TWI499948B - 觸控感應裝置及驅動該觸控感應裝置的方法 - Google Patents

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Description

觸控感應裝置及驅動該觸控感應裝置的方法
本發明的實施例涉及一種結合顯示裝置的觸控感應裝置及其驅動方法。
使用者介面(User Interface，UI)係被配置以使得使用者能與各種電子裝置溝通並從而可根據其需求而簡單地且輕鬆地控制該等電子裝置。使用者介面的實例包括小鍵盤、鍵盤、滑鼠、螢幕顯示(On Screen Display，OSD)以及具有紅外線通信功能或射頻(Radio Frequency，RF)通信功能的遙控裝置。使用者介面技術已不斷發展以增進使用者的感觀及操控的方便。使用者介面近來已發展至觸控UI、語音識別UI、3D UI等，並且觸控UI已基本設置在可擕式資訊裝置中。觸控螢幕設置在家用電器或可擕式資訊裝置的顯示面板上，用以實現觸控UI。
電容式觸控螢幕比現有的電阻式觸控螢幕具有更高的耐久性及清晰度，並且可實現多點觸控識別及接近性(proximity)觸控識別。因此，電容式觸控螢幕可用於各種裝置。由於電容式觸控螢幕固定至顯示面板或嵌入顯示面板內，因此電容式觸控螢幕電性地與顯示面板電耦合。在顯示面板驅動期間及觸控螢幕驅動期間內，該顯示面板與觸控螢幕可被時分(time-division)驅動。因為在顯示面板驅動期間內，將具有相對較大擺幅的資料電壓施加至顯示面板的資料線，從而顯示面板的負載增加。
在觸控螢幕驅動期間內，資料驅動電路的輸出通道與顯示面板的資料線之間的電路通路被切斷。因此，該等資料線被浮起(floated)，並處於高阻抗狀態或維持直流電壓。因此，觸控螢幕驅動期間顯示面板的負載小於顯示面板驅動期間顯示面板的負載。在顯示面板驅動期間，在閘高電壓與閘低電壓之間擺動的閘脈衝(或掃描脈衝)被施加至顯示面板的閘極線。在觸控螢幕驅動期間，顯示面板的閘極線可保持直流電壓，例如，閘低電壓。
由於顯示面板驅動期間與觸控螢幕驅動期間之間的負載差異，施加至顯示面板的閘極線的閘低電壓變化。例如，在觸控螢幕驅動期間施加至顯 示面板的閘極線的閘低電壓為-10V時，閘極線的閘低電壓測量幾乎為-10V，因為在觸控螢幕驅動期間顯示面板的負載較小。另一方面，在顯示面板驅動期間施加至顯示面板的閘極線的閘低電壓為-10V時，由於顯示面板的大負載，在該等閘極線測量的閘低電壓增至近似-8V。
由於顯示面板驅動期間與觸控螢幕驅動期間之間的負載差異，在顯示面板驅動期間變至觸控螢幕驅動期間且反之亦然的期間內，施加至顯示面板的閘極線的閘低電壓可大大改變。當閘低電壓大幅變化時，由於該觸控螢幕與顯示面板之間的電性耦合，自觸控螢幕感應的電壓的雜訊變化極大。該雜訊降低了觸控螢幕的感應靈敏度。
本發明的實施例提供一種觸控感應裝置及其驅動方法，其能減小觸控螢幕的雜訊。
一方面，提供一種觸控感應裝置，包含：一觸控螢幕，該觸控螢幕與一顯示面板耦合，該顯示面板包括複數個資料線、與該等資料線交叉的複數個閘極線、以及以一矩陣形式排列的複數個像素；以及一觸控感應電路，配置以提供一驅動信號至該觸控螢幕的複數條線並感應一觸控輸入。
該觸控感應電路在資料不被寫入該顯示面板的該等像素的一觸控螢幕驅動週期內檢測一最佳感應時間，在該最佳感應時間內該等閘極線的一電壓變化保持在一預定允許範圍內。僅在該觸控螢幕驅動週期的該最佳感應時間內，該觸控感應電路提供該驅動信號至該觸控螢幕的該等線。
該觸控感應裝置進一步包含一控制器，配置以將一框週期時分為一顯示面板驅動週期以及該觸控螢幕驅動週期，並且該控制器控制一顯示面板驅動電路及該觸控感應電路。
在該顯示面板驅動週期期間，該顯示面板驅動電路將資料寫入該顯示面板的該等像素。
該觸控感應電路計數自該控制器所接收的複數個同步信號並基於一計數值檢測該最佳感應時間。或者，該觸控感應電路檢測閘極線的電壓，並且基於所檢測電壓的變化檢測最佳感應時間。
其中該最佳感應時間是在從自該觸控螢幕驅動週期的一起始時間點推 後一第一過渡週期的時間點至自該觸控螢幕驅動週期的一終止時間點提前一第二過渡週期的時間點的範圍內。
在該最佳感應時間期間於該等閘極線處所測量的電壓的波紋(ripple)小於在該第一過渡週期和該第二過渡週期期間於該等閘極線處所測量的電壓的波紋。
