TWI487989B - 控制液晶電容以降低對觸控感測影響的內嵌式多點觸控系統及其方法 - Google Patents

控制液晶電容以降低對觸控感測影響的內嵌式多點觸控系統及其方法 Download PDF

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Description

控制液晶電容以降低對觸控感測影響的內嵌式多點觸控系統及其方法
本發明係關於觸控面板之技術領域，尤指一種控制液晶電容以降低對觸控感測影響的多點觸控系統及其方法。
傳統液晶螢幕使用液晶電容CLC 變化來達成面板顯示，其中液晶電容CLC 變化是會隨著電壓不同而對應不同之電容值。圖1為液晶電容CLC 與電壓V之關係圖。其中，電壓V的變化範圍為0~5V為，透過控制電壓V，即可顯示出如圖1所示液晶電容CLC 與電壓V之關係。
因此當液晶面板上的電容液晶電容CLC 在變化時，進行電容式觸控偵測，容易造成觸控偵測錯誤。圖2為習知電容式觸控偵測與液晶面板的示意圖，其中Cp為手指電容，觸控偵測是以偵測手指電容Cp與觸控面板或液晶面板之電容變化，因此不限於外嵌(Out-Cell)、半內嵌(On-Cell)或內嵌式(In-Cell)電容觸控皆會受到液晶面板的液晶電容CLC 影響。
圖3為內嵌式觸控與液晶電容的示意圖，其中Cp為手指觸摸面板時所產生的電容，CLC 為液晶電容。由於顯示的像素值不同，故經由該源極驅動線寫入該液晶電容CLC 的電壓亦不相同，因此由圖1可知，對應的液晶電容CLC 亦隨著像素值而有不相同，亦即，液晶電容CLC 常會隨像 素值進行變化，而不是一個固定值。當液晶電容CLC 為不固定時，由於手指電容Cp變化量很小，且與液晶電容CLC 連接，使得液晶電容CLC 影響變大，造成電容觸控偵測的困難。
而電容觸控感測技術是以偵測手指接觸面板的電容Cp變化量來當作觸控與否的技術。圖4係習知電容觸控感測技術的示意圖。其中，手指與感應電極之間會產生一個電容Cp，透過偵測這個電容Cp變化，來獲得手指觸控位置的資訊。由於電容Cp的變化量微弱，容易受雜訊影響而導致誤判，因此當觸控面板貼於液晶面板上時，便很容易受到液晶面板所產生的雜訊影響。
習知解決方法為在觸控面板與顯示面板間加上隔絕層或是氣隙(air gap)，用以防止顯示面板的雜訊干擾到觸控偵測。然而此種方法只能使用於外嵌式(out-cell)的觸控技術上，而且此方法會增加成本或面板厚度，同時也不是百分之百的可以隔絕顯示面板的雜訊。另一習知技術則加大驅動電壓，用以提高訊號雜訊比(SNR)，其雖可以解決面板雜訊，但卻會使功率消耗增加。
在電容觸控技術中，若液晶電容CLC 為不固定之值時，則會造電容Cp感測困難，甚至有誤判之情形出現，圖5為習知技術在液晶電容CLC 變化時執行觸控偵測之示意圖。如圖5所示，當液晶電容CLC 變化時，若於同時間執行觸控偵測，可能會造成所擷取的觸控未處理資料(raw data)的萎縮或增加，進而造成誤判以及座標晃動等 現象。因此，習知多點觸控系統的雜訊去除技術實仍有改善的空間。
本發明之目的主要係在提供一種控制液晶電容以降低對觸控感測影響的多點觸控系統及其方法，以降低液晶面板所產生的雜訊對觸控偵測的影響，使得觸控偵測技術能夠更穩定，俾可應用於手持式裝置中，以延長手持式裝置使用時間。
依據本發明之另一特色，本發明提出一種控制液晶電容以降低對觸控感測影響的多點觸控系統，其包含一觸控液晶顯示面板、及一觸控顯示控制子系統。該觸控液晶顯示面板具有一薄膜電晶體層、一感應電極層、及一共通電壓層(Vcom)。該薄膜電晶體層具有K條閘極驅動線及L條源極驅動線，依據一顯示像素訊號及一顯示驅動訊號，以驅動對應之顯示電晶體及電容，俾執行顯示操作，其中，K、L為正整數。該感應電極層具有M條感應導體線，依據一觸控驅動訊號，以感應一接近之外部物件，其中，M為正整數。該共通電壓層(Vcom)具有N條共通電壓導體線，以在顯示時，接受一共同電壓(Vcom)，其中，N為正整數。該觸控顯示控制子系統連接至該薄膜電晶體層、及該共通電壓層(Vcom)，以依序供應該顯示驅動訊號至該K條閘極驅動線，俾將對應之顯示電晶體開啟，並供應該顯示像素訊號至該L條源極驅動線，以執行顯示操作，該觸控顯示控制子系統依序供應該觸控驅動 訊號至該N條共通電壓導體線，並由該M條感應導體線取樣感應量，以偵測是否有該接近之外部物件；其中，該K條閘極驅動線係分成N組，每一組閘極驅動線對應至一條共通電壓導體線，當該觸控顯示控制子系統先供應該顯示驅動訊號至第i組閘極驅動線，先進行驅動顯示，再將第i組閘極驅動線對應之電容設定至一預設電壓，該觸控顯示控制子系統又控制該觸控驅動訊號至第i條共通電壓導體線，以由該M條感應導體線進行觸控感測，當中i=1~N。
