TWI584186B - 觸控顯示面板及其驅動方法 - Google Patents

Description

觸控顯示面板及其驅動方法

本案係關於一種觸控顯示面板及其驅動方法，特別是關於一種可執行壓力偵測的觸控顯示面板及其驅動方法。

隨著電容式觸控技術的發展，現有的電容式觸控螢幕不僅可偵測使用者手指位置，亦可偵測使用者手指施加的壓力大小，並相應於使用者施加壓力大小進行相應操作。

然而，由於使用者施加壓力於觸控螢幕上時，手指與螢幕之間接觸面積的變化會導致感測訊號的感測誤差，降低感測的準確度，嚴重時亦可能造成系統的錯誤操作。

為解決上述問題，本案的一態樣為一種觸控顯示面板。觸控顯示面板包含複數條第一感應電極、複數條第二感應電極以及複數條第三感應電極。第一感應電極用以輸出掃描訊號。第二感應電極，用以於圖框中的第一期間內根據掃描訊號產生壓力感測訊號，於圖框中的第二期間內根據掃描訊號產生觸控感測訊號。第三感應電極間隔排列於第二感應電極之 間，用以於第一期間接收具有固定電位的預設電壓，於第二期間處於浮接狀態。

本案的另一態樣為一種觸控顯示面板的驅動方法。驅動方法包含：於第一感應電極上輸出掃描訊號；在第一操作階段中，提供預設電壓至第三感應電極；自第二感應電極讀取壓力感測訊號，壓力感測訊號係於第一操作階段中根據掃描訊號產生；在第二操作階段中，控制第三感應電極處於浮接狀態；以及自第二感應電極讀取觸控感測訊號，觸控感測訊號係於第二操作階段中根據掃描訊號產生。

綜上所述，本揭露內容透過應用上述實施例，於觸控顯示面板中設置遮蔽電極，並根據感測模式切換遮蔽電極的狀態，以分別於圖框中的不同期間感測手指感應電容的變化以及感應電極之間互電容的變化，以實現觸控感測及壓力感測。如此一來，便可提高觸控顯示面板中觸控感測及壓力感測的準確度，改善現有技術當中的種種問題。

100‧‧‧觸控顯示面板

110‧‧‧訊號提供電路

120~126、140~144、161~163‧‧‧感應電極

130‧‧‧觸控邏輯電路

150‧‧‧感測選擇電路

201‧‧‧偏光板

202‧‧‧薄膜電晶體基板

203‧‧‧畫素陣列

204‧‧‧顯示介質層

205‧‧‧彩色濾光片

206‧‧‧彩色濾光片基板

207‧‧‧偏光板

600‧‧‧驅動方法

Cf‧‧‧手指感應電容

Cp‧‧‧寄生電容

Cm‧‧‧互電容

GND‧‧‧接地端

Tx‧‧‧掃描訊號

Rx‧‧‧感測訊號

Rx1‧‧‧壓力感測訊號

Rx2‧‧‧觸控感測訊號

DS、DS1~DS3‧‧‧切換訊號

P1、P2、P21‧‧‧期間

F1‧‧‧圖框

S610~S680‧‧‧操作

第1圖為根據本案部分實施例所繪示的電容式觸控辨識技術的示意圖。

第2圖為根據本案部分實施例所繪示的觸控顯示面板的示意圖。

第3圖為根據本案部分實施例所繪示的第2圖中所示切換訊號的波形示意圖。

第4圖為根據本案部分實施例所繪示的觸控顯示面板的側視剖面圖。

第5圖為根據本案其他部分實施例所繪示的觸控顯示面板的示意圖。

第6圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的驅動方法的流程圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本案的態樣，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，並未依照原尺寸作圖，實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同之符號標示來進行說明以便於理解。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。此外，本文中所使用之『及/或』，包含相關列 舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。

於本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、...等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。

請參考第1圖。第1圖為根據本案部分實施例所繪示的電容式觸控辨識技術的示意圖。在第1圖所示實施例中，感應電極120係作為掃描電極，感應電極140係作為偵測電極。如第1圖所示，感應電極120與感應電極140之間存在互電容Cm，感應電極140與接地端GND之間具有寄生電容Cp。在電容式觸控辨識技術中，當使用者的手指尚未接近感應電極140時，感應電極120傳遞掃描訊號Tx，並透過互電容Cm與寄生電容Cp使感應電極140相應產生感測訊號Rx。

當使用者的手指接近由感應電極120和感應電極140配置而成的陣列時，於感應電極140與手指之間會產生手指感應電容Cf。由於手指感應電容Cf導致整體電容值改變，因此感應電極140輸出的感測訊號Rx也隨之改變。如此一來，後續邏輯電路便可藉由讀取感測訊號Rx的變化判斷使用者手指於觸控面板上的相對位置，實現觸控辨識。

