TWI496046B - 觸控顯示裝置之驅動方法及觸控顯示裝置 - Google Patents

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Kazuyuki Hashimoto
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觸控顯示裝置之驅動方法及觸控顯示裝置
本發明係關於一種觸控顯示裝置之驅動方法及觸控顯示裝置。
隨著科技不斷的進步，使得各種資訊設備不斷地推陳出新，例如手機、平板電腦、超輕薄筆電、及衛星導航等。除了一般以鍵盤或滑鼠輸入或操控之外，利用觸控式技術來操控資訊設備是一種相當直覺且受歡迎的操控方式。其中，觸控顯示面板具有人性化及直覺化的輸入操作介面，使得任何年齡層的使用者都可直接以手指或觸控筆選取或操控資訊設備。
一般而言，觸控顯示面板是在一顯示面板(例如液晶顯示面板)上另設置一觸控板，額外設置的觸控板除了會增加面板的整體厚度及重量外，其材料成本也相對增加。因此近年來，有業者將觸控功能整合至顯示面板(即內嵌式觸控顯示面板)中，藉此節省材料成本，並可減少面板的厚度及重量。
習知之內嵌式觸控顯示面板中，係於顯示面板內設置一感測電極層。感測電極層具有複數水平感測電極及複數垂直感測電極交錯設置，並分別輸入不同的電壓訊號。藉由使用者碰觸觸控顯示面板時，可使水平感測電極及垂直感測電極分別產生一偵測訊號，藉此可得知使用者碰觸觸 控顯示面板的位置。然而，由於驅動水平感測電極及垂直感測電極為不同的電壓訊號，因此分別具有不同的電壓-穿透率曲線(V-T Curve)，使得內嵌式觸控顯示面板的顯示面上，水平感測電極區域及垂直感測電極區域會產生黑白條紋交錯的疊紋現象(俗稱Moiré現象)。
因此，如何提供一種可減少內嵌式觸控顯示裝置之黑白條紋交錯的疊紋現象的方法，已成為當前重要課題。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種觸控顯示裝置之驅動方法及觸控顯示裝置，可減少內嵌式觸控顯示裝置之黑白條紋交錯的疊紋現象。
為達上述目的，依據本發明之一種觸控顯示裝置之驅動方法與一內嵌式觸控顯示面板配合，內嵌式觸控顯示面板具有一第一透光基板、一第二透光基板、一液晶層及一觸控電極層，第一透光基板與第二透光基板相對而設，液晶層設置於第一透光基板與第二透光基板之間，觸控電極層設置於第一透光基板與液晶層之間，並具有複數第一導電電極及複數第二導電電極，該等第一導電電極與該等第二導電電極係交錯設置，觸控顯示裝置之驅動方法包括：設定各第一導電電極之電壓分別為內嵌式觸控顯示面板之一共同電壓與一參考電壓之和；以及調整各第二導電電極之電壓分別為共同電壓與參考電壓之和，或者調整各第二導電電極之電壓分別為共同電壓與參考電壓之差。
為達上述目的，依據本發明之一種觸控顯示裝置包括一內嵌式觸控顯示面板以及一控制電路。內嵌式觸控顯示面板包含一觸控電極層，觸控電極層具有複數第一導電電極及複數第二導電電極，該等第一導電電極與該等第二導電電極係交錯設置。控制電路與內嵌式觸控顯示面板電性連接，控制電路設定各第一導電電極之電壓分別為內嵌式觸控顯示面板之一共同電壓與一參考電壓之和，並調整各第二導電電極之電壓分別為共同電壓與參考電壓之和，或者調整各第二導電電極之電壓分別為共同電壓與參考電壓之差。
承上所述，因依據本發明觸控顯示裝置之驅動方法及觸控顯示裝置中，係設定各第一導電電極之電壓分別為內嵌式觸控顯示面板之一共同電壓與一參考電壓之和；以及調整各第二導電電極之電壓分別為共同電壓與參考電壓之和，或者調整各第二導電電極之電壓分別為共同電壓與參考電壓之差。藉此，可使第一導電電極及第二導電電極分別對液晶分子產生的影響及效果是相同的，因此第一導電電極及第二導電電極具有相同的電壓-穿透率曲線，故可減少(改善)觸控顯示裝置之黑白條紋交錯的疊紋現象。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種觸控顯示裝置之驅動方法及觸控顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖1A、圖1B及圖2所示，其中，圖1A為本發明較佳實施例之一種內嵌式觸控顯示面板1的上視示意圖，圖1B為圖1A中，直線A-A的剖視示意圖，而圖2為本發明觸控顯示裝置2之功能方塊圖。其中，內嵌式觸控顯示面板1係將觸控電極整合於一顯示面板中。於此，內嵌式觸控顯示面板1係為一平面切換(in-plane switch，IPS)式觸控液晶顯示面板。另外，若搭配一背光模組(圖未顯示)發出光線穿過內嵌式觸控顯示面板1時，可成為一觸控顯示裝置2(圖2未顯示背光模組)。此外，如圖2所示，觸控顯示裝置2包括一內嵌式觸控顯示面板1及一控制電路3，而控制電路3與內嵌式觸控顯示面板1電性連接。
