CN111813250B - 触控显示面板的驱动方法以及触控显示面板的驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种触控显示面板的驱动方法以及触控显示面板的驱动电路，此触控显示面板的驱动电路进入触控模式时，时钟信号被暂停，同时，第一扫描方向控制信号以及该第二扫描方向控制信号同时被设定为栅极高电压，以减少漏电流。
Description
技术领域
本发明是关于一种嵌入式触控面板的技术，更进一步来说，本发明是关于一种触控显示面板的驱动方法以及触控显示面板的驱动电路。
背景技术
在嵌入式触控面板(In-Cell Touch Panel)架构里，显示驱动与触控扫描往往是共享硬件、分时多任务(Time Division Multiplexing)使用，将显示驱动时间(DisplayTerm)与触控感测时间(Touch Term)分开分时工作。当显示驱动数据时，触控扫描停止或仅处理触控扫描数据。而当触控扫描时，显示驱动停止。为了避免嵌入式触控面板内产生噪声(Noise)，降低扫描信号噪声比(S/N)值或影响面内容值造成误报点。常见的分时多任务模式有三种。分别被绘示为图1A、图1B以及图1C。
图1A为现有技术的嵌入式触控面板进行垂直空白触控感测(V-blanking TPterm)的示意图。请参考图1A，其中，TP表示触控感测期间，DSP表示显示期间。在此例中，整个触控感测的工作(Touch Sensing Task)被安排在显示图框(Display Frame)与图框之间，也就是垂直同步期间(V-banking)。
图1B为现有技术的嵌入式触控面板进行水平空白触控感测(H-blanking TPterm)的示意图。请参考图1B，在此例中，将一个或数个触控感测的工作安排在显示扫描线(Display Line)与线之间，一般来说，触控感测的工作会被配置在水平同步期间(H-blanking)。
图1C为现有技术的嵌入式触控面板进行混合触控感测的示意图。请参考图1C，在此例中，将一个或数个触控感测的工作安排在显示扫描线与线之间以及显示图框与图框之间。换句话说，就是上面两者的结合。
一般使用嵌入式触控架构下，藉由启动脉波触发GOA(Gate on Array，栅极驱动电路基板)电路，透过移位寄存器S/R电路往下传递，在触控感测期间TP内的行为，会影响显示的画质及触控感测动作正常与否，尤其当面板于高温下，若于触控感测期间TP内的栅极高电压VGH与栅极低电压VGL都处于高阻抗浮动电压(Hi-z floating)的行为，会因GOA电路漏电而造成面板显示异常。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种触控显示面板的驱动电路与驱动方法，藉由控制给予移位寄存器的电源电压，以减少漏电流，藉此改善面板显示异常的情况。
有鉴于此，本发明提供一种触控显示面板的驱动电路，此触控显示面板的驱动电路包括一栅极高电压电源、一栅极低电压电源以及一栅极驱动电路。栅极高电压电源用以输出一栅极高电压。栅极低电压电源用以输出一栅极低电压。栅极驱动电路包括N个移位寄存器，每一移位寄存器包括一第一扫描方向控制节点、一第二扫描方向控制节点、一时钟节点、一储能节点以及一输出节点。第一扫描方向控制节点接收一第一扫描方向控制信号。第二扫描方向控制节点接收一第二扫描方向控制信号。时钟节点用以接收一时钟信号。储能节点透过至少一晶体管电性连接第一扫描方向控制节点，且透过至少一晶体管电性连接第二扫描方向控制节点。第K个输出节点输出第K个扫描信号。
当第一扫描方向控制信号为栅极高电压，且第二扫描方向控制信号为栅极低电压时，栅极驱动电路由第1个移位寄存器依序输出扫描信号；当第一扫描方向控制信号为栅极低电压，且第二扫描方向控制信号为栅极高电压时，栅极驱动电路由第N个移位寄存器依序输出扫描信号。当进入触控模式时，时钟信号被暂停，同时，第一扫描方向控制信号以及第二扫描方向控制信号同时被设定为栅极高电压，以减少上述储能节点对上述第一扫描方向控制节点以及上述第二扫描方向控制节点的漏电流。
依照本发明较佳实施例所述的触控显示面板的驱动电路，当进入触控模式时，该时钟信号被暂停，同时，该第一扫描方向控制信号以及该第二扫描方向控制信号同时被设定为该栅极高电压，之后，该栅极高电压电源被设定为高阻抗，并同时驱动该栅极低电压电源维持该栅极低电压，以减少上述储能节点对上述第一扫描方向控制节点以及上述第二扫描方向控制节点的漏电流。另外，在一较佳实施例中，当进入触控模式时，该时钟节点、该第一扫描方向控制节点以及该第二扫描方向控制节点同时加载一触控信号，以减少面板的噪声，增加触控的准确度。
