TW201640296A - 內嵌式觸控螢幕及其驅動方法 - Google Patents

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Abstract

一種內嵌式觸控螢幕的驅動方法。在一實施例中，將相鄰共電壓電極、源極線或/且閘極線設為高阻抗，使得目前共電壓電極不具有等效電容。在另一實施例中，於觸控感測模式，將閘極線設為高阻抗。將目前共電壓電極的電壓波形施於相鄰共電壓電極或/且源極線，使得等效電容不會影響目前共電壓電極。

Description

內嵌式觸控螢幕及其驅動方法
本發明係有關一種觸控螢幕，特別是關於一種內嵌式（in-cell）觸控螢幕。
觸控螢幕為一種結合觸控技術與顯示技術的輸出/輸入裝置，可讓使用者直接與顯示物件進行互動。電容式觸控面板為一種常見觸控面板，其利用電容耦合效應以偵測觸碰位置。當手指觸碰到觸控面板的表面時，相應位置的電容量會改變，因而得以偵測到觸碰位置。
為了製造更薄的觸控螢幕，因此使用內嵌式技術，將電容製作於顯示器內部，因而得以省略一些層級。然而，傳統內嵌式觸控螢幕具有相當的雜散電容，造成大負載，因而影響觸控螢幕的靈敏度。因此，亟需提出一種驅動內嵌式觸控螢幕的新穎機制，以增強靈敏度。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種內嵌式觸控螢幕的驅動方法，用以降低雜散電容值，或降低功率消耗。
根據本發明實施例，觸控螢幕的共電壓層分割為複數共電壓電極，於觸控感測模式，作為感測點。在一實施例中，於觸控感測模式，將目前共電壓電極的相鄰共電壓電極、目前共電壓電極下方的源極線或/且目前共電壓電極下方的閘極線設為高阻抗，使得目前共電壓電極不具有等效電容，因而降低感測點的負載。在另一實施例中，於觸控感測模式時，將目前共電壓電極下方的閘極線設為高阻抗。將目前共電壓電極的電壓波形施於相鄰共電壓電極或/且目前共電壓電極下方的源極線，使得等效電容不會影響目前共電壓電極，因而降低感測點的負載。
第一圖顯示本發明實施例之自電容（self-capacitance）內嵌式觸控螢幕100的透視圖。自電容內嵌式觸控螢幕（以下簡稱觸控螢幕）100主要包含閘極（G）線11、源極（S）線13及共電壓（VCOM）層15，由下而上彼此隔離。為了簡潔起見，觸控螢幕100的一些元件未顯示於圖式中。例如，液晶層可設於共電壓層15之上。
閘極線11橫向或列向設置，源極線13則縱向或行向設置。共電壓層15分割為多個共電壓電極151，如第二圖所例示，於觸控感測模式時，作為感測點（或接收（RX）電極）；且於顯示模式時，連接至一共電壓（例如直流電壓）。
對於小型化觸控螢幕100，共電壓電極151、源極線13與閘極線11彼此非常接近，因此觸控螢幕100具有雜散電容。第三圖顯示共電壓電極151、源極線13與閘極線11的等效電容之電路圖。VCOM1、VCOM2與VCOM3表示三個相鄰共電壓電極151。CC1 與CC2 表示共電壓電極151之間的等效電容。CS1 、CS2 與CS3 表示共電壓電極151（亦即，VCOM1、VCOM2與VCOM3）與位於下方的源極線13之間的等效電容。CG1 、CG2 與CG3 表示共電壓電極151（亦即，VCOM1、VCOM2與VCOM3）與位於下方的閘極線11之間的等效電容。每ㄧ感測點（或共電壓電極151）具有總電容值為（CCX +CSX +CGX ）（其中X為1、2或3），其所產生的負載會影響觸控螢幕100的靈敏度。為了降低雜散電容值，因此提出以下的實施例。
第四圖顯示本發明第一實施例之共電壓電極151、源極線13與閘極線11的等效電容之電路圖。在本實施例中，VCOM1、VCOM2與VCOM3依序進行觸控感測。當目前共電壓電極151（例如VCOM2）正進行觸控感測時，高阻抗單元21（第二圖）將相鄰共電壓電極151（例如VCOM1與VCOM2）設為高阻抗（Hi-Z）或浮接。此外，目前共電壓電極151下方的源極線13（例如S2）及目前共電壓電極151下方的閘極線11（例如G2）也設為高阻抗或浮接。藉此，目前共電壓電極151（或感測點）不再具有等效電容CC1 、CC2 、CS2 及CG2 。
