CN108363506B - 触控显示设备以及用于触控显示面板的方法 - Google Patents

触控显示设备以及用于触控显示面板的方法 Download PDF

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Abstract

一种触控显示设备，包含触控显示面板和电路。触控显示面板用以进行显示、主动式触控笔感测和触控感测，其包含感测层，此感测层具有多个感测区块，此些感测区块排列为多个感测区块列与多个感测区块行的数组。电路耦接至触控显示面板，其用以驱动触控显示面板在图框周期的第一阶段中进行对应第一参考电压的显示及主动式触控笔感测且在图框周期的第二阶段中进行对应第二参考电压的触控感测。

Description

触控显示设备以及用于触控显示面板的方法
技术领域
本发明涉及触控显示，且特别涉及一种触控显示设备以及用于触控显示面板的方法。
背景技术
随着电子产品生产技术的进步，大部分的手持装置，例如智能手机和平板计算机等，均已具备触控操作的功能，可使用户在手持装置的使用上更为便利。目前已发展出用于显示设备的触控技术包含单片式触控技术(one glass solution；OGS)、表嵌式触控技术(on-cell touch)技术以及内嵌式触控(in-cell touch)技术等。在这些触控技术中，内嵌式触控技术将触控电极制作在显示面板的液晶像素层中，因此其具有轻薄化显示面板厚度的优点。然而，对于具有显示、触控感测和主动式触控笔感测等功能的液晶显示器而言，显示操作、触控感测操作和主动式触控笔感测操作需在图框周期的不同阶段进行，导致压缩显示操作所需的充电和放电时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种触控显示设备以及用于触控显示面板的方法，其将显示操作和主动式触控笔感测操作合并在同一阶段中，以确保每一像素进行显示所需的充电和放电时间充足。
根据本发明的上述目的，提出一种触控显示设备，此触控显示设备包含触控显示面板和电路。触控显示面板用以进行显示、主动式触控笔(active stylus)感测和触控感测，其包含感测层，此感测层具有多个感测区块，此些感测区块排列为多个感测区块列与多个感测区块行的数组。电路耦接至触控显示面板，其用以驱动触控显示面板在图框周期的第一阶段中进行对应第一参考电压的显示及主动式触控笔感测且在图框周期的第二阶段中进行对应第二参考电压的触控感测，其中对于每一所述多个感测区块列或行，所述电路包含：多个选择单元，其中每一所述选择单元具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述第一端耦接至所述选择单元对应的感测区块列或行中的感测区块，所述第三端耦接至第一节点，所述第四端耦接至第二节点，且所述第一节点和所述第二节点分别用以提供所述第一参考电压和所述第二参考电压；多任务单元，耦接至所述多个选择单元，所述多任务单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端和所述第二输入端分别耦接至所述第一节点和所述第二节点；以及积分单元，耦接至每一所述选择单元的第二端及所述多任务单元的所述输出端。
依据本发明的一个或多个实施例，对应此些感测区块列或行的此些选择单元用以分别切换为使此些第一端分别连接至此些第二端以逐行(column-by-column)进行主动式触控笔感测，使得上述触控显示面板的主动式触控笔扫描方向垂直于上述触控显示面板的显示扫描方向。
依据本发明的一个或多个实施例，上述电路用以在上述第一阶段中同时施加上述第一参考电压至每一此些感测区块。
依据本发明的一个或多个实施例，上述图框周期的第一阶段与第二阶段不重迭。
依据本发明的一个或多个实施例，上述第一参考电压是直流电压。
依据本发明的一个或多个实施例，上述第二参考电压是交流电压。
依据本发明的一个或多个实施例，上述触控显示面板是内嵌式(in-cell)触控显示面板。
依据本发明的一个或多个实施例，上述电路是触控与显示驱动芯片(touch anddisplay driving integration circuit；TDDI circuit)。
