TWI573067B

TWI573067B - 觸控驅動裝置、觸控驅動方法與觸控顯示系統

Info

Publication number: TWI573067B
Application number: TW104131333A
Authority: TW
Inventors: 何嘉銘; 張耀光
Original assignee: 奇景光電股份有限公司
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2017-03-01
Also published as: TW201712517A

Description

觸控驅動裝置、觸控驅動方法與觸控顯示系統

本發明是有關於一種觸控裝置，且特別是有關於一種觸控驅動裝置、觸控驅動方法與觸控顯示系統。

在內嵌式觸控(In-cell Touch)的顯示面板（以下稱為觸控顯示面板）裡，共同電極（common electrode，多個像素所共用的電容電極）除了在顯示驅動期間傳輸共同電壓（common voltage）VCOM給這些像素的液晶電容，共同電極還可以在觸控驅動期間被用來作為觸控感測電極。一般而言，觸控顯示面板的顯示驅動器的製程都是以高壓製程所製造，也就是說共同電極的共同電壓VCOM可能是高電壓（例如8V）。因此，耦接至共同電極的觸控驅動器（或觸控驅動裝置）亦必須是以高壓製程所製造，以便耐受共同電壓VCOM的高電壓準位。無論如何，相比於以低壓製程所製造的積體電路而言，高壓製程所製造的積體電路通常是非常昂貴的。若以低壓製程所製造的觸控驅動器（或觸控驅動裝置）搭配以高壓製程所製造的顯示驅動器，則共同電極的高電壓可能會毀損觸控驅動器。

本發明提供一種觸控驅動裝置、觸控驅動方法與觸控顯示系統，使得觸控驅動裝置可使用低壓製程來製造，而此低壓製程的觸控驅動裝置可以利用具有高電壓的共同電極作為觸控感測電極。

本發明的實施例提供一種觸控驅動裝置，包括驅動電路、電容器以及感測電路。驅動電路的輸出端電性連接至觸控顯示面板的驅動電極線。在觸控驅動期間，驅動電路輸出驅動信號至驅動電極線。電容器的第一端電性連接至觸控顯示面板的多個像素的共同電極線。感測電路的輸入端電性連接至電容器的第二端。在觸控驅動期間，感測電路經由電容器感測共同電極線，以便偵測觸控顯示面板的觸碰事件。

在本發明的一實施例中，上述的共同電極線還電性連接至共同電壓產生器。在顯示驅動期間，共同電壓產生器通過共同電極線供應共同電壓給這些像素的共同電極，且感測電路不感測共同電極。在觸控驅動期間，共同電壓產生器不供應共同電壓給共同電極，且感測電路通過電容器與共同電極線感測共同電極以便偵測觸碰事件。

本發明的實施例提供一種觸控驅動方法。觸控驅動方法包括：由驅動電路於觸控驅動期間輸出驅動信號至觸控顯示面板的驅動電極線；由電容器濾除觸控顯示面板的多個像素的共同電極線的直流成份，而傳輸共同電極線的交流成份；以及由感測電路於觸控驅動期間感測電容器所傳輸的共同電極線的交流成份，以便偵測觸控顯示面板的觸碰事件。

在本發明的一實施例中，上述的觸控驅動方法更包括：在顯示驅動期間由共同電壓產生器通過共同電極線供應共同電壓給這些像素的共同電極，其中感測電路在顯示驅動期間不感測共同電極；以及在觸控驅動期間不供應共同電壓給共同電極，其中感測電路在觸控驅動期間通過電容器與共同電極線感測共同電極以便偵測觸碰事件。

本發明的實施例提供一種觸控顯示系統，包括觸控顯示面板、共同電壓產生器以及觸控驅動裝置。觸控顯示面板包括多個像素、至少一驅動電極線以及至少一共同電極線。共同電壓產生器電性連接至共同電極線。觸控驅動裝置包括驅動電路、電容器以及感測電路。驅動電路的輸出端電性連接至驅動電極線，以於觸控驅動期間輸出驅動信號至驅動電極線。電容器的第一端電性連接至這些像素的共同電極線。感測電路的輸入端電性連接至電容器的第二端。於觸控驅動期間，感測電路經由電容器感測共同電極線，以便偵測觸控顯示面板的觸碰事件。