第五圖顯示本發明第二實施例之共電壓電極151、源極線13與閘極線11的等效電容之電路圖。在本實施例中，VCOM1、VCOM2與VCOM3依序進行觸控感測。當目前共電壓電極151（例如VCOM2）正進行觸控感測時，共電壓單元22（第二圖）將目前共電壓電極151的電壓波形施於相鄰共電壓電極151（例如VCOM1與VCOM3）。藉此，相鄰共電壓電極151與目前共電壓電極151同時操作（或者形成連動）。此外，目前共電壓電極151的電壓波形也施於目前共電壓電極151下方的源極線13（例如S2）。藉此，目前共電壓電極151與其下方的源極線13也同時操作。由於等效電容（例如CC1 、CC2 或CS2 ）的二端具相同電壓波形或者同時操作，因此等效電容對於目前共電壓電極151（或感測點）沒有影響。再者，目前共電壓電極151下方的閘極線11（例如G2）設為高阻抗或浮接。藉此，目前共電壓電極151（或感測點）不再具有等效電容CG2 ，因而大量降低感測點的負載。
第六圖顯示本發明第三實施例之目前共電壓電極151及其下方之源極線13的電壓波形。在本實施例中，於感測週期的轉換階段與預充電階段，將目前共電壓電極151的電壓波形施於目前共電壓電極151下方的源極線13。
於實務上，基於源極線13的等效電容僅會在轉換階段對感測結果產生影響，然而於預充電階段則不會對感測結果產生影響。因此，如第七圖所示的本發明第四實施例，僅於感測週期的轉換階段，將目前共電壓電極151的電壓波形施於目前共電壓電極151下方的源極線13。
第八圖顯示本發明第五實施例之目前共電壓電極151及其下方之源極線13的電壓波形。在本實施例中，於感測週期的轉換階段與預充電階段，僅於目前共電壓電極151的電壓波形穩定時，才將目前共電壓電極151的電壓波形施於目前共電壓電極151下方的源極線13。於電壓波形的過渡期（從高位準轉為低位準，或者從低位準轉為高位準），目前共電壓電極151下方的源極線13（例如S2）設為高阻抗或浮接，因而降低功率消耗。值得注意的是，於電壓波形的過渡期，源極線13的電壓可藉由等效電容（例如CS2 ）將其拉上或拉下。
如前所述，基於源極線13的等效電容僅會在轉換階段對感測結果產生影響，因此，如第九圖所示的本發明第六實施例，僅於感測週期的轉換階段且當電壓波形穩定時，將目前共電壓電極151的電壓波形施於目前共電壓電極151下方的源極線13。於電壓波形的過渡期或電壓波形尚未穩定時，目前共電壓電極151下方的源極線13（例如S2）設為高阻抗或浮接，因而降低功率消耗。類似於第五實施例（第八圖），源極線13的電壓可藉由等效電容（例如CS2 ）將其拉上。
第十圖顯示共電壓電極151、源極線13與閘極線11的等效電容之電路圖。VCOM1、VCOM2與VCOM3表示三個相鄰共電壓電極151。CC1 與CC2 表示共電壓電極151之間的等效電容。CS1 、CS2 與CS3 表示共電壓電極151（亦即，VCOM1、VCOM2與VCOM3）與位於下方的源極線13之間的等效電容。CG1 、CG2 與CG3 表示共電壓電極151（亦即，VCOM1、VCOM2與VCOM3）與位於下方的閘極線11之間的等效電容。CP1 、CP2 與CP3 表示共電壓電極151（亦即，VCOM1、VCOM2與VCOM3）受到源極線13與閘極線11以外影響的相關等效電容。每ㄧ感測點（或共電壓電極151）具有總電容值為（CCX +CSX +CGX +CPX ）（其中X為1、2或3），其所產生的負載會影響觸控螢幕100的靈敏度。為了降低雜散電容值，因此提出以下的實施例。
