CN101901076B - 扰动讯号位置侦测装置、触控式显示系统及相关操作方法 - Google Patents

扰动讯号位置侦测装置、触控式显示系统及相关操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭露一种扰动讯号位置侦测装置、触控式显示系统及相关操作方法，触控式显示系统让使用者利用指标装置在显示器上下达触控指令。指标装置能提供特征讯号，并在下达触控指令的接触点形成扰动讯号。在输出资料驱动讯号至资料线的图框期间内，同时由资料线读取资料量测讯号以侦测扰动讯号。若在特定资料量测讯号中侦测出扰动讯号，即可依据此特定资料量测讯号所对应的资料线的位置来判定接触点的水平坐标，同时依据扰动讯号发生在此特定资料量测讯号的时间点来判定接触点的垂直坐标。本发明的触控式显示系统不需改变像素结构，亦不需使用额外的坐标讯号收发器或定位讯号收发器等元件即能提供触控功能，因此可降低生产成本。

Description

扰动讯号位置侦测装置、触控式显示系统及相关操作方法
技术领域
本发明相关于一种液晶显示系统及相关操作方法，尤指一种触控式液晶显示系统及相关操作方法。
背景技术
液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有轻薄短小的优点，已逐渐取代传统体积庞大的阴极射线管(cathode ray tube，CRT)显示器，进而广泛地应用在各类型电子产品上。电子产品的尺寸多半以微型化为趋势，因此产品上渐无足够空间容纳如键盘和滑鼠等传统输入装置，因此结合触控输入与显示功能的触控式面板(touch panel)是目前最热门的输入技术。
图1为先前技术中液晶显示器100的示意图。液晶显示器100包含液晶显示面板110、栅极驱动电路(gate driver)120、源极驱动电路(source driver)130以及时序控制器140。液晶显示面板110上设有复数条互相平行的资料线DL1-DLM、复数条互相平行的栅极线GL1-GLN，和包含M行N列的像素矩阵。资料线DL1-DLM和栅极线GL1-GLN彼此交错设置，像素矩阵包含(M×N)个像素P11-PMN，分别设于相对应资料线和栅极线的交会处。每一像素包含薄膜电晶体(thin filmtransistor)开关TFT、液晶电容CLC和储存电容CST。栅极驱动电路120耦接于栅极线GL1-GLN，其依据时序控制器140所产生的时脉讯号来依序输出栅极驱动讯号SG1-SGN至相对应栅极线GL1-GLN，进而开启相对应像素内的薄膜电晶体开关TFT。源极驱动电路130耦接于资料线DL1-DLM，其依据时序控制器140所产生的时脉讯号来输出资料驱动讯号SD1-SDM至相对应资料线DL1-DLM，进而充电像素P11-PMN使其能显示相对应影像。
图2为先前技术中触控式液晶显示器200的示意图。液晶显示器200包含液晶显示面板210、栅极驱动电路220、源极驱动电路230、时序控制器240，以及感测电路250。为了提供触控功能，液晶显示器200的液晶显示面板210上另复数条互相平行的感测线SX1～SXN、复数个感测单元S11～SMN，以及复数个薄膜电晶体开关TFT11～TFTMN。感测线SX1～SXN中每一感测线设于资料线DL1～DLM中相对应的两相邻资料线之间。感测单元S11～SMN可侦测触控讯号，并在侦测到触控讯号时呈现导通的状态(短路)。薄膜电晶体开关TFT11～TFTMN的栅极分别耦接于相对应的栅极线，并依据相对应的栅极线传来的扫描讯号将感测单元S11～SMN分别电性连接至相对应的感测线SX1～SXN，或是电性分离感测单元S11～SMN和相对应的感测线SX1～SXN。感测电路250耦接于感测线SX1～SXN，可依据感测线SX1～SXN传来的讯号来计算出触碰点的位置。相较于传统的液晶显示器100，液晶显示器200需额外设置感测线SX1～SXN、感测单元S11～SMN，以及薄膜电晶体开关TFT11～TFTMN等元件以提供触控功能，如此会增加生产成本。