根据本发明的上述目的，另提出一种用于上述触控显示设备的方法，且此方法包含：在图框周期的第一阶段中施加第一参考电压至触控显示面板以进行显示及主动式触控笔感测；以及在图框周期的第二阶段中施加第二参考电压至触控显示面板以进行触控感测。
依据本发明的一个或多个实施例，上述触控显示设备中的触控显示面板具有多个感测区块，此些感测区块排列为多个感测区块列与多个感测区块行的数组，上述第一参考电压依序施加至此些感测区块行以逐行进行主动式触控笔感测，使得上述触控显示面板的主动式触控笔扫描方向垂直于上述触控显示面板的显示扫描方向。
依据本发明的一个或多个实施例，上述触控显示设备中的触控显示面板具有多个感测区块，此些感测区块排列为多个感测区块列与多个感测区块行的数组，上述第一参考电压依序施加至此些感测区块列以逐列进行主动式触控笔感测，使得上述触控显示面板的主动式触控笔扫描方向平行于上述触控显示面板的显示扫描方向。
依据本发明的一个或多个实施例，上述第一参考电压在上述第一阶段中同时被施加至上述触控显示面板的每一此些感测区块。
依据本发明的一个或多个实施例，上述第一阶段与上述第二阶段不重迭。
依据本发明的一个或多个实施例，上述施加至触控显示面板的第一参考电压是直流电压。
依据本发明的一个或多个实施例，上述施加至触控显示面板的第二参考电压是交流电压。
附图说明
为了更完整了解实施例及其优点，现参照结合附图所做的下列描述，其中：
图1A绘示依据本发明一些实施例的触控显示设备的剖面示意图；
图1B为依据本发明一些实施例的图1A的感测层的感测区块的示意图；
图2为依据本发明一些实施例的图1A的触控显示面板的操作时序的示意图；
图3A和图3B绘示依据本发明一些实施例的图1A的触控与显示驱动芯片的一部份的示意图；
图4示例性地示出依据本发明一些实施例的触控显示设备的显示扫描方向和主动式触控笔扫描方向；
图5A和图5B绘示依据本发明另一些实施例的图1A的触控与显示驱动芯片的一部份的示意图；
图6示例性地示出依据本发明另一些实施例的触控显示设备的显示扫描方向和主动式触控笔扫描方向；以及
图7示例性地示出依据本发明另一些实施例的触控显示设备的显示扫描方向和主动式触控笔扫描。
具体实施方式
以下仔细讨论本发明的实施例。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的发明概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论的特定实施例仅供说明，并非用以限定本发明的范围。
在本文中所使用的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等词汇可被理解为用于描述各种组件、组件、阶段和/或信号，但此些组件、组件、阶段和/或信号不应被此些术语所限制。此些词汇仅用以区别组件、组件、阶段和/或信号。
在本文中所使用之“耦接”一词，可指二或多个组件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而“耦接”还可指二或多个组件相互操作或动作。
请参照图1A，图1A绘示依据本发明一些实施例的触控显示设备10的剖面示意图。触控显示设备10包含触控显示面板100和用以驱动触控显示面板100进行显示、主动式触控笔(active stylus)感测和触控感测的触控与显示驱动芯片(touch and display drivingintegration circuit；TDDI circuit)150。触控显示面板100为内嵌式(in-cel)触控显示面板，且在触控显示面板100中，薄膜晶体管基板110与彩色滤光基板120为对应设置，且液晶层130设置于薄膜晶体管基板110与彩色滤光基板120之间。扫描线112、数据线114、像素薄膜晶体管(图未绘示)和像素电极(位于感测层116中)设置于薄膜晶体管基板110上以用于显示。感测层116亦使用于主动式触控笔感测(即检测主动式触控笔的触碰，此主动式触控笔产生特定频率的脉冲信号)和触控感测(例如检测人类手指或其它肢体的触碰)。彩色滤光层122设置于彩色滤光基板120上且具有多个彩色滤光单元，此些彩色滤光单元分别对应至触控显示面板100中的像素并使特定色彩的光通过。覆盖基板140通过黏着层142黏着至彩色滤光基板120，其至少提供保护功能和触控操作接口。如图1A所示，当手指触碰覆盖基板140的表面时会产生电容CF，且当主动式触控笔触碰覆盖基板140的表面时会产生电容CAS。在另一实施例中，触控与显示驱动芯片150可由若干电路替代，此些电路共同用以在触控显示面板100上进行显示驱动、主动式触控笔感测驱动和触控驱动。