另一方面，提供一種驅動觸控感觸裝置的方法，該觸控感應裝置包括一觸控螢幕，該觸控螢幕與一顯示面板耦合，該顯示面板包括複數個資料線、與該等資料線交叉的複數個閘極線、以及以一矩陣形式排列的複數個像素，該方法包含：設定一觸控螢幕驅動週期，在該觸控螢幕驅動週期中，資料不寫入該顯示面板的該等像素；檢測該觸控螢幕驅動週期內的一最佳感應時間，在該最佳感應時間內該等閘極線的電壓變化保持在一預定允許範圍內；以及僅在該觸控螢幕驅動週期的該最佳感應時間內提供一驅動信號至該觸控螢幕的複數條線。
參考所附圖式描述的範例，將詳細描述本發明的具體實施例。在任何可能的情況下，在所附圖式中使用相同的元件符號代表相同或相似的部分。應注意的是，如果決定現有技術使得本發明的實施例不清楚，省略現有技術的詳細描述。
根據本發明示例實施例的顯示裝置可以基於平板顯示器、液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)、場發射顯示器(Field Emission Display，FED)、電漿顯示面板(Plasma Display Panel，PDP)、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)顯示器及電泳顯示器(Electrophoresis Display，EPD)來實施。在下述描述中，將利用液晶顯示器作為平板顯示器的實例來描述本發明的實施例。可使用其他平板顯示器。
利用第1圖至第3圖所示的方法，觸控螢幕TSP可設置在根據本發明實施例的顯示裝置內。如第1圖所示，觸控螢幕TSP可固定在顯示面板的上偏光膜POL1上。或者，如第2圖所示，觸控螢幕TSP可形成在上偏光膜POL1與上基板GLS1之間。或者，如第3圖所示，觸控螢幕TSP的電 容式觸控感應器可嵌入顯示面板的像素陣列內。在第1圖至第3圖中，“PIX”表示像素的像素電極，“GLS2”表示下基板，以及“POL2”表示下偏光膜。
觸控螢幕TSP可實施為電容式觸控螢幕，其通過複數個電容式感應器感應觸控(接近性)輸入。電容式觸控螢幕可分為自電容(self-capacitive)觸控螢幕及互電容(mutual capacitive)觸控螢幕。自電容觸控螢幕沿著在一方向上形成的單層結構的導線而形成。互電容觸控螢幕形成在相互垂直的兩個導線之間。
如第4圖和第5圖所示，根據本發明實施例的顯示裝置包括顯示面板10、顯示面板驅動電路、時序控制器22、觸控感應電路100等。顯示裝置的所有元件皆可操作地被耦合及被配置。
顯示面板10包括下基板、上基板以及形成在該下基板與上基板之間的液晶層。該上基板和下基板可利用玻璃、塑膠、薄膜等製造。形成在顯示面板10的下基板上的像素陣列包括複數個資料線11、與該等資料線11垂直的複數個閘極線(或掃描線)12以及以矩陣形式排列的複數個像素。該像素矩陣進一步包括複數個薄膜電晶體TFT、複數個像素電極1、複數個儲存電容等，其中該等薄膜電晶體TFT形成在資料線11與閘極線12的交叉處，該等像素電極1用於將該等像素充至資料電壓，每個儲存電容連接至像素電極1並保持像素的電壓。
顯示面板10的像素以矩陣形式排列，由資料線11與閘極線12定義。每個像素的液晶單元由依據施加至像素電極1的資料電壓與施加至共同電極2的共同電壓之間的電壓差而產生的電場來驅動，從而調節由該液晶單元所透射的入射光的量。每個薄膜電晶體TFT被開啟以響應來自閘極線11的閘脈衝(或掃描脈衝)，從而將來自資料線11的資料電壓施加至液晶單元的像素電極1。共同電極2可形成在顯示面板10的下基板或上基板上。
顯示面板10的上基板可包括黑色矩陣、彩色濾光片等。偏光膜可分別固定至顯示面板10的上基板和下基板。用於設定液晶的預傾角的配向層分別形成在液晶面板10的上基板和下基板中接觸液晶的內表面上。柱間隔物可形成在顯示面板10的上基板和下基板之間，以使液晶單元的單元間隙固定。
顯示面板10可以以任何包括扭曲向列(Twisted Nematic，TN)模式、垂直配向(Vertical Alignment，VA)模式、平面切換(In-Plane Switching，IPS)模式、邊緣電場切換(Fringe Field Switching，FFS)模式等已知的模式實施。一背光單元可設置在顯示面板10的背部空間內。該背光單元可配置為側光式背光單元及直下式背光單元的其中之一以提供光至顯示面板10。
該顯示面板驅動電路利用資料驅動電路24以及閘驅動電路26和30將輸入影像的資料寫至顯示面板10的像素。
資料驅動電路24將自時序控制器22接收的數位視頻資料RGB轉換為正極與負極的類比伽瑪補償電壓以產生資料電壓。然後，資料驅動電路24將該資料電壓施加至資料線11並在時序控制器22的控制下反轉該資料電壓的極性。