图3为先前技术中触控式显示系统30的示意图。触控式显示系统30包含触控笔35和液晶显示器300。液晶显示器300同样包含液晶显示面板110、栅极驱动电路120、源极驱动电路130，以及时序控制器140，液晶显示面板110的详细结构如图1所示。为了提供触控功能，液晶显示器300另包含X坐标讯号收发器152、Y坐标讯号收发器154，以及定位讯号收发器156。X坐标讯号收发器152用来施加数位讯号至特定资料线的电极，而Y坐标讯号收发器154用来施加数位讯号至特定栅极线的电极。触控笔35包含收发器，可在接近或接触到液晶显示面板110时接收数位讯号，并将接收到的讯号传送至定位讯号收发器156。由于触控笔35在接近或接触到液晶显示面板110不同位置时会造成不同程度的磁场变动，因此接收到的数位讯号也会有所差异，定位讯号收发器156则可依据数位讯号的变化来辨识触控笔35下达指令的位置。相较于传统的液晶显示器100，液晶显示器300需额外设置X坐标讯号收发器152、Y坐标讯号收发器154和定位讯号收发器156等元件以提供触控功能，如此会增加生产成本。
发明内容
本发明提供一种以触控方式操作显示面板的方法，其中该显示面板包含复数条平行设置的资料线；复数条平行设置的栅极线，垂直于该复数条资料线；复数个像素，以阵列方式设置于该复数条资料线和该复数条栅极线的交会处，且每一像素分别耦接至该复数条资料线中相对应的资料线和该复数条栅极线中相对应的栅极线。该方法包含指标装置提供特征讯号，并透过接触该显示面板的特定位置以下达触控指令；将复数笔第一讯号分别写入该复数条资料线；依据一时脉讯号来扫描该复数条栅极线以分别开启耦接至该复数条栅极线的列像素；在接收到该触控指令后，从该复数条资料线分别读取复数笔第二讯号，并从该复数笔第二讯号中侦测对应于该特征讯号的扰动讯号；以及当从该复数条资料线中的特定资料线所读取到的特定第二讯号中侦测出该扰动讯号时，依据该特定资料线在该显示面板上的位置来判定该特定位置的第一坐标，以及依据该扰动讯号出现在该特定第二讯号内的时间点来判定该特定位置的第二坐标。
进一步地，该方法另包含：比较每一第一讯号和每一相对应第二讯号之间的差异以从该复数笔第二讯号中侦测该扰动讯号。
进一步地，该方法另包含：依据该时脉讯号，从该复数条栅极线中判定该时间点所对应的特定栅极线，并依据该特定栅极线在该显示面板上的位置来判定该第二坐标。
进一步地，该指标装置所提供的该特征讯号为交流讯号，且该交流讯号的频率高于该复数笔第一讯号的频率。
本发明另提供一种触控式显示系统，其包含指标装置和显示面板。该指标装置用来提供特征讯号，并透过接触该显示面板的特定位置以下达触控指令。该显示面板包含复数条平行设置的资料线；复数条平行设置的栅极线，垂直于该复数条资料线；复数个像素，以阵列方式设置于该复数条资料线和该复数条栅极线的交会处，且每一像素分别耦接至该复数条资料线中相对应的资料线和该复数条栅极线中相对应的栅极线；栅极驱动电路，其依据时脉讯号来扫描该复数条栅极线，进而依序开启耦接至该复数条栅极线的列像素；源极驱动电路，用来分别输出复数笔第一讯号至相对应的该复数条资料线；以及定位电路。该定位电路包含读取电路，用来在下达该触碰指令后从该复数条资料线分别读取复数笔第二讯号；以及判断电路，用来从该复数笔第二讯号中侦测对应于该特征讯号的扰动讯号，且当从该复数笔第二讯号中特定第二讯号侦测出该扰动讯号时，该判断电路依据该特定第二讯号所对应的特定资料线其在该显示面板上的位置来判定该特定位置的第一坐标，以及依据该扰动讯号出现在该特定第二讯号内的时间点来判定该特定位置的第二坐标。
