TWI529598B - 一種用於驅動觸控式螢幕及顯示裝置之驅動電路 - Google Patents

一種用於驅動觸控式螢幕及顯示裝置之驅動電路 Download PDF

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Description

一種用於驅動觸控式螢幕及顯示裝置之驅動電路
本發明之實施例係關於一種具有一觸控式螢幕的顯示裝置。
使用者介面(UI)配置為使得使用者能夠與各種電子裝置相聯繫，並且因此可容易且舒適地按照其意願控制這些電子裝置。使用者介面(UI)的實例包含一小鍵盤、一鍵盤、一滑鼠、一使用螢幕顯示(On-Screen.Display,OSD)、以及具有一個紅外通訊功能或一射頻(RF)通訊功能的一遙控器。使用者介面(UI)技術不斷的發展以增加使用者的靈敏度以及處理方便。使用者介面(UI)最近已開發至觸控式使用者介面(UI)、聲音識別使用者介面(UI)、三維(3D)使用者介面(UI)等，並且觸控式使用者介面(UI)已基本安裝於可攜式資訊裝置中。一觸控式螢幕安裝於一家用電器或可攜式資訊裝置的顯示面板上，以便實現此觸控式使用者介面(UI)。
一電容觸控式螢幕相比較於一現有的電阻式觸控螢幕具有更大的耐久性及清晰度，並且能夠執行多點觸控識別以及接近觸控識別。因此，電容觸控式螢幕可應用於各種應用中。因為電容觸控式螢幕附加至一顯示面板上或嵌入至顯示面板中，因此電容觸控式螢幕與顯示面板電耦合。當顯示面板的一驅動訊號或顯示面板的一個寄生電容改變時，添加至電容觸 控式螢幕的一電容電壓的噪聲變化。此噪聲降低電容觸控式螢幕的感測靈敏度。
因此，鑒於上述問題，本發明之目的在於提供一種能夠減少一觸控式螢幕之噪聲的顯示裝置。
在本發明之一方面中，本發明關於一種顯示裝置，此種顯示裝置包含：一顯示面板，具有資料線、與資料線相交叉的閘極線、以及排列為一矩陣形式的畫素；一觸控式螢幕，嵌入於顯示面板中或安裝於顯示面板上；一資料驅動電路，將一資料電壓供給至資料線；一閘極驅動電路，將一閘極脈波供給至閘極線；以及一觸控感測電路，將一驅動訊號供給至觸控式螢幕的線且感測一觸控輸入。
閘極驅動電路交替地驅動並聯連接至一個閘極線的下拉電晶體。閘極驅動電路在觸控式螢幕的一驅動週期期間驅動這些下拉電晶體之一個或同時驅動這些下拉電晶體。
1‧‧‧畫素電極
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‧‧‧定時控制器
24‧‧‧資料驅動電路
26‧‧‧電平移位器
30‧‧‧移位暫存器
100‧‧‧觸控感測電路
102‧‧‧多工器
Clc‧‧‧液晶單元
Cst‧‧‧儲存電容器
GND‧‧‧接地電壓
TSP‧‧‧觸控式螢幕
POL1‧‧‧頂極化膜
POL2‧‧‧底極化膜
GLS1‧‧‧頂基板
GLS2‧‧‧底基板
PIX‧‧‧畫素電極
TFT‧‧‧薄膜電晶體
RGB‧‧‧數位視訊資料
CLK‧‧‧時脈訊號
VGH‧‧‧閘極高電壓
VGL‧‧‧閘極低電壓
GCLK‧‧‧第一時脈
MCLK‧‧‧第二時脈
ST‧‧‧起始脈波
VST‧‧‧起始脈波
Vsync‧‧‧第一垂直同步訊號
SYNC‧‧‧第二垂直同步訊號
T1‧‧‧顯示面板驅動週期
T2‧‧‧觸控式螢幕驅動週期
R1、R2‧‧‧Rx線
L11、L12、L21、L22‧‧‧鏈接圖案
T11、T12、T13‧‧‧透明導電圖案
T21、T22、T23‧‧‧透明導電圖案
Vcom‧‧‧共同電壓
G1、G2、G3...‧‧‧閘極線
D1、D2、D3...‧‧‧資料線
t1、t2、t3...‧‧‧時間
COM1至COMn‧‧‧透明導電圖案
S1至Sn‧‧‧感測線
P1至Pn/3‧‧‧引腳
Cg、Cd、Co‧‧‧電容器
Cf‧‧‧電容
Rp‧‧‧電阻
Vx‧‧‧參考電壓
Vo‧‧‧驅動訊號
△t‧‧‧差別
QB1‧‧‧第二輸出端
QB2‧‧‧第三輸出端
QB3‧‧‧第四輸出端
Tpd1‧‧‧第一下拉電晶體
Tpd2‧‧‧第二下拉電晶體
Tpd3‧‧‧第三下拉電晶體
Q‧‧‧第一輸出端
S‧‧‧第一輸入端
R‧‧‧第二輸入端
Tpu‧‧‧上拉電晶體
In1‧‧‧輸入訊號
In2‧‧‧輸入訊號
Vdrv‧‧‧驅動電壓
Vref‧‧‧參考電壓
