TWI434099B - 觸控式顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控式顯示裝置 TOUCH DISPLAY DEVICE

本發明係關於一種觸控式顯示裝置，特別是，關於一種可縮減邊框寬度之觸控式顯示裝置。

觸控式顯示裝置的使用，不但可節省傳統鍵盤及滑鼠所需佔用的空間，更提供了人性化的操作方式，因此已成為電子產品或機器設備中主流的溝通介面之一。目前，將觸控感應元件整合於畫素結構中的內嵌式(in-cell)觸控技術，可提供比傳統觸控面板更佳的對比度及亮度，近年來也廣受重視。

圖1顯示習知觸控式顯示面板中的一畫素結構100，其包含紅(R)、綠(G)、藍(B)三個子畫素110、120、及130。一般來說，每一子畫素110、120、及130均包含一電晶體及一畫素電極，且由一條閘極線140及分別由三條資料線150、152、及154來驅動。為了達成觸控功能，在每一畫素結構中設置有二個感測元件160及162，分別用以感測觸碰點的X方向座標及Y方向座標。感測元件160及162的結構一般為介於顯示面板之上層彩色濾光片基板及下層TFT陣列基板之間的突起物，用以在受到壓力時導通上下兩基板。因此，當有物體接觸顯示面板時，接觸位置所對應之畫素結構100的感測元件160及162將產生對應的電位訊號，而此訊號可進一步透過感測線170及172傳送至顯示面板中的其他電路進行處理。

圖2顯示習知觸控式顯示裝置200的方塊示意圖。顯示裝置200包含一顯示面板210、Y方向感測電路220及222、X方向感測電路230、閘極線驅動電路240及242、資料線驅動電路250、及控制晶片260。顯示面板210包含複數個陣列排列之如圖1所示的畫素結構，其中閘極線驅動電路240、242及資料線驅動電路250用以對顯示面板210中各個畫素結構中的顯示資料進行更新。每一畫素結構中的水平方向感測元件(如圖1所示之感測元件160)係分別透過2ⁿ 條感測線X(1)、X(2)...、X(2ⁿ )而連接至X方向感測電路230，而每一畫素結構中的垂直方向感測元件(如圖1所示之感測元件162)則分別連接至2^m 條感測線Y(1)、Y(2)...、Y(2^m )，其中感測線Y(1)、Y(3)...、Y(2^m -1)(共2^m-1 條)連接至Y方向感測電路220，而Y(2)、Y(4)...、Y(2^m )(共2^m-1 條)連接至Y方向感測電路222。控制晶片260接收並處理來自X方向感測電路230的2ⁿ 條訊號線、來自Y方向感測電路220的2^m-1 條訊號線、以及來自Y方向感測電路222的2^m-1 條訊號線上的感測訊號，以獲得在顯示面板210上之一觸碰位置資料。

參考圖2，為了避免造成觸控式顯示裝置200的某一側邊的邊寬過大，感測線Y(1)、Y(2)...、Y(2^m )係分別連接至顯示面板210的左右兩側。然而，Y方向感測電路220或222仍需輸出2^m-1 條訊號線至控制晶片260，如此大數量的訊號線仍會產生側邊邊寬(D)過大的問題，同時控制晶片260也需要大量的接腳(pin)來接收感測訊號。隨著顯示面板210解析度的提高，上述問題也將更加嚴重。

因此，有必要提供一種可有效縮減觸控式顯示裝置之邊框寬度並可降低控制晶片所需接腳數量之感測電路架構。

鑑於先前技術所存在的問題，本發明提供了一種觸控式顯示裝置，其藉由加入一數位邏輯電路，以減低大量的訊號線繞線(routing)。

根據本發明之一方面，以一簡單的數位邏輯電路將觸控式顯示裝置中的X方向感測線及Y方向感測線轉換為相對上相當少量的訊號線，以輸出至控制晶片。輸出之訊號線數量降低不但可減少裝置的邊框寬度，也可減少控制晶片所需的接腳數量。