閘驅動電路26和30將與資料電壓同步的閘脈衝依次提供至閘極線12，並選擇該資料電壓將被施加至的顯示面板10的線。閘驅動電路26和30包括位準移位器26以及移位暫存器30。隨著板內閘極(Gate In Panel，GIP)處理技術的發展，移位暫存器30可直接形成在顯示面板10的基板上。
位準移位器26可形成在印刷電路板20上，該印刷電路板20電性地連接至顯示面板10的下基板。該位準移位器26輸出啟動脈衝VST及時脈信號CLK，其在時序控制器22的控制下，在閘高電壓VGH與閘低電壓VGL之間振動。閘高電壓VGH被設定高於包括於顯示面板10的像素陣列內的薄膜電晶體TFT的閾值電壓。閘低電壓VGL被設定為小於該薄膜電晶體TFT的閾值電壓。位準移位器26輸出啟動脈衝VST及時脈信號CLK，其在閘高電壓VGH與閘低電壓VGL之間振動，以響應自時序控制器22接收的啟動脈衝ST、第一時脈GCLK及第二時脈MCLK。自位準移位元器26輸出的時脈信號CLK的相位被依次位移並被傳送至顯示面板10上的移位暫存器30。
移位暫存器30形成在顯示面板10的下基板的邊緣處，其中像素陣列形成其上，從而連接至像素陣列的閘極線12。移位暫存器30包括複數個串級連接(cascade-connected)的階級。移位暫存器30開始運行，以響應自位準移位器26接收的啟動脈衝VST，並且位移其輸出，以響應自位準移位元器 26接收的時脈信號CLK。移位暫存器30將閘脈衝依次提供至顯示面板10的閘極線12。
時序控制器22將自外部主機系統接收的數位視頻資料RGB提供至資料驅動電路24的積體電路。時序控制器22接收來自主機系統的時序信號，如垂直同步信號Vsync、水平同步信號Hsync、資料致能DE以及時脈，並產生用於控制資料驅動電路24及閘驅動電路26和30之運行時序的時序控制信號。時序控制器22或主機系統產生同步信號SYNC，用於控制顯示面板驅動電路及觸控感應電路100的運行時序。
觸控感應電路100將驅動信號提供至連接至觸控螢幕TSP的電容式感應器的線，並且計算觸控操作之前及之後驅動信號的電壓變化或者驅動信號的上升或下降邊緣的延遲時間，從而在觸控(或接近性)輸入之前及之後感應觸控螢幕TSP的電容變化。觸控感應電路100將自觸控螢幕TSP的電容式感應器接收的電壓轉換為數位資料以產生觸控原始資料。觸控感應電路100執行預定的觸控識別演算法並分析觸控原始資料，從而檢測該觸控(或接近性)輸入。觸控感應電路100將包括觸控(或接近性)輸入的位置的座標的觸控報告資料傳輸至主機系統。
該主機系統可實施為導航系統、機上盒、DVD播放器、藍光播放器、個人電腦、家庭影院系統、廣播收音機及電話系統的其中之一。利用定標器(scaler)，該主機系統將輸入影像的數位視頻資料轉換為適於顯示面板10的解析度的資料格式，並且將轉換的資料及時序信號傳輸至時序控制器22。主機運行與觸控(或接近性)輸入有關的程式，以響應自觸控感應電路100接收的觸控報告資料。
利用第6圖所示的方法，顯示面板10及觸控螢幕TSP可被時分驅動。如第6圖所示，一框週期可被時分為顯示面板驅動週期T1以及觸控螢幕驅動週期T2。
在第6圖中，“Vsync”為輸入至時序控制器22的第一垂直同步信號，以及“SYNC”為輸入至觸控感應電路100的第二垂直同步信號。時序控制器22可調變自主機系統接收的第一垂直同步信號Vsync，並產生第二垂直同步信號SYNC，用以在一框週期內定義顯示面板驅動週期T1以及觸控螢幕驅動週期T2。在另一實施例中，該主機系統可產生第6圖所示之第二垂直 同步信號SYNC，並且時序控制器22可控制顯示面板驅動週期T1和觸控螢幕驅動週期T2，以響應自主機系統接收的第二垂直同步信號SYNC。因此，在本發明的實施例中，控制器可為時序控制器22及主機系統的其中之一，該控制器將一框週期時分為顯示面板驅動週期T1及觸控螢幕驅動週期T2並且控制顯示面板驅動電路及觸控感應電路100的運行時序。
第二垂直同步信號SYNC的低邏輯位準週期可定義為顯示面板驅動週期T1，以及第二垂直同步信號SYNC的高邏輯位準週期可定義為觸控螢幕驅動週期T2。然而，本發明的實施例不侷限於此。例如，第二垂直同步信號SYNC的高邏輯位準週期可定義為顯示面板驅動週期T1，以及第二垂直同步信號SYNC的低邏輯位準週期可定義為觸控螢幕驅動週期T2。
