CN108020946A - 触摸面板液晶显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

公开了触摸面板液晶显示装置及其驱动方法。该触摸面板液晶显示装置包括：薄膜晶体管阵列基板，所述薄膜晶体管阵列基板包括多个栅极线、多个数据线和多个公共电极；滤色器阵列基板，所述滤色器阵列基板包括黑矩阵层和滤色器层；以及在滤色器阵列基板上的用于触摸感测的多个块的铟锡氧化物(ITO)膜，其中，在显示时段期间，扫描信号、数据信号和公共电压被分别施加至多个栅极线、多个数据线和多个公共电极，并且多个块的ITO膜接地，以及在触摸感测时段期间，无负载驱动(LFD)信号被施加至多个栅极线、多个数据线和多个公共电极，并且LFD信号被顺序地施加至多个块的ITO膜。

Description

触摸面板液晶显示装置及其驱动方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年10月31日提交的韩国专利申请第10-2016-0143985号的优先权权益，其通过引用并入本文中，如在本文中完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及触摸面板液晶显示装置以及用于驱动其的方法，并且更具体地，涉及一种用于增强触摸感测性能并且改善电磁干扰(EMI)噪声的触摸面板液晶显示装置以及驱动其的方法。
背景技术
随着多媒体的发展，平板显示装置越来越重要。根据这种趋势，诸如液晶显示(LCD)装置、等离子体显示装置或有机发光二极管(OLED)显示装置的平板显示装置已经商业化。
在平板显示装置中，液晶显示(LCD)装置已被广泛用作移动平板显示装置，因为其具有优异的图像质量、轻的重量、薄的厚度和低的功耗。此外，液晶显示(LCD)装置已经被应用于多种产品，例如笔记本电脑、计算机监视器和电视机。
特别地，在LCD装置中，触摸面板LCD装置被广泛使用。触摸面板LCD装置包括堆叠在LCD装置上的触摸面板。触摸面板通过触摸点处的电特性(诸如电阻或电容)的变化来感测手指或触控笔接触LCD装置的触摸点，并且输出与触摸点相对应的信息或执行操作。
作为用户界面，这种触摸面板LCD装置的应用范围已经扩展至小尺寸便携式终端、办公设备、移动电话等。
然而，触摸面板被另外地堆叠在LCD装置上的方案增加了LCD装置的厚度，从而限制了薄的形状，降低了通过堆叠面板的光的透射效率，并且增加了制造成本。
为了解决上述问题，提出了单元内(in-cell)型触摸面板LCD装置，其中触摸传感器被嵌入在其像素区中。
图1和图2是仅示出了在常规的单元内型触摸面板LCD装置中信号电压被从外部所施加至的部分的示意性截面图。在图1中，具有低电阻的铟锡氧化物(ITO)膜用于触摸感测，以及在图2中，具有高电阻的Y3膜用于触摸感测。
如图1所示，常规的单元内型触摸面板LCD装置具有如下结构，其中，多个栅极线Gate、多个数据线Source和多个公共电极Vcom形成在薄膜晶体管(TFT)阵列基板1上，用于防止子像素的颜色混合的黑矩阵3以及形成在黑矩阵3之间的每个像素区中的滤色器层4形成在滤色器阵列基板2的底表面上。
此外，用于触摸感测的具有相对低的电阻(几百Ω至几KΩ)的ITO膜5形成在滤色器阵列基板2的顶表面上。上偏振板7和下偏振板6分别形成在ITO膜5的顶表面和TFT阵列基板1的底表面上。ITO膜5与滤色器阵列基板2以集成的形式整体形成在滤色器阵列基板2的顶表面上。
虽然图中未示出，但是在TFT阵列基板1和滤色器阵列基板2之间形成有液晶层。