依據本發明之另一特色，本發明提出一種於多點觸控系統中控制液晶電容以降低對觸控感測影響的方法，該多點觸控系統具有K條閘極驅動線，該K條閘極驅動線係分成N組，每一組閘極驅動線對應至一條共通電壓導體線，該方法包含：(A)先供應一顯示驅動訊號至第i組閘極驅動線，以進行顯示驅動，當中，i=1~N；(B)再將第i組閘極驅動線對應之顯示液晶電容設定至一預設電壓；以及(C)供應一觸控驅動訊號至對應的該第i條共通電壓導體線，以進行觸控感測。
圖6係本發明多點觸控系統600的示意圖，該多點觸控系統600包含一觸控液晶顯示面板610、及一觸控顯示控制子系統620。
該觸控液晶顯示面板610具有一薄膜電晶體層611、一感應電極層613、一共通電壓層(Vcom)615，其中，堆 疊方式可為薄膜電晶體層611在下，再來是該共通電壓層(Vcom)615，最後則是該感應電極層613在上。
該薄膜電晶體層611具有K條閘極驅動線(G1,G2,...,G600)及L條源極驅動線(SOURCE 1,SOURCE 2,...,SOURCE L)，依據一顯示像素訊號及一顯示驅動訊號，以驅動液晶顯示面板上的像素對應之顯示電晶體Tr及液晶電容CLC ，俾執行顯示操作，其中，K、L為正整數。為方便說明起見，於本實施例中，K為600，L為800。
該薄膜電晶體層611的主動元件於本實施例中為薄膜電晶體(TFT)，於其他實施例中可為低溫多晶矽薄膜電晶體(Low Temperature Poly-silicon TFT、LTPS TFT)、氧化銦鎵鋅薄膜電晶體(Indium Gallium Zinc Oxide TFT、IGZO TFT)、或連續矽粒子(continuous grain silicon，CGS)。
該感應電極層613具有M條感應導體線(RX1,RX2,..,RX12)，依據一觸控驅動訊號，用以感應是否有一外部物件接近，其中，M為正整數。於本實施例中，M為12。
該共通電壓層(Vcom)615其具有N條共通電壓導體線(Vcom1,Vcom2,...,Vcom20)，用以在顯示時，接受一共同電壓(Vcom)，當於觸控感應時，接受該觸控驅動訊號，其中，N為正整數，且K大於N，於本實施例中，N為20。
在該感應電極層613中，每一條感應導體線(RX1,RX2,..,RX12)與每一條共通電壓導體線(Vcom1, Vcom2,...,Vcom20)交接處佈置有一感應電極區域(圖未示)，每一感應電極區域與相對應的感應導體線(RX1,RX2,..,RX12)連接，其中，感應電極區域可為菱形、正方形、長方形、或圓形。
每一條感應導體線(RX1,RX2,..,RX12)連接至N個感應電極區域，該M×N個(12×20個)感應電極區域601係分成N組(20組)，每一組感應電極區域對應至一條共通電壓導體線。於本實施例中，當執行觸控感測時，該觸控顯示控制子系統520供應觸控驅動訊號至第i條共通電壓導體線(Vcomi)，用以節省成本。於其他實施例中，可單獨設置一觸控驅動層，該觸控驅動層可佈置多條觸控驅動導體線，該觸控顯示控制子系統520可供應觸控驅動訊號至觸控驅動導體線，並由M條感應導體線感應是否有一外部物件接近。
為節省成本，該感應電極層613中的感應導體線(RX1,RX2,..,RX12)與感應電極區域亦可設計成位於該薄膜電晶體層(TFT or LTPS)611中。
該觸控顯示控制子系統620連接至該薄膜電晶體層611以及該共通電壓層(Vcom)615，用以依序供應該顯示驅動訊號至該K條閘極驅動線(G1,G2,...,G600)，俾將對應之顯示電晶體開啟，並供應該顯示像素訊號至該L條源極驅動線(SOURCE 1,SOURCE 2,...,SOURCE 800L)，用以執行顯示操作，亦即將該顯示像素訊號的電壓寫入對應的液晶電容CLC 。例如一像素(pixel)係以8位元顯示，該觸控顯示控制子系統620則可將0~255所對應的電壓經由 顯示電晶體寫入該液晶電容CLC 。該觸控顯示控制子系統620依序供應該觸控驅動訊號至該N條共通電壓導體線，並由該M條感應導導體線取樣感應電壓，用以偵測是否有該外部物件接近。