依照本发明较佳实施例所述的触控显示面板的驱动电路，每一移位寄存器包括一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一电容以及一下拉电路。第K个移位寄存器的第一晶体管的栅极耦接第K-1个移位寄存器的输出端，第K个移位寄存器的第一晶体管的第一源漏极耦接第K个移位寄存器的第一扫描方向控制节点，第K个移位寄存器的第一晶体管的第二源漏极耦接第K个移位寄存器的储能节点。第K个移位寄存器的第二晶体管的栅极耦接第K+1个移位寄存器的输出端，第K个移位寄存器的第二晶体管的第一源漏极耦接第K个移位寄存器的第二扫描方向控制节点，第K个移位寄存器的第二晶体管的第二源漏极耦接第K个移位寄存器的储能节点。
第K个移位寄存器的第三晶体管的栅极耦接第K个移位寄存器的储能节点，第K个移位寄存器的第三晶体管的第一源漏极耦接第K个移位寄存器的时钟节点以接收一时钟信号，第K个移位寄存器的第三晶体管的第二源漏极耦接第K个移位寄存器的输出节点。第K个移位寄存器的电容的第一端耦接第K个移位寄存器的储能节点，第K个移位寄存器的电容的第二端耦接第K个移位寄存器的输出端。第K个移位寄存器的下拉电路耦接第K个移位寄存器的电容的第一端以及第K个移位寄存器的第三晶体管的第二源漏极。
本发明另外提出一种触控显示面板的驱动方法，此触控显示面板的驱动方法包括下列步骤：在一扫描模式时，根据一第一扫描方向控制信号以及一第二扫描方向控制信号的电压，判断扫描的方向，并依照一时钟信号依序扫描；当由扫描模式转换为触控模式时，触控显示面板的驱动方法包括下列步骤：暂停该时钟信号；将第一扫描方向控制信号以及该第二扫描方向控制信号的电压设置为一栅极高电压，以减少储能节点对上述第一扫描方向控制节点以及上述第二扫描方向控制节点的漏电流。
依照本发明较佳实施例所述的触控显示面板的驱动方法，当进入触控模式时，第一扫描方向控制信号以及第二扫描方向控制信号以及被停止的时钟信号同时加载一触控信号，以减少面板的噪声，增加触控的准确度。
本发明的精神在于在栅极驱动器停止扫描进入触控的期间，将第一扫描方向控制信号以及第二扫描方向控制信号皆改为栅极高电压，藉此，让第一扫描方向控制信号以及第二扫描方向控制信号所耦接的节点上的晶体管强制关闭，藉以减低触控显示面板的驱动电路的漏电流。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1A为现有技术的嵌入式触控面板进行垂直空白触控感测的示意图。
图1B为现有技术的嵌入式触控面板进行水平同步触控感测的示意图。
图1C为现有技术的嵌入式触控面板进行混合触控感测的示意图。
图2为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的电路图。
图3为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的电路图。
图4为现有技术的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的操作波形图。
图5为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的操作波形图。
图6为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的操作波形图。
图7为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的操作波形图。
图8为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动方法的流程图。
图9为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动方法的步骤S804的子步骤流程图。
符号说明：
201：栅极高电压电源
202：栅极低电压电源
203：栅极驱动电路
VGH：栅极高电压
VGL：栅极低电压
SR：移位寄存器
N31：第一扫描方向控制节点
N32：第二扫描方向控制节点
N33：时钟节点
N34：储能节点
N35：输出节点
301：第一晶体管
302：第二晶体管
303：第三晶体管
304：电容
305：下拉电路
U2D：第一扫描方向控制信号
D2U：第二扫描方向控制信号
Gn-1：上一级的移位寄存器的扫描信号
Gn+1：下一级的移位寄存器的扫描信号
CLK：时钟信号
AVDD：面板的正电源电压
AVEE：面板的负电源电压