第1圖至第3圖係為根據本發明一實施例的一觸控式螢幕以及一顯示面板的不同組合之示意圖；第4圖係為根據本發明一實施例的一顯示裝置之方塊圖；第5圖係為一液晶單元之等效電路圖；第6圖係為一顯示面板與一觸控式螢幕的一時間劃分驅動方法之一垂直同步訊號之波形圖；第7圖係為在一內嵌型中嵌入至一顯示面板中的一互電容觸控式螢幕之線結構之平面圖； 第8圖係為其中嵌入有第7圖所示的互電容觸控式螢幕的一顯示裝置之一作業之波形圖；第9圖係為在一內嵌型中嵌入至一顯示面板中的一自電容觸控式螢幕之線結構之平面圖；第10圖係為其中嵌入有第9圖所示的自電容觸控式螢幕的一顯示裝置之一作業之波形圖；第11圖係為在一自電容觸控式螢幕中安裝於一觸控感測電路與感測線之間的一多工器之示意圖；第12圖係為一自電容觸控式螢幕之等效電路圖；第13圖係為在一自電容觸控式螢幕中的一觸控輸入的感測原理之波形圖；第14圖係為根據本發明第一實施例一移位暫存器的第一級之結構之等效電路圖；第15圖係為第14圖所示的下拉電晶體之一交流(AC)驅動之一實例之波形圖；第16圖係為根據本發明第一實施例的一下拉電晶體的驅動方法之示意圖；第17圖係為根據本發明第二實施例的一下拉電晶體的驅動方法之示意圖；第18圖係為根據本發明第二實施例的一移位暫存器的第一級之結構之等效電路圖；以及第19圖係為根據本發明第三實施例的一下拉電晶體的驅動方法之示意圖。
以下將結合圖式部份詳細描述本發明的實施例。其中在這些圖式部份中所使用的相同的參考標號代表相同或同類部件。應該注意的是，如果習知技術的詳細描述確定可誤導本發明的實施例，則省去對這些習知技術的詳細描述。
根據本發明一示例性實施例的顯示裝置可基於平板顯示裝置實現，例如一液晶顯示裝置(LCD)、一場發射顯示裝置(FED)、一電漿顯示面板(PDP)、一有機發光二極體(OLED)顯示裝置、以及一電泳顯示裝置(EPD)。在以下的描述中，本發明的實施例將使用液晶顯示裝置(LCD)作為平板顯示裝置的一實例描述。也可以使用其他的平板顯示裝置。
使用「第1圖」至「第3圖」所示之方法，根據本發明之實施例的一觸控式螢幕TSP可安裝於一顯示面板中。如「第1圖」所示，觸控式螢幕TSP可附加於該顯示面板的一頂極化膜POL1上。或者，如「第2圖」所示，觸控式螢幕TSP可形成於頂極化膜POL1與一頂基板GLS1之間。或者，如「第3圖」所示，觸控式螢幕TSP的電容觸控感測器可嵌入於該顯示面板的一畫素陣列中。在「第1圖」至「第3圖」中，「PIX」表示一畫素的一畫素電極、「GLS2」表示一底基板、以及「POL2」表示表示一底極化膜。
觸控式螢幕TSP可實現為一電容觸控式螢幕。該電容觸控式螢幕劃分為一自電容觸控式螢幕以及一互電容觸控式螢幕。自電容觸控式螢幕沿著在一個方向形成的一單層結構的導線形成。互電容觸控式螢幕形成於彼此正交的兩個導線之間。
如「第4圖」及「第5圖」所示，根據本發明之實施例之顯示裝置包含：一顯示面板10、一顯示面板驅動電路、一定時控制器22、一觸控感測電路100等。該顯示裝置的所有元件相結合及配置作業。
顯示面板10包含：一底基板、一頂基板、以及底基板與頂基板之間形成的一液晶層。頂及底基板可使用玻璃、塑料、薄膜等製造。形成於顯示面板10的底基板上的一畫素陣列包含複數個資料線11、與該等資料線正交的複數個閘極線(或掃描線)12、以及排列為一矩陣形式的複數個畫素。該畫素陣列更包含：在該等資料線11與該等閘極線12的交叉處形成的複數個薄膜電晶體(TFT)；用於將該等畫素的一液晶單元Clc充電至一資料電壓的複數個畫素電極1；複數個儲存電容器Cst，其中每一儲存電容器與畫素電極相連接且保持該液晶單元Clc的一電壓，等元件。
顯示面板10的畫素排列為透過資料線11與閘極線12定義的一矩陣形式。每一畫素的一液晶單元透過根據供給至畫素電極1的資料電壓與供給至一共同電極2的共同電壓之間的一電壓差產生的電場驅動，由此調節透過液晶單元傳送的入射光線量。每一薄膜電晶體TFT響應於來自閘極線12的一閘極脈波(或掃描脈波)打開，由此將來自資料線11的資料電壓供給至該液晶單元的畫素電極1。共同電極2可形成於顯示面板10的底基板或頂基板上。
顯示面板10的頂基板可包含黑矩陣、彩色濾光器等。極化膜分別附加至顯示面板10的頂及底基板。用於設定液晶的預傾角的一配向層分別形成於與顯示面板10的頂及底基板中的液晶相接觸的內表面上。一柱狀間隔物可形成於顯示面板10的頂基板與底基板之間以保持液晶單元的單元間隙恆定。