如圖1B所示，內嵌式觸控顯示面板1具有一第一透光基板11、一第二透光基板12、一液晶層13(液晶分子未顯示)及一觸控電極層14。其中，第一透光基板11與第二透光基板12相對而設，而液晶層13係設置於第一透光基板11與第二透光基板12之間。
在本實施例中，第一透光基板11係為一彩色濾光基板，並具有一第一基板111及一濾光層112。濾光層112設置於第一基板111面對第二透光基板12之一側。於此，濾光層112可包含一紅色濾光部、一綠色濾光部及一藍色濾光部(圖未顯示)。
第二透光基板12係為一主動矩陣基板，並例如為一薄膜電晶體基板，且與第一透光基板11相對而設。如圖 1B所示，於內嵌式觸控顯示面板1中，第二透光基板12具有一第二基板121、一第一次畫素電極122a、一第二次畫素電極122b、一絕緣層123及一電極層124。第一次畫素電極122a鄰設於第二次畫素電極122b，並分別設置於絕緣層123之上，且位於第二透光基板12面對第一透光基板11之一側。絕緣層123設置於第一次畫素電極122a及第二次畫素電極122b與電極層124之間，且電極層124係設置於第二基板121上。於此，第二透光基板12之電極層124係為透明電極層，並為一共通電極層(共同電壓VCOM 係輸入共通電極層)。另外，絕緣層123可隔開第一次畫素電極122a及第二次畫素電極122b與電極層124，避免短路。藉由薄膜電晶體基板之薄膜電晶體的導通，灰階電壓係可分別傳送至第一次畫素電極122a及/或第二次畫素電極122b，使第一次畫素電極122a及/或第二次畫素電極122b分別與電極層124(共通電極層)之間形成一大致平行於第二透光基板12之電場，可驅使液晶層13之液晶分子旋轉，進而可調製光線。
另外，觸控電極層14係設置於第一透光基板11上，並位於第一基板111與濾光層112之間。觸控電極層14具有複數第一導電電極141及複數第二導電電極142，如圖1A所示，該等第一導電電極141與該等第二導電電極142係交錯設置。於此，第一導電電極141與第二導電電極142可分別為一透明電極層，其材質例如可分別為銦錫氧化物(indium-tin oxide,ITO)、銦鋅氧化物(indium-zinc oxide,IZO)或其它材質，並不加以限定。
第一導電電極141與第二導電電極142可設置於同一層或不同層。當設置於不同層時，第一導電電極141與第二導電電極142之間可以一絕緣層隔絕；當設置於同一層時，第一導電電極141與第二導電電極142之交錯處可以一絕緣墊隔離，使各第一導電電極141與各第二導電電極142彼此電性絕緣，避免兩者電性短路。在本實施例中，係以第一導電電極141與第二導電電極142設置於同一層為例(絕緣墊未顯示)。另外，為了隔絕或屏蔽觸控電極層14，避免觸控電極層14之觸控訊號影響顯示面板驅動時的資料訊號，可於觸控電極層14與濾光層112層之間，或是濾光層112與液晶層13之間設置一屏蔽層(未顯示)，避免觸控時產生的觸控訊號影響顯示面板的正常運作。
請參照圖3所示，其為本發明較佳實施例之一種觸控顯示裝置之驅動方法的步驟流程圖。
觸控顯示裝置之驅動方法係與上述之內嵌式觸控顯示面板1配合應用。其中，觸控顯示裝置之驅動方法係可包括步驟S01及步驟S02，或步驟S01及步驟S03。
先一提的是，在本實施例中，第一導電電極141係為一接收(receiver)電極，而第二導電電極142係為一傳輸(transmitter)電極。
首先，步驟S01係為，設定各第一導電電極141之電壓分別為內嵌式觸控顯示面板1之一共同電壓VCOM 與一 參考電壓Vr之和。於此，可藉由控制電路3中之一控制晶片設定及調整第一導電電極141及/或第二導電電極142的電壓。另外，內嵌式觸控顯示面板1之共同電壓VCOM 為一固定電壓值，且為內嵌式觸控顯示面板1上，對於液晶分子的相對接地端。當一資料線以共同電壓VCOM 驅動時，對於液晶分子而言，其電壓差等於0，因此不會使液晶分子轉向。另外，參考電壓Vr可為一定值(即一固定電壓)或為一平均值(例如波形的電壓平均值，波形可為複數方波或複數正弦波等)，並不加以限定。因此，當控制電路3設定各第一導電電極141之電壓分別為共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之和時，對液晶分子而言，驅動各第一導電電極141之訊號係為一直流電壓訊號(固定不變的值)。
