CN103513843A - 触摸面板及包括该触摸面板的图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种自电容式触摸面板包括：包括多个触摸IC的触摸驱动器；以及包括分别由多个触摸IC控制的多个触摸组的触摸单元，其中多个触摸组中的每个触摸组都包括多个图案电极，并且从多个触摸IC中选择的一些触摸IC以同一时序将感测电压施加至各个相应的触摸组。

Description

触摸面板及包括该触摸面板的图像显示装置
本申请要求享有2012年6月21日在韩国递交的韩国专利申请第10-2012-0066806号的优先权，通过援引的方式将该专利申请的全部内容并入本文。
技术领域
本公开内容涉及一种触摸面板及包括所述触摸面板的图像显示装置，尤其涉及一种能够通过调整从触摸IC输出的感测信号的相位差来减少由于这些感测信号的所述相位差的缘故所引起的触摸噪声的触摸面板和包括所述触摸面板的图像显示装置。
背景技术
近来，随着信息社会的发展，显示领域的需求正以各种形式增长。为了满足这些需求，已经对具有低功耗的各类轻薄的图像显示装置开展了研究，这些图像显示装置例如是液晶显示器（LCD）、等离子体显示面板（PDP）和电致发光显示器（ELD）。
作为用于图像显示装置的触摸面板，通过将触摸面板贴附在显示面板上而制成的附加（add-on）式触摸屏面板或者通过将触摸面板安装在显示面板中而制成的外挂（on-cell）式或内嵌（in-cell）式触摸屏面板正引发关注。
这种触摸屏面板被用作用于显示图像的输出装置，同时还被用作用于接收用户的触摸显示图像特定区域的指令的输入装置。
例如，如果在用户看到由显示面板显示的图像时，用户触摸屏幕，则触摸面板检测发生触摸的区域的位置信息，将所检测的位置信息与图像的位置信息进行对比，并且将所检测的位置信息传送至系统，等等，以便识别用户的指令。
根据检测位置信息的不同方法，触摸面板分为各种类型，包括电阻式、电容式、红外线式和超声波式。
电容式分为自电容式和互电容式。
在自电容式触摸面板中，在基座构件（base member）上形成有多个感测电极，自电容式触摸面板通过对感测电极中的电容的变化进行感测来检测发生触摸的区域的位置信息。
在自电容式触摸面板中，感测电极由单层结构形成，并且每个感测电极具有唯一的坐标信息。
在互电容式触摸面板中，具有不同方向性的多个第一感测电极和多个第二感测电极形成在基座构件上，互电容式触摸面板通过对被分开布置的第一感测电极和第二感测电极中的电容的相互变化（mutual change）进行感测来检测发生触摸的区域的位置信息。
在互电容式触摸面板中，第一感测电极和第二感测电极由多层结构形成，从各个单独的第一感测电极和第二感测电极检测x轴和y轴坐标信息。
在安装在图像显示装置中的内嵌式触摸屏面板的情形中，由于感测电极与栅极线之间的距离或者感测电极与数据线之间的距离很短，所以内部电容器的电容量非常大。
因此，内嵌式触摸屏具有如下问题：如果内嵌式触摸屏根据互电容式感测位置信息，则在触摸发生时，内嵌式触摸屏被噪声极大地影响，同时具有很小的电容变化。
在下文中，将参照图1描述自电容式的内嵌式触摸屏面板。
图1是示意性示出根据现有技术的自电容式而被驱动的触摸面板的顶视图。
如图1中所示，触摸面板1可包括触摸驱动器10和触摸单元20。
触摸驱动器10将感测信号输出至触摸单元20以感测触摸输入。
触摸单元20可包括形成在阵列基板（未示出）上的多个图案电极22。
在触摸周期期间，图案电极22作为用于感测触摸输入的感测电极工作，而在显示周期期间，图案电极22作为被施加有公共电压的公共电极工作。
触摸驱动器10的多个输出通道可以通过连接线12与各自的图案电极连接。
例如，触摸驱动器10包括40个输出通道，并且所述40个输出通道分别与40个图案电极连接。
也就是说，如图1中所示，第一至第八行上的图案电极可以与第一连接线12a至第八连接线12h连接。