在顯示面板驅動週期T1期間，顯示面板驅動電路被驅動，以及觸控感應電路100未被驅動。更具體地，在顯示面板驅動週期T1期間，資料驅動電路24施加資料電壓至資料線11，並且閘驅動電路26和30將與該資料電壓同步的閘脈衝依次提供至資料線12。在顯示面板驅動週期T1期間，觸控感應電路100並不提供驅動信號至觸控螢幕TSP的線。在觸控螢幕驅動週期T2期間，顯示面板驅動電路未被驅動，以及觸控感應電路被驅動。觸控感應電路100檢測觸控螢幕驅動週期T2內的最佳感應時間Tss(參見第16圖至第17圖)，並僅在最佳感應時間Tss期間內提供驅動信號至觸控螢幕TSP的線。顯示面板10的閘極線12的電壓變化保持在預定允許範圍Ar2內(參見第17A圖及第17B圖)。因此，觸控感應電路100感應最佳感應時間Tss時的觸控螢幕TSP的電容電壓變化，其中來自顯示面板10的雜訊具有最小值，從而增加了觸控(或接近性)輸入的感應靈敏度。觸控螢幕TSP的線可為連接至第1圖至第3圖所示之互電容式感應器的Tx線(參見第7圖)或者連接至自電容式感應器的感應線S1至Sn(參見第9圖)。
在第3圖所示的觸控螢幕TSP中，電容以內嵌式(in-cell type)嵌入顯示面板10內，第3圖所示之觸控螢幕TSP比第1圖及第2圖所示之觸控螢幕TSP更易受顯示面板10的負載變化影響。以下描述內嵌式觸控螢幕的線結構及驅動方法。
第7圖和第8圖說明互電容觸控螢幕的線結構及驅動方法。更具體地，第7圖為藉由放大該互電容觸控螢幕顯示互電容觸控螢幕的線結構及顯示 面板的一部分的平面圖，其中互電容觸控螢幕以內嵌式嵌入顯示面板內。第8圖為顯示嵌入第7圖所示之互電容觸控螢幕的顯示裝置的運行的波形圖。
如第7圖和第8圖所示，互電容觸控螢幕TSP包括Tx線及垂直於Tx線的Rx線R1和R2。一互電容形成在Tx線與Rx線R1和R2的每個交叉處。
每個Tx線包括複數個透明導電圖案，該等透明導電圖案沿著顯示面板10的橫向方向(或水平方向)通過連接圖案L11至L22而相互連接。例如，第一Tx線包括複數個透明導電圖案T11至T13，該等透明導電圖案T11至T13沿著顯示面板10的橫向方向通過連接圖案L11和L12而相互連接。第二Tx線包括複數個透明導電圖案T21至T23，該等透明導電圖案T21至T23沿著橫向方向通過連接圖案L21和L22而相互連接。每個透明導電圖案T11至T23被圖案化以使其大小大於像素的大小，並因此與複數個像素重疊。每個透明導電圖案T11至T23與像素電極重疊且具有絕緣層置於其間，並可由透明導電材料形成，如氧化銦錫(ITO)。也可使用其他材料。連接圖案L11至L22橫跨Rx線R1和R2將透明導電圖案T11至T23相互電性地連接，其中該等透明導電圖案T11至T23在橫向方向上彼此相鄰。連接圖案L11至L22與Rx線R1和R2重疊，具有絕緣層置於其間。連接圖案L11至L22可由例如鋁(Al)、鋁釹(AlNd)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、銅(Cu)及銀(Ag)之具有高導電的金屬或者透明導電材料形成。也可使用其他材料。由共同電極2劃分的透明導電圖案可用作Tx電極，其中驅動信號被提供至Tx電極。
Rx線R1和R2在顯示面板10的縱向方向(或垂直方向)上延伸，從而該等Rx線R1和R2垂直於Tx線。Rx線R1和R2可由透明導電材料形成，例如氧化銦錫(ITO)。也可使用其他材料。每個Rx線R1和R2可重疊於複數個像素(未顯示)。Rx線R1和R2可形成在顯示面板10的上基板或下基板上。例如，Rx電極可形成在顯示面板10的上基板或下基板的前面或後面。在第3圖所示的內嵌式觸控螢幕TSP中，像素陣列的資料線可用作Rx電極，或者該像素陣列可包括獨立線以用作Rx電極。
在顯示面板驅動週期T1期間，共同電壓源(未顯示)施加共同電壓Vcom至Tx線T11至T23以及連接圖案L11至L22。因此，在顯示面板驅動週期T1期間，該等Tx線T11至T23以及連接圖案L11至L22作用為共同電極2。
觸控感應電路100連接至Tx線T11至T23、連接圖案L11至L22以及Rx線R1和R2。觸控感應電路100在顯示面板驅動週期T1期間被去能，以及在觸控螢幕驅動週期T2期間被致能。因此，僅在觸控螢幕驅動週期T2期間，觸控感應電路100將驅動信號依次提供至Tx線T11至T23以及L11至L22，並通過Rx線R1和R2接收互電容的電壓。該驅動信號在驅動電壓Vdrv與參考電壓Vref之間擺動。在第7圖和第8圖中，“D1、D2、D3...”表示顯示面板10的資料線，以及“G1、G2、G3...”表示顯示面板10的閘極線。
觸控感應電路100採樣通過Rx線R1和R2接收的互電容的電壓，並將所採樣的電壓累積至積分器的電容。觸控感應電路100將充至該積分器的電容的電壓轉換為數位資料。觸控感應電路100對比數位資料及預定閾值電壓，並確定數位資料等於或大於該閾值電壓，作為觸控(或接近性)輸入位置的互電容資料。