在本發明一實施例中，提供了一種觸控式顯示裝置。此觸控式顯示裝置包含一顯示面板、複數個水平方向感測線、一水平方向編碼器、及一控制晶片。顯示面板包含以矩陣排列之複數個感測元件，其中複數個水平方向感測線分別連接至複數個感測元件。水平方向編碼器耦合至複數個水平方向感測線，以接收來自複數個水平方向感測線之複數個水平方向感測訊號且輸出編碼後之複數個水平方向編碼訊號。複數個水平方向編碼訊號的數量小於複數個水平方向感測訊號的數量。控制晶片用以接收並處理複數個水平方向編碼訊號，以獲得在顯示面板上之一觸碰位置資料。

根據本發明之另一方面，提供了一種包含前述觸控式顯示裝置的電子設備，其中該電子設備為一手機、一數位相機、一個人數位助理、一筆記型電腦、一桌上型電腦、一電視、一全球定位系統、一車用顯示器、一航空用顯示器、一數位相框、或一可攜式DVD放影機。

本發明之其他方面，部分將在後續說明中陳述，而部分可由說明中輕易得知，或可由本發明之實施例而得知。本發明之各方面將可利用後附之申請專利範圍中所特別指出之元件及組合而理解並達成。需了解，前述的發明內容及下列詳細說明均僅作舉例之用，並非用以限制本發明。

本發明揭露一種具有觸控功能的顯示裝置，其包含至少一數位邏輯電路，用以降低連接至控制晶片的線路數量，進而降低顯示裝置的邊框寬度。為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照下列描述並配合圖3至圖5之圖式。然以下實施例中所述之裝置、元件及方法步驟，僅用以說明本發明，並非用以限制本發明的範圍。

圖3為根據本發明一實施例所繪示之觸控式顯示裝置300的方塊示意圖。顯示裝置300包含一顯示面板310、垂直方向編碼器320、水平方向編碼器330、閘極線驅動電路340、資料線驅動電路350、及控制晶片360。

顯示面板310包含複數個陣列排列之畫素結構312，其由TFT陣列基板、彩色濾光片基板、以及夾設於兩基板之間的液晶層所構成。一般來說，每一畫素結構312可包含紅(R)、綠(G)、藍(B)三個子畫素，每一子畫素包含一薄膜電晶體(TFT)及一畫素電極。畫素結構312中各元件的作用及架構類似一習知液晶顯示器的畫素結構，故不贅述。

在此實施例中，顯示面板310為一內嵌式(in-cell)觸控面板，亦即，感測元件係內建於各個畫素結構中。參考圖3，畫素結構312包含用以感測垂直方向位置的垂直方向感測元件314以及用以感測水平方向位置的水平方向感測元件316。本發明的感測元件314及316可為各種常用於內嵌式觸控面板中的感測元件，例如介於TFT陣列基板及彩色濾光片基板間的一突起結構。當一物體按壓顯示面板310時，接觸位置所對應的感測元件將導通TFT陣列基板及彩色濾光片基板，因此可藉由偵測兩基板短路所造成的壓降而決定接觸位置座標。須注意的是，雖然在圖3所示的實施例中，每個畫素內均包含一水平方向及一垂直方向感測元件，但在其他實施例中，感測元件的密度可依所需的觸控解析度不同而有不同的設計。

各畫素結構中的垂直方向感測元件所感測到訊號係分別透過垂直方向感測線Y(1)、Y(2)...、Y(2^m )而輸出，其中m為正整數，且水平方向感測元件所感測到訊號係分別透過水平方向感測線X(1)、X(2)...、X(2ⁿ )而輸出，其中n為正整數。在此實施例中，假設垂直方向感測線有2^m 條，而水平方向感測線有2ⁿ 條。一般來說，垂直或水平方向感測線的數量與顯示面板310的解析度有關。舉例來說，假設每一畫素結構具有RBG三個子畫素，每4個水平方向相鄰的畫素結構係連接至同一條垂直方向感測線、每4個垂直方向相鄰的畫素結構係連接至同一條水平方向感測線，且垂直及水平方向感測線分別為2^m 及2ⁿ 條，則顯示面板310的解析度為(4×2ⁿ )×3×(4×2^m )。