具有低电阻的ITO膜5形成在基板上以通过自电容(self-capacitance)感测触摸。然而，由于具有低电阻的ITO膜5接地，所以在触摸期间产生的电荷通过ITO膜5向外泄漏。因此，当手指触摸触摸面板时，手指电容的产生被干扰，从而劣化了触摸感测性能。
因此，为了提高触摸感测性能，形成具有高电阻(几十MΩ)的Y3膜8代替ITO膜5。
Y3膜8是高电阻的透明膜。
也就是说，如图2所示，多个栅极线Gate、多个数据线Source和多个公共电极Vcom形成在TFT阵列基板1上，用于防止子像素的颜色混合的黑矩阵3以及形成在黑矩阵3之间的每个像素区中的滤色器层4形成在滤色器阵列基板2的底表面上。
此外，具有相对高的电阻(几十MΩ)的Y3膜8形成在滤色器阵列基板2的顶表面上。上偏振板7和下偏振板6分别形成在Y3膜8的顶表面和TFT阵列基板1的底表面上。Y3膜8与滤色器阵列基板2以集成的形式整体形成在滤色器阵列基板2的顶表面上。
虽然图中未示出，但是在TFT阵列基板1和滤色器阵列基板2之间形成有液晶层。
因此，与图1的使用用于触摸感测的低电阻ITO膜的触摸面板LCD装置相比，图2的使用用于触摸感测的高电阻Y3膜的触摸面板LCD装置具有更好的触摸感测性能。
图3是示出图1的触摸面板LCD装置的驱动的波形图，图4是示出图2的触摸面板LCD装置的驱动的波形图。
如图3和图4所示，触摸面板LCD装置的驱动分为显示时段和触摸感测时段。
在显示时段期间，扫描信号被顺序地施加至多个栅极线，数据电压被施加至多个数据线，公共电压被施加至多个公共电极Vcom，从而显示图像。
在触摸感测时段期间，诸如方波的无负载驱动(LFD)信号被施加至多个栅极线、多个数据线和多个公共电极Vcom，由此感测触摸。
具有低电阻的ITO膜5或具有高电阻的Y3膜8在显示时段期间和触摸感测时段期间都接地(GND)。
图1的触摸面板LCD装置使用具有低电阻(几百Ω至几kΩ)的ITO膜5。因此，如图3所示，即使在触摸感测时段期间将诸如方波的LFD信号施加至多个栅极线Gate、多个数据线Source和多个公共电极Vcom，也不会在ITO膜5中感应出LFD信号。
然而，在图2的触摸面板LCD装置中使用高电阻的Y3膜8，Y3膜8具有高电阻(几十MΩ)。因此，如图4所示，如果在触摸感测时段期间将诸如方波的LFD信号施加至多个栅极线Gate、多个数据线Source和多个公共电极Vcom，在Y3膜8中感应出LFD信号。因此，电磁干扰(EMI)噪声发生在面板的顶表面。
也就是说，在使用低电阻的ITO膜的图1的触摸面板LCD装置中触摸感测性能劣化，而在使用高电阻的Y3膜的图2的触摸面板LCD装置中产生EMI噪声。
发明内容
因此，本发明涉及一种基本上消除了由现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题的触摸面板LCD装置及其驱动方法。
本发明的目的是提供一种能够通过将底部ITO膜分成多个块，在触摸感测时段期间将LFD信号施加至多个栅极线、多个数据线和多个公共电极，并且将LFD信号顺序地施加至多个块的底部ITO膜，来提高触摸感测性能并且改善EMI噪声的触摸面板LCD装置。
本发明的另外的优点、目的和特征部分地将在下面的描述中阐述，并且部分地将在本领域普通技术人员研究下面的内容时变得明显，或者可以通过本发明的实践获知本发明的这些优点、目的和特征。本发明的目的和其他优点可以通过在书面说明书和权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
