TWI570602B - 觸控面板及驅動該觸控面板的裝置 - Google Patents

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Description

觸控面板及驅動該觸控面板的裝置
本發明的實施例涉及一種包括觸控面板的觸控感測顯示裝置，尤其涉及一種能夠感測觸控位置和觸控力道、縮短觸控感測的驅動時間、以及改善觸控感測效率的觸控感測顯示裝置，以及驅動該觸控感測顯示裝置的裝置。
替代根據現有技術中的輸入裝置如滑鼠或鍵盤，觸控面板被廣泛地使用，其中該觸控面板便於通過手指或筆的使用直接輸入資訊至螢幕。因此，觸控面板的應用由於操作簡便的優點而逐漸地增加。
近年來，當觸控面板被應用於液晶顯示(LCD)裝置時，觸控感測器被提供在液晶面板內部，以獲得薄型化。在下文中，觸控面板將表示具有觸控感測器提供於其中的液晶面板。
根據觸控感測方法，觸控面板可以被分為電阻型、電容型、以及紅外傳感型。電容型觸控面板由於易於製造和優良靈敏性的優點已經引起高度關注。該電容型觸控面板可以被分為互電容型和自電容型。
第1圖為說明根據現有技術之觸控面板的剖視圖。
參考第1圖，根據現有技術的觸控面板1可以包括：一下部基板，具有複數個像素和一TFT陣列；一上部基板，具有一彩色濾光片陣列；一偏振片和一玻璃。在下部基板(TFT陣列基板)上，具有一像素電極和一共用電極。在此情況下，共用電極不僅被用作為顯示電極，而且被用作為觸控電極。
第2圖概略地說明根據現有技術之觸控面板的觸控電極。第2圖所顯示的觸控面板對應於通過自電容型方法感測全部觸控電極的全部點自電容型觸控方法的觸控面板。
參考第2圖，複數個觸控電極10藉由編組複數個像素之單元中 的共用電極來形成。為了感測全部觸控電極10中的觸控，每一個觸控電極10通過複數條導線20與觸控驅動器30連接。
在全部點自電容型觸控方法的觸控面板1的情況下，一個畫框 週期被分為顯示週期和觸控感測週期，藉以在時分方法中實施顯示驅動和觸控感測驅動。
對於顯示週期，像素電壓被施加至像素電極，共用電壓被施加 至共用電極(觸控電極)，從而顯示影像。對於觸控感測週期，觸控驅動訊號被提供至共用電極的每一個觸控電極，然後每一個觸控電極的電容被感測以感測是否有觸控以及感測觸控位置。對於觸控感測週期，訊號未被提供於每一個像素的薄膜電晶體(TFT)，或者提供與觸控驅動訊號相同電位的電壓，以降低寄生電容。
在全部點自電容型觸控方法的觸控面板1的情況下，觸控驅動 器的尺寸根據增加的通道的數量而增加，觸控效率由於寄生電容而降低。 此外，觸控驅動時間由於大量的通道而增加，以使其難以確保觸控驅動時間。與此同時，顯示週期被縮短以充分地確保觸控驅動時間。
近年來，對便於感測觸控力道以及觸控位置的觸控面板的需求 增加。然而，在現有技術觸控面板1的情況下，共用電極被用作為觸控電極，以使其由於觸控電極的結構性問題而難以感測觸控力道。
為了感測觸控力道，需要在TFT陣列基板上提供彈性介質。然 而，該彈性介質可能導致顯示驅動的問題。因此，在將彈性介質應用於TFT陣列基板上具有侷限性。此外，該彈性介質的製造工藝複雜，製造成本也增加。此外，電容通過施加於彈性介質的觸控力道而略微地變化，以使其難以實現所需水平的觸控力道感測效率。
因此，本發明的實施例旨在提供一種觸控面板，其基本上避免由於現有技術的侷限和不足導致的一個或多個問題，以及一種驅動該觸控面板的裝置。
本發明實施例的一態樣旨在提供一種能夠感測觸控位置和觸控力道的觸控面板，以及驅動該觸控面板的裝置。
本發明的實施例的另一態樣旨在提供一種能夠縮短感測觸控的驅動時間以及改善觸控感測效率的觸控面板，以及驅動該觸控面板的裝置。
本發明的實施例的另一態樣旨在提供一種能夠充分地確保顯示週期且改善圖像品質的觸控面板。
在一實施例中，揭露一種觸控感測顯示裝置。該顯示裝置包括：一彩色濾光片；複數個第一觸控電極，用於觸控力道感測；以及複數個第二觸控電極，用於觸控位置感測，且通過該彩色濾光片與該等第一觸控電極分離。
在一實施例中，該觸控感測顯示裝置進一步包括：一第一觸控驅動器，提供至少一第一觸控驅動訊號至該等第一觸控電極，用於感測觸控的力水平；以及一第二觸控驅動器，提供至少一第二觸控驅動訊號至該等第二觸控電極，用於感測觸控的位置。
在一實施例中，該觸控感測顯示裝置進一步包括：一第一觸控驅動器，提供至少一第一觸控驅動訊號至該等第一觸控電極，用於感測觸控的力水平，並且產生表示與一觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的資料；一控制器，基於表示與該觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的該資料，產生至少一表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的控制訊號；以及一第二觸控驅動器，基於表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的該控制訊號，提供至少一第二觸控驅動訊號至該等第二觸控電極的子集，用於感測觸控的位置。
在一實施例中，該觸控感測顯示裝置進一步包括：一蓋板，位於該等第一觸控電極上，該蓋板包括一彈性介質層，其由於該觸控力道而導致厚度變化，允許力感測。該彈性介質層包括PDMS(聚二甲基矽氧烷)、丙烯酸或聚氨基甲酸乙酯的至少其中之一。
