CN103838019B

CN103838019B - 触控显示装置及其驱动方法

Info

Publication number: CN103838019B
Application number: CN201210478300.1A
Authority: CN
Inventors: 吴庆星
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Corp
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: CN103838019A

Abstract

触控显示装置及其驱动方法。该触控显示装置包括：一下基板，具有一内表面及一外表面，该下基板的内表面形成有薄膜晶体管阵列，该薄膜晶体管阵列具有平行排列的多个源极电极；一上基板，具有面向该下基板的一内表面及一外表面；以及一感应电极层，形成于该上基板或该下基板的外表面，其中该多个源极电极输出触控感测驱动信号，以提供该感应电极层进行触控感测。

Description

触控显示装置及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种触控显示装置及其驱动方法，且特别涉及使用源极驱动器来输出触控感测驱动信号的触控显示装置及其驱动方法。

背景技术

在触控显示技术中，触控传感器需要具一驱动电极层与一感应电极层，触控感测驱动信号依序输出至驱动电极层中的各个驱动电极，而感应电极层中的各个感测电极则用以感测信号的变化。当使用者的手指或其他触控物进行触控时，触控位置所在的电极层间的耦合电容会因手指与电极层间的电容的加入而产生差异，控制芯片通过检测出此差异而计算出触控位置。

在这种构造下，无论驱动电极层与感应电极层是形成于同一平面并通过桥接线跨接，或是形成于基板的两个相对表面，在制程中都必须使用多道的光罩，对面板的良率及成本而言均是一大考验。

因此，各面板厂为降低制造成本及装置的厚度而开始发展单层的触控传感器。但由于目前的单层触控感测技术大多无法提供多点触控及高精准度，导致单层的触控感测技术目前仅能应用于较低阶的产品而无法提高产品价值。

本发明有鉴于此，提出一种触控显示装置及其驱动方法，其使用源极驱动器来输出触控感测驱动信号以达成降低成本及高精度多点触控的需求。

发明内容

根据一个实施例，本发明提出一种触控显示装置，包括：一下基板，具有一内表面及一外表面，该下基板的内表面形成有一薄膜晶体管阵列，该薄膜晶体管阵列具有平行排列的多个源极电极；一上基板，具有面向该下基板的一内表面及一外表面，该上基板的内表面形成有彩色滤光片；一液晶层，形成于该上、下基板的该内表面之间；以及一感应电极层，形成于该上基板或该下基板的外表面，其中该多个源极电极输出触控感测驱动信号，以提供该感应电极层进行触控感测。

在上述的触控显示装置中，该感应电极层由平行排列的多个感应电极所组成，且该多个感应电极的排列方向与该多个源极电极的排列方向相交。

在上述的触控显示装置中，在该感应电极层形成于该上基板的外表面且该上基板的内表面还形成有一共通电极层的情况下，该共通电极层以数目及排列方式对应于该多个感应电极的多个共通电极所组成。

在上述的触控显示装置中，当该多个源极电极输出该触控感测驱动信号时，该多个共通电极处于浮接的状态。

在上述的触控显示装置中，该触控感测驱动信号输出时，以相邻的既定数目的源极电极为一组，各组依序输出该触控感测驱动信号。

在上述的触控显示装置中，该触控感测驱动信号在该薄膜晶体管阵列中全部的薄膜晶体管处于非导通期间输出。

上述的触控显示装置，还包括：一栅极驱动器，接收一时钟信号，并根据该时钟信号来输出栅极扫描信号；以及一源极驱动器，在该栅极扫描信号输出时，输出数据信号，其中在一既定的期间内，该栅极驱动器停止输入该时钟信号且该源极驱动器输出至少一该触控感测驱动信号。

在上述的触控显示装置中，该源极驱动器在输出每一该触控感测驱动信号前，先输出既定的低电压电平至全部的该多个源极电极。

根据另一实施例，本发明提出一种触控显示装置的驱动方法，用以驱动上述的触控显示装置，包括：使该薄膜晶体管阵列中全部的薄膜晶体管处于非导通状态；以及以相邻的既定数目的该源极电极为一组，依序输出一触控感测驱动信号至各组。