图2是触摸面板中所包括的触摸单元的等效电路图，图3是用于解释根据自电容式感测触摸的操作的示图。以下的说明将参照图1、图2和图3进行。
在触摸发生前（无触摸），在栅极线GL与触摸面板的触摸单元20之间以及在数据线DL与触摸单元20之间分别产生有栅极电容Cgate和数据电容Cdata，而且在触摸发生前（无触摸），还产生有寄生电容Cothers。
当触摸发生时（触摸），如图2中所示，在触摸单元20与触摸输入装置（用户的手指或触摸输入（touching）单元）之间产生有触摸电容Cfinger。
此外，输入电阻与面板电阻之和的电阻R被作为负载施加给触摸单元20。
由于触摸面板的电容的变化，在触摸发生前（无触摸）将感测电压Vo放电至已感测电压Vx所用的时间周期不同于当触摸发生时（触摸）将感测电压Vo放电至已感测电压Vx所使用的时间周期。
也就是说，如图3中所示，在触摸发生前（无触摸）将感测电压Vo放电至已感测电压Vx所用的时间周期为“tx”，然而，当触摸发生时（触摸）将感测电压Vo放电至已感测电压Vx所用的时间周期为“tx+Δt”，“tx+Δt”比“tx”长。
原因是因为当触摸发生时，由于触摸单元20的总电容增加为“Cgate+Cdata+Cothers+Cfinger”，所以将感测电压Vo放电至已感测电压Vx所用的感测时间周期增加。
此外，尽管在附图中已示出，当触摸发生时（触摸），由于触摸面板的电容的变化，将感测电压Vo放电至已感测电压Vx所用的感测时间周期也变得长于在触摸发生前（无触摸）将感测电压Vo放电至已感测电压Vx所用的时间周期。
由此，自电容式触摸面板通过将触摸发生前和触摸发生后所用的感测时间周期进行比较来确定是否发生了触摸。
根据自电容式而被驱动的内嵌式触摸面板需要大量图案电极，以提高触摸灵敏度。
然而，现有的触摸驱动器并不具有能分别与数量增加的图案电极连接的足够数量的输出通道。
发明内容
因此，本发明涉及一种大体上克服了由于现有技术的限制和缺陷所导致的一个或多个问题的触摸面板以及包括该触摸面板的图像显示装置。
本公开内容的一个目的是提供一种触摸面板和包括这种触摸面板的图像显示装置，这种触摸面板能够通过调整从用于控制多个触摸组以感测来自每个触摸组外部的触摸的多个触摸IC输出的感测信号的相位差来减少由于这些感测信号的所述相位差所引起的触摸噪声。
本发明的其它优点和特征将在下面的描述中列出，并且一部分将从下面的描述而变得显而易见，或者可以通过实施本发明而获悉。通过说明书、权利要求书以及附图中特别指出的结构可实现和获得本发明的这些目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的，如在此具体和概括描述的那样，提供一种自电容式触摸面板，这种自电容式触摸面板包括：触摸驱动器，所述触摸驱动器包括多个触摸IC；以及触摸单元，所述触摸单元包括多个触摸组，所述多个触摸组分别由所述多个触摸IC控制，其中所述多个触摸组中的每个触摸组都包括多个图案电极，并且从所述多个触摸IC中选择的一些触摸IC以同一时序将感测电压施加至各个相应的触摸组。
在另一方面，一种图像显示装置包括：显示面板，所述显示面板用于显示图像；以及感测触摸输入的自电容式触摸面板，所述自电容式触摸面板包括：触摸驱动器，所述触摸驱动器包括多个触摸IC；以及触摸单元，所述触摸单元包括多个触摸组，所述多个触摸组分别由所述多个触摸IC控制，其中所述多个触摸组中的每个触摸组都包括多个图案电极，并且从所述多个触摸IC中选择的多个触摸IC以同一时序将感测电压施加至各个相应的触摸组。
应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是例示性的和解释性的，意在对要求保护的发明提供进一步的解释。
附图说明
被包括在内以给本发明提供进一步理解并结合在本申请中组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是示意性示出根据现有技术的自电容式触摸面板的顶视图；