顯示面板10可以任何已知的模式，包含一扭轉向列(TN)模式、一垂直配向(VA)模式、一平面切換(IPS)模式、一邊緣場切換(FFS)模式等實施。一背光單元可位於顯示面板10的背部空間中，該背光單元可 配置為一邊緣型背光單元以及一直下型背光單元，用以將光線提供至顯示面板10。
顯示面板驅動電路使用一資料驅動電路24與閘極驅動電路(電平移位器26及移位暫存器30)將一輸入影像的資料寫入至顯示面板10的畫素。
資料驅動電路24將自定時控制器22接收的數位視訊資料RGB轉化為正及負的類比伽馬補償電壓以生成資料電壓。然後，資料驅動電路24在定時控制器22的控制下將該資料電壓供給至資料線11且轉換該資料電壓的極性。
閘極驅動電路(電平移位器26及移位暫存器30)將與該資料電壓同步的該閘極脈波順次供給至閘極線12以及將供給該資料電壓的顯示面板10的選擇線。閘極驅動電路(電平移位器26及移位暫存器30)包含一電平移位器26以及一移位暫存器30。隨著與GIP(gate in panel)處理技術的發展，移位暫存器30可直接形成於顯示面板10的基板上。
電平移位器26可形成於與顯示面板10的底基板電連接的印刷電路板(PCB)20上。電平移位器26在定時控制器22的控制下，輸出在一閘極高電壓VGH與一閘極低電壓VGL之間擺動的一起始脈波VST以及一時脈訊號CLK。閘極高電壓VGH設定為大於或等於顯示面板10的畫素陣列中包含的薄膜電晶體TFT的一閥值電壓。閘極低電壓VGL設定為小於該薄膜電晶體TFT的閥值電壓。電平移位器26響應於自定時控制器22接收的一起始脈波ST、一第一時脈GCLK、以及一第二時脈MCLK，輸出在閘極高電壓VGH與閘極低電壓VGL之間擺動的起始脈波VST以及時脈訊號CLK。自電平移位器26輸出的時脈訊號CLK的相位順次移位且傳送至顯示面板10的移位暫存器30。
移位暫存器30形成於其上形成畫素陣列的顯示面板10的底基板的一邊緣，以使得移位暫存器30連接至畫素陣列的閘極線12。移位暫存器30包含複數個串聯的階段。移位暫存器30響應於自電平移位器26接收到的起始脈波VST開始作業且響應於自電平移位器26接收到的時脈訊號CLK移位其輸出。移位暫存器30順次將該閘極脈波供給至顯示面板10的閘極線12。
上拉電晶體在移位暫存器30的上拉輸出端與閘極線12之間彼此相連接。這些上拉電晶體響應於連接至移位暫存器30的該上拉輸出端的一閘極終端的一電壓，將該閘極高電壓VGH供給至閘極線12。下拉電晶體在移位暫存器30的下拉輸出端與閘極線12之間彼此並聯相連接。這些下拉電晶體響應於連接至移位暫存器30的該下拉輸出端的一閘極終端的一電壓，將該閘極低電壓VGL供給至閘極線12。移位暫存器30交替地驅動並聯連接至一個閘極線12的下拉電晶體，以便補償顯示面板10的驅動週期期間的該等電晶體的閘極偏壓應力。移位暫存器30使用其中下拉電晶體的特性不改變的一方法驅動該等下拉電晶體，以便防止在觸控式螢幕TSP的一驅動週期期間，觸控式螢幕TSP的電容變化產生的噪聲之增加。為此。如「第14圖」以及「第16圖」至「第19圖」所示，移位暫存器30在觸控式螢幕TSP的一觸控式螢幕驅動週期T2期間僅驅動一個下拉電晶體或同時驅動該等下拉電晶體。
定時控制器22將自一外部主機系統接收到的數位視訊資料RGB供給至資料驅動電路24的積體電路(IC)。定時控制器22自該主機系統接收定時訊號，例如一垂直同步訊號、一水平同步訊號、一資料使能訊號、以及一時脈，並且產生用於控制驅動電路24與閘極驅動電路(電平移位器26及移位暫存器30)之作業定時的定時控制訊號。定時控制器22或該主機 系統產生用於控制顯示面板驅動電路以及觸控感測電路100之作業定時的一同步訊號SYNC。
觸控感測電路100將一驅動訊號提供至觸控式螢幕TSP之線且計數在一觸控作業之前與之後該驅動訊號的電壓中的變化以及該驅動訊號的上升或下降沿的一延遲時間，由此感測觸控式螢幕TSP的電容中之變化。觸控感測電路100將自觸控式螢幕TSP的電容獲得之感測資料轉換為數位資料以輸出觸控原始資料。觸控感測電路100執行一先前確定的觸控識別算法且分析該觸控原始資料以偵測一觸控(或接近)輸入。
顯示面板10與觸控式螢幕TSP可使用「第6圖」中所示的一方法時間劃分驅動。如「第6圖」所示，一個圖框週期可時間劃分為一顯示面板驅動週期T1以及一觸控式螢幕驅動週期T2。
