CN105204700B - 一种触控显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控显示面板，包括：薄膜晶体管层，具有K条栅极驱动线及L条源极驱动线，依据显示像素信号和显示驱动信号，以驱动相对应的显示晶体管，进而执行显示操作；感应电极层，具有M条第导体线，依据触控驱动信号，感应是否有外部对象接近；共通电极及触控驱动层，具有N条第二导体线，用于在显示时，接受共同电压，在触控感应时，接受触控驱动信号，第导体线与第二导体线构成感应电极区域，感应电极区域通过触控晶体管与相对应的第导体线连接，藉由开启或关闭触控晶体管控制感应电机区域，其中，每条第导体线通过N个触控晶体管连接至N个感应电极区域，触控晶体管为M×N个，M×N个触控晶体管分成N组并分别对应至N条第二导体线。

Description

一种触控显示面板

本申请为在2013年1月9日提交中国专利局、申请号为201310007356.3、发明名称为“内嵌式多点触控液晶显示面板系统”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及触控面板技术领域，特别涉及一种内嵌式触控显示面板。

背景技术

触控面板的技术原理是当手指或其它介质接触到屏幕时，依据不同感应方式，侦测电压、电流、声波或红外线等，进而测出触压点的坐标位置。例如电阻式触控面板即为利用上、下电极间的电位差，以计算施压点位置进而检测出触控点所在。电容式触控面板是利用排列的透明电极与人体之间的静电结合所产生的电容变化，从所产生的电流或电压来检测其坐标。

依据电容触控技术原理而言，其可分为表面式电容触控感测(SurfaceCapacitive)和投射式电容触控感测(Projected Capacitive)两种技术。表面式电容感测技术架构虽构造简单，但不易实现多点触控以及较难克服电磁干扰(ElectromagneticDisturbance，EMI)及噪讯的问题，使得现今大多朝向投射电容式触控感测技术发展。

投射式电容触控感测(Projected Capacitive)技术又可分为自感电容型(Selfcapacitance)和互感电容型(Mutual capacitance)。自感电容型是指触控物与导体线间产生电容耦合，用于量测导体线的电容变化以确定触碰发生，互感电容型则是当触碰发生时，会在邻近两层导体线间产生电容耦合现象。

已有的自感电容感测技术为感测每一条导体线对地电容Cs，由对地电容值的变化判断是否有物体靠近电容式触控面板，其中，自感电容或对地电容并非实体电容，而是每一条导体线的寄生及杂散电容。图1为已有自感电容感测的示意图，其在第一时间周期，先由第一方向的驱动及传感器110驱动第一方向的导体线，以对第一方向的导体线的自感电容Cs充电。再于第二时间周期，驱动及传感器110侦测第一方向的导体线上的电压，以获得m个数据。又于第三时间周期，由第二方向的驱动及传感器120驱动第二方向的导体线，以对第二方向的导体线的自感电容充电。再于第四时间周期，驱动及传感器120侦测第二方向的导体线上的电压，以获得n个数据。因此，总共可获得m+n个数据。

图1中的已有自感电容感测方法为在同一条导体线上连接有驱动电路及感测电路，先对导体线驱动后，再对同一导体线感测其信号的变化量，以决定自感电容大小。它的好处是：

(1)数据量较少，触控面板的单一影像(image)只有m+n笔数据，节省硬件成本；

(2)一个影像未处理数据(image raw data)取得快速，故感测触碰点所需的时间较少。因为所有第一方向导体线可同时感测(当然也可逐一感测)，然后再同时对第二方向所有的导体线进行驱动及感测，两次的不同方向导体线感测动作就可以做完一个帧，故数据量较少，再者，同时在执行将感测信号由模拟信号转为数字信号所需的时间也少很多；以及

(3)由于数据处理的量较少，所以具有较低的功率消耗。

但自感电容感测方法相对应的缺点则为：

(1)当触控面板上有浮接导体(如水滴，油渍等等)时，容易造成触碰点误判；以及

(2)当触控面板上同时有多点触控时，会有鬼影的现象，导致自感电容感测方法难以支持多点触控的应用。

另一电容式触控面板驱动的方法是感测互感应电容(mutual capacitance,Cm)的大小变化，以判断是否有物体靠近触控面板，其中，互感应电容Cm并非实体电容，其为第一方向的导体线与第二方向的导体线之间互感应电容Cm。图2为已有互感应电容Cm感测的示意图，如图2所示，驱动器210配置于第一方向(Y)上，传感器220配置于第二方向(X)上，在第一时间周期T1前半周期时，由驱动器210对第一方向的导体线230进行驱动，使用电压Vy_1对互感应电容Cm250进行充电，以及在第一时间周期T1后半周期时，所有传感器220感测第二方向的导体线240上的电压(Vo_1,Vo_2,…,Vo_n)，以获得n个数据，即经过m个驱动周期后，即可获得m×n个数据。

互感应电容Cm感测方法的优点为：

(1)浮接导体和接地导体的信号不同方向，故可以很轻易的判断是否为人体触碰；以及

(2)由于有每一个点的真实坐标，当进行多点同时触摸时，可以分辨出每一个点的真实位置，即互感应电容Cm感测方法容易支持多点触控的应用。

而已有的触控式平面显示器是将触控面板与平面显示器直接进行上下的迭合，因为迭合的触控面板为透明的面板，因而平面显示器的影像可以穿透迭合在其上的触控面板而显示影像，并由触控面板作为输入的媒介或接口。