上述的触控显示装置的驱动方法，还包括：在每一该触控感测驱动信号输出前，将全部的该多个源极电极放电至既定的低电压电平。

根据上述的触控显示装置及其驱动方法，可达成降低制造成本、提高生产良率、以及精准的多点触控的需求。

附图说明

图1是根据本发明实施例的触控显示装置的剖面结构示意图。

图2是图1的触控显示装置的透视图。

图3是根据本发明一实施例的栅极驱动器时钟信号与源极驱动器转移脉冲信号的时序图。

图4是根据本发明另一实施例的栅极驱动器时钟信号与源极驱动器转移脉冲信号的时序图。

图5是显示各源极电极用以输出触控感测驱动信号的示意图。

【主要元件符号说明】

11～背光模块；

12～下偏光板；

13～下基板；

14～薄膜晶体管阵列；

15～液晶层；

16～彩色滤光片；

17～上基板；

18～上偏光板；

19～感应电极层；

21～感应电极；

23、S1~S1280～源极电极；

GCLK～时钟信号；

GN、GN+1、GN+2、GN+3、GN+4、GN+5、GN+6～扫描信号；

Tx1、Tx2、Tx3、Tx32、Txn、Txn+1～触控感测驱动信号。

具体实施方式

图1是根据本发明实施例的触控显示装置的剖面结构示意图。如图1所示，本发明实施例的液晶面板的基本结构由下而上包括：背光模块11、下偏光板12、下基板13、薄膜晶体管阵列14、液晶层15、彩色滤光片16、上基板17、上偏光板18。此结构与传统一般液晶面板的结构并无不同，故不做详细说明。而本实施例的特征在于仅在传统的液晶面板中的上基板17的外表面形成一层感应电极层19，感应电极层由多个感应电极21所组成，以作为触控传感器的信号接受侧电极。而薄膜晶体管阵列14中的源极电极（数据线）23则作为触控传感器的信号送出侧电极。

图2由图1的上方往下观察本发明实施例的触控显示装置的透视图。由于触控传感器的信号接受侧电极与信号送出侧电极通常互相垂直，所以在本实施例中，当触控显示装置的源极电极23平行于Y方向的情况下，感应电极21会平行于X方向。但需注意的是感应电极也并非一定要完全垂直于源极电极，只要调整触控感测的演算法，感应电极与源极电极在排列方向上彼此相交即可。

又由于一个触控点的面积一般远大于一个显示像素的面积，故触控传感器的信号接受侧电极与信号送出侧电极的电极宽度都较显示面板的栅极电极（未图示）与源极电极23来得宽。在本发明中，将源极电极23作为信号送出侧电极时，是以相邻的多条源极电极23作为同一条信号送出侧电极并且共同送出一个触控感测驱动信号。

在这样的构造中，源极电极23必须兼具将图像数据写入各像素的功能以及输出触控感测驱动信号让感应电极21接收的功能。源极电极23的详细驱动方法将于后述。

然而，感应电极层19除了配置于上基板17的外表面之外，也可以配置于下基板13的外表面。也就是说只要使用单一感应电极层19与液晶面板形成积层结构，本发明并不特别限定感应电极层19的配置位置。需注意的是，在横向电场效应（In-Plane Switching，IPS）模式的液晶显示器中（如图1），由于共通电极与源极电极23都形成于下基板13的内表面，故感应电极层19可以任意选择配置于上基板的外表面或下基板的外表面。但在垂直配向（Vertical Alignment，VA）模式的液晶显示器中，由于共通电极层形成于上基板的内表面（彩色滤光片16侧），所以若要将感应电极层19形成于上基板的外表面，必须避免共通电极层屏蔽源极电极23所送出的触控感测驱动信号，而将共通电极层制作成对应于感应电极21的条状排列，并且在源极电极23输出触控感测驱动信号时，使共通电极层处于浮接的状态。

根据上述的触控显示装置的结构，将传统技术中需要在液晶面板上分别外加驱动电极层、感应电极层及两者之间的绝缘层等多层的复杂构造减低为单层的构造，故大幅地降低制造成本与提高制造良率。且由于源极电极输出触控感测驱动信号由源极驱动器所提供，故可以完全省掉传统触控技术中触控传感器用的驱动IC，进一步降低制造成本。