进一步地，该定位电路另包含滤波器，耦接于该读取电路和该判断电路之间，用以过滤该特征讯号外的其它频率。
进一步地，该指标装置所提供的该特征讯号为交流讯号，且该交流讯号的频率高于该复数笔第一讯号的频率。
进一步地，每一像素包含：薄膜电晶体开关、液晶电容以及储存电容。薄膜电晶体开关包含第一端、第二端以及控制端，第一端耦接于该复数条资料线中相对应的资料线；控制端耦接于该复数条栅极线中相对应的栅极线。液晶电容耦接于该薄膜电晶体开关的第二端和共同电压之间；储存电容耦接于该薄膜电晶体开关的第二端和该共同电压之间。
本发明另提供一种用于显示器中的扰动讯号位置侦测装置，包括时序控制器，耦接于该显示器中复数条栅极线，用以依序开启耦接至该复数条栅极线的复数个列像素；读取电路，耦接于该显示器中复数条资料线，用以读取该扰动讯号；以及判断电路，分别耦接该读取电路及该时序控制器；其中该扰动讯号位置侦测装置于该显示器的图框显示时间内，当该读取电路读取到该扰动讯号时，该判断电路依据该扰动讯号所对应的特定资料线在该显示器上的位置来判定该扰动讯号发生的第一坐标，以及依据该扰动讯号出现的时间点所对应特定栅极线在该显示器上的位置来判定该扰动讯号发生的第二坐标。
进一步地，该扰动讯号由触控操作该显示器所产生，且为交流讯号，该交流讯号的频率不同于该显示器的显示频率。
与现有技术相比，本发明的触控式显示系统不需改变像素结构，亦不需使用额外的坐标讯号收发器或定位讯号收发器等元件即能提供触控功能，因此可降低生产成本。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为先前技术中液晶显示器的示意图；
图2为先前技术中触控式液晶显示器的示意图；
图3为先前技术中触控式显示系统的示意图；
图4为本发明中触控式显示系统的示意图；
图5A和图5B为本发明的触控式显示系统操作时的示意图；
图6为本发明的判断电路操作时的示意图。
具体实施方式
图4为本发明中触控式显示系统40的示意图。触控式显示系统40包含指标装置55和液晶显示器400。液晶显示器400包含液晶显示面板410、栅极驱动电路420、源极驱动电路430、时序控制器440以及定位电路450。液晶显示面板410上设有复数条互相平行的资料线DL1-DLM、复数条互相平行的栅极线GL1-GLN，和包含M行N列的像素矩阵。资料线DL1-DLM和栅极线GL1-GLN彼此交错设置，像素矩阵包含(M×N)个像素P11-PMN，分别设于相对应资料线和栅极线的交会处。每一像素包含薄膜电晶体开关TFT、液晶电容CLC和储存电容CST。每一薄膜电晶体开关TFT的控制端耦接于相对应的栅极线，而第一端耦接于相对应的资料线。每一液晶电容CLC和储存电容CST则各耦接于相对应薄膜电晶体开关TFT的第二端和共同电压VCOM之间。栅极驱动电路420耦接于栅极线GL1-GLN，可依据时序控制器440所产生的时脉讯号来依序输出栅极驱动讯号SG1-SGN至相对应栅极线GL1-GLN，进而开启相对应像素内的薄膜电晶体开关TFT。源极驱动电路430耦接于资料线DL1-DLM，可依据时序控制器440所产生的时脉讯号分别输出资料驱动讯号SD1-SDM至相对应资料线DL1-DLM，进而充电像素P11-PMN使其能显示相对应影像。