然而这种已有的技术，因为在迭合时，必须增加一个触控面板的重量，使得平面显示器的重量大幅地增加，不符合现在市场对于显示器轻薄短小的要求。再者，直接迭合触控面板以及平面显示器时，在厚度考虑上，增加了触控面板本身的厚度，降低了光线的穿透率，增加反射率与雾度，使屏幕显示的质量大打折扣。

针对上述的缺点，触控式平面显示器改为嵌入式触控技术。嵌入式触控技术目前主要的发展方向可分为On-Cell及In-Cell两种技术，其中，On-Cell技术是将投射电容式触控技术的感应电极(Sensor)制作在面板彩色滤光片(Color Filter,CF)的背面(即贴附偏光板面)，整合为彩色滤光片的结构，In-Cell技术则是将感应电极(Sensor)置入LCD Cell的结构当中，InCell技术将触控组件整合于显示面板之内，使得显示面板本身就具备触控功能，因此不需要另外进行与触控面板贴合或是组装的制程，这样技术通常都是由TFT LCD面板厂开发。由于，内嵌式多点触控面板(In-Cell Multi-Touch Panel)技术渐渐成熟，触控功能直接整合于面板生产制程中，不需再加一层触控玻璃，因此可维持原面板的薄度进而减少成本。

图3A为一已有内嵌式多点触控面板(In-Cell Multi-Touch Panel)300的架构示意图，由下而上依序为下偏光层(lower polarizer)310、下玻璃基板320、薄膜晶体管层(TFT or LTPS)330、液晶层340、共通电极及触控驱动层350、彩色滤光层(color filter)360、上玻璃基板370、感应电极层380和上偏光层(upper polarizer)390。如图3A所示，为了节省成本，其是将触控感应器整合进入液晶显示面板中，并将液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动共享同一层，以形成该共通电极和触控驱动层350。感应电极层380则位于该上玻璃基板370的上方。该薄膜晶体管层(TFT or LTPS)330由薄膜晶体管或低温多晶硅薄膜晶体管(Low-Temperature Poly-Si Thin Film Transistors,LTPSTFTs)332和透明电极331所组成。

图3B为已有内嵌式多点触控面板的另一架构示意图。其与图3A的差别在于感应电极层380位于上玻璃基板370的下方。

图3C为已有内嵌式多点触控面板的又一架构示意图。其与图3A的差别在于该共通电极和触控驱动层350位于液晶层340的下方。

图3D为已有内嵌式多点触控面板的再一架构示意图。其与图3C的差别在于感应电极层380位于上玻璃基板370的下方。

不论是图3A、图3B、图3C或图3D的内嵌式多点触控面板架构，其均是利用分时法，将一个显示帧(frame)的时间内切成显示周期(display cycle)和触控感测周期(touchcycle)，进而达到共享显示面板的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动层的目的，其时序分别如如图4A、图4B、图4C或图4D所示。

如图4A所示，其将一个显示帧的时间内分割成一显示周期和一触控感测周期，而且先执行显示面板的帧显示，再执行触控感测。如图4B所示，其先执行触控感测，再执行显示面板的帧显示。如图4C所示，其在时段A中先执行显示一帧的部分线条，再执行触控感测，最后在时段B中执行显示该帧的剩余线条。如图4D所示，其是改变显示的垂直同步信号Vsync，以当垂直同步信号Vsync为高电位时，控制显示像素信号并通过水平同步信号Hsync控制栅极驱动信号，以执行显示面板的帧显示，当垂直同步信号Vsync为低电位时，执行触控感测。

美国专利US 2012/0050217中，其第一实施例的FIG.8的时序采取与图4A相同的策略，先执行显示面板的帧显示，再执行触控感测。其第二实施例的FIG.17的时序则采取与图4C相同的策略，其先在时段A中先执行显示一帧的部分线条，再执行触控感测，最后在时段B中执行显示该帧的剩余线条。

然而，此种分时工作(time sharing)方式随着显示面板的分辨率越来越高，显示驱动集成电路所需推动的像素也越来越多，因此需要的时间也越来越长。但是显示帧更新率(display frame rate)必须维持在60Hz以上，即每一帧都只有16.6毫秒。由于显示面板的分辨率越来越高，在16.6毫秒内要执行显像及触控感测，随着影像分辨率提高，而越发困难，同时也限制着影像分辨率的提升，因此已有的技术中存在着显示面板分辨率无法提升的问题。因此，已有的内嵌式多点触控液晶显示面板系统仍有改善的空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题主要是提供一种触控显示面板，以解决已有技术中显示面板分辨率无法提升的问题，同时无需改变既有显示面板的显示时序，并可让液晶显示面板中的共通电极层与触控感应器中的驱动仍然可以共享同一层透明导电体，进而节省成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种触控显示面板，包括：

一薄膜晶体管层，具有K条栅极驱动线及L条源极驱动线，依据一显示像素信号和一显示驱动信号，以驱动相对应的显示晶体管，进而执行显示操作，其中，K、L为正整数；

一感应电极层，具有M条第一导体线，依据一触控驱动信号，以感应是否有一外部对象接近，其中，M为正整数；以及

一共通电极及触控驱动层，具有N条第二导体线，用于在显示时，接受一共同电压，在触控感应时，接受所述触控驱动信号，其中，N为正整数，且K大于N，其中，第一导体线与第二导体线构成一感应电极区域，所述感应电极区域通过一触控晶体管与相对应的第一导体线连接，藉由开启或关闭所述触控晶体管控制所述感应电机区域，其中，每一条第一导体线通过N个触控晶体管连接至N个感应电极区域，所述触控晶体管为M×N个，M×N个触控晶体管分成N组并分别对应至N条第二导体线。