接著，進行步驟S02，調整各第二導電電極142之電壓分別為共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之和。在本實施例中，由於第二導電電極142係為一傳輸電極，以本實施例為例，驅動各第二導電電極142之訊號可分別為複數波形訊號(例如方波訊號)。由於各方波的寬度可為數個微秒，複數方波所呈現的電壓對液晶分子而言可視為一平均電壓(固定值)。因此於控制電路3調整各第二導電電極142之電壓的步驟S02中，係將驅動各第二導電電極142之該等方波訊號之一平均電壓值加以調整，使其等於共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之和。換言之，共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之和等於第二導電電極142之平均電壓值。
於上述步驟S01及步驟S02中，由於控制電路3係分別將各第一導電電極141之電壓調整為共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之和，並同樣地分別將各第二導電電極142之電壓調整為共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之和。因此，如圖1B所示，對第一次畫素電極122a(或第二次畫素電極122b)而言，第一導電電極141與第一次畫素電極122a(或第二次畫素電極122b)的電壓差=VCOM +Vr-VP1 (VP1 為驅動第一次畫素電極122a的灰階電壓)，而第二導電電極142與第一次畫素電極122a(或第二次畫素電極122b)的電壓差亦=VCOM +Vr-VP1 。因此，第一導電電極141及第二導電電極142對不同的次畫素電極分別具有相同的電壓差，故會產生相同的垂直方向電場，對液晶分子所造成的影響及效果也是相同的，因此第一導電電極141及第二導電電極142具有相同的電壓-穿透率曲線，故該等第一導電電極141的區域及該等第二導電電極142的區域不會產生黑白條紋交錯的疊紋現象，因此可減少或改善觸控顯示裝置2之疊紋現象。
請再參照圖3所示，在執行完步驟S01，也可執行步驟S03。其中，步驟S03係為：調整各第二導電電極142之電壓分別為共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之差。在本實施例中，同樣由於第二導電電極142係為傳輸電極，故驅動各第二導電電極142之訊號可分別為複數方波訊號，複數方波所呈現的電壓對液晶分子而言可視為一平均電壓(固定值)。因此，控制電路3於調整各第二導電電極142 之電壓的步驟S03中，係將驅動各第二導電電極142之該等方波訊號之一平均電壓值加以調整，使其等於共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之差。
本發明之內嵌式觸控顯示面板1的驅動模式係可為一點反轉模式、一行反轉模式或一面反轉模式等，並不限制。本實施例係以點反轉模式為例，點反轉驅動模式係藉由相鄰次畫素極性相反的特性，而能夠明顯地減少畫面串音(crosstalk)以及閃爍(flicker)的現象，從而具有較好的顯示品質。由於本實施例之驅動模式為點反轉模式，故相鄰次畫素的極性係為相反，因此，第二次畫素電極122b與電極層124之間的電壓差係等於第一次畫素電極122a與電極層124之間的電壓差，但是極性相反，故VP2 -VCOM =-(VP1 -VCOM )，使得VP2 =2VCOM -VP1 。其中，VP1 、VP2 分別為驅動第一次畫素電極122a及第二次畫素電極122b的灰階電壓。
另外，透過控制電路3將各第一導電電極141之電壓分別設定為共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之和，並將各第二導電電極142之電壓分別調整為共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之差之後，如圖1B所示，第一導電電極141與第一次畫素電極122a的電壓差=VCOM +Vr-VP1 ---(1)，而第一導電電極141與第二次畫素電極122b的電壓差=VCOM +Vr-VP2 =VCOM +Vr-(2VCOM -VP1 )=-(VCOM -Vr-VP1 )---(2)。