指标装置55能输出特征讯号，例如输出频率高于资料驱动讯号SD1-SDM的交流脉冲讯号AC。透过指标装置55，使用者可在显示面板410的特定位置下达触控指令。在图4所示的实施例中，指标装置55的外型设计为笔状，让使用者能轻易地利用指标装置55接触液晶显示面板410以下达各种触控讯号。然而，指标装置55的外型并不限定本发明的保护范围。
定位电路450包含读取电路42、滤波器44以及判断电路46。在液晶显示器400的图框周期内(例如16ms)，读取电路42可分别从资料线DL1-DLM读取资料量测讯号SD1’-SDM’。滤波器44可过滤资料量测讯号SD1’-SDM’中除了特征讯号的频率外的其它频率。举例来说，若指标装置55输出的特征讯号为频率远高于资料驱动讯号SD1-SDM的交流脉冲讯号AC，滤波器44可为高通滤波器。判断电路46可为微处理器，其耦接于时序控制器440和滤波器44。判断电路46可从资料量测讯号SD1’-SDM’中侦测对应于特征讯号的扰动讯号，再依据侦测结果判断指标装置55接触液晶显示面板410的位置。
图5a和图5b为本发明的触控式显示系统40操作时的示意图。以像素P11-PMN中特定像素Pmn来做说明，其中像素Pmn耦接至资料线DL1-DLM中特定资料线DLm和栅极线GL1-GLN中特定栅极线GLn(m为介于1和M之间的整数，而n为介于1和N之间的整数)。当使用者未下达任何触碰命令时，液晶显示面板410的等效电路如图5A所示，其中ZOUT代表源极驱动电路430的输出阻抗，ZDL代表资料线DLm的等效阻抗，而ZPX代表像素Pmn的等效阻抗。因此，当像素Pmn的薄膜电晶体开关TFT被栅极驱动讯号SGn导通时，资料驱动讯号SDm的讯号传送路径其等效阻抗可由ZOUT+ZDL+ZPX来表示，而资料量测讯号SDm’的讯号传送路径其等效阻抗可由ZDL+ZPX来表示。
若使用者使用指标装置55触碰液晶显示面板410上像素Pmn所在之处，此时液晶显示面板410的等效电路如图5B所示，其中ZOUT代表源极驱动电路430的输出阻抗，ZDL代表资料线DLm的等效阻抗，ZPX代表像素Pmn的等效阻抗，而ZC代表在像素Pmn所在位置的耦合电容因特征讯号而形成的等效阻抗。因此，当像素Pmn的薄膜电晶体开关TFT被栅极驱动讯号SGn导通时，资料量测讯号SDm’的讯号传送路径其等效阻抗可由ZDL+(ZPX+ZC)-1来表示。换而言之，当使用者在像素Pmn所在位置下达触碰命令时，交流脉冲讯号AC会透过等效阻抗ZC传送至相对应位置的资料线DLm，进而在资料量测讯号SDm’中形成相对应的扰动讯号VAC。
如前所述，当源极驱动电路430在一图框周期内分别输出资料驱动讯号SD1-SDM至相对应资料线DL1-DLM时，定位电路450会同时利用读取电路42来分别从资料线DL1-DLM读取资料量测讯号SD1’-SDM’。另一方面，判断电路46会持续从资料量测讯号SD1’-SDM’中侦测扰动讯号VAC，其操作如图6所示。图6显示了时脉讯号CLK、资料驱动讯号SD1-SDM中的资料驱动讯号SDm以及资料量测讯号SD1’-SDM’的资料量测讯号SDm’的波形。时脉讯号CLK定义栅极线GL1-GLN的驱动周期T1-TN，资料驱动讯号SDm代表输出至资料线DLm的讯号，而资料量测讯号SDm’代表从资料线DLm读取到的讯号，图6所示的仅为本发明的实施例，各讯号的波形并不限定本发明的保护范围。
