CN105892118A - 互电容式In-cell显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种互电容式In‑cell显示装置及其驱动方法。所述互电容式In‑cell显示装置包括：第一基底；触摸面板，设置在第一基底上；驱动器集成电路，被构造为同时发送第一使能信号和第二使能信号；多条栅极线，每条栅极线包括第一开关晶体管，第一开关晶体管的控制端连接到驱动器集成电路；多条数据线，每条数据线包括第二开关晶体管，第二开关晶体管的控制端连接到驱动器集成电路，其中，所述多条数据线被构造为：在待机状态下，当第一开关晶体管响应于第一使能信号而导通并且第二开关晶体管响应于第二使能信号而导通时，所述多条数据线被连接至触摸面板而放电。

Description

互电容式In-cell显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明属于液晶显示器技术领域，更具体地说，涉及一种互电容式In-cell显示装置及其驱动方法。
背景技术
随着智能手机市场竞争激烈化程度的日益加深，触摸-显示一体化产品迎来新一轮的角逐。嵌入式触控技术是将触摸面板和液晶面板结合为一体，并将触摸面板功能嵌入到液晶面板内，使得液晶面板同时具备显示和感测触摸输入的功能。现有的嵌入式触控技术主要分成两种，其一是触摸面板形成在液晶盒上方的结构(On-cell)，另一是触摸面板形成在液晶盒内的结构(In-cell)。随着显示技术的快速发展，内嵌式触摸面板(In-cell TP)被认为是本领域的高级技术而备受关注，其中，互电容式In-cell TP由于具有触控精度高、可实现真实的多点触控等优点而获得了许多中小尺寸屏幕生产企业的欢迎。
现在的智能手机在待机模式下通常都会有手势唤醒功能，例如，双击唤醒或滑动唤醒。因此，即使在待机模式下，显示屏也需要不断地进行触摸面板的扫描以检查是否进行了手势唤醒。对于In-cell结构的显示器而言，触摸传感器在待机模式下始终对触摸面板执行检测，即，不断有感测信号输入。在这种情况下，如果液晶中存在残余的电荷，则这些残余电荷会在感测信号的作用下使液晶产生极化现象。如果显示器长时间处于显示黑屏的待机模式，则会造成液晶长时间维持在某个偏转角度，从而导致画面显示异常。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种更加简单、有效、功耗降低的互电容式In-cell显示装置及其驱动方法。
本发明的一方面提供一种互电容式In-cell显示装置，该互电容式In-cell显示装置包括：第一基底；触摸面板，设置在第一基底上；驱动器集成电路，被构造为同时发送第一使能信号和第二使能信号，多条栅极线，每条栅极线包括第一开关晶体管，第一开关晶体管的控制端连接到驱动器集成电路；多条数据线，每条数据线包括第二开关晶体管，第二开关晶体管的控制端连接到驱动器集成电路。所述多条数据线被构造为，在待机状态下，当第一开关晶体管和第二开关晶体管分别响应于第一使能信号和第二使能信号而导通时，所述多条数据线被连接至触摸面板而放电。
可选地，触摸面板包括布置成矩阵形式的多个互电容式触摸传感器，每个触摸传感器包括第一电极和第二电极，第一电极发送触控信号，第二电极接收触控信号。
可选地，第一电极沿行方向设置在第一基底上方，第二电极沿列方向设置在第一电极上方，第一电极与第二电极之间设置有绝缘层。
可选地，第二开关晶体管连接在数据线与触摸传感器的第一电极之间。
可选地，第二开关晶体管连接在数据线与触摸传感器的第二电极之间。
可选地，当不执行触摸扫描时，触摸传感器的第一电极具有预定电位，所述多条数据线在第二开关晶体管导通期间放电至所述预定电位。
可选地，所述预定电位是接地电位。
可选地，第一开关晶体管连接在栅极线与栅极驱动器之间，所述栅极驱动器被构造为在第一开关晶体管导通期间将VGH信号施加到所述多条栅极线。