图1B为依据本发明一些实施例的感测层116的感测区块T(1,1)～T(M,N)的示意图。如图1B所示，感测区块T(1,1)～T(M,N)在触控显示面板100的显示与感测区域100A中排列为M列及N行的数组格式。
图2为依据本发明一些实施例的触控显示面板100的操作时序的示意图。触控显示面板100的每一图框周期包含显示与主动式触控笔感测阶段P1和触控感测阶段P2。显示与主动式触控笔感测阶段P1与触控感测阶段P2可不重迭。在显示与主动式触控笔感测阶段P1中，触控与显示驱动芯片150施加第一参考电压VREF1至触控显示面板100以进行显示操作及主动式触控笔感测操作。接着，在触控感测阶段P2中，触控与显示驱动芯片150施加第二参考电压VREF2至触控显示面板100以进行触控感测。在显示与主动式触控笔感测阶段P1中施加至触控显示面板100的第一参考电压VREF1可以是直流电压，且在触控感测阶段P2中施加至触控显示面板100的第二参考电压VREF2可以是交流电压，其具有正弦波、三角波、锯齿波、梯形波或其他相似波形。
请参照图3A，图3A绘示依据本发明一些实施例的触控与显示驱动芯片150的一部份的示意图。在图3A中，触控与显示驱动芯片150中的电路310(1)～310(M)分别电连接至显示与感测区域100A中的感测区块列。也就是说，触控与显示驱动芯片150中的电路310(i)(i为1至M的正整数)电连接至感测区块T(i,1)～T(i,N)。请同时参照图3B，电路310(i)包含选择单元312(i,1)～312(i,N)、多任务单元314(i)和积分单元316(i)，其中选择单元312(i,1)～312(i,N)的第一端T1分别耦接至感测区块T(i,1)～T(i,N)，选择单元312(i,1)～312(i,N)的第二端T2耦接至积分单元316(i)，选择单元312(i,1)～312(i,N)的第三端T3耦接至提供第一参考电压VREF1的节点X1，且选择单元312(i,1)～312(i,N)的第四端T4耦接至提供第二参考电压VREF2的节点X2。选择单元312(i,1)～312(i,N)的详细操作将结合图4和图7于后续段落中描述。
多任务单元314(i)用以将节点X1或X2耦接至积分单元316(i)。当触控显示面板100操作于显示与主动式触控笔感测阶段P1时，多任务单元314(i)切换为使第一输入端IN1连接至输出端OUT，以将节点X1耦接至积分单元316(i)。相对地，当触控显示面板100操作于触控感测阶段P2时，多任务单元314(i)切换为使第二输入端IN2连接至输出端OUT，以将节点X2耦接至积分单元316(i)。
积分单元316(i)包含运算放大器OP和电容C。运算放大器OP的正输入端耦接至多任务单元314(i)的输出端OUT，运算放大器OP的负输入端耦接至选择器312(i,1)～312(i,N)的第二端T2，且运算放大器OP的输出端用以输出电压信号VR(i)。电容C的两端分别耦接至运算放大器OP的负输入端和输出端。模拟至数字转换器(图未绘示)可用以将电压信号VR(1)～VR(M)转换为触控数据(包含主动式触控笔感测信息和/或触控感测信息)。
请同时参照图4，在一些实施例中，触控显示面板100的显示扫描方向垂直于触控显示面板100的主动式触控笔扫描方向。在此例中，选择单元312(1,1)～312(M,N)用以分别且逐行(column-by-column)切换为使第一端T1连接至第二端T2以进行主动式触控笔感测，即感测区块T(1,1)～T(M,N)逐行被扫描以进行主动式触控笔感测。举例而言，当数组的第n行(1<n<N)在显示与主动式触控笔感测阶段P1中开始被扫描以进行主动式触控笔感测时，选择单元312(1,n)～312(M,n)分别切换为使感测区块T(1,n)～T(M,n)电连接至积分单元316(1)～316(M)，且其余选择单元312(1,1)～312(M,n-1)、312(1,n+1)～312(M,N)分别切换为使感测区块T(1,1)～T(M,n-1)、T(1,n+1)～T(M,N)电性连接至节点X1；当数组的第n行在触控感测阶段P2中开始被扫描以进行触控感测时，选择单元312(1,n)～312(M,n)分别切换为使感测区块T(1,n)～T(M,n)电连接至积分单元316(1)～316(M)，且其余选择单元312(1,1)～312(M,n-1)、312(1,n+1)～312(M,N)分别切换为使感测区块T(1,1)～T(M,n-1)、T(1,n+1)～T(M,N)电连接至节点X2。