在本發明的一實施例中，在顯示驅動期間上述的共同電壓產生器通過共同電極線供應共同電壓給該些像素的共同電極，且感測電路不感測共同電極。在觸控驅動期間共同電壓產生器不供應共同電壓給共同電極，且感測電路通過電容器與共同電極線感測共同電極以便偵測觸碰事件。

在本發明的一實施例中，上述的共同電壓大於感測電路的操作電壓。

基於上述，本發明的實施例利用電容器濾除觸控顯示面板的共同電極線的直流成份，而將共同電極線的交流成份傳輸給觸控驅動裝置的感測電路。因此，觸控驅動裝置可使用低壓製程來製造，而此低壓製程的觸控驅動裝置可以利用具有高電壓的共同電極作為觸控感測電極。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。

圖1是說明內嵌式觸控(In-cell Touch)顯示面板（以下稱為觸控顯示面板100）之電路布局示意圖。圖1所示觸控顯示面板100係由兩基板（Substrate）構成，而於兩基板間填充有液晶材料作為液晶層（liquid crystal layer）。觸控顯示面板100設置有s*t個共同電極（common electrode，例如圖1所示共同電極CE_1_1、CE_s_1、CE_1_t與CE_s_t）、m條源極線（source line，或稱資料線，例如圖1所示源極線SL_1、SL_2、…、SL_i、…、SL_j、SL_j+1、…、SL_m）、n條閘極線（gate line，或稱掃描線，例如圖1所示閘極線GL_1、GL_2、…、GL_k、…、GL_s、GL_s+1、…、GL_n）以及m*n個像素（例如圖1所示像素P_1_1、P_2_1、…、P_i_1、…、P_j_1、P_j+1_1、…、P_m_1、P_1_2、P_2_2、…、P_i_2、…、P_j_2、P_j+1_2、…、P_m_2、…、P_1_k、P_2_k、…、P_i_k、…、P_j_k、P_j+1_k、…、P_m_k、…、P_1_h、P_2_h、…、P_i_h、…、P_j_h、P_j+1_h、…、P_m_h、P_1_h+1、P_2_h+1、…、P_i_h+1、…、P_j_h+1、P_j+1_h+1、…、P_m_h+1、…、P_1_n、P_2_n、…、P_i_n、…、P_j_n、P_j+1_n、…、P_m_n）。其中，所述s、t、i、j、m、k、s、n為整數。所述s、t、i、j、m、k、s、n可以依照設計需求來決定。

源極線SL_1～SL_m垂直於閘極線GL_1～GL_n。像素P_1_1～P_m_n係以矩陣的方式分佈於觸控顯示面板100上。圖1繪示了像素P_m_1的範例電路圖，而其他像素可以參照像素P_m_1而類推。閘極驅動器（gate driver，未繪示）耦接於觸控顯示面板100的閘極線GL_1～GL_n。閘極驅動器（未繪示）在顯示驅動期間可一個接著一個地輪流驅動（掃描）閘極線GL_1～GL_n的每一條。源極驅動器（source driver，未繪示）耦接於觸控顯示面板100的源極線SL_1～SL_m。配合閘極驅動器（未繪示）的掃描時序，源極驅動器（未繪示）可以在顯示驅動期間將源極驅動信號寫入觸控顯示面板100的多個像素以顯示影像。

於觸控驅動期間，共同電極CE_1_1～CE_s_t可以被用來當作觸控顯示面板的感測電極。驅動電路（容後說明）可以於觸控驅動期間輸出驅動信號至觸控顯示面板100的驅動電極線（例如源極線SL_1～SL_m或是額外配置的導線），而感測電路（容後說明）可以於觸控驅動期間感測共同電極CE_1_1～CE_s_t，以便偵測觸控顯示面板100的觸碰事件。