另外，第二導電電極142與第一次畫素電極122a的電 壓差=VCOM -Vr-VP1 ---(3)，而第二導電電極142與第二次畫素電極122b的電壓差=VCOM -Vr-VP2 =VCOM -Vr-(2VCOM -VP1 )=-(VCOM +Vr-VP1 )---(4)。
由上述之計算可得知，當各第一導電電極141之電壓分別為共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之和，且各第二導電電極142之電壓分別為共同電壓VCOM 與參考電壓Vr之差時，各第一導電電極141與第一次畫素電極122a之電壓差的絕對值，與各第二導電電極142與第二次畫素電極122b之電壓差的絕對值係實質上相等，但極性相反，亦即第(1)式與第(4)式的絕對值相等，但符號相反。
另外，各第一導電電極141與第二次畫素電極122b之電壓差的絕對值，與各第二導電電極142與第一次畫素電極122a之電壓差的絕對值係實質上相等，但極性相反，亦即第(2)式與第(3)式的絕對值相等，但符號相反。
承上，由於第一導電電極141及第二導電電極142分別對不同次畫素而言，其電壓差的絕對值相同、極性相反(符合點反轉的驅動模式)，因此對液晶分子所產生的影響及效果也是相同的，故第一導電電極141及第二導電電極142具有相同的電壓-穿透率曲線，該等第一導電電極141的區域及該等第二導電電極142的區域不會產生黑白條紋交錯的疊紋現象，因此可減少或改善觸控顯示裝置2之疊紋現象。
另外，值得一提的是，上述之步驟S01及步驟S02，或步驟S01及步驟S03的順序並不限定，使用者也可先進 行步驟S02之後再進行步驟S01，或者進行步驟S03之後再進行步驟S01，對液晶分子而言一樣可達到相同的效果。
另外，再值得注意的是，本實施例之各第一導電電極141分別為一接收電極，而各第二導電電極142分別為一傳輸電極，不過並不以此為限，在其它的實施例中，也可不調整各第一導電電極141與各第二導電電極142的電壓，而係使用一切換開關，並於一特定頻率時進行功能切換(切換的時序上比液晶分子的反應快)，以將各第一導電電極141由一接收電極切換而成為一傳輸電極，並同時將各第二導電電極142由一傳輸電極切換而成為一接收電極，藉由切換開關來快速地將第一導電電極141與第二導電電極142的功能進行切換，使第一導電電極141和第二導電電極142均具有不斷切換的傳輸電極及接收電極的電壓訊號，因此巨觀看兩者，該等第一導電電極141的區域及該等第二導電電極142的區域不會產生黑白條紋交錯的疊紋現象，因此可減少或改善觸控顯示裝置之疊紋現象。
此外，於習知技術中，平面切換式觸控液晶顯示面板之液晶層一般係使用正型液晶，於施加電壓並對正型液晶分子形成電場時，正型的液晶分子的長軸方向會與電場呈平行，並傾向垂直排列。不過，本發明提出之內嵌式觸控顯示面板1之液晶層13可使用負型液晶。其中，由於施加電壓並對液晶分子形成電場時，負型的液晶分子的長軸方向會與電場呈垂直，使得液晶分子的長軸會傾向於倒下。因此，施加電壓於第一導電電極141或第二導電電極 142時，第一導電電極141或第二導電電極142與第二透光基板12上之次畫素電極之間所形成的電場不會對液晶分子造成影響(因第一導電電極141或第二導電電極142與次畫素電極之間所產生的電場方向係為垂直方向，此電場方向符合負型液晶分子的特性，故對液晶分子不產生影響)，也可改善內嵌式觸控顯示面板1之疊紋現象。
綜上所述，因依據本發明觸控顯示裝置之驅動方法及觸控顯示裝置中，係設定各第一導電電極之電壓分別為內嵌式觸控顯示面板之一共同電壓與一參考電壓之和；以及調整各第二導電電極之電壓分別為共同電壓與參考電壓之和，或者調整各第二導電電極之電壓分別為共同電壓與參考電壓之差。藉此，可使第一導電電極及第二導電電極分別對液晶分子產生的影響及效果是相同的，因此第一導電電極及第二導電電極具有相同的電壓-穿透率曲線，故可減少(改善)觸控顯示裝置之黑白條紋交錯的疊紋現象。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧內嵌式觸控顯示面板
11‧‧‧第一透光基板
111‧‧‧第一基板
112‧‧‧濾光層
12‧‧‧第二透光基板
121‧‧‧第二基板
122a‧‧‧第一次畫素電極
122b‧‧‧第二次畫素電極
123‧‧‧絕緣層
124‧‧‧電極層
13‧‧‧液晶層
14‧‧‧觸控電極層
141‧‧‧第一導電電極
142‧‧‧第二導電電極
2‧‧‧觸控顯示裝置
3‧‧‧控制電路
A-A‧‧‧直線
S01~S03‧‧‧步驟
圖1A為本發明較佳實施例之一種內嵌式觸控顯示面板的上視示意圖；圖1B為圖1A中，直線A-A的剖視示意圖；圖2為本發明之觸控顯示裝置的功能方塊圖；以及 圖3為本發明較佳實施例之一種觸控顯示裝置之驅動方法的步驟流程圖。