在本申请一具体实现中，所述K条栅极驱动线分成N组并分别对应至所述N条第二导体线，当一组栅极驱动线接收显示驱动信号时，其所对应的第二导体线则连接至所述共同电压，当触控驱动信号供应至第j条第二导体线时，如并未同时有供应所述显示驱动信号至第j组栅极驱动线，所述触控驱动信号供应至所述第j条第二导体线，并将与所述第j条第二导体线相对应的第j组触控晶体管打开，j＝1～N。

在本申请一具体实现中，当所述显示驱动信号供应至第i组栅极驱动线时，所述触控驱动信号供应至第i-1条第二导体线和所述M条第一导体线，或者，所述触控驱动信号供应至所述第i-1条第二导体线，进而将与所述第i-1条第二导体线相对应的第i-1组触控晶体管打开，其中，i＝j+1～N。

在本申请一具体实现中，当所述显示驱动信号供应至第1组栅极驱动线时，所述共同电压供应至所述N条第二导体线，以使所述N条第二导体线连接至所述共同电压。

在本申请一具体实现中，当所述显示驱动信号供应至第N组栅极驱动线之后，所述触控驱动信号供应至第N条第二导体线和M条第一导体线，或者，所述触控驱动信号供应至第N条第二导体线，进而将与所述第N条第二导体线对应的第N组触控晶体管打开。

在本申请一具体实现中，所述显示驱动信号供应至所述第j组栅极驱动线，同时所述触控驱动信号供应至所述第j条第二导体线和M条第一导体线，或者所述触控驱动信号供应至所述第j组栅极驱动线，同时所述触控驱动信号供应至所述j条第二导体线。

在本申请一具体实现中，所述显示驱动信号在所述预设时间依序地供应至第1组栅极驱动线至第N组栅极驱动线。

在本申请一具体实现中，所述触控驱动信号在所述预设时间依序供应到第2条第二导体线至第N条第二导体线和第1条第二导体线，以将第2条第二导体线至第N条第二导体线和第1条第二导体线对应的该组触控晶体管打开，所述触控驱动信号在所述预设时间供应到所述M条第一导体线；或者，所述触控驱动信号在所述预设时间不供应到所述M条第一导体线。

在本申请一具体实现中，所述触控驱动信号非循序地供应至第i条第二导体线。

在本申请一具体实现中，所述M条第一导体线与所述N条第二导体线分别具有寄生电容和杂散电容，所述M条第一导体线和N条第二导体线之间的相迭处，分别形成互感电容。

本发明的有益效果主要在于：

1、液晶显示面板中的共通电极层与触控感应器中的驱动仍然可以共享同一层透明导电体以节省成本，另以主动组件控制，只开启侦测范围内的电容，进而减低第一导体线的寄生电容，增强侦测灵敏度。

2、当液晶显示面板在驱动时，除了正在显示的栅极驱动线所对应的第二导体线外，其余的第二导体线有一个或多个同时在做驱动用以侦测触控。即，本发明中，面板显示及触控侦测可同时进行，且使用各自的信号在不同条的第二导体线同时打出，即不需要牺牲面板显示及触控侦测的时间。

3、液晶显示面板的栅极驱动线及源极驱动线的时序不必配合触控感测而做变动，完全由该触控时序控制器通过读取液晶显示面板相关信号来做出判断，进而避开液晶显示面板正在更新区域所对应的第二导体线。

4、本发明可使触控信号自动避开正在显示的栅极驱动线所对应的第二导体线，进而避免同时将所述共同电压和触控驱动信号供应于同一根第二导体线。如此，面板显示的时序不需要做任何更改。同时，触控侦测也不需与面板显示同步，可以轻易实现面板显示为60Hz，但触控侦测却是100Hz等异步的情况。

附图说明

图1为已有自感电容感测的示意图；

图2为已有互感应电容感测的示意图；

图3A为一已有内嵌式多点触控面板的架构第一示意图；

图3B为一已有内嵌式多点触控面板的架构第二示意图；

图3C为一已有内嵌式多点触控面板的架构第三示意图；

图3D为一已有内嵌式多点触控面板的架构第四示意图；

图4A为一已有内嵌式多点触控面板的第一时序示意图；

图4B为一已有内嵌式多点触控面板的第二时序示意图；

图4C为一已有内嵌式多点触控面板的第三时序示意图；

图4D为一已有内嵌式多点触控面板的第四时序示意图；

图5为本发明内嵌式多点触控液晶显示面板系统的方块图；

图6为本发明中感应电极层与共通电极及触控驱动层的示意图；

图7为本发明内嵌式多点触控液晶显示面板系统的详细电路图；

图8为本发明中触控显示控制子系统同时进行显像及触控感测的一实施例的时序图；

图9为本发明中触控显示控制子系统同时进行显像及触控感测的另一实施例的时序图；

图10为本发明中触控显示控制子系统同时进行显像及触控感测的又一实施例的时序图；

图11为本发明中触控显示控制子系统同时进行显像及触控感测的再一实施例的时序图；

图12为本发明内嵌式多点触控液晶显示面板系统的另一实施例的详细电路图；

图13为本发明中触控显示控制子系统同时进行显像及触控感测的再一实施例的时序图。

附图中，各标号所代表的元件如下：

110、驱动及传感器，120、驱动及传感器，210、驱动器，220、传感器，310、下偏光层，320、下玻璃基板，330、薄膜晶体管层，340、液晶层，350、共通电极及触控驱动层，360、彩色滤光层，370、上玻璃基板，380、感应电极层，390、上偏光层，500、内嵌式多点触控液晶显示面板系统，510、触控液晶显示面板，520、触控显示控制子系统，515、感应电极层，601、感应电极区域，603、触控晶体管，705、源极驱动装置，710、栅极驱动装置，715、感测装置，720、触控驱动讯号产生装置，725、共同电压产生装置，730、切换装置，735、控制装置，740、可程序增益放大器，745、模拟至数字转换器，750、坐标判断装置，755、触控晶体管栅极驱动装置，7151、放大器，7153、电阻，7351、显示时序控制器，7353、触控时序控制器，1215、感测装置，1201、运算放大器，1203、回授电容。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