此外，在部分實施例中，電容式觸控辨識技術可進一步偵測使用者手指按壓力度的大小，並根據壓力大小的差 異辨識使用者的操作。具體來說，當使用者的手指施力於感應電極140上時，感應電極140與感應電極120之間的距離會根據按壓力道的大小產生形變，進而導致互容值Cm的改變。由於互容值Cm的變化導致整體電容值改變，因此感應電極140輸出的感測訊號Rx也隨之改變。如此一來，後續邏輯電路便可藉由讀取感測訊號Rx的變化判斷使用者手指於觸控面板上的壓力大小，實現壓力辨識。

然而，當按壓力度改變時，使用者手指與感應電極140之間的面積亦隨之變化，進而導致手指感應電容Cf變化。如此一來，當邏輯電路進行壓力偵測時，感應電極140輸出的感測訊號Rx所反映的整體電容值變化便無法準確反映出因壓力形變所產生之互容值Cm的變化。

請參考第2圖。第2圖為根據本案部分實施例所繪示的觸控顯示面板100的示意圖。在部分實施例中，觸控顯示面板100包含感應電極121~126、141~144與161~163，掃描訊號提供電路110、觸控邏輯電路130以及感測選擇電路150。

在部分實施例中，感應電極121~126作為掃描電極，與感應電極141~144、161~163以陣列配置。感應電極141~144作為偵測電極。感應電極161~163間隔排列於感應電極141~144之間，以作為遮蔽電極。

感應電極121~126用以自掃描訊號提供電路110提供並輸出掃描訊號Tx。感應電極141~144用以根據掃描訊號Tx產生感測訊號Rx。具體來說，在部分實施例中，於一圖框(frame)中的不同期間內，感應電極141~144可分別根據掃 描訊號產生感測訊號Rx，如壓力感測訊號Rx1以及觸控感測訊號Rx2。舉例來說，感應電極141~144可於圖框中的第一期間執行壓力感測，產生壓力感測訊號Rx1，並於同一圖框中的第二期間執行觸控感測，產生觸控感測訊號Rx2，其具體實現方式將在後續段落中搭配相關圖式進行說明。

在部分實施例中，觸控邏輯電路130電性連接於感應電極141~144，並用以根據觸控感測訊號Rx2產生表示觸控位置之觸控位置資料，並根據壓力感測訊號Rx1產生表示觸控力道之壓力大小資料。如此一來，觸控邏輯電路130便可於進行觸控感測時根據觸控位置資料判斷使用者手指的觸碰位置，於進行壓力感測時根據壓力大小資料判斷使用者手指觸碰力道之大小和狀態。在部分實施例中，觸控邏輯電路130可根據選擇訊號導通感應電極141~144，以偵測感應電極141~144上相應的感測訊號Rx，並將其讀出。

在部分實施例中，感測選擇電路150電性連接於感應電極161~163，並用以選擇性地分別輸出切換訊號DS。具體來說，當感應電極161~163處於第一期間時，相應的切換訊號DS控制感應電極161~163接收具有固定電位的預設電壓。當感應電極161~163處於第二期間時，相應的切換訊號DS控制感應電極161~163處於浮接狀態。在部分實施例中，上述具有固定電位的預設電壓可大致為零電壓，但本案並不以此為限。

如此一來，當感應電極141~144於第一期間執行壓力感測時，具有固定電位的感應電極161~163可進行屏蔽， 以降低如第1圖所示之手指感應電容Cf對整體電容值的影響。藉此，感應電極141~144所產生的壓力感測訊號Rx1，便可呈現互電容Cm因手指壓力導致距離改變所造成的變化。換言之，壓力感測訊號Rx1可對應於感應電極141~144與感應電極121~126之間垂直距離的變化。

相對地，當感應電極141~144於第二期間執行觸控感測時，感應電極161~163處於浮接裝態，沒有定電壓屏蔽。藉此，感應電極141~144所產生的觸控感測訊號Rx2可呈現使用者手指所在區域產生的手指感應電容Cf對整體電容值的影響。

藉此，觸控顯示面板100透過感應電極161~163在不同感測模式下於浮接狀態和定電位裝態之間切換，可減少觸控邏輯電路130接收的感測訊號Rx於不同感測模式時的誤差，以提高觸控顯示面板100執行感測時的靈敏度和準確性。

