；

利用该读取单元于该取样时段所取样的该读取信号作为一取样参考信号；

在驱动所述多个感测单元之一的该对应栅极线与后一条栅极线之间的时段内使能一感测读取信号，该读取单元于该感测读取信号使能时所对应的一感测读取时段读取该对应读取线中的该读取信号；

利用该读取单元于该感测读取时段所读取的该读取信号作为一感测信号；以及

依据该取样参考信号与该感测信号而判断出该感测单元是否被触摸；

其中，该读取单元包括：

一运算放大器，其包括：

一正向输入端，电性耦接于一参考电压；

一负向输入端，电性耦接于该对应读取线；以及

一输出端，用以输出该取样参考信号或者该感测信号；

一第一电容，并联于该运算放大器的该负向输入端与该输出端之间；

一第一开关，并联于该第一电容及该运算放大器的该负向输入端与该输出端之间；

一第二开关，电性耦接于该运算放大器的该输出端；

一第二电容，电性耦接于该第二开关与地之间以于该第二开关导通时接收并储存该取样参考信号；

一第三开关，电性耦接于该运算放大器的该输出端；

一第三电容，电性耦接于该第三开关与地之间以于该第三开关导通时接收并储存该感测信号；以及

一处理器，分别电性耦接于该第二电容及该第三电容以依据该取样参考信号及该感测信号而判断该感测单元是否被触摸。

2.如权利要求1所述的触控检测方法，其中该平面显示器中的每四条栅极线分成一个组，且所述多个感测单元分别电性耦接于每组栅极线中的第三条栅极线。

3.如权利要求2所述的触控检测方法，其中在利用该读取单元于该感测读取时段所读取的该读取信号作为该感测信号时，该第一开关不导通。

4.如权利要求3所述的触控检测方法，其中在利用该读取单元于该取样时段所取样的该读取信号作为该取样参考信号时，该第一开关导通。

5.如权利要求3所述的触控检测方法，其中在利用该读取单元于该取样时段所取样的该读取信号作为该取样参考信号时，该第一开关不导通。

6.如权利要求3所述的触控检测方法，其中第一组栅极线所对应的所述多个感测单元，在利用该读取单元于该取样时段所取样的该读取信号作为该取样参考信号时，该第一开关导通，而其余组栅极线所对应的所述多个感测单元，在利用该读取单元于该取样时段所取样的该读取信号作为该取样参考信号时，该第一开关不导通。

7.一种具有内嵌式触控面板的平面显示器，包括：

多条栅极线；

多条数据线，与所述多条栅极线相互交叉设置从而将该平面显示器划分成多个像素区域；

多条读取线；

多个感测单元，设置于某些像素区域中，且每一所述感测单元分别电性耦接于一对应栅极线以及一对应读取线以通过该对应栅极线中的栅极信号驱动该感测单元；以及

多个读取单元，分别通过所述多条读取线而电性耦接至所述多个感测单元；

其中，在进行触控检测时，在驱动所述多个感测单元之一的该对应栅极线的前一条与前两条栅极线之间的时段内使能一取样信号，该读取单元于该取样信号使能时所对应的一取样时段取样该对应读取线以取得一取样参考信号；在驱动所述多个感测单元之一的该对应栅极线与后一条栅极线之间的时段内使能一感测读取信号，该对应的读取单元于该感测读取信号使能时所对应的一感测读取时段取样该对应读取线以取得一感测信号，之后并依据该取样参考信号与该感测信号而判断该感测单元是否被触摸；

其中，每一所述读取单元包括：

一运算放大器，其包括：

一正向输入端，电性耦接于一参考电压；

一负向输入端，电性耦接于该对应读取线；以及

一输出端，用以输出该取样参考信号或者该感测信号；

一第二开关，电性耦接于该运算放大器的该输出端；

一第三开关，电性耦接于该运算放大器的该输出端；

8.如权利要求7所述的具有内嵌式触控面板的平面显示器，其中该平面显示器中的每四条栅极线分成一个组，且所述多个感测单元分别电性耦接于每组栅极线中的第三条栅极线。

9.如权利要求8所述的具有内嵌式触控面板的平面显示器，其中在取得该感测信号时，该第一开关不导通。

10.如权利要求9所述的具有内嵌式触控面板的平面显示器，其中在取得该取样参考信号时，该第一开关导通。

11.如权利要求9所述的具有内嵌式触控面板的平面显示器，其中在取得该取样参考信号时，该第一开关不导通。

12.如权利要求9所述的具有内嵌式触控面板的平面显示器，其中第一组栅极线所对应的所述多个感测单元在取得该取样参考信号时，该第一开关导通；而其余组栅极线所对应的所述多个感测单元在取得该取样参考信号时，该第一开关不导通。