S01~S03‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種觸控顯示裝置之驅動方法，係與一內嵌式觸控顯示面板配合，該內嵌式觸控顯示面板具有一第一透光基板、一第二透光基板、一液晶層及一觸控電極層，該第一透光基板與該第二透光基板相對而設，該液晶層設置於該第一透光基板與該第二透光基板之間，該觸控電極層設置於該第一透光基板與該液晶層之間，並具有複數第一導電電極及複數第二導電電極，該等第一導電電極與該等第二導電電極係交錯設置，該觸控顯示裝置之驅動方法包括：設定各該第一導電電極之電壓分別為該內嵌式觸控顯示面板之一共同電壓與一參考電壓之和；以及調整各該第二導電電極之電壓分別為該共同電壓與該參考電壓之和，或者調整各該第二導電電極之電壓分別為該共同電壓與該參考電壓之差。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置之驅動方法，其中該參考電壓係為一定值或為一平均值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置之驅動方法，其中驅動各該第二導電電極之訊號係分別為複數波形訊號，且於調整各該第二導電電極之電壓的步驟中，該共同電壓與該參考電壓之和係等於該等波形訊號之一平均電壓值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置之驅動方 法，其中驅動各該第二導電電極之訊號係分別為複數波形訊號，且於調整各該第二導電電極之電壓的步驟中，該共同電壓與該參考電壓之差係等於該等波形訊號之一平均電壓值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置之驅動方法，其中該第二透光基板具有一第二基板、一第一次畫素電極、一第二次畫素電極、一絕緣層及一透明電極層，該透明電極層位於該第二基板之上，該絕緣層位於該透明電極層上，該第二次畫素電極及該第一次畫素電極位於該透明電極層上且相鄰設置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控顯示裝置之驅動方法，其中當各該第二導電電極之電壓分別為該共同電壓與該參考電壓之差時，各該第一導電電極與該第一次畫素電極之電壓差的絕對值，與各該第二導電電極與該第二次畫素電極之電壓差的絕對值係實質上相等，且各該第一導電電極與該第二次畫素電極之電壓差的絕對值，與各該第二導電電極與該第一次畫素電極之電壓差的絕對值係實質上相等。
  7. 一種觸控顯示裝置，包括：一內嵌式觸控顯示面板，包含一觸控電極層，該觸控電極層具有複數第一導電電極及複數第二導電電極，該等第一導電電極與該等第二導電電極係交錯設置；以及一控制電路，與該內嵌式觸控顯示面板電性連接，該 控制電路設定各該第一導電電極之電壓分別為該內嵌式觸控顯示面板之一共同電壓與一參考電壓之和，並調整各該第二導電電極之電壓分別為該共同電壓與該參考電壓之和，或者調整各該第二導電電極之電壓分別為該共同電壓與該參考電壓之差。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控顯示裝置，其中該內嵌式觸控顯示面板更包含一第一透光基板、一第二透光基板及一液晶層，該第一透光基板與該第二透光基板相對而設，該液晶層設置於該第一透光基板與該第二透光基板之間，該觸控電極層設置於該第一透光基板與該液晶層之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控顯示裝置，其中該第二透光基板具有一第二基板、一第一次畫素電極、一第二次畫素電極、一絕緣層及一透明電極層，該透明電極層位於該第二基板之上，該絕緣層位於該透明電極層上，該第二次畫素電極及該第一次畫素電極位於該透明電極層上且相鄰設置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控顯示裝置，其中當各該第二導電電極之電壓分別為該共同電壓與該參考電壓之差時，各該第一導電電極與該第一次畫素電極之電壓差的絕對值，與各該第二導電電極與該第二次畫素電極之電壓差的絕對值係實質上相等，且各該第一導電電極與該第二次畫素電極之電壓差的絕對值，與各該第二導電電極與該第一次畫素電極之電壓差的 絕對值係實質上相等。
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