在「第6圖」中，「Vsync」係為輸入至定時控制器22的一第一垂直同步訊號，以及「SYNC」係為輸入至觸控感測電路100的一第二垂直同步訊號，定時控制器22可調製自該主機系統接收的第一垂直同步訊號Vsync且產生第二垂直同步訊號SYNC，以便在一個圖框週期中定義顯示面板驅動週期T1以及觸控式螢幕驅動週期T2。在本發明之另一實施例中，該主機系統可產生「第6圖」中所示的第二垂直同步訊號SYNC，並且定時控制器22可響應於自該主機系統接收的第二垂直同步訊號SYNC控制顯示面板驅動週期T1以及觸控式螢幕驅動週期T2。因此，在本發明之實施例中，將一個圖框週期時間劃分為顯示面板驅動週期T1以及觸控式螢幕驅動週期T2且控制該顯示面板驅動電路及觸控感測電路100之作業定時的一控制器，可為定時控制器22及該主機系統的一個。
第二垂直同步訊號SYNC的一低邏輯電平週期可定義為顯示面板驅動週期T1，以及第二垂直同步訊號SYNC的一高邏輯電平週期可定義為觸 控式螢幕驅動週期T2。然而，本發明的實施例並不限於此。舉例而言，第二垂直同步訊號SYNC的高邏輯電平週期可定義為顯示面板驅動週期T1，並且第二垂直同步訊號SYNC的低邏輯電平週期可定義為觸控式螢幕驅動週期T2。
在顯示面板驅動週期T1期間，驅動顯示面板驅動電路，並且不驅動觸控感測電路100。特別地，在顯示面板驅動週期T1期間，資料驅動電路24在定時控制器22的控制下將該資料電壓供給至資料線11，並且閘極驅動電路(電平移位器26及移位暫存器30)在定時控制器22的控制下將與該資料電壓同步的該閘極脈波順此提供至閘極線12。進一步而言，觸控感測電路100在顯示面板驅動週期T1期間不將該驅動訊號供給至觸控式螢幕TSP的線。
在觸控式螢幕驅動週期T2期間，不驅動顯示面板驅動電路，並且驅動觸控感測電路100。因此，在觸控式螢幕驅動週期T2期間，觸控感測電路100將該驅動訊號供給至觸控式螢幕TSP的線且感測一觸控(或接近)的輸入位置。
在其中電容嵌入於顯示面板10中的一內嵌型，如「第3圖」所示的觸控式螢幕TSP，相比較於「第1圖」及「第2圖」中所示的觸控式螢幕TSP更敏感地受到顯示面板10的一個寄生電容的影響。以下將描述一內嵌型觸控式螢幕的一線結構以及一驅動方法。
「第7圖」及「第8圖」係為一互電容觸控式螢幕的一線結構及驅動方法之示意圖。特別地，「第7圖」係為透過放大在內嵌型中嵌入至顯示面板中的互電容觸控螢幕以及該顯示面板之一部份，該互電容觸控式螢幕之一線結構之平面圖。「第8圖」係為其中嵌入「第7圖」中所示的互電容觸控式螢幕的該顯示裝置之一作業之波形圖。
如「第7圖」及「第8圖」所示，互電容觸控式螢幕TSP包含複數個Tx線以及與該等Tx線正交的Rx線R1及R2。
每一Tx線包含複數個透明的導電圖案，這些導電圖案通過鏈接圖案L11至L22沿顯示面板10的一橫向(或水平方向)彼此相連接。一第一Tx線包含通過鏈接圖案L11及L12沿顯示面板10的橫向彼此相連接的複數個透明導電圖案T11至T13。一第二Tx線包含通過鏈接圖案L21及L22沿該橫向彼此相連接的複數個透明導電圖案T21至T23。透明導電圖案T11至T23的每一個形成圖案以使得其尺寸相比較於該等畫素的尺寸更大，並且因此與該等畫素相重疊。透明導電圖案T11至T23之每一個與畫素電極之間具有一絕緣層且與該等畫素電極相重疊，並且透明導電圖案T11至T23可由一透明導電材料，例如氧化銦錫(ITO)形成。可使用其他材料。鏈接圖案L11至L22橫跨Rx線R1及R2，將在該橫向上彼此相鄰的透明導電圖案T11至T23彼此電連接。鏈接圖案L11至L22可與Rx線R1及R2相重疊且其間具有一絕緣層。鏈接圖案L11至L22可由具有高導電性的一金屬，例如，鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、銅(Cu)、以及銀(Ag)，或一透明導電材料形成。可使用其他材料。
Rx線R1及R2在顯示面板10的一縱向(或垂直方向)上延伸，以使得它們與Tx線正交。Rx線R1及R2可由一透明導電材料，例如，氧化銦錫(ITO)形成。可使用其他材料。Rx線R1及R2的每一個可與複數個畫素(圖未示)相重疊。Rx線R1及R2可形成於顯示面板10的該頂基板或該底基板上。舉例而言，自共同電極2劃分的該等透明導電圖案可用作Tx電極且Rx電極可形成於顯示面板10的頂基板或底基板的一前表面或後表面上。在「第3圖」所示的內嵌型觸控式螢幕TSP中，該畫素陣列的資料線可用作Rx電極，或者該畫素陣列可包含待用作Rx電極的單獨線。