若以二维坐标(x，y)来表示指标装置55触碰液晶显示面板410时的特定位置，假设判断电路46能从资料量测讯号SDm’中辨识出对应于特征讯号(例如交流脉冲讯号AC)的扰动讯号VAC，本发明即可依据相对应资料线DLm在液晶显示面板410上的位置来判断此特定位置的水平坐标x；同时，判断电路46能依据时脉讯号CLK来得知扰动讯号VAC发生在资料量测讯号SDm’的周期Tn内，本发明即可依据相对应栅极线GLn在液晶显示面板410上的位置来判定此特定位置的垂直坐标y。
在本发明的触控式显示系统40中，在源极驱动电路430输出资料驱动讯号至资料线的图框期间，定位电路450会同时由资料线读取资料量测讯号以辨识接触点。当使用者操作指标装置以在显示面板410上下达触控指令时，指标装置55发出的特征讯号会影响接触点周围的电场，进而在相对应资料量测讯号中形成扰动讯号。因此，若在特定资料量测讯号中侦测出扰动讯号，即可依据此特定资料量测讯号所对应的资料线在液晶显示面板410上的位置来判定接触点的水平坐标。同时，本发明将扰动讯号发生在此特定资料量测讯号的时间点对应至时脉讯号，以得知扰动讯号VAC发生特定栅极线的驱动周期，再依据此特定栅极线在液晶显示面板410上的位置来判定接触点的垂直坐标。本发明的触控式显示系统40不需改变像素结构，亦不需使用额外的坐标讯号收发器或定位讯号收发器等元件即能提供触控功能，因此可降低生产成本。
此外，本发明还另提供一种用于显示器中的扰动讯号位置侦测装置，该扰动讯号位置侦测装置包括如上所述的时序控制器440、读取电路42及判断电路46。显示器例如为液晶显示器。其中该扰动讯号位置侦测装置并未于附图中示出，不过可参照图4进行说明。时序控制器440耦接于液晶显示器中复数条栅极线GL1-GLN，用以依序开启耦接至该复数条栅极线GL1-GLN的复数个列像素。读取电路42耦接于液晶显示器中复数条资料线DL1-DLM，用以读取该扰动讯号VAC。判断电路46分别耦接该读取电路42及该时序控制器440。其中该扰动讯号位置侦测装置于该液晶显示器的图框显示时间内，当该读取电路42读取到该扰动讯号VAC时，该判断电路46依据该扰动讯号VAC所对应的特定资料线DLm在该液晶显示器上的位置来判定该扰动讯号发生的第一坐标，以及依据该扰动讯号VAC出现的时间点所对应特定栅极线GLn在该显示器上的位置来判定该扰动讯号VAC发生的第二坐标。其中，该扰动讯号VAC由触控操作该液晶显示器所产生，且为交流讯号，该交流讯号的频率不同于该液晶显示器的显示频率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种以触控方式操作显示面板的方法，该显示面板包含：
复数条平行设置的资料线；
复数条平行设置的栅极线，垂直于该复数条资料线；以及
复数个像素，以阵列方式设置于该复数条资料线和该复数条栅极线的交会处，且每一像素分别耦接至该复数条资料线中相对应的资料线和该复数条栅极线中相对应的栅极线；且其特征在于该方法包含：
指标装置提供特征讯号，并透过接触该显示面板的特定位置以下达触控指令；
源极驱动电路分别输出复数笔第一讯号至相对应的该复数条资料线；
依据时脉讯号来扫描该复数条栅极线以分别开启耦接至该复数条栅极线的列像素；
在接收到该触控指令后，从该复数条资料线分别读取复数笔第二讯号，并从该复数笔第二讯号中侦测对应于该特征讯号的扰动讯号；以及