在一實施例中，該觸控感測顯示裝置進一步包括：複數條導線，連接該等第一觸控電極至一觸控驅動器，該等導線的每一條連接至該等第一觸控電極的一單一對應的第一觸控電極。
在一實施例中，多組該等第二觸控電極被連接在一起作為在第 一方向上定向的一第一複數條觸控電極線。多組該等第二觸控電極被連接在一起作為在與該第一方向垂直的第二方向上定向的一第二複數條觸控電極線。
在一實施例中，該等第一觸控電極是位於該彩色濾光片上的複 數個外掛型觸控電極，該等第二觸控電極是位於一TFT基板上的複數個內嵌型觸控電極。
在一實施例中，該觸控感測顯示裝置進一步包括一TFT基板， 其中該等第二觸控電極位於該TFT基板上，該彩色濾光片位於該等第二觸控電極上，且該等第一觸控電極位於該彩色濾光片上；以及一蓋板，位於該等第一觸控電極上，該蓋板包括一彈性介質層和位於該彈性介質層上的一覆蓋層。
在另一實施例中，一種觸控感測顯示裝置，包括：複數個第一 觸控電極；複數個第二觸控電極；一第一觸控驅動器，被驅動以提供至少一第一觸控驅動訊號至該等第一觸控電極，用於感測觸控的力水平，並且產生表示與一觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的資料；一控制器，基於表示與該觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的該資料，產生至少一表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的控制訊號；以及一第二觸控驅動器，基於表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的該控制訊號，提供至少一第二觸控驅動訊號至該等第二觸控電極的子集，用於感測觸控的位置。
在一實施例中，該觸控感測顯示裝置進一步包括：一顯示驅動 電路，在一畫框週期的一第一部分期間施加資料電壓至該顯示裝置的資料線。另外，該第一觸控驅動器在一畫框週期的該第一部分期間產生該等第一觸控驅動訊號，且該第二觸控驅動器在該畫框週期的一第二部分期間產生該等第二觸控驅動訊號。
在另一實施例中，揭露一種在觸控感測顯示裝置中操作的方 法。該方法包括：提供至少一第一觸控驅動訊號至複數個第一觸控電極，用於感測觸控的力水平，並且產生表示與一觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的資料；基於表示與該觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的該資料，產生至少一表示與該觸控區域對應的複數個第二觸控電極的 子集的控制訊號；以及基於表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的該控制訊號，提供至少一第二觸控驅動訊號至該等第二觸控電極的子集，用於感測觸控的位置。
本發明的實施例的額外優點和特點，部分將在下面的說明書中予以闡述，部分將通過熟悉本領域的技術人員在審查下面的說明書後變得明顯，或者可以通過實踐本發明的實施例而瞭解。本發明的實施例的目的和其他優點可以通過在撰寫的說明書及其申請專利範圍以及所附圖式中特定指出的結構獲得和瞭解。
可以理解地是，本發明的實施例的前面概述和後面詳細的描述為示例性及解釋性，並且意在為所要保護的本發明提供進一步解釋說明。
1、100‧‧‧觸控面板
10、120、130、140‧‧‧觸控電極
20‧‧‧導線
30‧‧‧觸控驅動器
101‧‧‧顯示面板
102‧‧‧蓋板
111‧‧‧TFT陣列基板
112‧‧‧彩色濾光片陣列基板
120a‧‧‧第二觸控電極
122‧‧‧第二導線
130a‧‧‧第三觸控電極
132‧‧‧第三導線
142‧‧‧第一導線
150‧‧‧覆蓋層
160‧‧‧彈性介質層
170‧‧‧手指
200‧‧‧顯示驅動器
300‧‧‧驅動觸控面板的裝置
310‧‧‧第一觸控驅動器
320‧‧‧第二觸控驅動器
330‧‧‧控制器
所附圖式，其中包括提供對本發明的進一步理解，並且結合與構成本申請的一部分，說明本發明的實施例並且一同提供用於解釋本發明的原則的說明書。圖式中包括：第1圖為說明根據現有技術之觸控面板的剖視圖；第2圖係說明根據現有技術之觸控面板的觸控電極；第3圖係說明根據本發明實施例之觸控面板以及驅動該觸控面板的裝置；第4圖為說明根據本發明實施例之觸控面板的剖視圖；第5圖係說明根據本發明實施例之驅動觸控面板的裝置；第6圖係說明根據本發明實施例在觸控面板中用於感測觸控力道的第一觸控感測器；第7圖係說明用於通過使用彈性介質層感測觸控力道的方法；第8圖係說明根據本發明實施例在觸控面板中用於感測觸控位置的第二觸控感測器；以及第9圖至第11圖係說明根據本發明實施例之使用驅動觸控面板的裝置的觸控感測方法。
現在參考所附圖式對本發明的示例性實施例做出詳細說明。無論如何，在整個圖式中使用的相同附圖標記表示相同或相似部件。
本發明的優點和特點、及其實現方法將通過參考所附圖式描述的下述實施例來闡述。然而，本發明可以被實施為不同形式，並且不應該被解釋為限制於在此闡述的實施例。相反地，提供這些實施例以使本發明全面和完整，並且將向熟悉本領域的技術人員充分地傳達本發明的範圍。此外，本發明僅是通過申請專利範圍的範圍來定義。