图5为本发明内嵌式多点触控液晶显示面板系统500的方块图，该内嵌式多点触控液晶显示面板系统500包括一触控液晶显示面板510和一触控显示控制子系统520。

该触控液晶显示面板510具有一薄膜晶体管层330、一感应电极层515、一共通电极及触控驱动层(Vcom)350。该触控液晶显示面板510的薄膜晶体管层330、感应电极层515和共通电极及触控驱动层(Vcom)350的上下位置关系可为图3A至图3D中薄膜晶体管层、感应电极层和共通电极及触控驱动层(Vcom)的上下位置关系中的一种。

该薄膜晶体管层330具有K条栅极驱动线(G1,G2,…,G800)及L条源极驱动线(SOURCE 1,SOURCE 2,…,SOURCE L)，依据一显示像素信号和一显示驱动信号，以驱动液晶显示面板上的像素对应的显示晶体管DTr及电容CLC(图中未示出)，进而执行显示操作，其中，K、L为正整数。为方便说明起见，在本实施例中，K为800，L为600，即有800条栅极驱动线以及600条源级驱动线。

该薄膜晶体管层的主动组件在本实施例中为薄膜晶体管(TFT)，在其它实施例中可为低温多晶硅薄膜晶体管(Low Temperature Poly-silicon TFT、LTPS TFT)、氧化铟镓锌薄膜晶体管(Indium Gallium Zinc Oxide TFT、IGZO TFT)或者连续硅粒子(continuousgrain silicon，CGS)。

更进一步地，本发明的感应电极层515与已有的感应电极层380有所不同。该感应电极层515具有M条第一导体线(RX1,RX2,..,RXM)，依据一触控驱动信号，以感应是否有一外部对象接近，其中，M为正整数。在本实施例中，为方便说明起见，M为12，即有12条第一导体线。

该共通电极及触控驱动层(Vcom)350具有N条第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,VcomN)，用于在显示时，接受一共同电压(Vcom)，在触控感应时，接受该触控驱动信号，其中，N为正整数，且K大于N，在本实施例中，为方便说明起见，N为20，即有20条第二导体线。

图6为本发明感应电极层515与共通电极及触控驱动层(Vcom)350的示意图。在该感应电极层515中，每一条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)与每一条第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,Vcom20)交接处设有一感应电极区域601，每一感应电极区域601通过一触控晶体管603与相对应的第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)连接，每一条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)通过N个(20个)触控晶体管603连接至N个感应电极区域601，该M×N个(12×20个)触控晶体管603及感应电极区域601分成N组(20组)，每一组触控晶体管603及感应电极区域601对应至一条第二导体线，例如图6中斜线框所示为第二条导体线对应的一组触控晶体管603及感应电极区域601。一组触控晶体管中的每一触控晶体管603的栅极均连接至一触控栅极驱动线(TG1,TG2,…,TG20)，通过触控栅极驱动线(TG1,TG2,…,TG20)以开启或关闭该组触控晶体管。本实施例中，因为20条第二导体线，因此有20条触控栅极驱动线TG1,TG2,…,TG20。

为节省成本，在本发明的另外一实施例中，对于本领域普通技术人员来说，也可以不经过创造性劳动，将该感应电极层515中的第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)、感应电极区域601和触控晶体管603也可设计成位于该薄膜晶体管层(TFT or LTPS)330中，在此不再赘述。

当图5中的触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第i(0<i≤N)条第二导体线和M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)时，该触控显示控制子系统520将与第i条第二导体线对应的第i组触控晶体管打开。如图6所示，当图5中的该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第2条第二导体线Vcom2时，该触控显示控制子系统520将与第2条第二导体线Vcom2对应的第2组触控晶体管603打开。因此第2组的感应电极区域601所感应到的电压则可分别反应至M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)上。此时，其它组(第1组，第3组～第20组)的触控晶体管603并未被打开，因此其它组的感应电极区域601所感应到第2条第二导体线Vcom2上的该触控驱动信号，并不会反应至M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)上。

当该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第2条第二导体线Vcom2时，表示该触控显示控制子系统520希望侦测第2条第二导体线Vcom2附近是否有触碰。本发明仅将与第2条第二导体线Vcom2对应的第2组触控晶体管603打开而其它组的触控晶体管603并未被打开，因此其它组的感应电极区域601所感应到第2条第二导体线Vcom2上的该触控驱动信号，并不会反应至M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)上，进而使触碰侦测更为准确。

在本实施例中，感应电极区域601为菱形，在其它实施例中，感应电极区域601可为正方形、长方形、或圆形，在此并不做具体限定。

在本实施例中，该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)及L条源极驱动线(SOURCE1,SOURCE 2,…,SOURCE L)位于一第一方向(Y)，该K条栅极驱动线(G1,G2,…,G800)及该N条第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,Vcom20)位于一第二方向(X)。其中，该第一方向可以与第二方向互相垂直。