以下将说明本发明实施例的触控显示装置的驱动方法。图3是根据本发明一实施例的栅极驱动器时钟信号与源极驱动器转移脉冲信号的时序图。

栅极驱动器中具备串级的移位寄存器，各级的移位寄存器会根据栅极时钟信号将输入信号的逻辑电平转移给下一级的移位寄存器，并同时作为扫描信号输出至各栅极电极。以图3为例，栅极时钟信号GCLK输入栅极驱动器，使栅极驱动器依序输出分别对应于栅极时钟信号GCLK各个脉冲的各列扫描信号GN、GN+1、GN+2、GN+3、GN+4、GN+5、GN+6（表示第N～N+6列的扫描信号）。

另一方面，源极驱动器会根据所接收的转移脉冲信号来驱动各源极电极（数据线），对各源极电极输出数据信号来写入像素。以图3为例，当转移脉冲信号TP每次产生高电平的脉冲时，源极驱动器就会输出对应一列像素列的数据信号至各条源极电极。在本实施例中，由于源极驱动器实际输出数据信号至源极电极的时间点相对转移脉冲信号TP的脉冲会有一既定长度的时间延迟，故转移脉冲信号TP的各个脉冲会位于栅极时钟信号GCLK的各个脉冲之前，使得源极驱动器刚好会在各列扫描信号GN、GN+1、GN+2、GN+3、GN+4、GN+5、GN+6导通该列晶体管的期间输出数据信号至各源极电极。

而当使用源极电极来作为触控传感器的信号送出侧电极时，源极电极送出触控感测驱动信号的时机必须在薄膜晶体管阵列中全部的薄膜晶体管都处于非导通的期间内，否则触控感测驱动信号会被当成数据信号写入薄膜晶体管导通的像素中。以图3为例，时钟信号GCLK在期间I、III内维持正常地输入栅极驱动器，在期间II则暂时停止供应脉冲至栅极驱动器中，使得在期间II内不会有任何薄膜晶体管被导通，源极电极即可在此期间II内送出触控感测驱动信号。

由于每条源极电极的电位会受到前一个数据信号影响而不尽相同，因此每输出一个触控感测驱动信号前必须先输出一低电平电压，例如0V，将全部的源极电极的电位初始化，接着再输出高电平的触控感测驱动信号至作为信号送出侧电极的源极电极。以图3为例，在期间II内，当第n个触控感测驱动信号Txn要输出至源极电极时，转移脉冲信号TP的第1个脉冲用来使源极驱动器输出初始化的低电压V_LOW，第2个脉冲则用来使源极驱动器输出触控感测驱动信号Txn的高电平电压V_HIGH。如此一来，便可在栅极时钟信号GCLK停止送入栅极驱动器的期间，使源极电极送出触控感测驱动信号Txn。

在图3的例子中，栅极时钟信号GCLK停止输入的期间II大约相当于少去2个脉冲的时间长度，但本发明并不限定于此，只要期间II能容纳至少一个触控感测驱动信号的输出（必须包括输出低电压V_LOW及高电平电压V_HIGH），栅极时钟信号GCLK停止输入的期间II甚至可以拉长，用以在此期间输出超过一个的触控感测驱动信号。

而除了调整栅极时钟信号GCLK停止输入的期间II，也可以调整转移脉冲信号TP的频率。例如，转移脉冲信号TP在用于输出触控感测驱动信号期间提高频率，如图4所示，在期间II内，转移脉冲信号TP的频率提高而输出4个脉冲，使源极电极输出2个触控感测驱动信号Txn与Txn+1。当然，本发明也可同时缩短栅极时钟信号GCLK停止输入的期间II以及提高转移脉冲信号TP在期间II的频率。

假设一个水平扫描周期为20μs，如果前10μs的期间为扫描信号导通薄膜晶体管的期间，则触控感测驱动信号输出时机甚至可以设定于后10μs的期间内。在一般触控传感器的触控感测驱动信号输出仅需3μs的时间长度的情况下，这个设计是可能的。如此一来，本发明甚至不须停止栅极时钟信号GCLK的输出，便将触控感测驱动信号的输出时机分散到不同的扫描信号之间。

根据上述的触控显示装置的驱动方法，可仅改变输入栅极驱动器的栅极时钟信号和/或输入源极驱动器的脉冲转移信号，即可使源极电极送出触控感测信号来完成触控扫描。因此，本发明利用既有的源极电极与源极驱动器即可完成触控扫描的功能，不但大幅降低制造成本且同时能提供精准的多点触控。