图2是触摸面板中所包括的触摸单元的等效电路图；
图3是用于说明根据自电容式感测触摸的操作的示图；
图4是示意性示出根据本发明的第一个实施方式的触摸面板的示图；
图5是示意性示出根据本发明的第二个实施方式的触摸面板的示图；
图6是从根据本发明的触摸驱动器提供给触摸单元的多个感测信号的时序图；
图7A和图7B是用于说明依照根据本发明的触摸面板中感测电压之间的相位差所产生的触摸噪声的实例的示图；
图8A和图8B是用于说明由于根据本发明的第三个实施方式的触摸面板中感测电压的相位差的调整的缘故引起的、根据这些感测电压的相位差的触摸噪声减少的示图；以及
图9和图10是用于对比由于根据本发明的触摸面板中感测信号的相位差的调整的缘故所引起的触摸噪声的减少的示图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的优选实施方式，附图中示出了这些实施方式的一些实例。
图4是示意性示出根据本发明的第一个实施方式的触摸面板的示图。
如图4中所示，根据本发明的图像显示装置包括显示面板（未示出）、源极驱动器（未示出）、栅极驱动器（未示出）、时序控制器（未示出）等。
显示面板可包括阵列基板和滤色器基板，其中在阵列基板中形成有彼此交叉以限定多个像素的多条栅极线（未示出）和多条数据线（未示出），滤色器基板与阵列基板相对并且与阵列基板接合。
此外，每个像素可包括开关装置（未示出）、存储电容器（未示出）等。
因此，图像显示装置控制开关装置的导通/关断操作，以将各种大小的数据电压施加至各个像素，由此显示各种图像。
存储电容器起到保持1帧中数据电压恒定的作用。
源极驱动器可包括至少一个源极驱动器IC，使用从时序控制器接收的图像信号和多个数据控制信号来产生数据电压，并通过数据线将数据电压提供至显示面板。
栅极驱动器可以例如以面板内栅极（Gate In Panel）（GIP）型式形成。栅极驱动器可使用从时序控制器接收的控制信号来产生栅极电压，并且使用栅极线将栅极电压提供至显示面板。
每个栅极控制信号可包括栅极起始脉冲、栅极移位时钟等。
时序控制器可通过低电压差分信号（LVDS）接口从诸如显卡（graphiccard）这样的系统接收多个图像信号和多个控制信号，诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE等。
此外，时序控制器可使用这些多个控制信号来产生用于控制栅极驱动器的栅极控制信号和用于控制源极驱动器的数据控制信号。
尽管在附图中未示出，但是，可进一步提供电源单元（未示出），所述电源单元用于使用从外部装置接收的电源电压来产生用于驱动图像显示装置的部件的驱动电压并提供所述驱动电压。
同时，图像显示装置可进一步包括用于感测触摸输入的触摸面板100。
触摸面板100可包括触摸驱动器110和触摸单元120，其中，触摸驱动器110包括多个触摸IC IC1至IC6，触摸单元120包括多个图案电极122。
触摸驱动器110可包括存储单元（未示出）、比较器（未示出）等，并且触摸驱动器110起到将感测信号输出至触摸单元120以感测触摸输入的作用。
存储单元（未示出）可为每个图案电极存储触摸发生前将感测电压放电至已感测电压所用的基准感测时间周期。
此外，存储单元（未示出）可为每个图案电极存储触摸发生前将感测电压充电至已感测电压所用的基准感测时间周期。
比较器可将触摸已发生时从存储器接收的已改变的感测时间周期与基准感测时间周期进行比较以确定是否发生了触摸，并且获得发生触摸的区域的位置信息。
此外，触摸驱动器110可进一步包括电压切换单元（voltage switchingunit）（未示出），用于将感测电压或公共电压传送至图案电极122。
在触摸周期期间，图案电极122作为用于感测触摸输入的感测电极工作，而在显示周期期间，图案电极122作为被施加有公共电压的公共电极工作。