圖2是依照本發明實施例說明一種觸控顯示系統200的電路方塊示意圖。圖2所示觸控顯示系統200包括觸控顯示面板100、共同電壓產生器210以及觸控驅動裝置220。觸控顯示面板100包括多個像素、至少一個驅動電極線（例如圖2所示驅動電極線DL）以及至少一個共同電極線（例如圖2所示共同電極線CEL）。這些共同電極線CEL以一對一方式分別耦接至觸控顯示面板100的共同電極（例如圖2所示共同電極CE_1_1～CE_s_t）。圖2所示觸控顯示面板100的像素、驅動電極線DL以及共同電極CE_1_1～CE_s_t可以參照圖1的像素、驅動電極線以及共同電極的相關說明，故不再贅述。

請參照圖2，共同電壓產生器210電性連接至共同電極線CEL，如圖2所示。觸控驅動裝置220包括驅動電路221、感測電路222以及至少一個電容器（例如圖2所示電容器C）。驅動電路221的輸出端以一對一方式分別電性連接至觸控顯示面板100的驅動電極線（例如圖2所示驅動電極線DL）。電容器C的第一端電性連接至觸控顯示面板100的共同電極線CEL，而電容器C的第二端電性連接至感測電路222的輸入端，如圖2所示。其他電容器與共同電極線可以參照電容器C與共同電極線CEL的相關說明而類推，故不再贅述。

圖3是依照本發明實施例說明圖2所示觸控顯示系統200的觸控驅動方法的流程示意圖。步驟S310判斷觸控顯示系統200是操作在觸控驅動期間或是顯示驅動期間。當觸控顯示系統200是操作在顯示驅動期間時，步驟S320被執行。當觸控顯示系統200是操作在觸控驅動期間時，步驟S330被執行。

在步驟S320中，也就是在顯示驅動期間，共同電壓產生器210通過共同電極線（例如圖2所示共同電極線CEL）供應共同電壓（common voltage）VCOM給觸控顯示面板100的共同電極CE_1_1～CE_s_t，而感測電路222在顯示驅動期間不感測共同電極CE_1_1～CE_s_t。共同電壓產生器210可以任何方式實現之。例如在一些實施例中，共同電壓產生器210可以用習知共同電壓產生電路實現之。

在步驟S330中，也就是在觸控驅動期間，共同電壓產生器110不供應共同電壓VCOM給共同電極CE_1_1～CE_s_t。在觸控驅動期間，驅動電路（又稱TX電路）221輸出驅動信號至觸控顯示面板100的驅動電極線（例如圖2所示驅動電極線DL）。依照設計需求，觸控顯示面板100的驅動電極線DL可能是圖1所示源極線SL_1～SL_m，或是額外配置於觸控顯示面板100的導線（未繪示）。電容器C可以濾除觸控顯示面板100的共同電極線CEL的直流成份，而傳輸共同電極線CEL的交流成份給感測電路222。感測電路（又稱RX電路）222於觸控驅動期間可以感測電容器C所傳輸的共同電極線CEL的交流成份。因此，感測電路222可以在觸控驅動期間經由電容器C與共同電極線CEL感測共同電極CE_1_1，以便偵測觸控顯示面板100的共同電極CE_1_1的觸碰事件。其他電容器、共同電極線與共同電極可以參照電容器C、共同電極線CEL與共同電極CE_1_1的相關說明而類推，故不再贅述。驅動電路221與感測電路222可以任何方式實現之。例如在一些實施例中，驅動電路221與感測電路222可以用習知觸控驅動電路與習知觸控感測電路實現之。

一般而言，觸控顯示面板100的源極驅動器（未繪示）的製程都是以高壓製程所製造，以便於輸出高電壓來驅動像素P_1_1～P_m_n。舉例來說，源極線SL_1～SL_m的電壓擺幅（voltage swing）可能是0V至15V，而共同電極CE_1_1～CE_s_t的共同電壓VCOM可能是8V。基於電容器C來隔絕共同電極CE_1_1的電壓的直流成份和感測電路222的電壓的直流成份，圖2所示共同電極CE_1_1～CE_s_t的共同電壓VCOM可以大於感測電路222的操作電壓。如此一來，感測電路222就可以使用低壓製程來製作，而不會有共同電極CE_1_1～CE_s_t的高電壓毀損感測電路222的問題。相比於以高壓製程所製造的積體電路而言，低壓製程所製造的積體電路通常是較便宜且節省功耗。