該K條(600條)閘極驅動線係分成N組(20組)，每一組閘極驅動線對應至一條共通電壓導體線(Vcom)，當該觸控顯示控制子系統620先供應該顯示驅動訊號至第i組閘極驅動線，以進行顯示驅動，再將第i組閘極驅動線對應之電容設定至一預設電壓，該觸控顯示控制子系統620又供應該觸控驅動訊號至第i條共通電壓導體線，用以由該M條感應導體線(RX1,RX2,..,RX12)進行觸控感測，當中i=1~N。
圖7(A)及圖7(B)係本發明內嵌式多點觸控液晶顯示面板系統執行顯示及觸控偵測的示意圖。如圖7(A)所示，當在時間間距T1(time interval)進行顯示時，該觸控顯示控制子系統620先供應該顯示驅動訊號至第1組閘極驅動線(G1,G2,...,G30)，此時由於像素值的緣故，故閘極驅動線(G1,G2,...,G30)所對應的該液晶電容CLC 並非固定，該液晶電容CLC 仍處於變化期。當進行顯示驅動時，與第1組閘極驅動線(G1,G2,...,G30)對應的該共通電壓導體線(Vcom1)則連接至一共同電壓(Vcom)。
在時間間距T2時，該觸控顯示控制子系統620將第1組閘極驅動線對應之該液晶電容CLC 設定至一預設電壓，亦即當一像素(pixel)係以8位元顯示時，該預設電壓為該液晶電容CLC 可容許設定最大值255所對應的一最大 電壓。亦可將該預設電壓為該液晶電容CLC 可容許設定的一最小電壓，即該預設電壓為該液晶電容CLC 可容許設定最小值所對應的一最小電壓。
在時間間距T3時，當該觸控顯示控制子系統供應該顯示驅動訊號至第i組閘極驅動線時，該觸控顯示控制子系統供應該觸控驅動訊號至第i-1條共通電壓導體線，當中，i=2~N。亦即，該觸控顯示控制子系統620供應該顯示驅動訊號至第2組閘極驅動線(G31,G32,...,G60)，此時，該觸控顯示控制子系統620則供應該觸控驅動訊號至第1條共通電壓導體線(Vcom1)，以由該M條感應導體線(RX1,RX2,..,RX12)進行觸控感測。亦即，當進行觸控感測時，該液晶電容CLC 的電壓係固定不變，用以降低液晶電容CLC 變化對觸控偵測所造成的影響。
為了改善液晶電容CLC 對觸控感測的影響，習知技術則在觸控面板與液晶面板之間加上隔絕層或氣隙(air gap)，用以加大驅動電壓，進而解決面板雜訊，然則會增加面板厚度和增加耗電等問題，相較於先前技術，本發明採取控制液晶電容CLC 的方法。
圖8係本發明多點觸控液晶顯示面板系統執行顯示及觸控偵測的另一示意圖。圖8係顯示一個圖框的顯示及觸控的流程，其中必須注意液晶電容CLC 的電容值固定期與液晶電容CLC 的電容值變化期的閘極驅動線之控制訊號不能相撞。亦即，當使用第i組閘極驅動線進行顯示時，同時間則不可使用第i組閘極驅動線對相對應的液晶電容CLC 進行電壓設定。
亦即，該顯示像素訊號係對應於多數個圖框，一現行圖框中係分為一顯示時段及一觸控時段，於該顯示時段中，該液晶電容的電容值係可變化，以進行將顯示像素訊號寫入至液晶電容，俾進行顯示。於該觸控時段中，該液晶電容的電容值係固定，以便進行觸碰偵測時降低雜訊。
而且顯示時間TD與觸控時間Tt的比例可為任意比例，一個圖框的掃描時間則取決於顯示時間TD與觸控時間Tt，亦即顯示面板掃描變化與觸控掃描的速率為依據，按上述之動作執行電容觸控偵測便可以避開液晶電容CLC 之影響。
圖9係本發明圖8的另一示意圖。如圖9所示，當第i組閘極驅動線所對應的液晶電容CLC 之電容值不再變化後，第i條共通電壓導體線才進行觸控偵測。
液晶電容CLC 變化並不一定有固定數值，當液晶電容CLC 進入穩態後會維持一定的數值，其中數值可以是0~255其中一數值做表達，本範例取255作為實施例，而控制液晶電容CLC 之方法不僅僅侷限與本範例中控制電壓來達成，亦可使用其他方式達成。