第9圖為顯示以內嵌式嵌入顯示面板之自電容觸控螢幕的線結構的平面圖。第10圖為顯示用於感應第9圖所示之自電容觸控螢幕的驅動信號的波形圖。
如第9圖和第10圖所示，自電容觸控螢幕TSP包括複數個透明導電圖案COM1至COMn。每個透明導電圖案COM1至COMn被圖案化，使其大小大於像素的大小，並因此與複數個像素重疊。該等透明導電圖案COM1至COMn可由透明導電材料形成。也可使用其他材料。在觸控螢幕驅動週期T2期間，每個透明導電圖案COM1至COMn連接至自電容並用作自電容的電極。
在一個一對一的基準上，觸控感應電路100可通過感應線S1至Sn連接至該等透明導電圖案COM1至COMn。在顯示面板驅動週期T1期間，共同電壓源(未顯示)通過感應線S1至Sn施加共同電壓Vcom至該等透 明導電圖案COM1至COMn。因此，在顯示面板驅動週期T1期間，該等透明導電圖案COM1至COMn作為共同電極而運作。
觸控感應電路100在顯示面板驅動週期T1期間被去能，以及在觸控螢幕驅動週期T2期間被致能。因此，僅在觸控螢幕驅動週期T2期間，觸控感應電路100將第10圖所示的驅動信號同時提供至感應線S1至Sn。儘管在第10圖未顯示顯示面板驅動週期T1，但是顯示面板驅動週期T1的運行與第8圖基本相同。
如第11圖所示，多工器102可設置在觸控感應電路100與感應線S1至Sn之間，用以減小自電容觸控螢幕TSP內觸控感應電路100的輸入/輸出引腳的數量。當多工器102實施為1：N多工器時，其中N為等於或大於2且小於n的正整數，驅動信號輸出至的觸控感應電路100的n/N輸入/輸出引腳連接至多工器102的輸入端。多工器102的n輸出端分別連接至感應線S1至Sn。因此，利用多工器102，本發明的實施例可減小觸控感應電路100的輸入/輸出引腳的數量。
當將感應線S1至Sn分為三組時，多工器102連接觸控感應電路100的n/3輸入/輸出引腳P1至Pn/3至第一組的感應線並將驅動信號同時提供至連接至第一組感應線的電容式感應器。隨後，多工器102連接n/3輸入/輸出引腳P1至Pn/3至第二組的感應線並將驅動信號同時提供至連接至第二組感應線的電容式感應器。接著，多工器102連接n/3輸入/輸出引腳P1至Pn/3至第三組的感應線並將驅動信號同時提供至連接至第三組感應線的電容式感應器。因此，觸控感應電路100可利用多工器102通過n/3輸入/輸出引腳P1至Pn/3提供驅動信號至透明導電圖案COM1至COMn。
第12圖為自電容觸控螢幕的等效電路圖。第13圖為顯示在自電容觸控螢幕內觸控輸入的感應原理的波形圖。
如第12圖和第13圖所示，自電容觸控螢幕TSP包括電阻R以及電容Cg、Cd和Co。電阻R包括自電容觸控螢幕TSP和顯示面板10的線電阻及寄生電阻。電容Cg置於自電容觸控螢幕TSP的線與閘極線12之間，以及電容Cd置於自電容觸控螢幕TSP的線與資料線11之間。電容Co置於自電容觸控螢幕TSP的線與除了資料線11和閘極線12之外的顯示面板10的其他元件之間。
當將驅動信號Vo提供至自電容觸控螢幕TSP的線時，驅動信號Vo的上升緣及下降緣被由第12圖所示之電阻R以及電容Cg、Cd和Co確定的RC延遲值延遲。當使用者使用導體或他的或她的手指觸控自電容觸控螢幕TSP時，自電容觸控螢幕TSP的電容增加“Cf”，如第13圖所示，並且RC延遲進一步增加。例如，在第13圖中，實線表示當無觸控輸入時驅動信號Vo的下降緣，以及虛線表示當進行觸控輸入時驅動信號Vo的下降緣。觸控感應電路100對比驅動信號Vo的上升緣及下降緣的至少其中之一的電壓與預定參考電壓Vx。觸控感應電路100計算驅動信號Vo的上升緣及下降緣的至少其中之一的電壓達到參考電壓Vx所需的時間。當無觸控輸入時驅動信號Vo的上升緣及下降緣的至少其中之一的電壓達到參考電壓Vx所需的參考時間信號被預存在觸控感應電路100中。當由計數器即時測量的時間與預先知道的參考時間資訊之差△t等於或大於預定閾值時，觸控感應電路100決定將當前感應的自電容作為觸控(或接近性)輸入。