Sx：触控感测信号
S801～S804：本发明实施例的触控显示面板的驱动方法的各步骤
S901～S903：本发明实施例的触控显示面板的驱动方法的步骤S804的子步骤
具体实施方式
图2为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的电路图。请参考图2，此触控显示面板的驱动电路包括一栅极高电压电源201、一栅极低电压电源202以及一栅极驱动电路203。栅极高电压电源201用以输出一栅极高电压VGH。栅极低电压电源202用以输出一栅极低电压VGL。栅极驱动电路203包括N个移位寄存器SR。
图3为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的电路图。请参考图3，此移位寄存器是以GOA(Gate on Array，栅极驱动电路基板)的形式实施，故上面的晶体管皆为薄膜晶体管。此移位寄存器包括一第一扫描方向控制节点N31、一第二扫描方向控制节点N32、一时钟节点N33、一储能节点N34、一输出节点N35、一第一晶体管301、一第二晶体管302、一第三晶体管303、一电容304以及一下拉电路305。
第一扫描方向控制节点N31用以输入第一扫描方向控制信号U2D。第二扫描方向控制节点N32用以输入第二扫描方向控制信号D2U。第一晶体管301的栅极接收上一级的输出信号(标示Gn-1)，其第一源漏极耦接第一扫描方向控制节点N31，而第二源漏极耦接储能节点N34。第二晶体管302的栅极接收下一级的输出信号(标示Gn+1)，其第一源漏极耦接第二扫描方向控制节点N32，而第二源漏极耦接储能节点N34。第三晶体管303的栅极耦接储能节点N34，其第一源漏极耦接时钟节点N33，而第二源漏极耦接输出节点N35。电容304耦接在输出节点N35与储能节点N34之间。下拉电路305耦接储能节点N34以及输出节点N35。
当第一扫描方向控制信号U2D为栅极高电压VGH，且第二扫描方向控制信号D2U为栅极低电压VGL时，栅极驱动电路的扫描方向是由上到下(G1、G2→GN)；当第一扫描方向控制信号U2D为栅极低电压VGL，且第二扫描方向控制信号D2U为栅极高电压VGH时，栅极驱动电路的扫描方向是由下到上(GN、GN-1→G1)。时钟信号CLK则是由时钟节点N33输入。
图4为现有技术的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的操作波形图。请参考图4，其中，实线部分是理想波形，虚线部分是实际波形。在此现有技术中，是以第一扫描方向控制信号U2D为栅极高电压VGH，且第二扫描方向控制信号D2U为栅极低电压VGL做举例。当触控显示面板的驱动电路由扫描模式进入触控模式时，时钟信号CLK被暂停，并且被维持在低电压，并且，栅极高电压VGH以与栅极低电压VGL皆会被设定为高阻抗(浮动)。
由于此时，扫描信号Gn-1是栅极低电压VGL，且第二扫描方向控制信号D2U也是栅极低电压VGL，理论上，第二晶体管302应该不会导通。而事实上，由于栅极低电压VGL原本是负电压，当栅极低电压VGL浮动时，电流会倾向于较高的接地电压充电。又，可能会导致第二晶体管302的第一源漏极(接收第二扫描方向控制信号D2U的端点)和第二晶体管302的栅极放电速度不同，常导致第二晶体管302些微导通，使得耦接储能节点N34的电容304储存的电荷由第二晶体管302放电。这也造成了当触控显示面板的驱动电路由触控模式回到扫描模式时，栅极驱动电压不足，造成面板显示异常。
图5为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的操作波形图。请参考图5，在此实施例中，同样是以第一扫描方向控制信号U2D为栅极高电压VGH，且第二扫描方向控制信号D2U为栅极低电压VGL做举例。当触控显示面板的驱动电路由扫描模式进入触控模式时，时钟信号CLK被暂停，并且被维持在低电压。在此实施例中，当触控显示面板的驱动电路由扫描模式进入触控模式时，刻意将第二扫描方向控制信号D2U由栅极低电压VGL转换为栅极高电压VGH，藉此，让第二晶体管302的栅极与第一源漏极之间的电压小于第二晶体管302的门槛电压，使第二晶体管302维持截止的状态(cut-off)。故即便栅极高电压VGH以与栅极低电压VGL皆会被设定为高阻抗(浮动)，也可以减少第二晶体管302的路径上的放电效应。