再參考圖3，閘極線驅動電路340及資料線驅動電路350係用以對顯示面板310中各個畫素結構中所儲存的顯示資料進行更新。一般來說，每一畫素結構可由一條閘極線及三條資料線所驅動。閘極線驅動電路340可透過複數條閘極線(圖未示)輸入閘極控制訊號以驅動畫素結構中的薄膜電晶體，而資料驅動電路350可透過複數條資料線(圖未示)傳送顯示資料訊號至各畫素結構。閘極線及資料線的架構及其驅動方式為熟此技藝者所習知，且為避免模糊本發明焦點，因此閘極線及資料線並未加以詳述。

參考圖3，2^m 條垂直方向感測線Y(1)、Y(2)...、Y(2^m )連接至垂直方向編碼器320，而2ⁿ 條水平方向感測線X(1)、X(2)...、X(2ⁿ )連接至水平方向編碼器330。垂直方向編碼器320係由複數個基本邏輯閘(通常為OR邏輯閘)所組成，用以將2^m 個輸入訊號編碼為m個輸出訊號。在此實施例中，垂直方向編碼器320接收來自2^m 條垂直方向感測線Y(1)、Y(2)...、Y(2^m )的垂直方向感測訊號，並對此2^m 個垂直方向感測訊號進行編碼，以產生m個垂直方向編碼訊號370，其中m個垂直方向編碼訊號370係對應至2^m 個垂直方向感測訊號的邏輯組合。類似地，水平方向編碼器330接收並編碼來自2ⁿ 條水平方向感測線X(1)、X(2)...、X(2ⁿ )的水平方向感測訊號，以產生n個水平方向編碼訊號375。

一般而言，本發明所使用之垂直方向編碼器320及水平方向編碼器330可為輸出埠數量小於輸入埠數量的各種常見的編碼器架構。圖4顯示一4對2(4輸入及2輸出)編碼器及一8對3(8輸入及3輸出)編碼器的邏輯電路圖，熟此技藝者可輕易地基於本發明的教示及圖4所示實施例聯想到其他2^p 對p(2^p 輸入及p輸出)的編碼器架構。參考圖4，4對2編碼器400A由兩個OR邏輯閘402及404做組成，其包含了4個輸入埠I_A0 ~I_A3 及2個輸出埠Y_A0 ~Y_A1 。下表為4對2編碼器400A的真值表：

再參考圖4，8對3編碼器400B由三個OR邏輯閘412、414及416做組成，其包含了8個輸入埠I_B0 ~I_B7 及3個輸出埠Y_B0 ~Y_B2 。下表為8對3編碼器400B的真值表：

回到圖3，編碼器320及330分別對所接收之2^m 個垂直方向感測訊號及及2ⁿ 個水平方向感測訊號進行編碼後，且分別輸出m個垂直方向編碼訊號370及n個水平方向編碼訊號375至控制晶片360。控制晶片360可根據所接收的編碼訊號370及375，分別決定觸碰位置的垂直座標及水平座標。在此實施例中，2^m 及2ⁿ 條感測線經過編碼器320及330編碼後，數量可降低為m條及n條，因此不但可降低顯示裝置300的側邊邊寬，也可降低控制晶片360所需的接腳數量。

在圖3所示的實施例中，垂直方向編碼器320係設置於顯示面板310的左邊，因此為求佈局上的平衡，閘極線驅動電路340係設置於顯示面板310的右邊。然而，應理解的是，本發明並不限制觸控式顯示裝置300中各元件間的相對位置，其可依實際應用所需而做適當的調整，例如圖5所示的觸控式顯示裝置500(描述於後)。