在用於描述本發明的實施例的圖式中揭露的形狀、尺寸、比例、角度和數量僅僅是示例，因此，本發明不侷限於描述的細節。在整個附圖中，相似附圖標記表示相似元件。在下面的描述中，當相關已知功能或配置的詳細描述被確定為不必要地模糊本發明的重點時，將省略詳細描述。在使用本說明書中描述的「包括」、「具有」、以及「包含」的情況下，可以添加另一部件，除非使用「僅~」。單數形式的術語可以包括複數形式，反之亦然。在解釋元件時，該元件被解釋為包括誤差區域，雖然沒有明確描述。
在描述本發明的實施例中，當結構(例如，電極、線、佈線、層、或接觸)被描述為形成在另一結構的上部/下部或另一結構上/下時，該描述應該被解釋為包括結構彼此接觸的情形以及第三結構位於其間的情形。
在描述時間關係時，例如，當時間順序被描述為「在~之後」、「繼~之後」、「位於~之後」、以及「在~之前」時，可以包括不連續的情況，除非使用「僅」或「直接」。
可以理解地是，雖然在這裡使用的術語「第一」、「第二」等可以用於描述各種元件，這些元件不應該受這些術語限制。這些術語僅僅是用於區分一個元件與另一個元件。例如，在不脫離本發明的範圍的情況下，第一元件可以被稱為第二元件，類似地，第二元件可以被稱為第一元件。
當熟悉本領域的技術人員可以充分地理解時，本發明的各種實施例的特點可以彼此部分地或全部地連接或結合，並且可以彼此進行各種 相交互操作和技術上地驅動。本發明的實施例可以彼此獨立地實施，或者可以以相互依賴的關係一起實施。
根據控制液晶層的校準的方法，液晶顯示(LCD)裝置可以被分為：扭曲向列(TN)型、垂直配向(VA)型、平面切換(IPS)型、邊緣場切換(FFS)型等。
在上述類型中的TN型和VA型的情況下，像素電極形成在下部基板上，共用電極形成在上部基板(彩色濾光片陣列基板)上，藉以通過垂直電場來控制液晶層的校準。
在上述類型中的IPS型和FFS型的情況下，像素電極和共用電極形成在下部基板上，液晶層的校準通過在像素電極與共用電極之間形成的電場來控制。
在IPS型的情況下，像素電極和共用電極交替地並行排列，以在像素電極與共用電極之間出現與該基板平行的平面電場，從而控制液晶層的校準。在IPS模式的情況下，液晶層的校準未被控制在共用電極和像素電極的上部，以使透光率在共用電極和像素電極的上部降低。
FFS型已經被設計以克服IPS型的缺點。在FFS型的情況下，像素電極和共用電極通過於其間插入的絕緣層形成有預定間隔。在此情況下，像素電極和共用電極的其中之一形成為板狀或圖案，另一個形成為手指形狀。因此，液晶層的校準通過在像素電極與共用電極之間出現的邊緣場來控制。
根據本發明的實施例中的觸控面板可以被應用於垂直電場方法(TN模式、VA模式)和水平電場方法(IPS模式、FFS模式)。對於下面詳細的描述，以下將描述使用IPS模式的示例。
下面將參考所附圖式描述根據本發明實施例之觸控面板以及驅動該觸控面板的裝置。
第3圖係說明根據本發明實施例之觸控感測顯示裝置的觸控面板以及驅動該觸控面板的裝置，第4圖為說明根據本發明實施例之觸控面板的剖視圖。
參考第3圖和第4圖，根據本發明實施例的觸控面板100可以包括：一顯示面板101，具有用於感測觸控力道的第一觸控感測器和用於感 測觸控位置(座標)的第二觸控感測器；以及一蓋板102，具有一彈性介質層160，其中該彈性介質層160可以位於覆蓋層(保護層)150的後表面上。 當觸控力道被施加於顯示面板101時，該彈性介質層的厚度改變。
顯示驅動器200提供資料訊號(DS)和控制訊號(CS)至顯示面板101上的複數個像素，藉以使影像顯示在顯示面板101上。顯示驅動器200可以包括：一閘極驅動IC、一資料驅動IC以及一時序控制器。
顯示驅動器200的全部或部分結構可以通過COG(Chip on Glass，晶粒-玻璃接合技術)或COF(Chip on Flexible Printed Circuit/Chip on Film，晶粒-撓性印刷電路板接合技術/薄膜覆晶封裝技術)形成在顯示面板101上。
時序控制器是觸控面板100的主控制器。也就是說，該時序控制器控制閘極驅動IC和資料驅動IC的每一個驅動。此外，該時序控制器提供時序訊號至驅動觸控面板的裝置，以使驅動觸控面板的裝置感測觸控力道感測驅動的時序和觸控位置感測驅動的時序，從而感測觸控位置和觸控力道。
時序控制器通過使用時序訊號(TS)將輸入的影像訊號(資料)轉換為畫框單元的數位影像資料(R，G，B)，並且將該數位影像資料提供至資料驅動IC。在此情況下，時序訊號可以包括：垂直同步訊號(V-sync)、水平同步訊號(H-sync)以及時鐘訊號(CLK)。
此外，時序控制器通過使用時序訊號產生用於控制閘極驅動IC的閘極控制訊號(GCS)，並且將所產生的閘極控制訊號(GCS)提供至閘極驅動IC。
在此情況下，資料控制訊號(DCS)可以包括：源極起始脈衝(SSP)、源極採樣時鐘(SSC)、源極輸出致能(SOE)、以及極性控制訊號(POL)。
此外，時序控制器通過使用時序訊號產生用於控制資料驅動IC的資料控制訊號(DCS)，並且將所產生的資料控制訊號(DCS)提供至資料驅動IC。
在此情況下，閘極控制訊號(GCS)可以包括：閘極起始脈衝(GSP)、閘極移位元時鐘(GSC)、以及閘極輸出致能(GOE)。
閘極驅動IC基於自時序控制器提供的閘極控制訊號(GCS)產生用於驅動每一個像素的薄膜電晶體(TFT)的掃描訊號(閘極驅動訊號)。
對於一個畫框的顯示週期，閘極驅動IC順序地提供掃描訊號至在液晶面板中形成的複數條閘極線。如果在每一個像素中形成的TFT通過掃描訊號驅動，像素被轉換。