一共同電壓源(圖未示)在顯示面板驅動週期T1期間將一共同電壓Vcom供給至Tx線T11至T23以及鏈接圖案L11至L22。因此，Tx線T11至T23與鏈接圖案L11至L22在顯示面板驅動週期T1期間作為共同電極2作業。
觸控感測電路100連接至Tx線T11至T23以及鏈接圖案L11至L22與Rx線R1及R2，觸控感測電路100在顯示面板驅動週期T1期間禁用，並且在觸控式螢幕驅動週期T2期間使能。因此，僅在觸控式螢幕驅動週期T2期間，觸控感測電路100順次將驅動訊號供給至Tx線T11至T23以及鏈接圖案L11至L22且通過Rx線R1及R2接收互電容的電壓。如「第8圖」所示，驅動訊號在一驅動電壓Vdrv與一參考電壓Vref之間擺動。在「第7圖」及「第8圖」中，「D1、D2、D3...」表示顯示面板10的資料線，並且「G1、G2、G3...」表示顯示面板10的閘極線。「t1、t2、t3...」表示時間。「GND」表示一接地電壓。
觸控感測電路100採樣通過Rx線R1及R2接收到的互電容的電壓且將所採樣的電壓在一積分器的電容器積累。觸控感測電路100將充電至積分器的該電容的一電壓轉換為數位資料。觸控感測電路100將該數位資料與一先前確定的閥值電壓相比較，並且將等於或大於該閥值電壓的數位資料確定作為一觸控(或接近)輸入位置的互電容資料。
「第9圖」係為內嵌型中嵌入至該顯示面板中的一自電容觸控式螢幕之一線結構之平面圖。「第10圖」係為其中嵌入「第9圖」中所示的該自電容觸控式螢幕的該顯示裝置之一作業之波形圖。
如「第9圖」及「第10圖」所示，自電容觸控式螢幕TSP包含複數個透明導電圖案COM1至COMn。每一透明導電圖案COM1至COMn形成圖案以使得其尺寸大於該等畫素的尺寸，並且因此與該等個畫素相重疊。透明導電圖案COM1至COMn可由一透明導電材料形成。可使用其他材料。
觸控感測電路100可通過感測線S1至Sn在一對一的基礎上連接至透明導電圖案COM1至COMn。共同電壓源(圖未示)在顯示面板驅動週期T1期間將共同電壓Vcom提供至透明導電圖案COM1至COMn。因此，透明導電圖案COM1至COMn在顯示面板驅動週期T1期間作為共同電極作業。
觸控感測電路100在顯示面板驅動週期T1期間禁止，並且在觸控式螢幕驅動週期T2期間啟動。觸控感測電路100在觸控式螢幕驅動週期T2期間將「第10圖」中所示的該驅動訊號同時供給至該等感測線S1至Sn。雖然顯示面板驅動週期T1在「第10圖」中未示。但是該顯示面板驅動週期T1之一作業大致與「第8圖」相同。
如「第11圖」中所示，一多工器102可安裝於觸控感測電路100與感測線S1至Sn之間，以便減少自電容觸控式螢幕TSP中觸控感測電路100的引腳之數目。當多工器102係為一1：N的多工器時，其中，N係為等於或大於2且小於n的一正整數，對其輸出該驅動訊號的觸控感測電路100的n/N個引腳與多工器102的輸出端相連接。多工器102的n個輸出端分別與透明導電圖案COM1至COMn相連接。這n個透明導電圖案COM1至COMn劃分為N組且以時間劃分。因此，本發明之實施例使用多工器102可將觸控感測電路100的引腳之數目減少為1/N。
舉例而言，在1：3的多工器102的情況下，多工器102將觸控感測電路100的n/3個引腳P1至Pn/3連接至一第一組的透明導電圖案，並且同時將該驅動訊號供給至該第一組的透明導電圖案。隨後，多工器102將n/3個引腳P1至Pn/3連接至一第二組的透明導電圖案，並且同時將該驅動訊號供給至該第二組的透明導電圖案。隨後，多工器102將n/3個引腳P1至Pn/3連接至一第三組的透明導電圖案，並且同時將該驅動訊號供給至該第三組的透明導電圖 案。因此，觸控感測電路100使用多工器102，通過n/3個引腳P1至Pn/3可將該驅動訊號供給至該n個透明導電圖案COM1至COMn。
「第12圖」係為該自電容觸控式螢幕之等效電路圖。「第13圖」係為該自電容觸控式螢幕中一觸控輸入之一感測原理之波形圖。
如「第12圖」及「第13圖」所示，自電容觸控式螢幕TSP包含一電阻Rp與電容器Cg、Cd、以及Co。電阻Rp包含自電容觸控式螢幕TSP與顯示面板10的一線電阻以及一寄生電阻。電容器Cg位於自電容觸控式螢幕TSP之線與閘極線12之間，以及電容器Cd位於自電容觸控式螢幕TSP之線與資料線11之間。電容器Co位於自電容觸控式螢幕TSP之線與顯示面板10的除資料線11及閘極線12的其他元件之間。