根据电压切换单元的切换操作，每个图案电极122可在触摸周期期间接收感测电压，可在显示周期期间接收公共电压。
也就是说，电压切换单元可例如根据从时序控制器提供的同步信号来传送感测电压或公共电压。
例如，在触摸周期期间，感测电压可被按顺序传送至图案电极122，而在显示周期期间，公共电压可以以同样的时序被传送至图案电极122。
同时，多个触摸组120A至120F可被限定在触摸单元120中，每个触摸组都由多个图案电极122组成，并且这些触摸组120A至120F可分别由触摸ICIC1至IC6控制。
例如，如果每个触摸组都由30个图案电极组成，则第一触摸IC IC1可通过30个输出通道同时将感测电压传送至第一触摸组120A的30个图案电极。
同样地，第二触摸IC IC2至第六触摸IC IC6中的每个触摸IC都可通过30个输出通道将感测电压传送至第二触摸组120B至第六触摸组120F中相应的一个触摸组的30个图案电极。
触摸驱动器110可控制第一触摸IC IC1至第六触摸IC IC6，从而以同样的时序将感测电压传送至从多个触摸组120A至120F中选定的多个触摸组。
例如，多个触摸组120A至120F被分为3个部分（例如，第一触摸IC IC1和第四触摸IC IC4，第二触摸IC IC2和第五触摸IC IC5，以及第三触摸IC IC3和第六触摸IC IC6），按顺序地，第一触摸IC IC1和第四触摸IC IC4以同一时序输出感测电压，第二触摸IC IC2和第五触摸IC IC5以同一时序输出感测电压，第三触摸IC IC3和第六触摸IC IC6以同一时序输出感测电压。
这样，根据自电容式而被驱动的内嵌式触摸面板包括多个触摸IC，以感测每个触摸组的多个图案电极，并且按顺序控制各个触摸组，因而提高了触摸灵敏度。
图5是示意性示出根据本发明的第二个实施方式的触摸面板200的示图。
由于第二个实施方式的构造的一部分与第一个实施方式相应部分大体上相同，所以将基于与第一个实施方式的不同之处进行下面的说明。
参照图5，触摸面板200可包括触摸驱动器210和触摸单元220，其中触摸驱动器210包括多个触摸IC ICA和ICB，触摸单元220包括多个图案电极222。
同时，多个触摸组220A至220F可被限定在触摸单元220中，每个触摸组都由多个图案电极222组成，并且多个触摸组220A至220F可分别由多个触摸IC ICA和ICB控制。
并且，触摸驱动器210可包括触摸组切换单元(touch group switchingunit)（未示出），所述触摸组切换单元用于变换由触摸IC ICA和ICB控制的触摸组220A至220F。
根据触摸组切换单元的切换，从每个触摸IC输出的感测电压可被传送至不同的触摸组。
也就是说，触摸组切换单元可响应于切换信号按顺序将感测电压传送至各个触摸组，以便能够通过触摸IC感测多个触摸组。
例如，如果每个触摸组由30个图案电极组成，则第一触摸IC ICA可通过30个输出通道按顺序将感测电压传送至第一触摸组220A至第三触摸组220C中每个触摸组的30个图案电极。
同样地，第二触摸IC ICB可通过30个输出通道按顺序将感测电压传送至第四触摸组220D至第六触摸组220F中每个触摸组的30个图案电极。
此时，还可将感测电压同时传送至属于同一触摸组的图案电极。
由此，根据第二个实施方式，由于根据自电容式而被驱动的内嵌式触摸面板包括触摸组切换单元以便能够通过触摸IC感测多个触摸组，所以在提高触摸灵敏度的同时可减少所需的触摸IC的数量。
图6是多个感测信号的时序图，所述多个感测信号从根据本发明的触摸驱动器被提供至触摸单元。将参照图4和图6进行下面的说明。
如图6中所示，根据从时序控制器提供的同步信号Sync信号，触摸驱动器110的驱动时间周期可分为触摸周期T1和显示周期T2。
在触摸周期T1中，从触摸IC IC1至触摸IC IC6输出的感测电压可被按顺序传送至触摸单元120的各个触摸组。