圖4繪示了圖2所示觸控顯示面板100操作於觸控驅動期間的等效電路圖。圖4所繪示CM表示共同電極CE_1_1與對應驅動電極線之間的互容（Mutual capacitance），電阻器TXR表示驅動電路（又稱TX電路）221至所述對應驅動電極線之間電性路徑（例如圖2所示驅動電極線DL）的寄生電阻，而電容器TXC表示驅動電路221至所述對應驅動電極線之間電性路徑（例如圖2所示驅動電極線DL）的寄生電容。電阻器RXR表示感測電路（又稱RX電路）222至共同電極CE_1_1之間電性路徑（例如圖2所示共同電極線CEL）的寄生電阻，而電容器RXC表示感測電路222至共同電極CE_1_1之間電性路徑（例如圖2所示共同電極線CEL）的寄生電容。圖4所繪示ΔCM表示物件碰觸觸控顯示面板100（即發生觸碰事件）時，觸碰點的電容值變化量。偵測互容CM與電容值變化量ΔCM可以獲知觸碰事件是否發生。

電容器C的容值可以依照設計需求來決定。在一些實施例中，電容器C的容值可以遠大於所要偵測的互容CM，例如電容器C的容值可以大於互容CM的10倍。因為所要偵測的互容CM的容值遠小於電容器C的容值，因此整體的等效電容值的變動會以互容CM為主。因此，在感測電路222的感測路徑中串聯此顆電容器C並不會影響我們所要偵測的互容CM的值。在另一些實施例中，電容器C的容值可以接近於所要偵測的互容CM，例如電容器C的容值可以小於互容CM的10倍。較小容值的電容器C可達到訊號量衰減的效果，也可抑制雜訊的量，避免外部大雜訊造成感測電路222飽和。藉由調整此電容器C的容值大小，來滿足不同的設計需求，得到想要的結果。在一些實施例中，電容器C可以與感測電路222實現於同一個觸控積體電路內。在另一些實施例中，電容器C也可以是觸控積體電路（感測電路222）的外部電容元件。

綜上所述，本發明上述諸實施例可以利用電容器C濾除觸控顯示面板100的共同電極線CEL的直流成份，而將共同電極線CEL的交流成份傳輸給觸控驅動裝置220的感測電路222。因此，觸控驅動裝置220可使用低壓製程來製造，而此低壓製程的觸控驅動裝置220可以利用具有高電壓的共同電極CE_1_1作為觸控感測電極。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控顯示面板
200‧‧‧觸控顯示系統
210‧‧‧共同電壓產生器
220‧‧‧觸控驅動裝置
221‧‧‧驅動電路
222‧‧‧感測電路
ΔCM‧‧‧電容值變化量
C、RXC、TXC‧‧‧電容器
CE_1_1、CE_s_1、CE_1_t、CE_s_t‧‧‧共同電極
CEL‧‧‧共同電極線
CM‧‧‧互容
DL‧‧‧驅動電極線
GL_1、GL_2、GL_k、GL_s、GL_s+1、GL_n‧‧‧閘極線
P_1_1、P_2_1、P_i_1、P_j_1、P_j+1_1、P_m_1、P_1_2、P_2_2、P_i_2、P_j_2、P_j+1_2、P_m_2、P_1_k、P_2_k、P_i_k、P_j_k、P_j+1_k、P_m_k、P_1_h、P_2_h、P_i_h、P_j_h、P_j+1_h、P_m_h、P_1_h+1、P_2_h+1、P_i_h+1、P_j_h+1、P_j+1_h+1、P_m_h+1、P_1_n、P_2_n、P_i_n、P_j_n、P_j+1_n、P_m_n‧‧‧像素
RXR、TXR‧‧‧電阻器
S310～S330‧‧‧步驟
SL_1、SL_2、SL_i、SL_j、SL_j+1、SL_m‧‧‧源極線