在顯示面板驅動週期T1期間，在閘高電壓VGH與閘低電壓VGL之間擺動的閘脈衝被施加至顯示面板10的閘極線12。接著，在觸控螢幕驅動週期T2期間，閘低電壓VGL連續地被施加至顯示面板10的閘極線12。由於顯示面板驅動週期T1與觸控螢幕驅動週期T2之間的負載差，在從顯示面板驅動週期T1變至觸控螢幕驅動週期T2且反之亦然的期間內，施加至顯示面板10的閘極線12的閘低電壓VGL可極大地改變。閘低電壓VGL的變化以及由閘電壓VGL的變化而導致的觸控螢幕TSP的感應電壓的雜訊增加與依據顯示面板10的負載變化而變化的閘低電壓VGL的波紋的大小成比例。如第16圖至第17B圖所示，本發明的實施例檢測了在觸控螢幕驅動週期T2內閘低電壓VGL的變化，並且僅在感應部分Tss提供驅動信號至觸控螢幕TSP的線，其中閘低電壓VGL的波紋的大小減小，從而感應觸控螢幕TSP的電容變化。該感應部分Tss存在於觸控螢幕驅動週期T2中。該感應部分Tss開始於比觸控螢幕驅動週期T2的起始時間點晚一時間Td1的時間，並且終止於比觸控螢幕驅動週期T2的終止時間點早一時間Td2的時間。
利用各種方法，觸控感應電路100可檢測感應部分Tss，其顯示閘極線的電壓的小變化。第14圖及第15圖說明具有感應部分Tss之檢測功能的觸控感應電路100的實例。
第14圖為根據本發明第一實施例之觸控感應電路100的方塊圖。
如第14圖所示，觸控感應電路100包括計數器104、感應部分檢測器106、驅動信號產生器108以及感應單元110。
計數器104利用自觸控螢幕驅動週期T2的起始時間點的時脈信號計數同步信號SYNC，並在每框週期內初始化計數值CNT。該時脈信號可為通過時序控制器22接收的時脈信號或者自連接至觸控感應電路100的振盪器接收的時脈信號。
本發明人進行重複試驗並發現觸控螢幕驅動週期T2內最佳感應時間，在最佳感應時間內閘低電壓VGL的變化在預定允許範圍Ar2(參見第17A圖和第17B圖)內。本發明人可將與最佳感應時間有關的資訊T2、Td1及Td2(參見第17A圖和第17B圖)預存於感應部分檢測器106的記憶體內。感應部分檢測器106對比自計數器104接收的計數值CNT及時間Td1，然後確定從時間Td1至時間T2-(Td1+Td2)達到計數值CNT所需的時間作為最佳感應時間。在最佳感應時間期間，感應部分檢測器106產生以特定邏輯值產生的輸出(第6圖的Tss)。
驅動信號產生器108僅在感應部分Tss期間產生驅動信號，以響應感應部分檢測器106的輸出，並且該驅動信號產生器108將該等驅動信號提供至觸控螢幕TSP的線。感應單元110感應與該等驅動信號同步的觸控螢幕TSP的電容變化，並基於感應結果產生觸控原始資料Txy。
第15圖為為根據本發明第二實施例之觸控感應電路100的方塊圖。
如第15圖所示，觸控感應電路100包括電壓檢測器112、感應部分檢測器114、驅動信號產生器108以及感應單元110。
電壓檢測器112測量觸控螢幕驅動週期T2期間閘極線12的電壓。
本發明人進行重複試驗，並將在觸控螢幕驅動週期T2的最佳感應時間內測量的閘極線12的電壓預存在感應部分檢測器114的記憶體內作為參考值，其中雜訊略微產生於觸控螢幕TSP內。感應部分檢測器114對比自電壓檢測器112接收的閘極線12的電壓及預存參考值，並決定一差異在預定 允許範圍Ar2(參見的第17A圖和第17B圖)內的週期作為最佳感應時間。在最佳感應時間期間，感應部分檢測器114產生以特定邏輯值產生的輸出(第6圖的Tss)。
驅動信號產生器108僅在感應部分Tss期間產生驅動信號，以響應感應部分檢測器114的輸出，並且驅動信號產生器108將該等驅動信號提供至觸控螢幕TSP的線。感應單元110感應與該等驅動信號同步的觸控螢幕TSP的電容變化，並基於感應結果產生觸控原始資料Txy。
第16圖為顯示閘低電壓較小變化的部分的時序圖。第17A圖為詳細顯示第16圖“A”部分的波形圖。第17B圖為詳細顯示第16圖“B”部分的波形圖。
如第16圖至第17B圖所示，在觸控螢幕驅動週期T2期間，閘低電壓VGL，其為直流電壓，被施加至閘極線12。
在從顯示面板驅動週期T1至觸控螢幕驅動週期T2的過渡週期Td1期間，顯示面板10的負載急劇減小。反之，在從觸控螢幕驅動週期T2至顯示面板驅動週期T1的過渡週期Td2期間，顯示面板10的負載急劇增加。因此，當在觸控螢幕驅動週期T2期間將大約-10V施加至閘極線12時，在第一和第二過渡週期Td1和Td2期間，在閘極線12處測量的閘低電壓VGL在大約-10V至地位準電壓GND之間大幅變化並包括高波紋Ar1。在第一和第二過渡週期Td1和Td2期間於閘極線12處測量的電壓的波紋Ar1大於感應部分Tss期間於閘極線12處測量的電壓的波紋Ar2。