请参照图5A，图5A绘示依据本发明另一些实施例的触控与显示驱动芯片150的一部份的示意图。在图5A中，触控与显示驱动芯片150中的电路510(1)～510(N)分别电连接至显示与感测区域100A中的感测区块行。也就是说，触控与显示驱动芯片150中的电路510(j)(j为1至N的正整数)电连接至感测区块T(1,j)～T(M,j)。请同时参照图5B，电路510(j)包含选择单元512(1,j)～512(M,j)、多任务单元514(j)和积分单元516(j)，其中选择单元512(1,j)～512(M,j)的第一端T1分别耦接至感测区块T(1,j)～T(M,j)，选择单元512(1,j)～512(M,j)的第二端T2耦接至积分单元516(j)，选择单元512(1,j)～512(M,j)的第三端T3耦接至提供第一参考电压VREF1的节点X1，且选择单元512(1,j)～512(M,j)的第四端T4耦接至提供第二参考电压VREF2的节点X2。选择单元512(1,j)～512(M,j)的详细操作将结合图6和图7于后续段落中描述。
多任务单元514(j)用以将节点X1或X2耦接至积分单元516(j)。当触控显示面板100操作于主动式触控笔感测阶段P1时，多任务单元514(j)切换为第一输入端IN1与输出端OUT连接，以将节点X1耦接至积分单元516(j)。相对地，当触控显示面板100操作于触控感测阶段P2时，多任务单元514(j)切换为第二输入端IN2与输出端OUT连接，以将节点X2耦接至积分单元516(j)。
积分单元516(j)包含运算放大器OP和电容C。运算放大器OP的正输入端耦接至多任务单元514(j)的输出端OUT，运算放大器OP的负输入端耦接至选择器512(1,j)～512(M,j)的第二端T2，且运算放大器OP的输出端用以输出电压信号VC(j)。电容C的两端分别耦接至运算放大器OP的负输入端和输出端。模拟至数字转换器(图未绘示)可用以将电压信号VC(1)～VC(N)转换为触控数据(包含主动式触控笔感测信息和/或触控感测信息)。
请同时参照图6，在另一些实施例中，触控显示面板100的显示扫描方向平行于触控显示面板100的主动式触控笔扫描方向。在此例中，选择单元512(1,1)～512(M,N)用以分别且逐列(row-by-row)切换为使第一端T1连接至第二端T2以进行主动式触控笔感测，即感测区块T(1,1)～T(M,N)逐列被扫描以进行主动式触控笔感测。举例而言，当数组的第m列(1<m<M)在显示与主动式触控笔感测阶段P1中开始被扫描以进行主动式触控笔感测时，选择单元512(m,1)～512(m,N)分别切换为使感测区块T(m,1)～T(m,N)电连接至积分单元516(1)～516(N)，且其余选择单元512(1,1)～512(m-1,N)、512(m+1,1)～512(M,N)分别切换为使感测区块T(1,1)～T(m-1,N)、T(m+1,1)～T(M,N)电连接至节点X1；当数组的第m列在触控感测阶段P2中开始被扫描以进行触控感测时，选择单元512(m,1)～512(m,N)分别切换为使感测区块T(m,1)～T(m,N)电连接至积分单元516(1)～516(N)，且其余选择单元512(1,1)～512(m-1,N)和512(m+1,1)～512(M,N)分别切换为使感测区块T(1,1)～T(m-1,N)、T(m+1,1)～T(M,N)电连接至节点X2。
在其他实施例中，如图7所示，触控显示面板100的感测区块T(1,1)～T(M,N)同时被扫描以进行主动式触控笔感测。在此例中，图3A和图3B的实施例的每一选择单元312(1,1)～312(M,N)用以切换为使第一端T1连接至第二端T2，或是图5A和图5B的实施例的每一选择单元512(1,1)～512(M,N)用以切换为使第一端T1连接至第二端T2。