資料驅動IC將自時序控制器提供的數位影像資料(R,G,B)轉換為類比影像訊號，也就是說，資料電壓。此外，資料驅動IC在開啟每一個像素的TFT的時序處基於自時序控制器提供的資料控制訊號(DCS)將資料電壓施加至在液晶面板中形成的複數條資料線，從而顯示影像。
再次參考第4圖，顯示面板101可以包括一TFT陣列基板111和一彩色濾光片陣列基板112。如果液晶面板本身不發射光線，必須提供背光單元，藉以通過使用自背光單元發射的光線來顯示影像。背光單元可以包括：複數個背光(例如，LED或CCFL)，用於發射光線；以及一光學部件(導光板或光擴散板和複數個光學片)，用於將自背光發射的光線導引至液晶面板，並且改善發光效率。
在TFT陣列基板111上，具有以矩陣結構提供的複數個像素。 每一個像素通過彼此交錯的閘極線和資料線來定義。此外，TFT和儲存電容(Cst)形成在閘極線與資料線之間的每一個交錯處。
此外，像素電極和共用電極形成在TFT陣列基板111的每一個像素中。像素電極和共用電極可以由透明導電材料如ITO(銦錫氧化物)構成。共用電極不僅被用作為顯示電極，而且被用作為觸控感測器。為此，第一觸控感測器藉由編組複數個像素單元中的共用電極來形成，其中該第一觸控感測器包括複數個位置感測觸控電極120和130。
在彩色濾光片陣列基板112的後表面上，具有用於顯示全色影像的紅色、綠色和藍色濾光片；以及一黑色矩陣，被排列以劃分每一個彩色濾光片之間的像素。此外，用於感測觸控力道的第一觸控感測器(例如，140)形成在彩色濾光片陣列基板112的上表面上。因此，彩色濾光片陣列基板112位於觸控電極120和130與觸控電極140之間，並且分離觸控電極120、130和觸控電極140。
第5圖係說明根據本發明實施例之驅動觸控面板的裝置。
參考第5圖，驅動觸控面板100的裝置300可以包括：一第一觸控驅動器310、一第二觸控驅動器320和一控制器330。
第一觸控驅動器310提供第一觸控驅動訊號(TDS1)至全部第一力感測觸控電極140，並且自全部第一觸控電極140接收第一觸控感測訊號(TSS1)，從而感測觸控力道的水平。在此情況下，第一觸控驅動訊號(TDS1)是提供至用於感測觸控力道的第一觸控感測器的訊號。第一觸控驅動器310可以被稱為觸控力道驅動器。
第一觸控驅動器310產生用於觸控力道的力資料，並且將所產生的力資料提供至控制器330。此外，第一觸控驅動器310提供顯示第一觸控電極140的子集具有觸控的一般觸控位置資料至控制器330。因此，該一般觸控位置資料表示可能已經出現觸控的一般區域。第一觸控驅動器310提供用於觸控力道的力資料至控制器330，還提供具有觸控的第一觸控電極140的一般觸控位置資訊至控制器330。
控制器330基於在第一觸控驅動器310中所感測之用於觸控力道的力資料和一般觸控位置資料產生控制訊號，用於控制產生在第二觸控驅動器320中的第二觸控驅動訊號(TDS2)的產生和輸出，並且將所產生的控制訊號提供至第二觸控驅動器320。
在感測觸控力道的第一觸控電極140的區域出現觸控。因此，即使第二觸控驅動訊號(TDS2)僅被提供至與感測觸控力道的第一觸控電極140對應的第二觸控電極120和第三觸控電極130的子集，觸控位置仍然可以被準確地感測。
因此，控制訊號包括關於與感測觸控力道的一般區域對應的第二觸控電極120和第三觸控電極130的子集的資訊，從而控制第二觸控驅動訊號(TDS2)的產生和輸出。
第二觸控驅動器320基於自控制器330提供的控制訊號產生第二觸控驅動訊號(TDS2)，並且將第二觸控驅動訊號(TDS2)提供至第二觸控感測器。在此情況下，第二觸控驅動訊號(TDS2)是提供至用於感測觸控位置的第二觸控感測器的訊號。第二觸控驅動器320可以被稱為觸控位置驅動器。
第二觸控驅動器320可以提供第二觸控驅動訊號(TDS2)至沿 第一水平方向形成的一組第二觸控電極120和在第二垂直方向中形成的一組第三觸控電極130。然而，為了降低用於感測觸控位置的觸控驅動時間且改善用於感測觸控位置的效率，第二觸控驅動訊號(TDS2)基於控制訊號被選擇性地僅提供至與感測觸控力道的第一觸控電極140對應的該組第二觸控電極120和第三觸控電極130。
第二觸控驅動器320自第二觸控電極120和第三觸控電極130接收第二觸控感測訊號(TSS2)，從而感測觸控位置。
用於驅動觸控面板的裝置300可以通過在觸控面板100的週邊形成的FPC(flexible printed circuit)與連接有第一觸控感測器和第二觸控感測器的導線連接。
第6圖係說明根據本發明實施例在觸控面板中用於感測觸控力道的第一觸控感測器。
參考第4圖和第6圖，用於感測觸控力道的第一觸控感測器形成在彩色濾光片陣列基板112的上表面上。第一觸控感測器包括複數個第一觸控電極140。
複數個第一觸控電極140由透明導電材料如ITO(銦錫氧化物)構成。該複數個第一觸控電極140通過圖案化上述ITO形成在與複數個像素對應的區域中。該複數個第一觸控電極140被提供以與在TFT陣列基板111上形成的第二觸控電極120和第三觸控電極130相對應。
在彩色濾光片陣列基板112的上表面上，具有複數條第一導線142。通過該複數條第一導線142，第一觸控電極140的每一個與第一觸控驅動器310連接。導線142的每一個僅連接至單一的第一觸控電極140。
第一觸控驅動器310通過全部點自電容型觸控方法提供第一觸控驅動訊號(TDS1)至第一觸控電極140的每一個，並且通過感測第一觸控電極140的每一個中的電容來感測觸控力道。