如在本文中实施和宽泛描述的，为了实现这些目的和其他优点并且根据本发明的目的，一种触摸面板液晶显示装置包括：薄膜晶体管阵列基板，所述薄膜晶体管阵列基板包括多个栅极线、多个数据线和多个公共电极；滤色器阵列基板，所述滤色器阵列基板包括黑矩阵层和滤色器层；以及在滤色器阵列基板上的用于感测触摸的多个块的铟锡氧化物(ITO)膜，其中，在显示时段期间，扫描信号、数据信号和公共电压被分别施加至多个栅极线、多个数据线和多个公共电极，并且多个块的ITO膜接地，以及其中在触摸感测时段期间，无负载驱动(LFD)信号被施加至多个栅极线、多个数据线和多个公共电极，并且LFD信号被顺序地施加至多个块的ITO膜。
在本发明的另一方面，公开了一种驱动触摸面板液晶显示装置的方法。所述触摸面板液晶显示装置包括：具有多个栅极线、多个数据线和多个公共电极的液晶面板，以及在液晶面板上的多个块的铟锡氧化物(ITO)膜。所述驱动方法包括：在显示时段期间，将扫描信号、数据信号和公共电压分别施加至多个栅极线、多个数据线和多个公共电极，并且多个块的ITO膜接地；以及在触摸感测时段期间，将无负载驱动(LFD)信号施加至多个栅极线、多个数据线和多个公共电极，并且将LFD信号顺序地施加至多个块的ITO膜。
在触摸感测时段内未施加LFD信号的时段期间将地信号施加至多个块的ITO膜。
LFD信号可以被顺序地施加至多个块中的每个块的ITO膜。
LFD信号可以被同时施加至两个或三个相邻块的ITO膜。
应当理解，本发明的前述一般描述和以下详细描述都是示例性和说明性的并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入本申请并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是使用低电阻ITO膜的常规单元内型触摸面板LCD装置的示意性截面图；
图2是使用高电阻Y3膜的常规单元内型触摸面板LCD装置的示意性截面图；
图3是示出图1的触摸面板LCD装置的驱动的波形图；
图4是示出图2的触摸面板LCD装置的驱动的波形图；
图5是根据本发明的使用低电阻ITO膜的单元内型触摸面板LCD装置的示意性截面图；
图6是示出根据本发明的使用低电阻ITO膜的单元内型触摸面板LCD装置的驱动的波形图；
图7a至图7c是用于说明根据本发明的第一实施方式的将LFD信号施加至低电阻ITO膜的视图；
图8是用于说明根据本发明的第二实施方式的将LFD信号施加至低电阻ITO膜的视图；以及
图9是用于说明根据本发明的第三实施方式的将LFD信号施加至低电阻ITO膜的视图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的示例性实施方式，其示例在附图中示出。尽可能地，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。
图5是根据本发明的使用低电阻ITO膜的单元内型触摸面板LCD装置的示意性截面图。
根据本发明的单元内型触摸面板LCD装置具有如下结构，如图5所示，其中，多个栅极线Gate、多个数据线Source和多个公共电极Vcom形成在TFT阵列基板11上，用于防止子像素的颜色混合的黑矩阵13以及形成在黑矩阵13之间的每个像素区中的滤色器层14形成在滤色器阵列基板12的底表面上。
此处，多个公共电极Vcom同时执行用于驱动显示的显示电极的功能和用于触摸感测的触摸电极的功能。换言之，根据本发明的单元内型触摸面板的驱动被时分为显示时段和触摸时段。在显示时段期间，通过向TFT阵列基板上的多个公共电极Vcom施加公共电压，单元内型触摸面板使用多个公共电极Vcom作为用于驱动显示的显示电极。在触摸时段期间，通过施加触摸扫描信号，单元内型触摸面板使用多个公共电极作为用于感测触摸的触摸电极。以这种方式，由于用于驱动显示的多个公共电极可用作触摸电极，所以不另外需要用于感测对面板的触摸的触摸电极。因此，与常规的add-on型触摸面板或on-cell型触摸面板相比，可以配置薄且紧凑的触摸面板。