當一驅動訊號Vo提供至自電容觸控式螢幕TSP的線時，該驅動訊號Vo的一上升沿與一下降沿延遲透過由「第12圖」中所示的電阻Rp與電容器Cg、Cd、以及Co確定的一RC延遲值。當使用者使用一導體或他或她的手指觸控該自電容觸控式螢幕TSP時，自電容觸控式螢幕TSP的電容透過「第13圖」中所示的電容「Cf」增加，並且該RC延遲進一步增加。舉例而言，在「第13圖」之中，實線表示當沒有觸控輸入時驅動訊號Vo的下降沿，並且虛線表示當執行觸控輸入時驅動訊號Vo的下降沿。觸控感測電路100將驅動訊號Vo的上升沿及下降沿的的至少一個的電壓與一先前確定參考電壓Vx相比較。觸控感測電路100計算驅動訊號Vo的上升沿及下降沿的至少一個的該電壓到達參考電壓Vx所需要的時間。當沒有觸控輸入時，驅動訊號Vo的上升沿及下降沿的至少一個的該電壓到達該參考電壓Vx所需要的參考時間資訊預先儲存於觸控感測電路100中。當透過一計數器實時測量的一時間與先前已知的參考時間資訊之間的一差別△t等於或大於預先確定的一 閥值時，觸控感測電路100將一電流感測的自電容作為確定為該觸控(或接近)輸入。
在觸控式螢幕驅動週期T2期間，該閘極低電壓VGL通過移位暫存器30提供至顯示面板10的閘極線12。
移位暫存器30具有其中「第14圖」中所示的複數個級相串聯的結構。該等級包含一觸發器、一上拉電晶體Tpu、以及第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2。該觸發器的一第一輸出端Q連接至該上拉電晶體Tpu，以及該觸發器的第二及第三輸出端QB1及QB2連接至第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2。
當時脈訊號CLK或前一級的一輸出在顯示面板驅動週期T1期間輸入(在「第14圖」中由「In1」指示)至該觸發器的一第一輸入端S時，該觸發器的第一輸出端Q的一電壓增加，並且閘極高電壓VGH輸出至閘極線12。當時脈訊號CLK或一下一級的一輸出在顯示面板驅動週期T1及觸控式螢幕驅動週期T2期間輸入(在「第14圖」中由「In2」指示)至該觸發器的一第二輸入端R時，該觸發器的第二及第三輸出端QB1及QB2的電壓增加，並且閘極低電壓VGL輸出至閘極線12。
閘低電壓VGL對於除該閘極脈波的供給時間外的大部份時間供給至閘極線12。由於這一點，係為直流電壓的該閘極高電壓通過該觸發器的第二及第三輸出端QB1及QB2長時間供給至第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2的閘極。因此，第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2的閥值電壓的特性可因為一閘極偏壓應力而改變。如「第15圖」所示，移位暫存器30可將該交流電壓供給至該觸發器的第二及第三輸出端QB1及QB2，並且可交替驅動第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2，以便補償該閘極偏壓應力。
第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2之間在一寄生電容、通道特性等上可具有一小差別。如「第15圖」所示，當第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2在觸控式螢幕驅動週期T2期間相交替驅動時，與該閘極線相連接的電容器Cg(請參閱「第12圖」)的寄生電容中的變化自第一及第二下拉電晶體TPD1及Tpd2之間的該小差別產生，由此增加該感測電壓的一噪聲。本發明的實施例使用「第14圖」以及「第16圖」至「第19圖」中所示的驅動下拉電晶體的方法，以便防止該問題且使能第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2以執行該交流(AC)驅動。
「第16圖」係為根據本發明的第一實施例的一下拉電晶體之驅動方法之示意圖。
如「第14圖」及「第16圖」所示，本發明第一實施例之下拉電晶體的驅動方法在顯示面板驅動週期T1期間僅驅動第二下拉電晶體Tpd2且在觸控式螢幕驅動週期T2期間僅驅動第一下拉電晶體Tpd1。移位暫存器30在顯示面板驅動週期T1期間將該觸發器的第三輸出端QB2充電至該電壓且打開第二下拉電晶體Tpd2。隨後移位暫存器30在觸控式螢幕驅動週期T2期間將該觸發器的第二輸出端QB1充電至該電壓且打開第一下拉電晶體Tpd1。