另一方面，在感應部分Tss期間，其中該感應部分Tss在從自觸控螢幕驅動週期T2的起始時間點推後第一過渡週期Td1的時間至自觸控螢幕驅動週期T2的終止時間點提前第二過渡週期Td2的時間的範圍內，顯示面板10的負載幾乎沒有變化。因此，在該感應部分Tss期間於閘極線12處測量的電壓在大約-8V左右變化，具有較小的波紋Ar2，並因此被測量為一電流電壓，其幾乎無變化。在感應部分Tss期間於閘極線12處測量的電壓的波紋Ar2遠小於在第一和第二過渡週期Td1和Td2期間於閘極線12處測量的電壓的波紋Ar1。因此，僅在觸控螢幕驅動週期T2的感應部分Tss期間，其中閘極線12的電壓幾乎無變化，該觸控感應電路100提供驅動信號SS至觸控螢幕TSP的線，從而感應觸控螢幕TSP的電容變化。
根據本發明實施例的觸控螢幕不限於內嵌式觸控螢幕。例如，第14圖至第17B圖所示的觸控感應電路100及其驅動方法可用於第1圖至第3圖所示之各種觸控螢幕。
如上所述，本發明的實施例檢測不將資料寫入顯示面板的像素的觸控螢幕驅動週期內的最佳感應時間，其中在該最佳感應時間內，閘極線的電壓變化在預定允許範圍內，並且本發明的實施例僅在該最佳感應時間內將驅動信號提供至觸控螢幕的線。結果，本發明的實施例可減小由於顯示面板的閘極線的電壓變化而導致之自觸控螢幕感應的電壓的雜訊，並可增加該觸控螢幕的感應靈敏度。
儘管以其涉及的一些說明性的實施例來描述實施例，可以理解的是，在本發明的精神範圍中，熟悉本領域的人員可設計多種其他修飾和實施例。尤其，在本發明，圖式以及申請專利範圍的範圍內，可對組成部分及/或排列進行各種修飾和變更。除了組成部分及/或排列的各種修飾和變更外，對於熟悉本領域的人員選擇性的使用是顯而易見的。
本申請案主張2012年5月25日提交的韓國專利申請第10-2012-0056388號的權益，為了所有的目，該申請案的全部內容通過合併引用在此。
1‧‧‧像素電極
2‧‧‧共同電極
10‧‧‧顯示面板
11‧‧‧資料線
12‧‧‧閘極線
20‧‧‧印刷電路板
22‧‧‧時序控制器
23‧‧‧閘極線
24‧‧‧資料驅動電路
26‧‧‧閘驅動電路/位準移位器
30‧‧‧閘驅動電路/移位暫存器
100‧‧‧觸控感應電路
102‧‧‧多工器
104‧‧‧計數器
106‧‧‧感應部分檢測器
108‧‧‧驅動信號產生器
110‧‧‧感應單元
112‧‧‧電壓檢測器
114‧‧‧感應部分檢測器
Ar1、Ar2‧‧‧波紋
Cf‧‧‧電容值
Cg、Cd、Co‧‧‧電容
CLK‧‧‧時脈信號
CNT‧‧‧計數值
COM1~COMn‧‧‧透明導電圖案
D1、D2、D3...‧‧‧顯示面板的資料線
G1、G2、G3...‧‧‧顯示面板的閘極線
GCLK‧‧‧第一時脈
GLS1‧‧‧上基板
GLS2‧‧‧下基板
GND‧‧‧地位準電壓
L11、L12、L21、L22‧‧‧連接圖案
MCLK‧‧‧第二時脈
P1~Pn/3‧‧‧輸入/輸出引腳
PIX‧‧‧像素電極
POL1‧‧‧上偏光膜
POL2‧‧‧下偏光膜
R‧‧‧電阻
R1、R2‧‧‧Rx線
RGB‧‧‧數位視頻資料
S1~Sn‧‧‧感應線
SS‧‧‧驅動信號
ST‧‧‧啟動脈衝
SYNC‧‧‧同步信號
T1‧‧‧顯示面板驅動週期
T2‧‧‧觸控螢幕驅動週期
T11、T12、T13、T21、T22、T23‧‧‧透明導電圖案
Td1‧‧‧第一過渡週期
Td2‧‧‧第二過渡週期
TFT‧‧‧薄膜電晶體
TSP‧‧‧觸控螢幕
Tss‧‧‧最佳感應時間
Txy‧‧‧觸控原始資料
Vcom‧‧‧共同電壓
Vdrv‧‧‧驅動電壓
VGH‧‧‧閘高電壓
VGL‧‧‧閘低電壓
Vo‧‧‧驅動信號
Vref‧‧‧參考電壓
VST‧‧‧啟動脈衝
Vsync‧‧‧垂直同步信號
Vx‧‧‧參考電壓
所附圖式，其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。圖式中：第1圖至第3圖說明根據本發明示例實施例的觸控螢幕與顯示面板的各種結合；第4圖為根據本發明示例實施例的顯示裝置的方塊圖；第5圖為液晶單元的等效電路圖；第6圖為顯示顯示面板與觸控螢幕的時分驅動方法的垂直同步信號的波形圖；第7圖為顯示以內嵌式(in-cell type)嵌入顯示面板內的互電容觸控螢幕的線結構的平面圖； 第8圖為顯示嵌入第7圖所示之互電容觸控螢幕的顯示裝置的運行的波形圖，；第9圖為顯示以內嵌式嵌入顯示面板的自電容觸控螢幕的線結構的平面圖；第10圖為顯示用於感應第9圖所示之自電容觸控螢幕的驅動信號的波形圖；第11圖說明設置在觸控感應電路與感應線之間的多工器；第12圖為自電容觸控螢幕的等效電路圖；第13圖為顯示自電容觸控螢幕內觸控輸入的感應原理的波形圖；第14圖為為根據本發明第一實施例的觸控感應電路的方塊圖；第15圖為為根據本發明第二實施例的觸控感應電路的方塊圖；第16圖為顯示閘低電壓較小變化的部分的時序圖；第17A圖為詳細顯示第16圖“A”部分的波形圖；以及第17B圖為詳細顯示第16圖“B”的部分的波形圖。