图6为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的操作波形图。请参考图6，在此实施例中，同样地，当触控显示面板的驱动电路由扫描模式进入触控模式时，刻意将第二扫描方向控制信号D2U由栅极低电压VGL转换为栅极高电压VGH。然而，仅有栅极高电压VGH被设置为高阻抗(浮动)，并且维持栅极低电压VGL。如此一来，第二晶体管302的栅极会持续维持在栅极低电压VGL(负电压)，因此，第二晶体管302被强迫维持在截止的状态(cut-off)。故在此实施例，更可以减少第二晶体管302的路径上的放电效应。
图7为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动电路的移位寄存器的操作波形图。请参考图7，在此实施例中，除了维持了上述第5、6图的操作外，第一扫描方向控制节点N31、第二扫描方向控制节点N32以及时钟节点N33都刻意加载触控感测信号。由于触控感测信号在嵌入式触控面板中，是给予面板的各个接地电极(VCOM)，当接地电极电压变动，液晶面板和接地电极之间的电压会干扰触控的准确性，因此，为了消除这类干扰，在栅极驱动的部分刻意加入触控感测信号，让面板的电压也随触控感测信号浮动，藉此，可增强触控感测的准确度。
上述实施例中，同样仅维持栅极低电压VGL，栅极高电压则被设置为高阻抗。此种方式配合加载触控感测信号可以达到节电的好处。举例来说，面板的正电源电压(AVDD)、负电源电压(AVEE)分别是6V与-6V；触控感测信号Sx的摆幅(Swing)假设为4V，栅极高电压VGH为12V；栅极低电压VGL为-12V。若以栅极高电压VGH不设为高阻抗，而以全驱动的方式给予12V，由于还要加载触控感测信号Sx，因此，真实的电压必须将面板的正电源电压用电荷泵(Charge Pump)升高到3倍电压才能支持16V的摆幅。这种设计衍生出诸多缺点：如集成电路功耗明显增大许多，集成电路的外部飞驰电容(flying capacitor)数量较多，以及集成电路的电源设计较复杂等。
然而，若只有驱动栅极低电压VGL为-12V，让栅极高电压VGH浮动，则面板的正电源电压只须用电荷泵(Charge Pump)升高到2倍电压即可符合液晶面板的需求。
上述实施例虽然是以第一扫描方向控制信号U2D为栅极高电压VGH，且第二扫描方向控制信号D2U为栅极低电压VGL做举例，然所属技术领域具有通常知识者应当知道，第一扫描方向控制信号U2D为栅极低电压VGL，且第二扫描方向控制信号D2U为栅极高电压VGH操作原理亦相同。故本发明不以此为限。
图8为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动方法的流程图。请参考图8，此触控显示面板的驱动方法包括下列步骤：
步骤S800：开始。
步骤S801：根据一第一扫描方向控制信号以及一第二扫描方向控制信号的电压，判断扫描的方向，并依照一时钟信号依序扫描。
步骤S802：判断是否进入触控模式。若判断为否，则继续步骤S801，判断为是，则进入步骤S803。
步骤S803：暂停时钟信号。
步骤S804：将第一扫描方向控制信号以及第二扫描方向控制信号的电压设置为一栅极高电压，以减少上述储能节点对上述第一扫描方向控制节点以及上述第二扫描方向控制节点的漏电流。
图9为本发明一较佳实施例的触控显示面板的驱动方法的步骤S804的子步骤流程图。步骤S804还包括：
步骤S901：设定栅极高电压为高阻抗。
步骤S902：维持栅极低电压。
步骤S903：在该时钟节点、该第一扫描方向控制节点以及该第二扫描方向控制节点同时加载一触控信号。
藉此，除了让触控感测的正确性增加外，还可以更加减低功率消耗以及电路设计复杂度。
综上所述，本发明的精神在于在栅极驱动器停止扫描进入触控的期间，将第一扫描方向控制信号以及第二扫描方向控制信号皆改为栅极高电压，藉此，让第一扫描方向控制信号以及第二扫描方向控制信号所耦接的节点上的晶体管强制关闭，藉以减低触控显示面板的驱动电路的漏电流。
在本发明的进一步实施例中，还增加了驱动栅极低电压电源维持栅极低电压的电位，并且关闭栅极高电压电源，藉此，除了能减低功率消耗，更可以减低触控显示面板的驱动电路的漏电流。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下权利要求的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
Claims (7)
1.一种触控显示面板的驱动电路，其特征在于，包括：
一栅极高电压电源，用以输出一栅极高电压；
一栅极低电压电源，用以输出一栅极低电压；以及
一栅极驱动电路，包括：
N个移位寄存器，每一该移位寄存器包括：