可选地，所述栅极驱动器包括GOA电路。
可选地，所述互电容式In-cell显示装置还包括：液晶层，与触摸面板一体地设置在第一基底上；第二基底，设置在液晶层上；以及透明盖板，设置在第二基底上，其中，滤色器布置在第二基底的面对触摸面板的表面上。
本发明的另一方面提供一种互电容式In-cell显示装置的驱动方法，该驱动方法包括：在待机状态下，每隔预定时间段，驱动器集成电路同时发送第一使能信号和第二使能信号；连接在栅极线上的第一开关晶体管响应于第一使能信号而导通，连接在数据线上的第二开关晶体管响应于第二使能信号而导通，其中，在第一晶体管和第二开关晶体管的导通期间，数据线被连接至触摸面板而放电。
可选地，所述预定时间段为N个帧的扫描时间段，并且所述N个帧中的每个帧包括执行触摸扫描的第一时间段和执行显示扫描的第二时间段，其中，N为正整数。
可选地，触摸面板包括布置成矩阵形式的多个互电容式触摸传感器，每个互电容式触摸传感器包括发送触控信号的第一电极和接收触控信号的第二电极，第二开关晶体管连接到第一电极，其中，第一电极在第二时间段期间具有预定电位，数据线在第二开关晶体管导通期间放电至预定电位。
可选地，所述预定电位是接地电位。
可选地，在第一开关晶体管导通期间，通过栅极驱动器将VGH信号施加到栅极线。
根据本发明的实施例的互电容式In-cell显示装置及其驱动方法，能够有效解决待机模式下由残余电荷引起的液晶极化的风险，同时降低驱动功耗。
在下文中，将部分地详细阐述本发明。然而，本发明的其他特征和/或优点将通过描述而变得清楚，或者可以经过本发明的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的互电容式In-cell显示装置的层叠结构的示意图。
图2是示出图1的互电容式In-cell显示装置的触摸面板的平面图。
图3是示出根据本发明的实施例的互电容式In-cell显示装置的平面图。
图4是示出根据本发明的实施例的互电容式In-cell显示装置的驱动方法的时序图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图详细描述本发明的实施例。在附图中，清楚而简明地示出了与发明构思有关的主要元件，可夸大层或区域的形状，并且可省略次要的元件以避免表述不清楚。在整个说明书附图中，相同的附图标记始终指示相同的元件。然而，本发明不局限于下述实施例。在各个实施例或相应的方法描述中涉及的特征、元件或结构，均可单独或组合应用于其他实施例。
图1是示出根据本发明的实施例的互电容式In-cell显示装置的层叠结构的示意图。如图1中所示，互电容式In-cell显示装置100包括第一基底110和触摸面板120。触摸面板120设置在第一基底110上。在本实施例中，第一基底110可以是薄膜晶体管阵列基底。第一基底110可以包括多条栅极线、多条数据线以及位于栅极线与数据线交叉处的多个像素。多个像素中的每个可以包括开关晶体管、驱动晶体管和电容器。在本实施例中，触摸面板120可以设置在第一基底110的上表面上。
在另一个实施例中，可选地，所述互电容式In-cell显示装置100还可以包括液晶层(未示出)130、第二基底140以及透明盖板150。液晶层130可以利用嵌入式(In-cell)技术与触摸面板120一体地设置在第一基底110上。嵌入式技术是指将触摸面板功能嵌入到液晶层中的方法。该技术能够在贴合显示装置的多个面板时，避免脱泡，形成良好的真空，从而提高显示装置的贴合良率并使显示装置变得更加轻薄。第二基底140可以设置在液晶层130上。第二基底140可以是滤色器基底。第二基底140的面对触摸面板120的表面上可以设置有多个滤色器。所述多个滤色器可以是布置成阵列形式的红滤色器、绿滤色器和蓝滤色器。透明盖板150可以设置在第二基底140上。透明盖板150可以由玻璃制成，用于覆盖显示装置的上表面以保护其受外部环境影响。