以下，将用一个具体的例子来说明本发明的触控显示装置及其驱动方法。

图5是显示各源极电极用以输出触控感测驱动信号的示意图。假设一解析度为1280×800的显示面板（共具有1280×3＝3840条源极电极）需要有32条触控传感器的信号送出侧电极，则每120条源极电极必须作为一条信号送出侧电极。如图5所示，第1～120条源极电极S1～S120作为触控传感器的第1条信号送出侧电极并共同送出第1个触控感测驱动信号Tx1；第121～240条源极电极S121～S240作为触控传感器的第2条信号送出侧电极并共同送出第2个触控感测驱动信号Tx2；依此类推，直到第3721～3840条源极电极S3721～S3840作为触控传感器的第32条信号送出侧电极并共同送出第32个触控感测驱动信号Tx32。藉此，完成整个画面的信号送出侧电极的配置以及触控感测驱动信号的输出。

而上述的构造中，当要输出触控感测驱动信号Tx1时，第1～3840条源极电极S1～S3840会先被驱动（放电）至低电压V_LOW，接着第1～120条源极电极S1～S120被驱动至高电压V_HIGH；当要输出触控感测驱动信号Tx2时，第1～3840条源极电极S1～S3840会先被驱动（放电）至低电压V_LOW，接着第121～240条源极电极S121～S240被驱动至高电压V_HIGH；依此类推，直到第3721～3840条源极电极S3721～S3840输出触控感测驱动信号Tx32，即完成一个画面的触控扫描。

然而本申请不只限于上述实施例的架构，更进一步地说，在本领域技术人员不脱离本发明的概念与同等范围之下，申请专利范围必须广泛地解释以包括本发明实施例及其他变形。例如作为一条信号送出侧电极的源极电极数目、输出每个触控感测驱动信号的间隔等均可根据各种产品的要求而做适当的设计变更。

Claims

1.一种触控显示装置，包括：

一下基板，具有一内表面及一外表面，该下基板的内表面形成有一薄膜晶体管阵列，该薄膜晶体管阵列具有平行排列的多个源极电极；

一上基板，具有面向该下基板的一内表面及一外表面；以及

一感应电极层，形成于该上基板或该下基板的外表面，

其中该多个源极电极输出触控感测驱动信号，以提供该感应电极层进行触控感测，

其中该感应电极层由平行排列的多个感应电极所组成，且该多个感应电极的排列方向与该多个源极电极的排列方向相交，

在该感应电极层形成于该上基板的外表面且该上基板的内表面还形成有一共通电极层的情况下，该共通电极层以数目及排列方式对应于该多个感应电极的多个共通电极所组成。

2.如权利要求1所述的触控显示装置，其中当该多个源极电极输出该触控感测驱动信号时，该多个共通电极处于浮接的状态。

3.如权利要求1所述的触控显示装置，其中该触控感测驱动信号输出时，以相邻的既定数目的源极电极为一组，各组依序输出该触控感测驱动信号。

4.如权利要求1所述的触控显示装置，其中该触控感测驱动信号在该薄膜晶体管阵列中全部的薄膜晶体管处于非导通期间输出。

5.如权利要求1所述的触控显示装置，还包括：

一栅极驱动器，接收一时钟信号，并根据该时钟信号来输出栅极扫描信号；以及

一源极驱动器，在该栅极扫描信号输出时，输出数据信号，

其中在一既定的期间内，该栅极驱动器停止输入该时钟信号且该源极驱动器输出至少一该触控感测驱动信号。

6.如权利要求5所述的触控显示装置，其中该源极驱动器在输出每一该触控感测驱动信号前，先输出既定的低电压电平至全部的该多个源极电极。

7.一种触控显示装置的驱动方法，用以驱动如权利要求1所述的触控显示装置，包括：

使该薄膜晶体管阵列中全部的薄膜晶体管处于非导通状态；以及

以相邻的既定数目的该源极电极为一组，依序输出一触控感测驱动信号至各组。

8.如权利要求7所述的触控显示装置的驱动方法，还包括：

在每一该触控感测驱动信号输出前，将全部的该多个源极电极放电至既定的低电压电平。