当从该复数条资料线中的特定资料线所读取到的特定第二讯号中侦测出该扰动讯号时，依据该特定资料线在该显示面板上的位置来判定该特定位置的第一坐标，以及依据该时脉讯号，从该复数条栅极线中判定该扰动讯号出现在该特定第二讯号内的时间点所对应的特定栅极线，并依据该特定栅极线在该显示面板上的位置来判定该特定位置的第二坐标。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法另包含：
比较每一第一讯号和每一相对应第二讯号之间的差异以从该复数笔第二讯号中侦测该扰动讯号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该指标装置所提供的该特征讯号为交流讯号，且该交流讯号的频率高于该复数笔第一讯号的频率。
4.一种触控式显示系统，其特征在于该触控式显示系统包含：
指标装置，用来提供特征讯号，并透过接触显示面板的特定位置以下达触控指令；
该显示面板，其包含：
复数条平行设置的资料线；
复数条平行设置的栅极线，垂直于该复数条资料线；以及
复数个像素，以阵列方式设置于该复数条资料线和该复数条栅极线的交会处，且每一像素分别耦接至该复数条资料线中相对应的资料线和该复数条栅极线中相对应的栅极线；
栅极驱动电路，其依据时脉讯号来扫描该复数条栅极线，进而依序开启耦接至该复数条栅极线的列像素；
源极驱动电路，用来分别输出复数笔第一讯号至相对应的该复数条资料线；以及
定位电路，其包含：
读取电路，用来在下达该触碰指令后从该复数条资料线分别读取复数笔第二讯号；以及
判断电路，用来从该复数笔第二讯号中侦测对应于该特征讯号的扰动讯号，且当从该复数笔第二讯号中特定第二讯号侦测出该扰动讯号时，该判断电路依据该特定第二讯号所对应的特定资料线其在该显示面板上的位置来判定该特定位置的第一坐标，以及依据该时脉讯号，从该复数条栅极线中判定该扰动讯号出现在该特定第二讯号内的时间点所对应的特定栅极线，并依据该特定栅极线在该显示面板上的位置来判定该特定位置的第二坐标。
5.如权利要求4所述的触控式显示系统，其特征在于该定位电路另包含：
滤波器，耦接于该读取电路和该判断电路之间，用以过滤该特征讯号外的其它频率。
6.如权利要求4所述的触控式显示系统，其特征在于该指标装置所提供的该特征讯号为交流讯号，且该交流讯号的频率高于该复数笔第一讯号的频率。
7.如权利要求4所述的触控式显示系统，其特征在于每一像素包含：
薄膜电晶体开关，其包含：
第一端，耦接于该复数条资料线中相对应的资料线；
第二端；以及
控制端，耦接于该复数条栅极线中相对应的栅极线；
液晶电容，耦接于该薄膜电晶体开关的第二端和共同电压之间；以及
储存电容，耦接于该薄膜电晶体开关的第二端和该共同电压之间。
8.一种用于显示器中的扰动讯号位置侦测装置，其特征在于该扰动讯号位置侦测装置包括：
时序控制器，耦接于该显示器中复数条栅极线，用以产生时脉讯号来扫描该复数条栅极线，进而依序开启耦接至该复数条栅极线的复数个列像素；
读取电路，耦接于该显示器中复数条资料线，用以读取该扰动讯号；以及
判断电路，分别耦接该读取电路及该时序控制器；
其中该扰动讯号位置侦测装置于该显示器的图框周期内，当该读取电路读取到该扰动讯号时，该判断电路依据该扰动讯号所对应的特定资料线在该显示器上的位置来判定该扰动讯号发生的第一坐标，以及依据该时脉讯号，从该复数条栅极线中判定该扰动讯号出现的时间点所对应的特定栅极线，并依据该特定栅极线在该显示器上的位置来判定该扰动讯号发生的第二坐标。
9.如权利要求8所述的扰动讯号位置侦测装置，其特征在于该扰动讯号由触控操作该显示器所产生，且为交流讯号，该交流讯号的频率不同于该显示器的显示频率。
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