第十一圖顯示本發明第七實施例之共電壓電極151、源極線13與閘極線11的等效電容之電路圖。在本實施例中，VCOM1、VCOM2與VCOM3依序進行觸控感測。當目前共電壓電極151（例如VCOM2）正進行觸控感測時，其電壓波形VB具有第一振幅B。共電壓單元22（第二圖）將具第二振幅A的相同電壓波形施於相鄰共電壓電極151（例如VCOM1與VCOM3）。具第二振幅A的相同電壓波形還施於目前共電壓電極151下方的源極線13（例如S2）與閘極線11（例如G2）。
QC1 表示等效電容CC1 對於共電壓電極151所貢獻的電荷，QC2 表示等效電容CC2 對於共電壓電極151所貢獻的電荷，QS2 表示等效電容CS2 對於共電壓電極151所貢獻的電荷，QG2 表示等效電容CG2 對於共電壓電極151所貢獻的電荷，QP2 表示等效電容CP2 對於共電壓電極151所貢獻的電荷，且Q表示總電容值為（CCX +CSX +CGX +CPX ）對於共電壓電極151所貢獻的電荷： QC1 =(VB-VA)*CC1 QC2 =(VB-VA)*CC2 QS2 =(VB-VA)*CS2 QG2 =(VB-VA)*CG2 QP2 =VB*CP2 Qtotal =QC1 +QC2 +QS2 +QG2 +QP2
值得注意的是，當第二振幅A大於第一振幅B（亦即，VA＞VB），電荷QC1 、QC2 、QS2 及QG2 會相反於電荷QP2 ，因而補償了QP2 所造成的影響。
本實施例更適用於多通道同時感測的情形，此時，等效電容CP2 （亦即，共電壓電極151受到源極線13與閘極線11以外影響的相關等效電容）對於觸控靈敏度具有較大的影響。
第十二A圖、第十二B圖與第十二C圖顯示共電壓電極151及其下方的源極線13（例如S2）與閘極線11（例如G2）的電壓波形。如第十二A圖所示，於轉換階段，施予下方的源極線13（例如S2）、閘極線11（例如G2）及相鄰共電壓電極151（例如VCOM1與VCOM3）的電壓波形具有固定振幅（亦即，第二振幅VA）。如第十二B圖所示，於轉換階段及預充電階段，在達到第二振幅VA之前，所施予電壓波形會進行過度驅動（overdrive）。相反的，如第十二C圖所示，於轉換階段及預充電階段，在達到第二振幅VA之前，所施予電壓波形會進行不足驅動（underdrive）。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
100‧‧‧自電容內嵌式觸控螢幕 11‧‧‧閘極線 13‧‧‧源極線 15‧‧‧共電壓層 151‧‧‧共電壓電極 21‧‧‧高阻抗單元 22‧‧‧共電壓單元 G‧‧‧閘極 S‧‧‧源極 VCOM‧‧‧共電壓 VCOM1、VCOM2、VCOM3‧‧‧共電壓電極 S1、S2、S3‧‧‧源極 G1、G2、G3‧‧‧閘極 CC1、CC2‧‧‧等效電容 CS1、CS2、CS3‧‧‧等效電容 CG1、CG2、CG3‧‧‧等效電容 CP1、CP2、CP3‧‧‧等效電容 Hi-Z‧‧‧高阻抗 VB‧‧‧第一振幅 VA‧‧‧第二振幅
第一圖顯示本發明實施例之自電容內嵌式觸控螢幕的透視圖。 第二圖顯示第一圖的共電壓層。 第三圖顯示第一圖之共電壓電極、源極線與閘極線的等效電容之電路圖。 第四圖顯示本發明第一實施例之共電壓電極、源極線與閘極線的等效電容之電路圖。 第五圖顯示本發明第二實施例之共電壓電極、源極線與閘極線的等效電容之電路圖。 第六圖顯示本發明第三實施例之目前共電壓電極及其下方之源極線的電壓波形。 第七圖顯示本發明第四實施例之目前共電壓電極及其下方之源極線的電壓波形。 第八圖顯示本發明第五實施例之目前共電壓電極及其下方之源極線的電壓波形。 第九圖顯示本發明第六實施例之目前共電壓電極及其下方之源極線的電壓波形。 第十圖顯示第一圖之共電壓電極、源極線與閘極線的等效電容之電路圖。 第十一圖顯示本發明第七實施例之共電壓電極、源極線與閘極線的等效電容之電路圖。 第十二A圖、第十二B圖與第十二C圖顯示共電壓電極及其下方的源極線與閘極線的電壓波形。
VCOM1、VCOM2、VCOM3‧‧‧共電壓電極
S1、S2、S3‧‧‧源極
G1、G2、G3‧‧‧閘極
CC1、CC2‧‧‧等效電容
CS1、CS2、CS3‧‧‧等效電容
CG1、CG2、CG3‧‧‧等效電容