如图6中所示，按顺序地，第一触摸IC IC1的感测电压和第四触摸IC IC4的感测电压以同一时序输出，第二触摸IC IC2的感测电压和第五触摸IC IC5的感测电压以同一时序输出，而第三触摸IC IC3的感测电压和第六触摸IC IC6的感测电压以同一时序输出。
此时，还可将感测电压同时传送至属于同一触摸组的图案电极。
然而，由于各个图案电极122根据它们在触摸单元120上的位置的不同而具有不同的负载，所以图案电极122可需要不同的感测电压以有效地感测触摸。
因此，有必要预先设置由每个图案电极122为有效地感测触摸所需的感测电压。
也就是说，通过示波器等测量属于同一触摸组的图案电极所需的电压，并且所测得的电压值的最大值可被设置成用于控制相应的触摸组的感测电压值。
所设置的感测电压值可被存储在用于控制相应的触摸组的触摸IC中。
由此，每个触摸组的所有图案电极都能有效地感测触摸而借助的感测电压可被存储在相应的触摸IC中。
然而，由于尽管已为每个触摸组设置了感测电压，但是这些触摸组在空间上被分开并由不同的触摸IC驱动，所以在以同一时序被传送至各个触摸组的感测电压之间可能有相位差。
也就是说，由于触摸IC具有不同的特性和不同的负载，所以即使当触摸IC以同一时序输出同样的感测电压时，也可能产生相位差。
下面将参照图7A和图7B对此进行更加详细的说明。
图7A和图7B是用于说明一个实例的示图，在该实例中，根据本发明的触摸面板中的感测电压之间的相位差产生触摸噪声。
如图7A中所示，以同一时序输出的第一触摸IC IC1的感测电压与第四触摸IC IC4的感测电压之间产生相位差x1，以同一时序输出的第二触摸IC IC2的感测电压与第五触摸IC IC5的感测电压之间产生相位差x2，而以同一时序输出的第三触摸IC IC3的感测电压与第六触摸IC IC6的感测电压之间产生相位差x3。
结果，如图7B中所示，可能根据以同一时序输出的第一IC IC1的感测电压与第四IC IC4的感测电压之间的相位差x1而产生触摸噪声。
如果产生了所述触摸噪声，则降低了信噪比（SNR），这影响到感测电压、不同的驱动电压等，导致图像显示装置的性能的退化。
在下文中，将描述通过调整触摸面板中感测电压之间的相位差来减少触摸噪声的方法。
图8A和图8B是用于说明由于根据本发明的第三个实施方式的触摸面板中感测电压的相位差的调整的缘故引起的、根据感测电压的相位差的触摸噪声减少的示图。
为了通过消除感测电压之间的相位差来实现相位同步，有必要为每个图案电极设置感测电压。
也就是说，通过示波器等测量属于同一触摸组的图案电极所需的电压，并且所测得的电压值的最大值可被设置成用于控制相应的触摸组的感测电压值。
用于控制每个触摸组的感测电压，即为已通过示波器等被调整了相位差的感测电压，该用于控制每个触摸组的感测电压可被存储在每个触摸IC中。
如图8A中所示，以同一时序输出的第一触摸IC IC1的感测电压与第四触摸IC IC4的感测电压之间的相位差被调整，以使第一触摸IC IC1的感测电压与第四触摸IC IC4的感测电压具有相同的相位；以同一时序输出的第二触摸IC IC2的感测电压与第五触摸IC IC5的感测电压之间的相位差被调整，以使第二触摸IC IC2的感测电压与第五触摸IC IC5的感测电压具有相同的相位；以及以同一时序输出的第三触摸IC IC3的感测电压与第六触摸IC IC6的感测电压之间的相位差被调整，以使第三触摸IC IC3的感测电压与第六触摸IC IC6的感测电压具有相同的相位。
因此，如图8B中所示，当以同一时序输出第一IC IC1的感测电压和第四IC IC4的感测电压时，可减少触摸噪声。
图9和图10是用于比较由于根据本发明的触摸面板中感测信号的相位差的调整的缘故所引起的触摸噪声减少的视图。
图9示出了当感测电压之间存在相位差时的触摸噪声值，图10示出了当感测电压之间不存在相位差时的触摸噪声值。
如图9中所示，当感测电压之间存在相位差时，所测得的触摸噪声值为大约50至80。
然而，如图10中所示，如果在感测电压之间实现了相位同步，则所测得的触摸噪声值在大约15以下。