此外，根据本发明的单元内型触摸面板LCD装置具有如下结构，其中，用于感测触摸的具有相对低电阻(几十Ω至几百kΩ)的ITO膜15形成在滤色器阵列基板12的顶表面上，上偏振板17和下偏振板16分别形成在ITO膜15的顶表面和TFT阵列基板11的底表面上。
虽然图中未示出，但是在TFT阵列基板11和滤色器阵列基板12之间形成有液晶层。
此处，ITO膜15不是以集成的形式整体形成在滤色器阵列基板12的顶表面上。相反，ITO膜15沿栅极线的方向被分成多个块。每个块的ITO膜15覆盖多个栅极线。ITO膜15以每块为基础独立地形成。
也就是说，如果触摸面板LCD装置包括n个栅极线，则通过将近似相邻的n/m个栅极线分组为一个块来将n个栅极线分成m个块，并且ITO膜15由m个块组成，m个块中的每个块独立地对应于ITO膜15。
可替选地，根据本发明的另一个实施方式，ITO膜15不是以集成的形式整体形成在滤色器阵列基板12的顶表面上。相反，ITO膜15沿数据线的方向被分成多个块。每个块的ITO膜15覆盖多个数据线。ITO膜15以每块为基础独立地形成。
然而，根据本发明的上述块的配置和形式纯粹是示例性的，并且是可变的。
如上所述被划分为块的ITO膜15的划分区域对应于本发明的多个公共电极Vcom的划分区域。换言之，本发明的多个公共电极可以包括总共210个触摸电极，如图7a至图9所示，并且210个触摸电极可以通过复用器(MUX)被划分成7个组。例如，第一组MUX1包括连接至每个复用器的通道1的第1电极至第30电极，第二组MUX2包括连接至每个复用器的通道2的第31电极至第60电极。第七组MUX7包括连接至每个复用器的通道7的第181电极至第210电极。
复用器是在本发明的单元内型触摸面板中以组为基础向触摸电极施加触摸驱动信号的元件，并且可以被配置在SD_IC的读出IC内部。根据本发明的实施方式，图7a至图9所示的复用器共包括30个。每个复用器具有7个通道，并且可以通过7个通道中的仅一个发送触摸驱动信号。也就是说，触摸驱动信号通过30个复用器中的每一个的通道1被施加至第一组MUX1中所包括的第1电极至第30电极。此外，触摸驱动信号通过30个复用器中的每一个的通道2被施加至第二组MUX2中所包括的第31电极至第60电极。以这种方式，30个复用器中的每一个的7个通道被顺序地驱动，使得组MUX1至组MUX7的触摸电极可以被划分或被顺序地驱动。图7a至图9所示的本发明的组MUX1至组MUX7中的每一个是表示分离电极组(splitelectrode group)的元件，该分离电极组连接至每一个复用器的每个通道。例如，MUX7表示连接至每个复用器的通道7的电极组。
本发明的特征在于，触摸驱动信号被施加至上述触摸电极组MUX1至MUX7中的每一个，并且LFD信号被施加至每个组的所划分的ITO膜，其中每个组的所划分的ITO膜对应于所划分的触摸电极组而形成。也就是说，触摸驱动信号不被施加至整个ITO膜，并且LFD信号被施加至以下划分的ITO膜：该划分的ITO膜与触摸驱动信号所施加至的触摸电极组对应。换言之，LFD信号被施加至以下划分的ITO膜：该划分的ITO膜形成在触摸驱动信号所施加至的触摸电极组上，以保持触摸性能，并且地信号GND被施加至以下划分的ITO膜：该划分的ITO膜形成在没有施加触摸驱动信号的触摸电极组上，以改善EMI噪声。LFD信号被施加至ITO膜上以用于触摸性能的增强和EMI噪声的改善，稍后将对其进行详细描述。
如果触摸面板LCD装置包括y个栅极线，y个栅极线被划分成x个块，每个块具有相邻的约y/x个栅极线。ITO膜15由x个块构成。