Hi-Z‧‧‧高阻抗

Claims (35)

  1. 一種內嵌式觸控螢幕的驅動方法，包含： 提供一觸控螢幕，其共電壓層分割為複數共電壓電極，於觸控感測模式，作為感測點；及 於觸控感測模式，將目前共電壓電極的相鄰共電壓電極、該目前共電壓電極下方的源極線或/且該目前共電壓電極下方的閘極線設為高阻抗，使得該目前共電壓電極不具有等效電容，因而降低該感測點的負載。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，其中該目前共電壓電極的相鄰共電壓電極設為高阻抗，該目前共電壓電極下方的源極線設為高阻抗，且該目前共電壓電極下方的閘極線設為高阻抗。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，其中該內嵌式觸控螢幕包含自電容內嵌式觸控螢幕。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，於顯示模式時，該些共電壓電極連接至一共電壓。
  5. 一種內嵌式觸控螢幕的驅動方法，包含： 提供一觸控螢幕，其共電壓層分割為複數共電壓電極，於觸控感測模式，作為感測點； 於觸控感測模式時，將目前共電壓電極下方的閘極線設為高阻抗；及 將目前共電壓電極的電壓波形施於相鄰共電壓電極或/且該目前共電壓電極下方的源極線，使得等效電容不會影響該目前共電壓電極，因而降低該感測點的負載。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，其中該內嵌式觸控螢幕包含自電容內嵌式觸控螢幕。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，於顯示模式時，該些共電壓電極連接至一共電壓。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，其中該目前共電壓電極的電壓波形施於感測週期的轉換階段與預充電階段。
  9. 根據申請專利範圍第5項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，其中該目前共電壓電極的電壓波形施於感測週期的轉換階段與預充電階段，且當電壓波形穩定時。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，於電壓波形的過渡期，將該目前共電壓電極下方的源極線設為高阻抗。
  11. 根據申請專利範圍第5項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，其中該目前共電壓電極的電壓波形僅施於感測週期的轉換階段。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，於電壓波形從低準位轉為高準位的過渡期，將該目前共電壓電極下方的源極線設為高阻抗。
  13. 一種內嵌式觸控螢幕的驅動方法，包含： 提供一觸控螢幕，其共電壓層分割為複數共電壓電極，於觸控感測模式，作為感測點；及 將目前共電壓電極的電壓波形施於相鄰共電壓電極、該目前共電壓電極下方的源極線及閘極線，使得等效電容不會影響該目前共電壓電極，因而降低該感測點的負載； 其中該施予電壓波形的振幅大於該目前共電壓電極的電壓波形的振幅。
  14. 根據申請專利範圍第13項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，其中該內嵌式觸控螢幕包含自電容內嵌式觸控螢幕。
  15. 根據申請專利範圍第13項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，於顯示模式時，該些共電壓電極連接至一共電壓。
  16. 根據申請專利範圍第13項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，其中該施予電壓波形於轉換階段具有固定振幅。