图2是示出图1的互电容式In-cell显示装置的触摸面板的平面图。在一个实施例中，触摸面板120可以包括多个触摸传感器121。所述多个触摸传感器121可以布置成矩阵形式。显示装置100可以通过所述多个触摸传感器121来感测发生在显示面板上的触摸动作或手势。每个触摸传感器121可以包括第一电极TX和第二电极RX，其中，第一电极TX可以发送触控信号，第二电极RX可以接收触控信号。
可选地，在一个实施例中，第一电极TX可以沿第一方向设置在第一基底110上方，第二电极RX可以沿第二方向设置在第一电极TX上方。第一方向可以是列方向，第二方向可以是行方向。第一方向可以与第二方向基本垂直。第一电极TX与第二电极RX之间可以设置有绝缘层。
参照图2，在本实施例中，第一电极TX可以传输共电压VCOM。第一电极TX1至TXn沿列方向布置在第一基底110上方。每一行中的第一电极TX彼此分隔开预定的距离。每一列中的第一电极TX彼此分隔开预定的距离。对于每个触摸传感器121而言，第二电极RX可以按照绝缘层置于其间的方式设置在第一电极TX上方。第二电极RX可以由导电材料制成，例如，金属。第一电极TX与第二电极RX共同构成互电容式触控结构。
在待机模式下，显示装置100需要不断地对触摸面板120进行扫描，以检测是否发生了触摸输入或唤醒手势。当液晶中存在残余电荷时，这些残余电荷会在扫描信号的作用下使液晶产生极化现象。根据本发明的互电容式In-cell显示装置可以解决上述问题。下面，将结合图3和图4进行详细描述。
图3是示出根据本发明的实施例的互电容式In-cell显示装置的平面图。如图3中所示，显示装置100包括驱动器集成电路160。驱动器集成电路160被构造为同时发送第一使能信号SWICH_1和第二使能信号SWICH_2。多条栅极线G1至Gn和多条数据线D1至Dn位于第一基底110上，其中，每条栅极线包括第一开关晶体管TFT1，每条数据线包括第二开关晶体管TFT2。
参照图3，在一个实施例中，驱动器集成电路160可以设置在触摸面板120下方，连接到所述多条栅极线G1至Gn的第一开关晶体管TFT1可以沿列方向布置在触摸面板120的左侧，连接到所述多条数据线D1至Dn的第二开关晶体管TFT2可以沿行方向布置在触摸面板120与驱动器集成电路160之间。在本实施例中，第一开关晶体管TFT1和第二开关晶体管TFT2可以均为N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管，但是本发明不限于此，第一开关晶体管和第二开关晶体管还可以是其他类型的晶体管。
第一开关晶体管TFT1的控制端G1连接到驱动器集成电路160，并且第二开关晶体管TFT2的控制端G2连接到驱动器集成电路160，因此，第一开关晶体管TFT1可以响应于从驱动器集成电路160发送的第一使能信号SWICH_1而导通，第二开关晶体管TFT2可以响应于从驱动集成电路160发送的第二使能信号SWICH_2而导通。在本实施例中，第一使能信号SWICH_1和第二使能信号SWICH_2可以分别被驱动集成电路160输出为高电平。第一开关晶体管TFT1和第二开关晶体管TFT2可以响应于高电平而导通，但本发明不限于此。
在另一个实施例中，显示装置100还可以包括栅极驱动器(未示出)。所述栅极驱动器可以包括阵列基板行驱动(Gate Driver On Array)。即，所述栅极驱动器可以是GOA电路。GOA电路是直接将薄膜晶体管TFT的栅极驱动器制作在阵列基板上，以代替由外接的硅芯片来制造驱动器的技术。由于GOA电路可直接设置在显示面板周围，因此简化了制程工艺，还可降低生产成本，提高显示装置的集成度，使显示装置更加轻薄。
参照图3，第一开关晶体管TFT1可以连接在多条栅极线G1至Gn中的每条栅极线与栅极驱动器之间。所述栅极驱动器可以被构造为在第一开关晶体管TFT1被导通期间，将VGH信号施加到所述多条栅极线。