在第6圖中，第一觸控電極140的每一個形成為矩形，但是不侷限於該形狀。第一觸控電極140的每一個可以形成為圓形或菱形。
再次參考第4圖，蓋板102位於顯示面板101的前表面上，彈性介質層160位於蓋板102的覆蓋層150的後表面上。
位於觸控面板100的最上部的覆蓋層150保護觸控面板100。覆 蓋層150可以由各種材料構成。例如，覆蓋層150可以由玻璃或鋼化玻璃構成，或者可以由具有柔性的塑膠板或薄膜構成。
彈性介質層160位於蓋板102的覆蓋層150與於其上形成用於感測觸控力道的第一觸控感測器的顯示面板101之間。觸控力道可以通過使用彈性介質層160來感測。
彈性介質層160可以通過使用透明黏合劑附接至複數個第一觸控電極140的上表面或覆蓋層150的後表面。彈性介質層160可以由具有彈性和高介電常數的材料例如PDMS(聚二甲基矽氧烷)、丙烯酸或聚氨基甲酸乙酯材料構成，但不侷限於這些材料。彈性介質層160可以由具有彈性和高介電常數的任意材料構成。
第7圖係說明通過使用彈性介質層感測觸控力道的方法。
參考第7圖(a)至第7圖(c)，彈性介質層160在使用者的手指170與在彩色濾光片陣列基板112上形成的複數個第一觸控電極140之間形成電容(Cap1,Cap2,Cap3)。
在此情況下，彈性介質層160通過使用者的觸控的力來壓縮，因此改變其厚度，從而改變在手指170與複數個第一觸控電極140之間形成的電容(Cap1,Cap2,Cap3)。在此情況下，電容(Cap1,Cap2,Cap3)可以根據手指170與複數個第一觸控電極140之間的距離而變化。因此，可以在不額外地提供複雜的感測電路的情況下通過使用彈性介質層160根據手指170的壓力感測觸控力道。
第一觸控電極140的面積保持恒定，與手指170的力無關。然而，彈性介質層160的厚度根據觸控力道的增加而降低，藉以使手指170與覆蓋層150接觸的面積增加。
如果彈性介質層160通過手指170的觸控力道按壓，第一觸控電極140與手指170之間的距離降低。電容(Cap1,Cap2,Cap3)與電極之間的距離成反比，藉以電容隨著第一觸控電極140與手指170之間的距離的降低而增加。
第一電容(Cap1)當通過手指170使用具有預定水平的第一力觸控時獲得，如第7圖(a)所示，第二電容(Cap2)當通過手指170使用具有高於第一力的水平的第二力觸控時獲得，如第7圖(b)所示，其中第 二電容(Cap2)大於第一電容(Cap1)。此外，第三電容(Cap3)當通過手指170使用具有高於第二力的水平的第三力觸控時獲得，如第7圖(c)所示，其中第三電容(Cap3)大於第二電容(Cap2)。
因此，力水平演算法可以基於根據觸控力道變化的電容通過模擬電容(Cap1,Cap2,Cap3)根據觸控力道的變化來獲得，藉以可以通過使用力水平演算法來感測觸控力道。
為此，第一觸控驅動器310可以包括：一查閱資料表，其中觸控力道的數值與電容值映射。可以參考查閱資料表中顯示的觸控力道的數值感測與在第一觸控電極140的每一個中感測的電容值對應的觸控力道的數值。
第8圖係說明根據本發明實施例在觸控面板中用於感測觸控位置的第二觸控感測器。
參考第4圖和第8圖，在根據本發明實施例之觸控面板100的情況下，在下部基板上形成的共用電極不僅被用作為顯示功能，而且被用作為用於感測觸控位置的第二觸控感測器。也就是說，第二觸控感測器由於內嵌式觸控形式被提供在TFT陣列基板101內部。
第二觸控感測器可以包括複數個觸控電極120和130。該複數個觸控電極120和130可以通過編組複數個像素單元中的共用電極來形成。觸控電極120和130位於交替的觸控電極列中。
複數個第二觸控電極120通過複數個第二導線122連接在第一水平方向上。在此情況下，成組的第二觸控電極120逐行連接在第一方向上。也就是說，成組的第二觸控電極120通過不同導線122連接在X軸方向上，從而形成具有條形的複數條觸控線。
當形成TFT陣列基板101的閘極線時，第二導線122由與閘極線相同的材料構成，並且位於與閘極線相同的層上，還形成通孔以使第二觸控電極120通過該通孔與第二導線122連接。
第二導線122被佈線在TFT陣列基板101的週邊，藉以使用於驅動觸控面板的裝置300的第二觸控驅動器320與複數個第二觸控電極120連接。
複數個第三觸控電極130通過複數條第三導線132連接在第二 垂直方向上。在此情況下，成組的第三觸控電極130逐行連接在第二方向上。也就是說，複數個第三觸控電極130通過不同導線130連接在與X軸方向垂直的Y軸方向上，從而形成複數條條形觸控線。
當形成TFT陣列基板101的源極/汲極層時，第三導線132由與源極/汲極層相同的材料構成，並且位於與源極/汲極層相同的層上，還形成通孔以使第三觸控電極130通過該通孔與第三導線132連接。在另一方面，可以形成用於形成複數條第三導線的附加層來替代源極/汲極層，並且可以形成通孔以使第三觸控電極130可以分別與第三導線132連接。
第三導線132被佈線在TFT陣列基板101的週邊，藉以使用於驅動觸控面板的裝置300的第二觸控驅動器320與複數個第三觸控電極130連接。
第二觸控驅動器320在一個畫框的觸控感測週期提供第二觸控驅動訊號(TDS2)至一個或複數條第二導線122，從而將第二觸控驅動訊號(TDS2)施加於第二觸控電極120。在此情況下，觸控感測週期表示用於感測觸控位置的週期。