  17. 根據申請專利範圍第13項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，於轉換階段及預充電階段，在達到預設振幅之前，所施予電壓波形會進行過度驅動（overdrive）。
  18. 根據申請專利範圍第13項所述內嵌式觸控螢幕的驅動方法，於轉換階段及預充電階段，在達到預設振幅之前，所施予電壓波形會進行不足驅動（underdrive）。
  19. 一種內嵌式觸控螢幕，包含： 複數閘極線，橫向設置； 複數源極線，縱向設置；及 一共電壓層，分割為多個共電壓電極，於觸控感測模式時作為感測點，於顯示模式時連接至一共電壓； 於觸控感測模式，將目前共電壓電極的相鄰共電壓電極、該目前共電壓電極下方的源極線或/且該目前共電壓電極下方的閘極線設為高阻抗，使得該目前共電壓電極不具有等效電容，因而降低該感測點的負載。
  20. 根據申請專利範圍第19項所述內嵌式觸控螢幕，其中該些閘極線、該些源極線及該共電壓層依序設置，且彼此互相隔離。
  21. 根據申請專利範圍第19項所述內嵌式觸控螢幕，其中該內嵌式觸控螢幕包含自電容內嵌式觸控螢幕。
  22. 一種內嵌式觸控螢幕，包含： 複數閘極線，橫向設置； 複數源極線，縱向設置；及 一共電壓層，分割為多個共電壓電極，於觸控感測模式時作為感測點，於顯示模式時連接至一共電壓； 於觸控感測模式時，將目前共電壓電極下方的閘極線設為高阻抗； 將目前共電壓電極的電壓波形施於相鄰共電壓電極或/且該目前共電壓電極下方的源極線，使得等效電容不會影響該目前共電壓電極，因而降低該感測點的負載。
  23. 根據申請專利範圍第22項所述內嵌式觸控螢幕，其中該些閘極線、該些源極線及該共電壓層依序設置，且彼此互相隔離。
  24. 根據申請專利範圍第22項所述內嵌式觸控螢幕，其中該內嵌式觸控螢幕包含自電容內嵌式觸控螢幕。
  25. 根據申請專利範圍第22項所述內嵌式觸控螢幕，其中該目前共電壓電極的電壓波形施於感測週期的轉換階段與預充電階段。
  26. 根據申請專利範圍第25項所述內嵌式觸控螢幕，其中該目前共電壓電極的電壓波形施於感測週期的轉換階段與預充電階段，且當電壓波形穩定時。
  27. 根據申請專利範圍第26項所述內嵌式觸控螢幕，於電壓波形的過渡期，將該目前共電壓電極下方的源極線設為高阻抗。
  28. 根據申請專利範圍第22項所述內嵌式觸控螢幕，其中該目前共電壓電極的電壓波形僅施於感測週期的轉換階段。
  29. 根據申請專利範圍第28項所述內嵌式觸控螢幕，於電壓波形從低準位轉為高準位的過渡期，將該目前共電壓電極下方的源極線設為高阻抗。
  30. 一種內嵌式觸控螢幕，包含： 複數閘極線，橫向設置； 複數源極線，縱向設置；及 一共電壓層，分割為多個共電壓電極，於觸控感測模式時作為感測點，於顯示模式時連接至一共電壓； 將目前共電壓電極的電壓波形施於相鄰共電壓電極、該目前共電壓電極下方的源極線及閘極線，使得等效電容不會影響該目前共電壓電極，因而降低該感測點的負載； 其中該施予電壓波形的振幅大於該目前共電壓電極的電壓波形的振幅。
  31. 根據申請專利範圍第30項所述內嵌式觸控螢幕，其中該些閘極線、該些源極線及該共電壓層依序設置，且彼此互相隔離。
  32. 根據申請專利範圍第30項所述內嵌式觸控螢幕，其中該內嵌式觸控螢幕包含自電容內嵌式觸控螢幕。
  33. 根據申請專利範圍第30項所述內嵌式觸控螢幕，其中該施予電壓波形於轉換階段具有固定振幅。
  34. 根據申請專利範圍第30項所述內嵌式觸控螢幕，於轉換階段及預充電階段，在達到預設振幅之前，所施予電壓波形會進行過度驅動（overdrive）。
  35. 根據申請專利範圍第30項所述內嵌式觸控螢幕，於轉換階段及預充電階段，在達到預設振幅之前，所施予電壓波形會進行不足驅動（underdrive）。
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