在本实施例中，该K条栅极驱动线(G1,G2,…,G800)与该N条第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,Vcom20)对应，对栅极驱动线进行了分组，即栅极驱动线G1至G40对应至第二导体线Vcom1，栅极驱动线G41至G80对应至第二导体线Vcom2，依序类推。即，栅极驱动线G1至G40为第一群组，栅极驱动线G41至G80为第二群组，…，栅极驱动线G761至G800为第二十群组。更进一步地，第一群组的栅极驱动线G1至G40可以在该薄膜晶体管层330，而对应的第二导体线Vcom1可以在该共通电极及触控驱动层(Vcom)350中对应位置处，其它群组的栅极驱动线与第二导体线设置方式类似，不再赘述。

当K不为N的整数倍时，例如，K为802，N为20时，栅极驱动线G1至G41对应至第二导体线Vcom1，栅极驱动线G42至G82对应至第二导体线Vcom2，栅极驱动线G83至G122对应至第二导体线Vcom3，依序类推。至于其他K不为N的整数倍时，本领域普通技术人员，根据本发明的启示，可以不经过创造性劳动进行栅极驱动线的群组划分，在此不再赘述。

如图5所示，该触控显示控制子系统520连接至该薄膜晶体管层330、感应电极层515和共通电极及触控驱动层(Vcom)350，该触控显示控制子系统520依序供应该显示驱动信号至该K(800)条栅极驱动线，以将对应的显示晶体管DTr(图中未示出)开启，并供应该显示像素信号至该L(600)条源极驱动线，以执行显示操作。

该触控显示控制子系统520依序供应该触控驱动信号至该N条第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,Vcom20)和M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)，并将与第i条第二导体线对应的第i组触控晶体管打开，并由该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)取样感应电压，以侦测是否有该外部对象接近。

该K(＝800)条栅极驱动线分成N(＝20)组，每一组栅极驱动线对应至一条第二导体线，当一组栅极驱动线有该显示驱动信号时，对应的该第二导体线则连接至该共同电压(Vcom)，作为显示时的接地。当一组栅极驱动线无该显示驱动信号时，对应的该第二导体线则连接至触控驱动信号。

图7为本发明内嵌式多点触控液晶显示面板系统500的详细电路图，其中触控显示控制子系统(图中未示出)包括一源极驱动装置705、一栅极驱动装置710、一感测装置715、一触控驱动信号产生装置720、一共同电压产生装置725、一切换装置730、一控制装置735、一组可编程增益放大器740、一组模数转换器745、一坐标判断装置750和一触控晶体管栅极驱动装置755。本实施例中，因为有12条第一导体线，因此，相对应地，一组可编程增益放大器740包括12个可编程增益放大器，一组模数转换器745包括12个模数转换器。

该源极驱动装置705连接至该触控液晶显示面板510中显示晶体管DTr的源级source，以根据该显示像素信号驱动该触控液晶显示面板510中的显示晶体管DTr，驱动液晶电容CLC。

该栅极驱动装置710连接至该触控液晶显示面板510中的显示晶体管DTR的栅极gate，用于产生该显示驱动信号，以驱动该触控液晶显示面板510。

该感测装置715连接至该触控液晶显示面板510，用于感测该触控液晶显示面板510中M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)的侦测信号如感应电压，以侦测是否有该外部对象接近。

该触控驱动信号产生装置720用于产生该触控驱动信号VIN，并通过感测装置715输送到触控晶体管603的源级，该触控驱动信号产生装置720可以产生自感应电容(selfcapacitance)感测技术所需的触控驱动信号VIN。或者，通过第二导体线输送到互感电容Cm的一端，以侦测互感电容。

该共同电压产生装置725用于产生一共同电压(Vcom)，该共同电压产生装置725可产生直流共同电压DC-Vcom或交流共同电压AC-Vcom，用于触控显示面板显示时使用，通过第二导体线输送至液晶电容CLC的一端。

该切换装置730连接至该触控液晶显示面板510、触控驱动信号产生装置720和共同电压产生装置725，用于控制通过第二导体线输送显示用共同电压Vcom至液晶电容CLC的一端，或是输送触控驱动信号VIN至Cm的一端。

该控制装置735包含一显示时序控制器7351和一触控时序控制器7353。该控制装置735连接至该源极驱动装置705、栅极驱动装置710、共同电压产生装置725、感测装置715、触控驱动信号产生装置720、切换装置730、该组可编程增益放大器740、该组模数转换器745、坐标判断装置750和触控晶体管栅极驱动装置755，通过设定切换装置730，将触控驱动信号或共同电压(Vcom)提供至该N条第二导体线，将该触控驱动信号提供至该M条第一导体线(RX1～RX12)，设定该栅极驱动装置710依序输出该显示驱动信号至该K条栅极驱动线(GATE1～GATE800)，设定该源极驱动装置705输出该显示像素信号至该L条源极驱动线(SOURCE1～SOURCE600)，以及设定该N组触控晶体管603打开或关闭。

该显示时序控制器7351连接至源极驱动装置705、栅极驱动装置710和共同电压产生装置725，以供应该源极驱动装置705和栅极驱动装置710所输出的显示像素信号和显示驱动信号的时序，以及提供共同电压产生装置所产生的共同电压(Vcom)的时序。

该触控时序控制器7353连接至显示时序控制器7351、感测装置715、触控驱动信号产生装置720、切换装置730和触控晶体管栅极驱动装置755，通过设定该切换装置730，以将该触控驱动信号VIN或共同电压(Vcom)提供至该N条第二导体线(VCOM1～VCOM20)，将该触控驱动信号提供至该M条第一导体线(RX1～RX12)，以及设定该N组触控晶体管603打开或关闭。