此外，第二觸控驅動器320在一個畫框的觸控感測週期提供第二觸控驅動訊號(TDS2)至一個或複數條第三導線132，從而將第二觸控驅動訊號(TDS2)施加於第三觸控電極130。
在此情況下，第二觸控驅動訊號(TDS2)被選擇性地提供至第二觸控電極120和第三觸控電極130。基於第一觸控感測器的觸控力道感測結果，第二觸控驅動訊號(TDS2)被提供至與感測觸控力道的第一觸控電極140對應的至少一第二觸控電極120和至少一第三觸控電極130。
在第二觸控驅動器320將第二觸控驅動訊號(TDS2)施加於第二觸控電極120和第三觸控電極130之後，第二觸控驅動器320通過提供有第二觸控驅動訊號(TDS2)的第二導線122和第三導線132接收第二觸控感測訊號(TSS2)。也就是說，第二觸控驅動器320通過感測第二觸控電極120和第三觸控電極130的電容來感測觸控位置。第二觸控電極120連接在X軸方向上，第三觸控電極130連接在Y軸方向上，以便於可以在二維空間精確地感測觸控位置(座標)。
在第5圖中，複數個觸控電極120和130的每一個形成為矩形， 但不侷限於該形狀。例如，複數個觸控電極120和130的每一個可以形成為圓形或菱形。
參考第4圖至第8圖，在根據本發明的實施例中的觸控面板100的情況下，第一觸控電極140形成在彩色濾光片陣列基板112的上表面，作為非適用於顯示像素之共用電極的外掛型觸控電極。第二觸控電極120和第三觸控電極130形成在TFT陣列基板111上，作為亦適用於顯示像素之共用電極的內嵌型觸控電極。彈性介質層160位於覆蓋層150與顯示面板101之間，藉以顯示驅動不受觸控力道感測的影響。也就是說，根據本發明實施例的觸控面板100來支援影像顯示、觸控位置感測和觸控力道感測。
將參考第9圖至第11圖描述根據本發明的實施例中使用驅動觸控面板的裝置的觸控感測方法。
參考第9圖，在觸控面板上，具有像素、用於顯示圖像的TFT陣列和彩色濾光片陣列、用於感測觸控力道的第一觸控感測器、以及用於感測觸控位置的第二觸控感測器。
通過在時分方法中將一個畫框劃分為顯示週期(t1)和觸控感測週期(t2)來實施影像顯示和觸控感測驅動。在顯示週期(t1)期間實施影像顯示和觸控力道感測驅動，在觸控感測週期(t2)期間實施觸控位置感測驅動。
在根據本發明實施例之驅動觸控面板的裝置的情況下，通過全部點自電容型觸控方法感測觸控力道，通過線自電容型觸控方法感測觸控位置。
這裡，用於感測觸控力道的顯示週期(t1)長於用於感測觸控位置的觸控感測週期(t2)，以便於可以改善顯示基板中的圖像品質，也改善觸控力道感測效率。
因為線自電容型觸控方法被應用於觸控位置感測，可以降低提供有用於感測觸控位置的第二觸控驅動訊號(TDS2)的觸控線的數量，並且降低觸控感測驅動時間以及驅動該觸控面板的裝置的硬體尺寸。
通過將第二觸控驅動訊號(TDS2)選擇性地提供至與在全部第二觸控感測器中感測觸控力道的第一觸控電極140對應的至少一第二觸控 驅動電極120和至少一第三觸控電極130來感測觸控位置。因此，可以降低觸控位置感測週期(t2)，並且通過觸控位置感測週期(t2)的降低時間來增加顯示週期和觸控力道感測週期(t1)。
更詳細地，如第5圖至第10圖所示，第一觸控驅動器310提供第一觸控驅動訊號(TDS1)至觸控面板100的全部第一觸控電極140，並且自全部第一觸控電極140接收第一觸控感測訊號(TSS1)，從而感測觸控力道。
第一觸控驅動器310產生用於觸控力道的資料，並且將所產生的資料提供至控制器330。在此情況下，第一觸控驅動器310提供出現觸控的第一觸控電極140的區域的一般觸控位置資訊以及觸控力道的資料至控制器330。
控制器330基於在第一觸控驅動器310中所感測之觸控力道的資料產生控制訊號，用於控制產生在第二觸控驅動器320中的第二觸控驅動訊號(TDS2)的產生和輸出，並且將所產生的控制訊號提供至第二觸控驅動器320。該控制訊號表示觸控電極120和130的哪一個子集是在觸控區域中。
第二觸控驅動器320基於自控制器330提供的控制訊號產生第二觸控驅動訊號(TDS2)，並且將第二觸控驅動訊號(TDS2)提供至第二觸控感測器。
為了降低用於感測觸控位置的觸控驅動時間以及改善觸控位置感測效率，第二觸控驅動器320將第二觸控驅動訊號(TDS2)提供至與感測觸控力道的第一觸控電極140的區域對應的第二觸控電極120a和第三觸控電極130a。與此同時，第二觸控驅動訊號(TDS2)未被提供至與未感測觸控力道的第一觸控電極140的區域對應的第二觸控電極120a和第三觸控電極130a。
也就是說，用於感測觸控位置的第二觸控驅動訊號(TDS2)僅被提供至與感測觸控力道的區域對應的第二觸控電極120a和第三觸控電極130a，藉以可以降低感測觸控位置的驅動時間。
然後，第二觸控驅動器320自提供有第二觸控驅動訊號(TDS2)的第二觸控電極120a和第三觸控電極130a接收第二觸控感測訊號 (TSS2)，從而感測觸控位置。
也就是說，通過感測提供有第二觸控驅動訊號(TDS2)的第二觸控電極120a和第三觸控電極130a的電容並且將所感測的電容與參考電容進行比較來感測精確的觸控位置。
在此情況下，感測觸控力道的第一觸控電極140的區域表示於其中出現觸控。因此，即使第二觸控驅動訊號(TDS2)僅被提供至與在全部第二觸控感測器中感測觸控力道的第一觸控電極140對應的第二觸控電極120a和第三觸控電極130a，可以精確地感測觸控位置。