一第一扫描方向控制节点，接收一第一扫描方向控制信号；
一第二扫描方向控制节点，接收一第二扫描方向控制信号；
一时钟节点，用以接收一时钟信号；
一储能节点，透过至少一晶体管电性连接该第一扫描方向控制节点，且透过至少一晶体管电性连接该第二扫描方向控制节点；以及
一输出节点，其中，第K个输出节点输出第K个扫描信号；
其中，当该第一扫描方向控制信号为该栅极高电压，且该第二扫描方向控制信号为该栅极低电压时，该栅极驱动电路由第1个移位寄存器依序输出扫描信号；
其中，当该第一扫描方向控制信号为该栅极低电压，且该第二扫描方向控制信号为该栅极高电压时，该栅极驱动电路由第N个移位寄存器依序输出扫描信号；
其中，当进入触控模式时，该时钟信号被暂停，同时，该第一扫描方向控制信号以及该第二扫描方向控制信号同时被设定为该栅极高电压，以减少上述储能节点对上述第一扫描方向控制节点以及上述第二扫描方向控制节点的漏电流。
2.如权利要求1所述的触控显示面板的驱动电路，其特征在于，当进入触控模式时，该时钟节点、该第一扫描方向控制节点以及该第二扫描方向控制节点同时加载一触控信号。
3.如权利要求1所述的触控显示面板的驱动电路，其特征在于，当进入触控模式时，该时钟信号被暂停，同时，该第一扫描方向控制信号以及该第二扫描方向控制信号同时被设定为该栅极高电压，之后，该栅极高电压电源被设定为高阻抗，并同时驱动该栅极低电压电源维持该栅极低电压，以减少上述储能节点对上述第一扫描方向控制节点以及上述第二扫描方向控制节点的漏电流。
4.如权利要求1所述的触控显示面板的驱动电路，其特征在于，每一该移位寄存器包括：
一第一晶体管，包括一栅极、一第一源漏极以及一第二源漏极，其中，第K个移位寄存器的第一晶体管的栅极耦接第K-1个移位寄存器的输出端，第K个移位寄存器的第一晶体管的第一源漏极耦接第K个移位寄存器的第一扫描方向控制节点，第K个移位寄存器的第一晶体管的第二源漏极耦接第K个移位寄存器的储能节点；
一第二晶体管，包括一栅极、一第一源漏极以及一第二源漏极，其中，第K个移位寄存器的第二晶体管的栅极耦接第K+1个移位寄存器的输出端，第K个移位寄存器的第二晶体管的第一源漏极耦接第K个移位寄存器的第二扫描方向控制节点，第K个移位寄存器的第二晶体管的第二源漏极耦接第K个移位寄存器的储能节点；
一第三晶体管，包括一栅极、一第一源漏极以及一第二源漏极，其中，第K个移位寄存器的第三晶体管的栅极耦接第K个移位寄存器的储能节点，第K个移位寄存器的第三晶体管的第一源漏极耦接第K个移位寄存器的时钟节点以接收一时钟信号，第K个移位寄存器的第三晶体管的第二源漏极耦接第K个移位寄存器的输出节点；
一电容，包括一第一端以及一第二端，其中，第K个移位寄存器的电容的第一端耦接第K个移位寄存器的储能节点，第K个移位寄存器的电容的第二端耦接第K个移位寄存器的输出端；
一下拉电路，其中，第K个移位寄存器的下拉电路耦接第K个移位寄存器的电容的第一端以及第K个移位寄存器的第三晶体管的第二源漏极。
5.一种触控显示面板的驱动方法，包括：
在一扫描模式时，根据一第一扫描方向控制信号以及一第二扫描方向控制信号的电压，判断扫描的方向，并依照一时钟信号依序扫描；
当由该扫描模式转换为触控模式时，该触控显示面板的驱动方法包括下列步骤：
暂停该时钟信号；以及
将该第一扫描方向控制信号以及该第二扫描方向控制信号的电压设置为一栅极高电压，以减少储能节点对上述第一扫描方向控制节点以及上述第二扫描方向控制节点的漏电流。
6.如权利要求5所述的触控显示面板的驱动方法，其特征在于，包括：
提供一栅极驱动电路，包括：
N个移位寄存器，每一该移位寄存器包括：
一第一扫描方向控制节点，接收一第一扫描方向控制信号；
一第二扫描方向控制节点，接收一第二扫描方向控制信号；
一时钟节点，用以接收一时钟信号；
一储能节点，透过至少一晶体管电性连接该第一扫描方向控制节点，且透过至少一晶体管电性连接该第二扫描方向控制节点；以及
一输出节点，其中，第K个输出节点输出第K个扫描信号；以及
当进入触控模式时，该时钟节点、该第一扫描方向控制节点以及该第二扫描方向控制节点同时加载一触控信号。
7.如权利要求5所述的触控显示面板的驱动方法，其特征在于，当进入触控模式时，该时钟信号被暂停，同时，该第一扫描方向控制信号以及该第二扫描方向控制信号同时被设定为该栅极高电压，之后，该栅极高电压电源被设定为高阻抗，同时驱动栅极低电压电源维持该栅极低电压，以减少上述储能节点对上述第一扫描方向控制节点以及上述第二扫描方向控制节点的漏电流。
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