该组可编程增益放大器740连接至该感测装置715，用于对该M个侦测信号进行放大，进而产生M个放大侦测信号。

该组模数转换器745连接至该组可编程增益放大器740，用于将该M个放大侦测信号转换为M个数字侦测信号。

该坐标判断装置750连接至该组模数转换器745，依据该M个数字侦测信号，判断该外部对象的坐标位置。

该M条第一导体线与该N条第二导体线分别具有寄生电容和杂散电容，该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)与该N条第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,Vcom20)之间的相迭处分别形成互感应电容(mutual capacitance,Cm)，以及第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)和第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,Vcom20)的每一条导体线对地电容为自感电容(Cs)。

该感测装置715具有M个感测电路，用于侦测上述自感电容，进而产生相对应的M个侦测信号，每一个感测电路侦测一条第一导体线与一条第二导体线对地电容即自感电容Cs。

该感测装置715的每一个感测电路由一放大器7151及一电阻7153所组成，该电阻7153的一端连接至该放大器7151的输出端，电阻7153的另一端连接至该放大器7151的负向输出端和M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)中的一条，该放大器7151的正向输入端连接至该触控驱动信号VIN。

如图7所示，当进行触控感测时，该触控驱动信号产生装置720产生该触控驱动信号VIN，其中该触控驱动信号VIN供给第一条第二导体线Vcom1，同时也一并供给该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)，以及，该触控时序控制器7353驱动该触控晶体管栅极驱动装置755，经由触控栅极驱动线TG1，以将第一组触控晶体管DTr打开。由于电阻7153很小，故端点A的可视为该触控驱动信号VIN，同时，端点B为该触控驱动信号VIN，表示在端点A与端点B之间的互感应电容Cm可视为被短路而不存在，即当本发明进行自感应电容(selfcapacitance)触控感测，并不会受到互感应电容Cm的影响，故可提高触控感测时的准确度。

亦即，一开始第一条第二导体线Vcom1为直流共同电压DC-Vcom的电位准位，栅极驱动线(G1,G2,…,G800)再依序提供显示驱动信号，源极驱动线(SOURCE 1,SOURCE 2,…,SOURCE L)依序提供显示像素信号，以更新显示，其中，栅极驱动线打开像素的显示晶体管DTr，以让显示像素信号对电容CLC充电。当该第一条第二导体线Vcom1对应的区域的栅极驱动线(G1～G40)结束后，接着对第一条第二导体线Vcom1及该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)提供该触控驱动信号VIN，以侦测面板上每一条导体线对地的自感电容(Cs)，进而判断是否有物体触碰。

同时，由于也对该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)提供该触控驱动信号VIN，以驱动互感应电容Cm，此时互感应电容Cm两端电压相等，因此互感应电容Cm无充放电，即该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)上电流皆为对地的自感电容(Cs)充放电所造成的，由此可轻易排除互感应电容Cm的影响，进而判定是否有外部物体触摸，其中物体触摸时，仅判断对地的自感电容Cs。

本发明的触控显示控制子系统520的工作原理为：当该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第i条第二导体线vcomi时，该触控显示控制子系统520先判断是否同时有供应该显示驱动信号至第i组栅极驱动线，若否，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第i条第二导体线，亦即，显像及触控感测将可同时进行。

图8为本发明中该触控显示控制子系统520同时进行显像及触控感测的实施例的时序图。首先，当图5中的触控显示控制子系统520供应该显示驱动信号至第1组栅极驱动线时，该触控显示控制子系统520供应该共同电压(Vcom)至该N条第二导体线，以让该N条第二导体线连接至该共同电压(Vcom)。

当该触控显示控制子系统520供应该显示驱动信号至第i组栅极驱动线时，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第i-1条第二导体线、及M条第一导体线，并将与第i-1条第二导体线对应的第i-1组触控晶体管打开，其中，i＝2～N。

当该触控显示控制子系统520供应该显示驱动信号至第N组栅极驱动线之后，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第N条第二导体线和M条第一导体线，并将与第N条第二导体线所对应的第N组触控晶体管打开。

图8的时序图中，显示部分的时序完全无需改变，即该触控显示控制子系统520供应显示驱动信号至K条栅极驱动线(G1,G2,…,G800)的时序跟原先LCD面板的时序相同。由图8可知，当垂直同步信号(Vsync)来了以后，第一群组栅极驱动线G1至G40，也就是在第二导体线Vcom1相同位置的栅极驱动线G1至G40先依序驱动，此时第二导体线Vcom1不动，该触控显示控制子系统520供应该共同电压(Vcom)至第二导体线Vcom1及其它N-1条的第二导体线(Vcom2～Vcom20)，以让该N条第二导体线(Vcom1～Vcom20)连接至该共同电压(Vcom)。

随着栅极驱动线依序被驱动到G41之后，该触控显示控制子系统520开始供应该触控驱动信号至该第二导体线Vcom1和所有的M条第一导体线(RX1～RX12)，并将与第二导体线Vcom1对应的第1组触控晶体管打开，并通过该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)取样感应电压，以侦测该第二导体线Vcom1区域是否有该外部对象接近。

当栅极驱动线依序被驱动到G81之后，即完成第二群组栅极驱动线G41至G81的驱动，该触控显示控制子系统520开始供应该触控驱动信号至该第二导体线Vcom2和所有的M条第一导体线，并将与第二导体线Vcom2对应的第2组触控晶体管打开，并由该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)取样感应电压，以侦测该第二导体线Vcom2区域是否有该接近的外部对象。