根据如上所述的触摸面板，通过调整以同一时序从触摸IC输出的感测电压之间的相位差并使用已调整的感测电压控制每个触摸组，可减少由于感测信号的相位差的缘故所引起的触摸噪声。
因此，提高了信噪比（SNR），改善了诸如触摸检测的精度、触摸灵敏度等这样的触摸面板的性能。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在本公开内容的显示装置中可进行各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求范围及其等同范围内的本发明的修改和变化。

Claims (10)

1.一种自电容式触摸面板，包括：
触摸驱动器，所述触摸驱动器包括多个触摸IC；和
触摸单元，所述触摸单元包括多个触摸组，所述多个触摸组分别由所述多个触摸IC控制，
其中所述多个触摸组中的每个触摸组都包括多个图案电极，并且从所述多个触摸IC中选择的一些触摸IC以同一时序将感测电压施加至各个相应的触摸组。
2.根据权利要求1所述触摸面板，其中每个触摸IC包括：
存储单元，所述存储单元被构造用于为每个图案电极存储触摸输入产生前将所述感测电压充电或放电至已感测电压所用的基准感测时间周期；和
比较器，所述比较器被构造用于将所述触摸输入已产生时从所述存储单元接收的已改变的感测时间周期与所述基准感测时间周期进行比较，并根据所述比较的结果确定是否发生了触摸。
3.根据权利要求1所述的触摸面板，其中所述触摸驱动器进一步包括电压切换单元，所述电压切换单元被构造用于将所述感测电压或公共电压传送至所述图案电极。
4.根据权利要求1所述的触摸面板，其中所述触摸驱动器进一步包括触摸组切换单元，所述触摸组切换单元被构造用于对每个触摸IC的输出通道的连接进行切换，以便变换由所述触摸IC控制的触摸组。
5.根据权利要求1所述的触摸面板，以同一时序将所述感测电压施加至各个所述触摸组的所述多个触摸IC使用被调整成具有相同相位并被预先存储的感测电压来控制各个所述触摸组。
6.一种图像显示装置，包括：
显示面板，所述显示面板用于显示图像；和
感测触摸输入的自电容式触摸面板，包括：
触摸驱动器，所述触摸驱动器包括多个触摸IC；和
触摸单元，所述触摸单元包括多个触摸组，所述多个触摸组分别由所述多个触摸IC控制，
其中所述多个触摸组中的每个触摸组都包括多个图案电极，并且从所述多个触摸IC中选择的多个触摸IC以同一时序将感测电压施加至各个相应的触摸组。
7.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中每个触摸IC包括：
存储单元，所述存储单元被构造用于为每个图案电极存储触摸输入产生前将所述感测电压充电或放电至已感测电压的基准感测时间周期；和
比较器，所述比较器被构造用于将所述触摸输入已产生时从所述存储单元接收的已改变的感测时间周期与所述基准感测时间周期进行比较，并根据所述比较的结果确定是否发生了触摸。
8.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中所述触摸驱动器进一步包括电压切换单元，所述电压切换单元被构造用于将所述感测电压或公共电压传送至所述图案电极。
9.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中所述触摸驱动器进一步包括触摸组切换单元，所述触摸组切换单元被构造用于对每个触摸IC的输出通道的连接进行切换，以便变换由所述触摸IC控制的触摸组。
10.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中以同一时序将所述感测电压施加至各个所述触摸组的所述多个触摸IC使用被调整成具有相同相位并被预先存储的感测电压来控制各个所述触摸组。
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