现在将描述驱动如上所述配置的单元内型触摸面板LCD装置的方法。
图6是示出根据本发明的触摸面板LCD装置的驱动的波形图。
如图6所示，根据本发明的触摸面板LCD装置的驱动被划分成显示时段和触摸感测时段。
在显示时段期间，将扫描信号顺序地施加至多个栅极线Gate，将数据电压施加至多个数据线Source，以及将公共电压施加至多个公共电极Vcom，从而显示图像。在显示时段期间，ITO膜15接地。
在触摸感测时段期间，将诸如方波的LFD信号施加至多个栅极线Gate、多个数据线Source和多个公共电极Vcom，从而感测触摸。在触摸感测时段期间，以每个块为基础将LFD信号顺序地施加至划分的ITO膜。
此处，LFD信号和LFD信号的应用在与本申请相同的受让人所指定的2014年1月17日提交的韩国专利申请第10-2014-0006350号中有详细的公开。
总而言之，在通过显示时段和触摸感测时段以时分方式驱动的面板中，当在触摸感测时段期间用于驱动触摸的触摸驱动信号被施加至多个公共电极Vcom时，公共电极和栅极线之间以及公共电极和数据线之间的初始电容作为不必要的负载，其阻碍了公共电极的高灵敏度的触摸感测。因此，在触摸感测时段期间触摸驱动信号不仅被提供至公共电极，还被提供至栅极线和数据线，从而使公共电极和栅极线之间以及公共电极和数据线之间的初始电容的影响最小化。在这种情况下，被施加的LFD信号可以具有与触摸驱动信号相同的相位，或者可以是类似于触摸驱动信号的信号。在本发明中，尽管方波被示为LFD信号，但是根据触摸驱动信号的类型可以使用梯形波、三角波或正弦波信号作为LFD信号，或者如果这样的信号能够最小化触摸驱动信号的负载，则可以使用梯形波、三角波或正弦波信号作为LFD信号。
也就是说，在触摸感测时段期间，在第一持续时间期间将LFD信号施加至第一块的ITO膜15，在第二持续时间期间将LFD信号施加至第二块的ITO膜15，以及在第三持续时间期间将LFD信号施加至第三块的ITO膜15。以这种方式，LFD信号在触摸感测时段期间被顺序地施加至所有块的ITO膜15。此外，在触摸感测时段中未施加LFD信号的持续时间期间，ITO膜15的每个块接地。
因此，ITO膜15的每个块中所感应的电压在每个块中包括触摸感测时段(区域)A和EMI屏蔽时段(区域)B。
将LFD信号施加至ITO膜15的每个块，如图7a至图7c所示。
图7a至图7c是用于说明根据本发明的第一实施方式将LFD信号施加至低电阻ITO膜的图。
在触摸感测时段期间，LFD信号被顺序地施加至ITO膜15的块。
也就是说，在第一持续时间期间LFD信号被施加至第一块的ITO膜15，如图7a所示，在第二持续时间期间LFD信号被施加至第二块的ITO膜15，如图7b所示，以及在第三持续时间期间LFD信号被施加至第三块的ITO膜15，如图7c所示。因此，在触摸感测时段期间LFD信号被顺序地施加至所有块的ITO膜15。此外，在触摸感测时段中未施加LFD信号的持续时间期间，ITO膜15的每个块接地。
图8是用于说明根据本发明的第二实施方式将LFD信号施加至低电阻ITO膜的图。
尽管在图7a至图7c中LFD信号被顺序地施加至每个块，但是在触摸感测时段期间LFD信号可以被重复地施加至两个相邻块的ITO膜。
也就是说，在第一持续时间期间LFD信号被施加至第一块和第二块的ITO膜15，在第二持续时间期间LFD信号被施加至第三块和第四块的ITO膜15，以及在第三持续时间期间LFD信号被施加至第五块和第六块的ITO膜15。因此，在触摸感测时段期间LFD信号被顺序地施加至所有块的ITO膜15。此外，在触摸感测时段中未施加LFD信号的持续时间期间，ITO膜15的每个块接地。