此外，第二觸控驅動訊號(TDS2)被提供至小數量的第二觸控電極120a和第三觸控電極130a，以便於可以降低訊號干擾，從而改善觸控位置感測效率以及降低功耗。
第10圖顯示當單一觸控出現在觸控面板時的觸控力道和觸控位置感測方法。在下文中，將參考第5圖和第11圖描述當多觸控出現在觸控面板時的觸控力道和觸控位置感測方法。
參考第5圖和第11圖，第一觸控驅動器310提供第一觸控驅動訊號(TDS1)至觸控面板100的全部第一觸控電極140，並且自全部第一觸控電極140接收第一觸控感測訊號(TSS1)，從而感測觸控力道。如果複數個區域被觸控而不是一個區域，感測複數個觸控的觸控力道。
第一觸控驅動器310產生用於複數個觸控的觸控力道的資料，並且將所產生的資料提供至控制器330。第一觸控驅動器310提供用於複數個觸控區域的一般觸控位置資訊和用於複數個觸控的觸控力道的資料至控制器330。
控制器330基於用於複數個觸控的觸控力道的資料和用於複數個觸控區域的一般觸控位置資訊產生控制訊號，用於控制產生在第二觸控驅動器320中的第二觸控驅動訊號(TDS2)的產生和輸出，並且將所產生的控制訊號提供至第二觸控驅動器320。
第二觸控驅動器320基於自控制器330提供的控制訊號產生第二觸控驅動訊號(TDS2)，並且將所產生的第二觸控驅動訊號(TDS2)提供至第二觸控感測器。
為了降低用於感測觸控位置的觸控驅動時間以及改善觸控位置 感測效率，第二觸控驅動器320將第二觸控驅動訊號(TDS2)提供至與感測觸控力道的第一觸控電極140對應的複數個第二觸控電極120a和複數個第三觸控電極130a。與此同時，第二觸控驅動訊號(TDS2)未被提供至與未感測觸控力道的第一觸控電極140對應的第二觸控電極120a和第三觸控電極130a。
然後，第二觸控驅動器320感測提供有第二觸控驅動訊號(TDS2)的複數個第二觸控電極120a和複數個第三觸控電極130a的電容，並且將感測的電容與參考電容進行比較，以便可以精確地感測複數個觸控的位置。
在此情況下，第二觸控驅動訊號(TDS2)被選擇性地提供至與在全部第二觸控感測器中感測觸控力道的複數個區域對應的複數個第二觸控電極120a和複數個第三觸控電極130a，藉以可以精確地感測觸控位置。
基本上，線自電容型觸控方法在感測多觸控上具有侷限性。然而，在根據本發明實施例的觸控面板及驅動該觸控面板的裝置的情況下，使用第一觸控電極通過全部點自電容型觸控方法來感測觸控力道，基於觸控力道感測結果通過線自電容型觸控方法來感測觸控位置，藉以可以實現多觸控感測。
因為第二觸控驅動訊號(TDS2)僅被提供至全部第二觸控電極120a和第三觸控電極130a中的一些第二觸控電極120a和一些第三觸控電極130a，可以降低訊號干擾，此外還可以改善觸控位置感測效率，降低功耗。
對於一個畫框週期，降低用於觸控位置感測的驅動時間(t2)，顯示週期和觸控力道感測週期(t1)通過用於觸控位置感測的驅動時間(t2)的降低時間而增加，以便可以改善顯示效率，改善觸控力道感測效率和觸控位置感測效率。
根據本發明的實施例，觸控面板以及驅動該觸控面板的裝置能夠進行觸控位置感測和觸控力道感測，此外還改善觸控力道感測效率。
此外，可以降低用於感測觸控位置的觸控驅動時間以及改善觸控位置感測效率。
此外，根據本發明實施例的觸控面板保持優良觸控感測效率， 還通過確保顯示週期足夠長來改善圖像品質。
熟悉本領域的技術人員顯而易見地是，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，可以對本發明的實施例做出各種修改和變換。因此，可以意識到，本發明涵蓋在所附申請專利範圍及其等同物的範圍內所提供的本發明的修改和變換。
本申請案主張於2014年8月28日在韓國提交的專利申請第10-2014-0113442號的優先權權益，該專利申請在此全部引用作為參考。

Claims (18)

  1. 一種觸控感測顯示裝置，包括：一彩色濾光片；複數個第一觸控電極，用於觸控的觸控力道感測；複數個第二觸控電極，用於觸控的觸控位置感測，並且通過該彩色濾光片與該等第一觸控電極分離；以及一驅動器，用於：對該觸控力道感測，依據觸控以及該等第一觸控電極之間的一距離而感測電容變化；以及對該觸控位置感測，依據觸控而感測該等第二觸控電極的電容變化。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的觸控感測顯示裝置，其中，該驅動器包括：一第一觸控驅動器，提供至少一第一觸控驅動訊號至該等第一觸控電極，用於感測觸控的力水平；以及一第二觸控驅動器，提供至少一第二觸控驅動訊號至該等第二觸控電極，用於感測觸控的位置。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的觸控感測顯示裝置，其中，該驅動器包括：一第一觸控驅動器，提供至少一第一觸控驅動訊號至該等第一觸控電極，用於感測觸控的力水平，並且產生表示與一觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的資料；一控制器，基於表示與該觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的該資料，產生至少一表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的控制訊號；以及一第二觸控驅動器，基於表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的該控制訊號，提供至少一第二觸控驅動訊號至該等第二觸控電極的子集，用於感測觸控的位置。