具体地，每个第一开关晶体管TFT1的源极端S1连接到栅极驱动器，漏极端D1连接到相应的栅极线，而控制端G1连接到驱动器集成电路160。当第一开关晶体管TFT1的控制端G1响应于从驱动器集成电路160传输的第一使能信号SWICH_1而导通时，栅极驱动器可以通过源极端S1将VGH信号施加到与所述第一开关晶体管TFT1相连接的栅极线。这里，所述栅极驱动器可以按照预定的时序输出VGH信号和VGL信号，其中，VGH信号是使像素中的TFT导通以对像素的电容器充电的信号，VGL信号是使像素中的TFT截止以将电容器的电压保持预定时间的信号。
参照图3，第二开关晶体管TFT2可以连接在多条数据线D1至Dn中的每条数据线与触摸传感器121的第一电极TX之间。在本实施例中，第二开关晶体管TFT2的源极端S2可以连接到触摸传感器121的第一电极TX，漏极端D2可以连接到相应的数据线，而控制端G2可以连接到驱动器集成电路160。
根据本发明构思，在显示装置100处于待机状态的情况下，当第一开关晶体管TFT1和第二开关晶体管TFT2分别响应于第一使能信号SWICH_1和第二使能信号SWICH_2而导通时，所述多条数据线D1至Dn均被连接至触摸面板120而放电。具体地，当不针对触摸面板120执行触摸扫描操作时，触摸传感器121的第一电极TX可以具有预定电位，例如，接地电位。在这种情况下，在第二开关晶体管TFT2响应于第二使能信号SWICH_2而导通期间，所述多条数据线D1至Dn被放电至接地电位(GND)。
根据本发明的实施例，可以在不增加功耗的前提下，及时、简单而有效地清除互电容式In-cell显示装置中的液晶显示(LCD)面板内的残余电荷，避免残余电荷在待机模式的持续扫描电场的作用下导致液晶极化现象，进而保证良好的显示画质和触控灵敏度。
本发明的实施例不限于以上描述的结构。例如，第二开关晶体管可以不像图3中示出的那样被连接在多条数据线与触摸面板中包括的触摸传感器中的最下面一行触摸传感器的第一电极之间。相反，第二开关晶体管可以连接在多条数据线与任何一行触摸传感器的第一电极之间。此外，第二开关晶体管可以连接在多条数据线与触摸面板中包括的触摸传感器的第二电极之间。
在下文中，将参照图4详细描述根据本发明的实施例的互电容式In-cell显示装置的驱动方法。上面提到过的特征均包含在下面的描述中，将不针对所有特征进行非必要的重复性描述。
图4是示出根据本发明的实施例的互电容式In-cell显示装置的驱动方法的时序图。参照图3和图4，在显示装置100处于待机状态时，持续对触摸面板120执行扫描，其中，每帧可以包括两个时间段，第一时间段期间可以执行触摸扫描，第二时间段期间可以执行显示扫描。当持续N帧(N为正整数)没有检测到触摸动作或唤醒手势时，在第1帧至第N帧的时间段期间，第一使能信号SWICH_1和第二使能信号SWICH_2都为低电平。相应地，栅极驱动器不发生响应，栅极线接收VGL信号。
接下来，当扫描第N+1帧时，在第N+1帧的第一时间段结束(即，完成了触摸扫描之后)并且第二时间段开始的时刻，驱动器集成电路160将第一使能信号SWICH_1和第二使能信号SWICH_2的电平拉高。此时，显示装置100的第一开关晶体管响应于第一使能信号SWICH_1而导通，相应地，栅极驱动器将VGH信号施加到栅极线。同时，响应于第二使能信号SWICH_2，第二开关晶体管导通，使得所有数据线被连接到触摸面板120中包括的触摸传感器121的第一电极TX。由于触摸传感器121的第一电极TX在不进行触摸扫描的第二时间段期间具有预定电位VCOM，因此，在第二开关晶体管导通期间，所有数据线被放电至预定电位VCOM。当预定电位VCOM是接地电位GND时，所有数据线被对地放电，液晶面板中的残余电荷通过数据线得到释放。
通过本发明的实施例的驱动方法，可有效清除互电容式In-cell显示装置的液晶面板中的残余电荷，防止LCD在处于待机状态时，这些残余电荷在触摸扫描信号电场的作用下引起液晶极化，从而导致显示异常。