圖5為根據本發明另一實施例所繪示之觸控式顯示裝置500的方塊示意圖。顯示裝置500包含一顯示面板510、第一垂直方向編碼器520、第二垂直方向編碼器522、水平方向編碼器530、閘極線驅動電路540及542、資料線驅動電路550、及控制晶片560。觸控式顯示裝置500各元件的工作原理與圖3中相同元件的工作原理相同，故不贅述。相較於圖3的實施例，圖5的觸控式顯示裝置500具有兩個閘極線驅動電路540及542，用以分別驅動顯示面板510中之複數個畫素結構的各一半。此外，在圖5所示的實施例中，第奇數條垂直方向感測線Y(1)、Y(3)...、Y(2^m -1)係連接至位於顯示面板510左側的第一垂直方向編碼器520，而第偶數條垂直方向感測線Y(2)、Y(4)...、Y(2^m )係連接至位於顯示面板510右側的第二垂直方向編碼器522。換言之，編碼器520及522分別接收並編碼2^m-1 條感測線上的垂直方向感測訊號，並分別輸出m-1個垂直方向編碼訊號570及572至控制晶片560。類似地，水平方向編碼器530接收並編碼來自2ⁿ 條水平方向感測線X(1)、X(2)...、X(2ⁿ )的水平方向感測訊號，並輸出n個水平方向編碼訊號575至控制晶片560。在此實施例中，搭配編碼器520及522的配置方式，閘極線驅動電路540及542係分別設置於顯示面板510的左右兩側，以在佈局上有較佳的平衡。

相較於習知觸控式顯示裝置將所有水平方向及垂直方向感測線直接繞線連接至控制晶片，本發明之觸控式顯示裝置藉由加入簡單的數位邏輯電路，大幅地降低連接至控制晶片之訊號線的數量。因此本發明不但可減少控制晶片的對外接腳數量，且可使觸控式顯示裝置的整體尺寸下降，進而降低製作成本。

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；凡其它未脫離本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．．．畫素架構

110、120、130．．．子畫素

140．．．閘極線

150、152、154．．．資料線

160、162．．．感測元件

170、172．．．感測線

200．．．觸控式顯示裝置

210．．．顯示面板

220、222．．．Y方向感測電路

230．．．X方向感測電路

240、242．．．閘極線驅動電路

250．．．資料線驅動電路

260．．．控制晶片

300．．．觸控式顯示裝置

310．．．顯示面板

312．．．畫素結構

314、316．．．感測元件

320．．．垂直方向編碼器

330．．．水平方向編碼器

340．．．閘極線驅動電路

350．．．資料線驅動電路

360．．．控制晶片

370．．．垂直方向編碼訊號

375．．．水平方向編碼訊號

400A．．．4對2編碼器

400B．．．8對3編碼器

402、404、412、414、416．．．OR邏輯閘

500．．．觸控式顯示裝置

510．．．顯示面板

520．．．第一垂直方向編碼器

522．．．第二垂直方向編碼器

530．．．水平方向編碼器

540、542．．．閘極線驅動電路

550．．．資料線驅動電路

560．．．控制晶片

570、572．．．垂直方向編碼訊號

575．．．水平方向編碼訊號

D．．．側邊邊寬

I_A0 、I_A1 、I_A2 、I_A3 、I_B0 、I_B1 ...、I_B7 ．．．輸入埠

X(1)、X(2)...、X(2ⁿ )．．．感測線

Y(1)、Y(2)...、Y(2^m )．．．感測線

Y_A1 、Y_A2 、Y_B0 、Y_B1 、Y_B2 ．．．輸出埠

圖式係與本說明書結合並構成其一部分，用以說明本發明之實施例，且連同說明書用以解釋本發明之原理。在此所述之實施例係本發明之較佳實施例，然而，必須瞭解本發明並不限於所示之配置及元件，其中：