图9是用于说明根据本发明的第三实施方式将LFD信号施加至低电阻ITO膜的图。
如图9所示，在触摸感测时段期间LFD信号可以被重复地施加至三个相邻块的ITO膜。
也就是说，在第一持续时间期间LFD信号被同时地施加至第一块至第三块的ITO膜15，在第二持续时间期间LFD信号被同时地施加至第四块至第六块的ITO膜15，以及在第三持续时间期间LFD信号被同时地施加至第七块至第九块的ITO膜15。因此，在触摸感测时段期间LFD信号被顺序地施加至所有块的ITO膜15。此外，在触摸感测时段中未施加LFD信号的持续时间期间，ITO膜15的每个块接地。
因此，通过使用本发明的上述方法驱动触摸面板可以改善触摸感测性能，并且可以改善EMI噪声。
如上所述，按照根据本发明的触摸面板LCD装置及其驱动方法，由于所有栅极线在栅极线方向上被分成多个块，每个块具有多个栅极线，ITO膜在每个块的基础上独立地形成，并且在感测时段期间以每个块为基础将LFD信号施加至ITO膜，增强了触摸感测性能，并且可以改善EMI噪声。
对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变化。

Claims (9)

1.一种触摸面板液晶显示装置，包括：
薄膜晶体管阵列基板，所述薄膜晶体管阵列基板包括多个栅极线、多个数据线和多个公共电极；
滤色器阵列基板，所述滤色器阵列基板包括黑矩阵层和滤色器层；以及
在所述滤色器阵列基板上的用于触摸感测的多个块的铟锡氧化物ITO膜，
其中，在显示时段期间，扫描信号、数据信号和公共电压被分别施加至所述多个栅极线、所述多个数据线和所述多个公共电极，并且所述多个块的ITO膜接地，以及
其中，在触摸感测时段期间，无负载驱动LFD信号被施加至所述多个栅极线、所述多个数据线和所述多个公共电极，并且所述LFD信号被顺序地施加至所述多个块的ITO膜。
2.根据权利要求1所述的触摸面板液晶显示装置，其中，所述多个块的ITO膜沿所述栅极线之一或所述数据线之一的方向被划分。
3.根据权利要求1所述的触摸面板液晶显示装置，其中，在所述触摸感测时段内未施加所述LFD信号的时段期间地信号被施加至所述多个块的ITO膜。
4.根据权利要求1所述的触摸面板液晶显示装置，其中，所述LFD信号被顺序地施加至所述多个块中的每个块的ITO膜。
5.根据权利要求1所述的触摸面板液晶显示装置，其中，所述LFD信号被同时施加至两个或三个相邻块的ITO膜。
6.一种驱动触摸面板液晶显示装置的方法，所述触摸面板液晶显示装置包括：具有多个栅极线、多个数据线和多个公共电极的液晶面板，以及所述液晶面板上的多个块的铟锡氧化物ITO膜，所述方法包括：
在显示时段期间，将扫描信号、数据信号和公共电压分别施加至所述多个栅极线、所述多个数据线和所述多个公共电极，并且将所述多个块的ITO膜接地；以及
在触摸感测时段期间，将无负载驱动LFD信号施加至所述多个栅极线、所述多个数据线和所述多个公共电极，并且将所述LFD信号顺序地施加至所述多个块的ITO膜。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述触摸感测时段内未施加所述LFD信号的时段期间将地信号施加至所述多个块的ITO膜。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述LFD信号顺序地施加至所述多个块中的每个块的ITO膜。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述LFD信号同时施加至两个或三个相邻块的ITO膜。
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