如图8所示，依序将第二导体线Vcom1～Vcom20区域内的显示及触控数据全部做完，其中显示的时序完全不需要因为执行触控侦测而需要做分时或缩短驱动时间。

图9为本发明中的触控显示控制子系统520同时进行显像及触控感测的另一实施例的时序图。如图9所示，该触控显示控制子系统520依一预设时间同时供应该显示驱动信号至该N组栅极驱动线(G1,G2,…,G800)及供应该触控驱动信号至该N条第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,Vcom20)和M条第一导体线(RX1～RX12)。如图9所示，图5中的该触控显示控制子系统520在垂直同步信号(Vsync)过后经过一VBP时间后，该触控显示控制子系统520在该预设时间(VBP时间)后依序供应该显示驱动信号至第1组栅极驱动线至第N组栅极驱动线。同时，该触控显示控制子系统520在该预设时间(VBP时间)后供应该触控驱动信号至M条第一导体线，并在该预设时间依序供应该触控驱动信号至第2条第二导体线至第N条第二导体线，最后供应触控驱动信号至第1条第二导体线。

图9所示为另一种相同概念的控制时序，其为假设驱动一条第二导体线Vcom1所需的时间小于驱动一群栅极驱动线G1至G40所需的时间，因此，当垂直同步信号(Vsync)过后，该触控显示控制子系统520先依序驱动第一群组栅极驱动线G1至G40，该第一群组栅极驱动线G1至G40在该薄膜晶体管层330的位置与该第二导体线Vcom1在该共通电极和触控驱动层(Vcom)350的位置相同。该触控显示控制子系统520先依序驱动第一群组栅极驱动线G1至G40时，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至M条第一导体线和第二条二导体线Vcom2，此时并将与第二导体线Vcom2对应的第2组触控晶体管打开，并依序供应该触控驱动信号至第三条第二导体线至第20条第二导体线(Vcom3、Vcom4、…、Vcom20)，最后供应该触控驱动信号至第二导体线Vcom1，从而完成一整个触控画面的触控扫瞄。该触控显示控制子系统520依序供应该触控驱动信号至第二导体线Vcom3,Vcom4,…,Vcom20时，并将与这些第二导体线对应的该组触控晶体管依序打开。

图9的驱动方法，只需要确认供应该触控驱动信号至第二导体线Vcom1时，该触控显示控制子系统520供应该显示驱动信号已经到G41之后，就不会有问题。

同时，需注意触控线的扫瞄频率不一定要等于显示线的扫瞄频率。触控屏幕的扫瞄频率也不一定要等于显示屏幕的扫瞄频率。触控屏幕的开头扫瞄时间也不一定要与显示屏幕开头显示时间同步，亦即当显示屏幕的更新频率为60Hz时，触控屏幕的扫瞄频率可以不受限于60Hz。

图10为本发明中该触控显示控制子系统520同时进行显像及触控感测的又一实施例的时序图。当该触控显示控制子系统520非循序地(non-sequential)供应该触控驱动信号至第i条第二导体线时，该触控显示控制子系统520先判断是否同时有供应该显示驱动信号至第i组栅极驱动线，若有，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至异于第i条第二导体线的其它第二导体线，若没有，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至该第i条第二导体线。如图10所示，该触控显示控制子系统520非循序地(non-sequential)供应该触控驱动信号至第i条第二导体线。详细过程可参考上述对图8的记载，在此不再赘述。

图11为本发明中该触控显示控制子系统520同时进行显像及触控感测的再一实施例的时序图。其与图9主要差异为该共同电压产生装置725产生交流共同电压AC-Vcom，亦即该触控显示控制子系统520依序供应该显示驱动信号至第1组栅极驱动线G1～G40时，同时该共同电压产生装置725产生交流共同电压AC-Vcom给对应的该第一条第二导体线Vcom1，该第一条第二导体线Vcom1上为交流共同电压AC-Vcom，而非该触控驱动信号。此时，该触控显示控制子系统520则供应该触控驱动信号至第二条第二导体线Vcom2，以此类推，得到整个画面的显示触控扫瞄。详细过程可参考上述对图9的记载，在此不再赘述。

图12为本发明内嵌式多点触控液晶显示面板系统500另一实施例的详细电路图，其与图7主要差别在于感测装置。图12的感测装置1215具有M个感测电路。该感测装置1215的每一个感测电路由一运算放大器1201及一反馈电容1203所组成，该反馈电容1203的一端连接至该运算放大器1201的反相输入端，另一端连接至该运算放大器1201的输出端，该运算放大器1201的反相输入端连接至该M条第一导体线中的一条第一导体线，该运算放大器1201的正相输入端连接至该共同电压(Vcom)比如DC_VCOM或者AC_VCOM。

图12的电路可侦测该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)与N条第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,Vcom20)间的互感应电容Cm，作为判断触摸的标准。其中图12的电路与图7侦测对地的自感电容(Cs)的电路不相同，侦测互感应电容Cm是使用电荷积分器，因此不会对该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)提供该触控驱动信号VIN，而是让该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)的电压维持定值。

图13为本发明中该触控显示控制子系统520同时进行显像及触控感测的再一实施例的时序图。其为进行互感电容(mutual capacitance)感测，其中该M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)的电压维持定值，详细过程类似于上述图9～图11的描述，在此不再赘述。

由上述说明可知，本发明除了可将触控感测电路整合至已有的液晶显示面板中，同时，并将液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动共享同一层，进而节省成本。已有技术将显示及触控感测完全分时工作，本发明的技术使得液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感测的驱动仍然可以共享同一层透明导电体以节省成本，但通过不同的驱动时序可同时驱动液晶显示与进行触控感测，可以完全解决已有技术显示及触控感测分时驱动后时间不足的窘境。