圖1是說明內嵌式觸控(In-cell Touch)顯示面板之電路布局示意圖。圖2是依照本發明實施例說明一種觸控顯示系統的電路方塊示意圖。圖3是依照本發明實施例說明圖2所示觸控顯示系統的觸控驅動方法的流程示意圖。圖4繪示了圖2所示觸控顯示面板操作於觸控驅動期間的等效電路圖。

100‧‧‧觸控顯示面板

200‧‧‧觸控顯示系統

210‧‧‧共同電壓產生器

220‧‧‧觸控驅動裝置

221‧‧‧驅動電路

222‧‧‧感測電路

C‧‧‧電容器

CE_1_1、CE_s_1、CE_1_t、CE_s_t‧‧‧共同電極

CEL‧‧‧共同電極線

DL‧‧‧驅動電極線

Claims

一種觸控驅動裝置，包括：一驅動電路，其輸出端電性連接至一觸控顯示面板的一驅動電極線，以於一觸控驅動期間輸出一驅動信號至該驅動電極線；一電容器，其第一端電性連接至該觸控顯示面板的多個像素的一共同電極線；以及一感測電路，其輸入端電性連接至該電容器的第二端，以於該觸控驅動期間經由該電容器感測該共同電極線以便偵測該觸控顯示面板的一觸碰事件。
如申請專利範圍第1項所述的觸控驅動裝置，其中該共同電極線還電性連接至一共同電壓產生器，在一顯示驅動期間該共同電壓產生器通過該共同電極線供應一共同電壓給該些像素的一共同電極且該感測電路不感測該共同電極，以及在該觸控驅動期間該共同電壓產生器不供應該共同電壓給該共同電極且該感測電路通過該電容器與該共同電極線感測該共同電極以便偵測該觸碰事件。
如申請專利範圍第2項所述的觸控驅動裝置，其中該共同電壓大於該感測電路的操作電壓。
一種觸控驅動方法，包括：由一驅動電路於一觸控驅動期間輸出一驅動信號至一觸控顯示面板的一驅動電極線；由一電容器濾除該觸控顯示面板的多個像素的一共同電極線的直流成份，而傳輸該共同電極線的交流成份；以及由一感測電路於該觸控驅動期間感測該電容器所傳輸的該共同電極線的該交流成份，以便偵測該觸控顯示面板的一觸碰事件。
如申請專利範圍第4項所述的觸控驅動方法，更包括：在一顯示驅動期間由一共同電壓產生器通過該共同電極線供應一共同電壓給該些像素的一共同電極，其中該感測電路在該顯示驅動期間不感測該共同電極；以及在該觸控驅動期間不供應該共同電壓給該共同電極，其中該感測電路在該觸控驅動期間通過該電容器與該共同電極線感測該共同電極以便偵測該觸碰事件。
如申請專利範圍第5項所述的觸控驅動方法，其中該共同電壓大於該感測電路的操作電壓。
一種觸控顯示系統，包括：一觸控顯示面板，包括多個像素、至少一驅動電極線以及至少一共同電極線；一共同電壓產生器，電性連接至該共同電極線；以及一觸控驅動裝置，包括一驅動電路、一電容器以及一感測電路，其中該驅動電路的輸出端電性連接至該驅動電極線以於一觸控驅動期間輸出一驅動信號至該驅動電極線，該電容器的第一端電性連接至該些像素的該共同電極線，以及該感測電路的輸入端電性連接至該電容器的第二端以於該觸控驅動期間經由該電容器感測該共同電極線，以便偵測該觸控顯示面板的一觸碰事件。
如申請專利範圍第7項所述的觸控顯示系統，其中在一顯示驅動期間該共同電壓產生器通過該共同電極線供應一共同電壓給該些像素的一共同電極且該感測電路不感測該共同電極，以及在該觸控驅動期間該共同電壓產生器不供應該共同電壓給該共同電極且該感測電路通過該電容器與該共同電極線感測該共同電極以便偵測該觸碰事件。
如申請專利範圍第8項所述的觸控顯示系統，其中該共同電壓大於該感測電路的操作電壓。