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述的觸控感測顯示裝置，進一步包括：複數條導線，連接該等第一觸控電極至該驅動器，該等導線的每一個連接至該等第一觸控電極的一單一對應的第一觸控電極。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述的觸控感測顯示裝置，進一步包括：一TFT基板，其中該等第二觸控電極位於該TFT基板上，該彩色濾光片位於該等第二觸控電極上，且該等第一觸控電極位於該彩色濾光片上；以及一蓋板，位於該等第一觸控電極上，該蓋板包括一彈性介質層和位於該彈性介質層上的一覆蓋層。
  6. 一種觸控感測顯示裝置，包括：一彩色濾光片；複數個第一觸控電極，用於觸控的觸控力道感測；複數個第二觸控電極，用於觸控的觸控位置感測，並且通過該彩色濾光片與該等第一觸控電極分離；以及一蓋板，位於該等第一觸控電極上，該蓋板包括一彈性介質層，其由於該觸控力道而導致厚度變化。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述的觸控感測顯示裝置，其中，該彈性介質層包括PDMS(聚二甲基矽氧烷)、丙烯酸或聚氨基甲酸乙酯的至少其中之一。
  8. 依據申請專利範圍第1項或者第6項所述的觸控感測顯示裝置，其中，多組該等第二觸控電極被連接在一起作為在第一方向上定向的一第一複數條觸控電極線，並且多組該等第二觸控電極被連接在一起作為在與該第一方向垂直的第二方向上定向的一第二複數條觸控電極線。
  9. 依據申請專利範圍第1或者第6項項所述的觸控感測顯示裝置，其中，該等第一觸控電極是位於該彩色濾光片上的複數個外掛型觸控電極，該等第二觸控電極是位於一TFT基板上的複數個內嵌型觸控電極。
  10. 一種觸控感測顯示裝置，包括：複數個第一觸控電極；複數個第二觸控電極；一第一觸控驅動器，被驅動以提供至少一第一觸控驅動訊號至該等第一觸控電極，用於感測觸控的力水平，並且產生表示與一觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的資料；一控制器，基於表示與該觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的該資料，產生至少一表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的控制訊號；以及一第二觸控驅動器，基於表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的該控制訊號，提供至少一第二觸控驅動訊號至該等第二觸控電極的子集，用於感測觸控的位置。
  11. 依據申請專利範圍第10項所述的觸控感測顯示裝置，進一步包括：一彩色濾光片，分離該等第一觸控電極和該等第二觸控電極。
  12. 依據申請專利範圍第11項所述的觸控感測顯示裝置，其中，該等第一觸控電極是位於該彩色濾光片上的複數個外掛型觸控電極，該等第二觸控電極是位於一TFT基板上的複數個內嵌型觸控電極。
  13. 依據申請專利範圍第10項所述的觸控感測顯示裝置，進一步包括：一蓋板，位於該等第一觸控電極上，該蓋板包括一彈性介質層，其由於該觸控力道而導致厚度變化。
  14. 依據申請專利範圍第10項所述的觸控感測顯示裝置，進一步包括：複數條導線，連接該等第一觸控電極至該第一觸控驅動器，該等導線的每一條連接至該等第一觸控電極的一單一對應的第一觸控電極。
  15. 依據申請專利範圍第10項所述的觸控感測顯示裝置，其中，多組該等第二觸控電極被連接在一起作為在第一方向上定向的一第一複數條 觸控電極線，並且多組該等第二觸控電極被連接在一起作為在與該第一方向垂直的第二方向上定向的一第二複數條觸控電極線。
  16. 依據申請專利範圍第10項所述的觸控感測顯示裝置，進一步包括：一顯示驅動電路，在一畫框週期的一第一部分期間施加資料電壓至該顯示裝置的資料線；其中，該第一觸控驅動器在一畫框週期的該第一部分期間產生該等第一觸控驅動訊號，該第二觸控驅動器在該畫框週期的一第二部分期間產生該等第二觸控驅動訊號。
  17. 一種在觸控感測顯示裝置中操作的方法，包括：提供至少一第一觸控驅動訊號至複數個第一觸控電極，用於感測觸控的力水平，並且產生表示與一觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的資料；基於表示與該觸控區域對應的該等第一觸控電極的子集的該資料，產生至少一表示與該觸控區域對應的複數個第二觸控電極的子集的控制訊號；以及基於表示與該觸控區域對應的該等第二觸控電極的子集的該控制訊號，提供至少一第二觸控驅動訊號至該等第二觸控電極的子集，用於感測觸控的位置。
  18. 依據申請專利範圍第17項所述的方法，進一步包括：在一畫框週期的一第一部分期間施加資料電壓至該顯示裝置的資料線；其中，該等第一觸控驅動訊號在該畫框週期的該第一部分期間被驅動；以及其中，該等第二觸控驅動訊號在該畫框週期的一第二部分期間被驅動。
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