同时，在本发明的上述实施例中，当该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第i条第二导体线和M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)时，该触控显示控制子系统520仅将与第i条第二导体线对应的第i组触控晶体管打开。其它组的感应电极区域601所感应到第2条第二导体线Vcom2上的该触控驱动信号，并不会反应至M条第一导体线(RX1,RX2,..,RX12)上，因此可提高触碰侦测的准确度。

由上述说明可知本发明的特点如下：

1、液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动仍然可以共享同一层透明导电体以节省成本，另以主动组件控制，只开启侦测范围内的电容，进而减低第一导体线的寄生电容，增强侦测灵敏度。

2、当液晶显示面板在驱动时，除了正在显示的栅极驱动线(G1,G2,…,GK)所对应的第二导体线外，其余的第二导体线有一个或多个同时在做驱动以侦测触控。即本发明中，面板显示及触控侦测可同时进行，且使用各自的信号(DC-Vcom、AC-Vcom、VIN)在不同条的第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,VcomN)同时打出，亦即不需要牺牲面板显示及触控侦测的时间。

3、液晶显示面板的栅极驱动线(G1,G2,…,GK)和源极驱动线(SOURCE 1,SOURCE2,…,SOURCE L)的时序不必配合触控感测而做变动，完全由该触控时序控制器经由读取液晶显示面板相关信号(例如：Vsync/Hsync)来做出判断，进而避开液晶显示面板正在更新区域所对应的第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,VcomN)。

4、本发明的技术，可使触控信号自动闪避正在显示的栅极驱动线(G1,G2,…,GK)所对应的第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,VcomN)，进而避免同时供应该共同电压(Vcom)及该触控驱动信号在同一根第二导体线(Vcom1,Vcom2,…,VcomN)。如此，面板显示的时序(display timing)不需要做任何更改。同时，触控侦测也不需与面板显示同步，可以轻易实现面板显示为60Hz，但触控侦测却是100Hz等异步的情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种触控显示面板，包括：

一薄膜晶体管层，具有K条栅极驱动线及L条源极驱动线，依据一显示像素信号和一显示驱动信号，以驱动相对应的显示晶体管，进而执行显示操作，其中，K、L为正整数；

一感应电极层，具有M条第一导体线，依据一触控驱动信号，以感应是否有一外部对象接近，其中，M为正整数；以及

一共通电极及触控驱动层，具有N条第二导体线，用于在显示时，接受一共同电压，在触控感应时，接受所述触控驱动信号，其中，N为正整数，且K大于N，其中，第一导体线与第二导体线构成一感应电极区域，所述感应电极区域通过一触控晶体管与相对应的第一导体线连接，藉由开启或关闭所述触控晶体管控制所述感应电极区域，其中，每一条第一导体线通过N个触控晶体管连接至N个感应电极区域，所述触控晶体管为M×N个，M×N个触控晶体管分成N组并分别对应至N条第二导体线。

2.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，所述K条栅极驱动线分成N组并分别对应至所述N条第二导体线，当一组栅极驱动线接收显示驱动信号时，其所对应的第二导体线则连接至所述共同电压，当触控驱动信号供应至第j条第二导体线时，如并未同时有供应所述显示驱动信号至第j组栅极驱动线，所述触控驱动信号供应至所述第j条第二导体线，并将与所述第j条第二导体线相对应的第j组触控晶体管打开，j＝1～N。

3.如权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于，当所述显示驱动信号供应至第i组栅极驱动线时，所述触控驱动信号供应至第i-1条第二导体线和所述M条第一导体线，或者，所述触控驱动信号供应至所述第i-1条第二导体线，进而将与所述第i-1条第二导体线相对应的第i-1组触控晶体管打开，其中，i＝j+1～N。

4.如权利要求3所述的触控显示面板，其特征在于，当所述显示驱动信号供应至第1组栅极驱动线时，所述共同电压供应至所述N条第二导体线，以使所述N条第二导体线连接至所述共同电压。

5.如权利要求4所述的触控显示面板，其特征在于，当所述显示驱动信号供应至第N组栅极驱动线之后，所述触控驱动信号供应至第N条第二导体线和M条第一导体线，或者，所述触控驱动信号供应至第N条第二导体线，进而将与所述第N条第二导体线对应的第N组触控晶体管打开。

6.如权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于，所述显示驱动信号供应至所述第j组栅极驱动线，同时所述触控驱动信号供应至所述第j条第二导体线和M条第一导体线，或者所述触控驱动信号供应至所述第j组栅极驱动线，同时所述触控驱动信号供应至所述j条第二导体线。

7.如权利要求6所述的触控显示面板，其特征在于，所述显示驱动信号在预设时间依序地供应至第1组栅极驱动线至第N组栅极驱动线。

8.如权利要求7所述的触控显示面板，其特征在于，所述触控驱动信号在所述预设时间依序供应到第2条第二导体线至第N条第二导体线和第1条第二导体线，以将第2条第二导体线至第N条第二导体线和第1条第二导体线对应的该组触控晶体管打开，所述触控驱动信号在所述预设时间供应到所述M条第一导体线；或者，所述触控驱动信号在所述预设时间不供应到所述M条第一导体线。

9.如权利要求6所述的触控显示面板，其特征在于，所述触控驱动信号非循序地供应至第i条第二导体线。

10.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，所述M条第一导体线与所述N条第二导体线分别具有寄生电容和杂散电容，所述M条第一导体线和N条第二导体线之间的相迭处，分别形成互感电容。