Vsync‧‧‧垂直同步信號
SYNC‧‧‧同步信號
VGL‧‧‧閘低電壓
SS‧‧‧驅動信號
Tss‧‧‧最佳感應時間
T1‧‧‧顯示面板驅動週期
T2‧‧‧觸控螢幕驅動週期

Claims (9)

  1. 一種觸控感應裝置，包含：一觸控螢幕，該觸控螢幕與一顯示面板耦合，該顯示面板包括複數個資料線、與該等資料線交叉的複數個閘極線以及以一矩陣形式排列的複數個像素；以及一觸控感應電路，配置以提供一驅動信號至該觸控螢幕的複數條線並感應一觸控輸入，其中一框週期被時分為一顯示面板驅動週期以及一觸控螢幕驅動週期，在該顯示面板驅動週期期間，複數個閘極信號被提供至該顯示面板，在該觸控螢幕驅動週期期間，該等閘極信號不被提供至該顯示面板，以及，該觸控螢幕驅動週期包括一第一過渡週期、一最佳感應時間、以及一第二過渡週期，其中在該觸控螢幕驅動週期期間，該觸控感應電路測量一閘極線的複數個電壓以及該等電壓的一波紋，以將該等電壓的該波紋與一參考範圍做比較，以及以當該等電壓的比較後的該波紋在該參考範圍中時，偵測該最佳感應時間，其中僅在該觸控螢幕驅動週期的該最佳感應時間內且當該等電壓的比較後的該波紋在該參考範圍中時，該觸控感應電路提供該驅動信號至該觸控螢幕的該等線。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的觸控感應裝置，進一步包含一顯示面板驅動電路，配置以在該顯示面板驅動週期期間，將資料寫入該顯示面板的該等像素，以及在該觸控螢幕驅動週期期間，不將資料寫入該顯示面板的該等像素。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述的觸控感應裝置，其中該觸控感應電路計數自該控制器接收的複數個同步信號並基於一計數值檢測該最佳感應時間，其中該最佳感應時間是在從自該觸控螢幕驅動週期的一起始時間點推後該第一過渡週期的時間點至自該觸控螢幕驅動週期的一終止時間點提前 該第二過渡週期的時間點的範圍內。
  4. 依據申請專利範圍第3項所述的觸控感應裝置，其中在該最佳感應時間期間於該等閘極線處所測量的該等電壓的該波紋小於在該第一過渡週期和該第二過渡週期期間於該等閘極線處所測量的該等電壓的該波紋。
  5. 依據申請專利範圍第2項所述的觸控感應裝置，其中該觸控感應電路基於所檢測的該電壓的變化檢測該最佳感應時間，其中該最佳感應時間是在從自該觸控螢幕驅動週期的一起始時間點推後該第一過渡週期的時間點至自該觸控螢幕驅動週期的一終止時間點提前該第二過渡週期的時間點的範圍內。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述的觸控感應裝置，其中在該最佳感應時間期間於該等閘極線處所測量的該等電壓的該波紋小於在該第一過渡週期和該第二過渡週期期間於該等閘極線處所測量的該等電壓的該波紋。
  7. 一種驅動觸控感觸裝置的方法，該觸控感應裝置包括一觸控螢幕，該觸控螢幕與一顯示面板耦合，該顯示面板包括複數個資料線、與該等資料線交叉的複數個閘極線以及以一矩陣形式排列的複數個像素，該方法包含：將一框週期時分為一顯示面板驅動週期以及一觸控螢幕驅動週期，在該顯示面板驅動週期期間，複數個閘極信號被提供至該顯示面板，在該觸控螢幕驅動週期期間，該等閘極信號不被提供至該顯示面板，以及，該觸控螢幕驅動週期包括一第一過渡週期、一最佳感應時間、以及一第二過渡週期；藉由測量一閘極線的複數個電壓以及該等電壓的一波紋，以及將該等電壓的該波紋與一參考範圍做比較，檢測該觸控螢幕驅動週期內的該最佳感應時間；以及僅在該觸控螢幕驅動週期的該最佳感應時間內且當該等電壓的比較後的該波紋在該參考範圍中時，提供一驅動信號至該觸控螢幕的複數條線。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述的方法，其中該最佳感應時間是在從自該觸控螢幕驅動週期的一起始時間點推後該第一過渡週期的一時間點至自該觸控螢幕驅動週期的一終止時間點提前該第二過渡週期的一時間點的範圍內。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述的方法，其中在該最佳感應時間期間於該等閘極線處所測量的該等電壓的該波紋小於在該第一過渡週期和該第二過渡週期期間於該等閘極線處所測量的該等電壓的該波紋。
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