圖1顯示習知觸控式顯示面板中的一畫素架構；

圖2顯示習知觸控式顯示裝置的方塊示意圖；

圖3為根據本發明一實施例所繪示之觸控式顯示裝置的方塊示意圖；

圖4顯示4對2編碼器及8對3編碼器的邏輯電路圖；以及

圖5為根據本發明另一實施例所繪示之觸控式顯示裝置的方塊示意圖。

300．．．觸控式顯示裝置

310．．．顯示面板

312．．．畫素結構

314、316．．．感測元件

320．．．垂直方向編碼器

330．．．水平方向編碼器

340．．．閘極線驅動電路

350．．．資料線驅動電路

360．．．控制晶片

370．．．垂直方向編碼訊號

375．．．水平方向編碼訊號

X(1)、X(2)...、X(2ⁿ )．．．感測線

Y(1)、Y(2)...、Y(2^m )．．．感測線

Claims (9)

1. 一種觸控式顯示裝置(300)，包含：一顯示面板(310)，包含以矩陣排列之複數個感測元件(314,316)；複數個水平方向感測線(X(1)-X(2ⁿ ))，分別連接至該複數個感測元件(314,316)；一水平方向編碼器(330)，用以接收來自該複數個水平方向感測線之複數個水平方向感測訊號，並將該複數個水平方向感測訊號編碼成複數個水平方向編碼訊號(375)，其中該複數個水平方向編碼訊號(375)的數量小於該複數個水平方向感測訊號的數量；以及一控制晶片(360)，用以接收該複數個水平方向編碼訊號(375)，並根據該複數個水平方向編碼訊號(375)決定在該顯示面板(310)上之一觸碰位置之一水平座標。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該複數個水平方向編碼訊號的數量為n個，且該複數個水平方向感測訊號的數量係小於或等於2ⁿ 個，其中n為正整數。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，更包含：複數個垂直方向感測線，分別連接至該複數個感測元件，其中該複數個垂直方向感測線與該複數個水平方向感測線彼此垂直相交；以及一垂直方向編碼器，用以接收來自該複數個垂直方向感測線之複數個垂直方向感測訊號，並將該複數個垂直方向感測訊號編碼成複數個垂直方向編碼訊號，其中該複數個垂直方向編碼訊號的數量小於該複數個垂直方向感測訊號的數量；其中該控制晶片更用以接收並處理該複數個垂直方向編碼訊號，並根據該複數個垂直方向編碼訊號決定該觸碰位置資料之一垂直座標。
4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控式顯示裝置，其中該垂直方向編碼器更包含一第一垂直方向編碼器及一第二垂直方向編碼器，該第一垂直方向編碼器及該第二垂直方向編碼器係分別設置於該顯示面板之相對兩側，用以分別接收部分之該複數個垂直方向感測訊號，及分別輸出部分之該複數個垂直方向編碼訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控式顯示裝置，其中該第一垂直方向編碼器所輸出之垂直方向編碼訊號的數量為m-1，且該第一垂直方向編碼器所接收之垂直方向感測訊號的數量係小於或等於2^m-1 個，其中m為正整數。
6. 如申請專利範圍第3項所述之觸控式顯示裝置，其中該水平方向編碼器及該垂直方向編碼器係分別由複數個OR邏輯閘所組成。
7. 如申請專利範圍第3項所述之觸控式顯示裝置，其中該複數個感測元件更包含複數個水平方向感測元件及複數個垂直方向感測元件，其中該複數個水平方向感測線係分別連接至該複數個水平方向感測元件，且該複數個垂直方向感測線係分別連接至該複數個垂直方向感測元件。
8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控式顯示裝置，其中該顯示面板更包含複數個畫素結構，且每一該複數個畫素結構包含三個子畫素及該複數個感測元件之其中部份感測元件。
9. 一種電子設備，包含如申請專利範圍第1項所述之該觸控式顯示裝置，其中該電子設備為一手機、一數位相機、一個人數位助理、一筆記型電腦、一桌上型電腦、一電視、一全球定位系統、一車用顯示器、一航空用顯示器、一數位相框或一可攜式DVD放影機。