依据上述本发明的实施例，显示操作和主动式触控笔感测操作被合并在同一阶段中，因此增加了每一像素的充电和放电时间，从而提供显示操作所需的充足的充电和放电时间。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (15)

1.一种触控显示设备，包含：
触控显示面板，用以进行显示、主动式触控笔感测和触控感测，其中所述触控显示面板包含感测层，所述感测层具有多个感测区块，所述多个感测区块排列为多个感测区块列与多个感测区块行的数组；以及
电路，耦接至所述触控显示面板，其中所述电路用以驱动所述触控显示面板在图框周期的第一阶段中进行对应第一参考电压的显示及主动式触控笔感测且在所述图框周期的第二阶段中进行对应的第二参考电压的触控感测，
其中对于每一所述多个感测区块列或行，所述电路包含：
多个选择单元，其中每一所述选择单元具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述第一端耦接至所述选择单元对应的感测区块列或行中的感测区块，所述第三端耦接至第一节点，所述第四端耦接至第二节点，且所述第一节点和所述第二节点分别用以提供所述第一参考电压和所述第二参考电压；
多任务单元，耦接至所述多个选择单元，所述多任务单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端和所述第二输入端分别耦接至所述第一节点和所述第二节点；以及
积分单元，耦接至每一所述选择单元的第二端及所述多任务单元的所述输出端。
2.如权利要求1所述的触控显示设备，其中对应所述多个感测区块列或行的所述多个选择单元用以分别切换为使所述多个第一端分别连接至所述多个第二端以逐行进行主动式触控笔感测，使得所述触控显示面板的主动式触控笔扫描方向垂直于所述触控显示面板的显示扫描方向。
3.如权利要求1所述的触控显示设备，其中所述电路用以在所述第一阶段中同时施加所述第一参考电压至每一所述感测区块。
4.如权利要求1所述的触控显示设备，其中所述图框周期的所述第一阶段与所述第二阶段不重迭。
5.如权利要求1所述的触控显示设备，其中所述第一参考电压是直流电压。
6.如权利要求1所述的触控显示设备，其中所述第二参考电压是交流电压。
7.如权利要求1所述的触控显示设备，其中所述触控显示面板是内嵌式触控显示面板。
8.如权利要求1所述的触控显示设备，其中所述电路是触控与显示驱动芯片。
9.一种用于权利要求1至8中任一项所述触控显示设备的方法，所述方法包含：
在图框周期的第一阶段中施加第一参考电压至所述触控显示面板以进行显示及主动式触控笔感测；以及
在所述图框周期的第二阶段中施加第二参考电压至所述触控显示面板以进行触控感测。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述触控显示设备中的触控显示面板具有多个感测区块，所述多个感测区块排列为多个感测区块列与多个感测区块行的数组，所述第一参考电压依序施加至所述多个感测区块行以逐行进行主动式触控笔感测，使得所述触控显示面板的主动式触控笔扫描方向垂直于所述触控显示面板的显示扫描方向。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述触控显示设备中的触控显示面板具有多个感测区块，所述多个感测区块排列为多个感测区块列与多个感测区块行的数组，所述第一参考电压依序施加至所述多个感测区块列以逐列进行主动式触控笔感测，使得所述触控显示面板的主动式触控笔扫描方向平行于所述触控显示面板的显示扫描方向。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述第一参考电压在所述第一阶段中同时被施加至所述触控显示面板的每一所述感测区块。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述第一阶段与所述第二阶段不重迭。
14.如权利要求9所述的方法，其中施加至所述触控显示面板的所述第一参考电压是直流电压。
15.如权利要求9所述的方法，其中施加至所述触控显示面板的所述第二参考电压是交流电压。
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