如「第14圖」及「第16圖」所示，本發明的實施例在觸控式螢幕驅動週期T2期間僅驅動第一下拉電晶體Tpd1且將該閘極線12的該電壓保持於該閘極低電壓VGL。因此，連接至閘極線12的該電晶體的特性在觸控式螢幕驅動週期T2期間不改變。結果，因為在觸控式螢幕驅動週期T2期間連接至該閘極線12的電容器Cg(請參閱「第12圖」)的寄生電容幾乎沒有變化，因此本發明的實施例可降低添加至該感測電壓的噪聲。 「第17圖」係為本發明的第二實施例之一下拉電晶體的驅動方法之示意圖。
如「第14圖」及「第17圖」所示，根據本發明第二實施例的下拉電晶體的驅動方法在觸控式螢幕驅動週期T2期間同時驅動第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2。在顯示面板驅動週期T1期間，第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2相交替驅動。舉例而言，第一下拉電晶體Tpd1可在自一第一圖框週期時間劃分的一顯示面板驅動週期T1及一觸控式螢幕驅動週期T2期間打開且在一第二圖框週期的一顯示面板驅動週期T1期間關閉。第二下拉電晶體Tpd2可在該第一圖框週期的顯示面板驅動週期T1期間關閉，並且可在第二圖框週期的顯示面板驅動週期T1及一觸控式螢幕驅動週期T2期間打開。
移位暫存器30在顯示面板驅動週期T1期間將該觸發器的第三輸出端QB2充電至該電壓且打開第二下拉電晶體Tpd2。隨後，移位暫存器30在觸控式螢幕驅動週期T2期間將該觸發器的第二輸出端QB1充電至該電壓且打開第一下拉電晶體Tpd1。
如「第14圖」及「第17圖」所示，本發明的實施例在觸控式螢幕驅動週期T2期間同時驅動第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2，並且將閘極線12的電壓保持於閘極低電壓VGL。因此，連接至閘極線12的該電晶體的特性在觸控式螢幕驅動週期T2期間不改變。結果，因為在觸控式螢幕驅動週期T2期間連接至該閘極線12的電容器Cg(請參閱「第12圖」)的寄生電容幾乎沒有變化，因此本發明的實施例可降低添加至該感測電壓的噪聲。
「第18圖」係為根據本發明第二實施例的移位暫存器的第一級之結構之等效電路圖。「第19圖」係為根據本發明第三實施例的下拉電晶體的驅動方法之示意圖。
如「第18圖」及「第19圖」所示，移位暫存器30具有其中「第18圖」所示的複數個級相串聯連接的結構。這些級包含一觸發器、一上拉電 晶體Tpu、以及第一至第三下拉電晶體Tpd1至Tpd3。該觸發器的一第一輸出端Q連接至該上拉電晶體Tpu，並且該觸發器的第二至第四輸出端QB1至QB3連接至第一至第三下拉電晶體Tpd1至Tpd3。
當時脈訊號CLK或前一級的一輸出在顯示面板驅動週期T1期間輸入(在「第14圖」中由輸入訊號「In1」指示)至該觸發器的一第一輸入端S時，該觸發器的第一輸出端Q的一電壓增加。上拉電晶體Tpu在顯示面板驅動週期T1期間響應於第一輸出端Q的該電壓打開且將閘極高電壓VGH供給至閘極線12。當時脈訊號CLK或一下一級的一輸出在顯示面板驅動週期T1期間輸入(在「第14圖」中由輸入訊號「In2」指示)至該觸發器的一第二輸入端R時，該觸發器的第二及第三輸出端QB1及QB2的電壓增加。第一及第二下拉電晶體Tpd1及Tpd2在顯示面板驅動週期T1期間響應於第二及第三輸出端QB1及QB2的電壓交替地打開，並且閘極低電壓VGL輸出至閘極線12。舉例而言，第一下拉電晶體Tpd1可在一第一圖框週期的一顯示面板驅動週期T1期間打開且可在一第二圖框週期的一顯示面板驅動週期T1期間關閉。另一方面，第二下拉電晶體Tpd2在該第一圖框週期的顯示面板驅動週期T1期間可關閉且在第二圖框週期的顯示面板驅動週期T1期間可打開。
該觸發器的第四輸出端QB3的一電壓在觸控式螢幕驅動週期T2期間增加。因此，在觸控式螢幕驅動週期T2期間僅第三下拉電晶體Tpd3打開。第三下拉電晶體Tpd3在觸控式螢幕驅動週期T2期間響應於第四輸出端QB3的該電壓打開，並且閘極低電壓VGL輸出至閘極線12。
如「第18圖」及「第19圖」所示，本發明的實施例在觸控式螢幕驅動週期T2期間僅驅動第三下拉電晶體Tpd3且將閘極線12的該電壓保持於閘極低電壓VGL。因此，連接至閘極線12的電晶體的特性在觸控式螢幕驅動週期T2期間不改變。結果，因為在觸控式螢幕驅動週期T2期間連接至該 閘極線12的電容器Cg(請參閱「第12圖」)的寄生電容幾乎沒有變化，因此本發明的實施例可降低添加至該感測電壓的噪聲。