圖10係本發明於多點觸控系統中控制液晶電容以降低對觸控感測影響的方法的流程圖，其係降低顯示面板的雜訊干擾到觸控偵測。該多點觸控系統600具有K條閘極驅動線(G1,G2,...,G600)，該K條閘極驅動線(G1,G2,...,G600)係分成N組(20組)，每一組閘極驅動線對應至一條共通電壓導體線(Vcomi)。首先，於步驟(A)中，該觸 控顯示控制子系統620先供應一顯示驅動訊號至第i組閘極驅動線，用以進行顯示驅動，當中，i=1~N。當進行顯示驅動時，與該第i組閘極驅動線對應的該第i條共通電壓導體線則連接至一共同電壓(Vcom)。
步驟(B)中，該觸控顯示控制子系統620再將第i組閘極驅動線對應之顯示液晶電容CLC 設定至一預設電壓。其中，或該預設電壓為該顯示液晶電容CLC 可容許設定的一最大電壓，該預設電壓亦可為該顯示液晶電容CLC 可容許設定的一最小電壓。
步驟(C)中，該觸控顯示控制子系統620供應一觸控驅動訊號至對應的該第i條共通電壓導體線，用以進行觸控感測。其中，當進行觸控感測時，該顯示液晶電容CLC 的電壓係固定不變。當供應該顯示驅動訊號至第i組閘極驅動線時，供應該觸控驅動訊號至第i-1條共通電壓導體線，當中，i=2~N。
由前述步驟(A)至步驟(C)的描述可知，步驟(A)係於一現行圖框中的一顯示時段中進行，步驟(B)及步驟(C)係於一現行圖框中的一觸控時段中進行。
由前述說明可知，本發明在正常的顯示操作時，由於顯示液晶電容CLC 會隨著畫面變化，於此時段則不進行觸控偵測。當一個圖框(frame)中的一組閘極驅動線掃描完後，把該組閘極驅動線對應的顯示液晶電容CLC 設定到固定的穩態。當顯示液晶電容CLC 固定在一個穩定數值時，當開始觸控偵測，其偵測範圍為該組閘極驅動線所對應的共通電壓導體線。持續前述之動作直到最後一次 的共通電壓導體線結束，用以作為一個圖框偵測的結束，可依此動作循環。
由前揭說明，可知本發明的特色為在控制顯示液晶電容CLC 變化，使得執行觸控偵測時，不受顯示液晶電容CLC 變化影響，相較於習知技術，薄膜電晶體液晶顯示面板(TFT LCD)與觸控偵測是同時進行，由於顯示液晶電容CLC 可能會影響電容變化，進而造成觸控偵測時的誤判。因此，藉由本發明控制液晶電容CLC 變化，用以降低液晶面板所產生的雜訊對觸控偵測的影響，使得觸控偵測技術能夠更穩定。
由上述可知，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，極具實用價值。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
600‧‧‧多點觸控系統
610‧‧‧觸控液晶顯示面板
620‧‧‧觸控顯示控制子系統
611‧‧‧薄膜電晶體層
613‧‧‧感應電極層
615‧‧‧共通電壓層
(A)~(C)‧‧‧步驟
圖1為習知液晶電容CLC 與電壓V之關係圖。
圖2為習知電容式觸控偵測與液晶面板的示意圖。
圖3為內嵌式觸控與液晶電容的示意圖。
圖4係習知電容觸控感測技術的示意圖。
圖5為習知技術在液晶電容CLC 變化時執行觸控偵測之示意圖。
圖6係本發明多點觸控液晶顯示面板系統600的示意圖。
圖7(A)及圖7(B)係本發明內嵌式多點觸控液晶顯示面板系統執行顯示及觸控偵測的示意圖。
圖8係本發明多點觸控液晶顯示面板系統執行顯示及觸控偵測的另一示意圖。
圖9係本發明圖8的另一示意圖。
圖10係本發明於多點觸控系統中控制液晶電容以降低對觸控感測影響的方法的流程圖。
600‧‧‧內嵌式多點觸控液晶顯示面板系統
610‧‧‧觸控液晶顯示面板
620‧‧‧觸控顯示控制子系統
611‧‧‧薄膜電晶體層
613‧‧‧感應電極層
615‧‧‧共通電壓層

Claims (15)

  1. 一種控制液晶電容以降低對觸控感測干擾的多點觸控系統，其包含：一觸控液晶顯示面板，具有：一薄膜電晶體層，其具有K條閘極驅動線及L條源極驅動線，用以依據一顯示像素訊號及一顯示驅動訊號，進而驅動對應之顯示電晶體及液晶電容，俾執行顯示操作，其中，K、L為正整數；一感應電極層，其具有M條感應導體線，用以依據一觸控驅動訊號，進而感應是否有一外部物件接近，其中，M為正整數；以及一共通電壓層，其具有N條共通電壓導體線，用以在顯示時，接受一共同電壓，其中，N為正整數；以及一觸控顯示控制子系統，連接至該薄膜電晶體層、及該共通電壓層，用以依序供應該顯示驅動訊號至該K條閘極驅動線，俾將對應之顯示電晶體開啟，並供應該顯示像素訊號至該L條源極驅動線，以執行顯示操作，以及該觸控顯示控制子系統依序地供應該觸控驅動訊號至該N條共通電壓導體線，並藉由該M條感應導體線取樣感應，用以偵測是否有該外部物件接近；其中，該K條閘極驅動線及該N條共通電壓導體線係沿一第一方向配置，該L條源極驅動線及該M條感應導體線係沿一第二方向配置，該第一方向與該第二方向係為垂直，該K條閘極驅動線係分成N組分別對應至該N條共 