另外，根据本发明的实施例的互电容式In-cell显示装置的结构，驱动器集成电路在清屏时只需输出两个使能信号，就可以完成所有数据线的导通，从而使数据线连接至触摸面板，以迅速完成放电，因此，可以降低功耗。
虽然已经示出和描述了以上实施例，但本领域技术人员将理解，本发明的创造性构思不限于这些实施例。在不脱离本发明的精神和原则的情况下，可以对上述实施例进行各种修改和变化。

Claims (15)

1.一种互电容式In-cell显示装置，包括：
第一基底；
触摸面板，设置在第一基底上；
驱动器集成电路，被构造为同时发送第一使能信号和第二使能信号，
多条栅极线，每条栅极线包括第一开关晶体管，第一开关晶体管的控制端连接到驱动器集成电路；
多条数据线，每条数据线包括第二开关晶体管，第二开关晶体管的控制端连接到驱动器集成电路，
其中，所述多条数据线被构造为，在待机状态下，当第一开关晶体管和第二开关晶体管分别响应于第一使能信号和第二使能信号而导通时，所述多条数据线被连接至触摸面板而放电。
2.根据权利要求1所述的互电容式In-cell显示装置，其中，触摸面板包括布置成矩阵形式的多个互电容式触摸传感器，每个触摸传感器包括第一电极和第二电极，第一电极发送触控信号，第二电极接收触控信号。
3.根据权利要求2所述的互电容式In-cell显示装置，其中，第一电极沿行方向设置在第一基底上方，第二电极沿列方向设置在第一电极上方，第一电极与第二电极之间设置有绝缘层。
4.根据权利要求3所述的互电容式In-cell显示装置，其中，第二开关晶体管连接在数据线与触摸传感器的第一电极之间。
5.根据权利要求3所述的互电容式In-cell显示装置，其中，第二开关晶体管连接在数据线与触摸传感器的第二电极之间。
6.根据权利要求4所述的互电容式In-cell显示装置，其中，当不执行触摸扫描时，触摸传感器的第一电极具有预定电位，所述多条数据线在第二开关晶体管导通期间放电至所述预定电位。
7.根据权利要求5所述的互电容式In-cell显示装置，其中，所述预定电位是接地电位。
8.根据权利要求1所述的互电容式In-cell显示装置，其中，第一开关晶体管连接在栅极线与栅极驱动器之间，所述栅极驱动器被构造为在第一开关晶体管导通期间将VGH信号施加到所述多条栅极线。
9.根据权利要求8所述的互电容式In-cell显示装置，其中，所述栅极驱动器包括GOA电路。
10.根据权利要求1所述的互电容式In-cell显示装置，还包括：
液晶层，与触摸面板一体地设置在第一基底上；
第二基底，设置在液晶层上；以及
透明盖板，设置在第二基底上，其中，滤色器布置在第二基底的面对触摸面板的表面上。
11.一种互电容式In-cell显示装置的驱动方法，包括：
在待机状态下，每隔预定时间段，驱动器集成电路同时发送第一使能信号和第二使能信号；
连接在栅极线上的第一开关晶体管响应于第一使能信号而导通，连接在数据线上的第二开关晶体管响应于第二使能信号而导通，
其中，在第一晶体管和第二开关晶体管的导通期间，数据线被连接至触摸面板而放电。
12.根据权利要求11所述的驱动方法，其中，所述预定时间段为N个帧的扫描时间段，并且所述N个帧中的每个帧包括执行触摸扫描的第一时间段和执行显示扫描的第二时间段，其中，N为正整数。
13.根据权利要求12所述的驱动方法，其中，触摸面板包括布置成矩阵形式的多个互电容式触摸传感器，每个互电容式触摸传感器包括发送触控信号的第一电极和接收触控信号的第二电极，第二开关晶体管连接到第一电极，
其中，第一电极在第二时间段期间具有预定电位，数据线在第二开关晶体管导通期间放电至预定电位。
14.根据权利要求13所述的驱动方法，其中，预定电位是接地电位。
15.根据权利要求11所述的驱动方法，其中，在第一开关晶体管导通期间通过栅极驱动器将VGH信号施加到栅极线。
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