根據本發明的實施例的觸控式螢幕不限制於內嵌型觸控式螢幕。舉例而言，「第14圖」與「第16圖」至「第19圖」所示的下拉電晶體的驅動方法可應用於具有「第1圖」至「第3圖」所示的不同類型的觸控式螢幕的顯示裝置。
如上所述，本發明的實施例使用不改變下拉電晶體之特性的方法驅動驅動下拉電晶體，以便防止在觸控式螢幕驅動週期期間由該觸控式螢幕的電容變化產生的噪聲的增加。結果，本發明的實施例可減少該觸控式螢幕的噪聲。
雖然本發明之實施例以示例性之實施例揭露如上，然而本領域之技術人員應當意識到在不脫離本發明所附之申請專利範圍所揭示之本發明之精神和範圍的情況下，所作之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍之內。特別是可在本說明書、圖式部份及所附之申請專利範圍中進行構成部份與/或組合方式的不同變化及修改。除了構成部份與/或組合方式的變化及修改外，本領域之技術人員也應當意識到構成部份與/或組合方式的交替使用。
10‧‧‧顯示面板
20‧‧‧印刷電路板
22‧‧‧定時控制器
24‧‧‧資料驅動電路
26‧‧‧電平移位器
30‧‧‧移位暫存器
100‧‧‧觸控感測電路
RGB‧‧‧數位視訊資料
CLK‧‧‧時脈訊號
VGH‧‧‧閘極高電壓
VGL‧‧‧閘極低電壓
GCLK‧‧‧第一時脈
MCLK‧‧‧第二時脈
ST‧‧‧起始脈波
VST‧‧‧起始脈波
SYNC‧‧‧第二垂直同步訊號

Claims (6)

  1. 一種用於驅動觸控式螢幕及顯示裝置之驅動電路，該驅動電路包含：一控制器，該控制器配設為將一個圖框週期時間劃分為其中資料寫入至顯示面板之多個畫素的一第一週期以及其中資料不寫入至該顯示面板之該等畫素並在該觸控式螢幕上感測一觸控輸入的一第二週期，以及控制用於驅動該顯示裝置之多條資料線的一資料驅動電路、用於驅動該顯示裝置之多條閘極線的一閘極驅動電路及用複數個觸控感測器感測該觸控輸入的一觸控感測電路的每一個的作業定時，其中該閘極驅動電路交替地驅動並聯連接至一個閘極線的複數個下拉電晶體，其中該閘極驅動電路在該第二週期驅動該等下拉電晶體之一個或同時驅動該等下拉電晶體。
  2. 如請求項第1項所述之驅動電路，其中控制器產生用於控制該資料驅動電路之作業定時、該閘極驅動電路之作業定時與該觸控感測電路之作業定時的一同步訊號。
  3. 如請求項第1項所述之驅動電路，其中該閘極驅動電路包含：一電平移位器，係配設為產生在一閘極高電壓與一閘極低電壓之間擺動的時脈訊號；以及一移位暫存器，係直接形成於該顯示面板之一基板上以使得該移位暫存器連接至該等閘極線，移位該等時脈訊號，以及將該閘極脈波順次供給至該等閘極線，其中該等下拉電晶體連接至該移位暫存器的下拉輸出端，其中一上拉電晶體連接至該移位暫存器的一上拉輸出端。
  4. 如請求項第1項所述之驅動電路，其中該閘極驅動電路包含第一下拉電晶體以及第二下拉電晶體，該第一下拉電晶體以及該第二下拉電晶體並聯連接至一個閘極線且當該第一下拉電晶體以及該第二下拉電晶體打開時向該一個閘極線供給該閘極低電壓，其中該閘極驅動電路在該第一週期期間驅動該第一下拉電晶體以及該第二下拉電晶體之一個且在該第二週期期間驅動該另一個下拉電晶體。
  5. 如請求項第1項所述之驅動電路，其中該閘極驅動電路包含第一下拉電晶體以及第二下拉電晶體，該第一下拉電晶體以及該第二下拉電晶體並聯連接至一個閘極線且當該第一下拉電晶體以及該第二下拉電晶體打開時將該閘極低電壓供給至該一個閘極線，其中該閘極驅動電路在該第一週期期間交替地驅動該第一下拉電晶體以及該第二下拉電晶體，其中該閘極驅動電路在該第二週期期間同時驅動該第一下拉電晶體以及該第二下拉電晶體。
  6. 如請求項第1項所述之驅動電路，其中該閘極驅動電路包含第一下拉電晶體至第三下拉電晶體，該第一下拉電晶體至該第三下拉電晶體並聯連接至一個閘極線且當該第一下拉電晶體至該第三下拉電晶體打開時將該閘極低電壓供給至該一個閘極線，其中該閘極驅動電路在該第一週期期間交替地驅動該第一下拉電晶體至該第三下拉電晶體的兩個，並且在該第二週期期間驅動該另一下拉電晶體。
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