通電壓導體線其中之一，當該觸控顯示控制子系統供應該顯示驅動訊號至第i組閘極驅動線進行驅動顯示，再將該第i組閘極驅動線對應之液晶電容設定至一預設電壓，接著，該觸控顯示控制子系統控制該觸控驅動訊號至第i條共通電壓導體線，藉由該M條感應導體線進行觸控感測，當中i=1~N。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多點觸控系統，其中，當進行觸控感測時，該液晶電容的電壓係為固定。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之多點觸控系統，其中，當進行顯示驅動時，對應的該共通電壓導體線則連接至該共同電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之多點觸控系統，其中，該預設電壓為該液晶電容可容許設定的一最大電壓。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之多點觸控系統，其中，該預設電壓為該液晶電容可容許設定的一最小電壓。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之內嵌式多點觸控系統，其中，在該感應電極層中，該M條感應導體線與該N條共通電壓導體線交接處分別佈置有一感應電極區域，係與相對應的感應導體線連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之多點觸控系統，其中，當該觸控顯示控制子系統供應該顯示驅動訊號至第j組閘極驅動線時，該觸控顯示控制子系統供應該觸控驅動訊號至第j-1條共通電壓導體線，當中，j=2~N。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多點觸控系統，其中，該顯示像素訊號係對應於多數個圖框，一現行圖框 中係分為一顯示時段及一觸控時段，於該顯示時段中，該液晶電容的電容值係可變化，於該觸控時段中，該液晶電容的電容值係固定。
  9. 一種於多點觸控系統中控制液晶電容用以降低對觸控感測干擾的方法，該多點觸控系統具有K條閘極驅動線，其中，該K條閘極驅動線係分成N組係分別對應至一條共通電壓導體線，該方法包含：(A)供應一顯示驅動訊號至第i組閘極驅動線，用以進行顯示驅動，當中，i=1~N；(B)將該第i組閘極驅動線對應之液晶電容設定至一預設電壓；以及(C)供應一觸控驅動訊號至對應的該第i條共通電壓導體線，用以進行觸控感測。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，當進行觸控感測時，該液晶電容的電壓係為固定。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，當進行顯示驅動時，與該第i組閘極驅動線對應的該第i條共通電壓導體線則連接至一共同電壓。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，該預設電壓為該液晶電容可容許設定的一最大電壓。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，該預設電壓為該液晶電容可容許設定的一最小電壓。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，當供應該顯示驅動訊號至第j組閘極驅動線時，供應該觸控驅動訊號至第j-1條共通電壓導體線，當中，j=2~N。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，步驟(A)係於一現行圖框中的一顯示時段中進行，步驟(B)及步驟(C)係於一現行圖框中的一觸控時段中進行。
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