請一併搭配參考第3圖。第3圖為根據本案部分實施例所繪示的第2圖中所示切換訊號DS的波形示意圖。如第3圖所示，在本實施例中，在同一個圖框F1內，包含壓力感測期間P1以及顯示畫面期間P2。觸控顯示面板100可於顯示畫面期間P2藉由顯示陣列顯示畫面，其中顯示畫面期間P2更包含觸控感測期間P21。於壓力感測期間P1內，切換訊號DS提供具有固定電位的預設電壓進行屏蔽。舉例來說，在本實施例中切換訊號DS提供接地端GND的電壓。於顯示畫面期間P2內，切換訊號DS控制感應電極161~163處於浮接(floating)狀態。如此一來，在顯示畫面期間P2內的觸控感測期間P21執行 觸控感測時，便可偵測到手指感應電容Cf的變化。

此外，在部分實施例中，觸控邏輯電路130亦可將壓力感測期間P1偵測到的電容變化與觸控感測期間P21偵測到的電容變化相減運算，以更精確地計算整體電容值變化中手指感應電容Cf與互電容Cm各自的變化程度。

請參考第4圖。第4圖為根據本案部分實施例所繪示的觸控顯示面板100的側視剖面圖。為方便及清楚說明起見，第4圖所繪示的觸控顯示面板100可配合第2圖所示實施例進行說明，但不以此為限。於第4圖中，與第2圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解。

如第4圖所示，觸控顯示面板100更包含偏光板201、薄膜電晶體基板202、畫素陣列203、顯示介質層204、彩色濾光片205、彩色濾光片基板206以及偏光板207。薄膜電晶體基板202和其上的畫素陣列203配置於偏光板201上方，彩色濾光片205配置於薄膜電晶體基板202上方。顯示介質層204配置於薄膜電晶體基板202與彩色濾光片205之間。彩色濾光片基板206和偏光板207配置於彩色濾光片205上方。在部分實施例中，薄膜電晶體基板202、彩色濾光片基板207可為玻璃基板。

請繼續參考第4圖。如圖中所示，前述實施例中的感應電極121~126設置於薄膜電晶體基板202上的導電金屬層內。具體來說，在部分實施例中，感應電極121~126可為畫素陣列203中複數個畫素之共同電壓電極，以簡化感應電極的電路設計。此外，感應電極141~144與感應電極161~163 交錯排列並設置於彩色濾光片基板206上的另一層導電金屬層內。如此一來，當使用者施加較大壓力時，薄膜電晶體基板202與彩色濾光片基板206之間的距離改變，分別設置於其上的感應電極121~126、感應電極141~144與感應電極161~163之間的距離也隨之改變。

值得注意的是，第4圖所繪示僅為本揭示內容可能的實施方式之一，並非用以限制本案。在其他實施例中，本領域具有通常知識者亦可於不同種類的顯示面板的結構上相應地設置感應電極121~126與感應電極141~144、161~163。

請參考第5圖。第5圖為根據本案其他部分實施例所繪示的觸控顯示面板100A的示意圖。於第5圖中，與第2圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解。和第2圖所示實施例相比，在本實施例中，感測選擇電路150A選擇性地分別輸出切換訊號DS1、DS2和DS3至感應電極161~163。如此一來，感應電極161~163便可分別根據相應的切換訊號DS1~DS3處在不同的電壓狀態。

換言之，感應電極161~163可分為第一群與第二群。當切換訊號DS1控制第一群的感應電極(如：感應電極161)處於浮接狀態時，切換訊號DS2、DS3控制第二群的感應電極(如：感應電極162、163)用以接收預設電壓。相對地，當切換訊號DS1控制第一群的感應電極(如：感應電極161)用以接收預設電壓時，切換訊號DS2、DS3控制第二群的感應電極(如：感應電極162、163)處於浮接狀態。

如此一來，於第5圖中所繪示的實施例中，觸控 顯示面板100A便可於面板上的不同區域分別執行壓力感測與觸碰感測，且執行壓力感測的區域與觸碰感測的區域的位置以及範圍皆可根據需求動態地進行調整。舉例來說，在部分實施例中，當觸控顯示面板100A已經判斷出使用者手指觸碰的區域後，便可提供預設電壓至該區域鄰近的遮蔽電極執行壓力感測，而維持其他遮蔽電極處於浮接狀態，繼續執行觸控感測。

值得注意的是，為了簡化說明起見，上述各個實施例中所繪示的感應電極121~126、141~144與161~163的數量僅為釋例之用。本領域的技術人員可增加或減少感應電極121~126、141~144與161~163的數量，亦為本揭示內容可能的實施方式。相似地，感應電極161~163可任意分配為第一群的感應電極或第二群的感應電極，甚至更多群的感應電極，亦為本揭示內容可能的實施方式。

本揭示內容的另一種實施態樣為一種觸控顯示面板100的驅動方法。請參考第6圖。第6圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的驅動方法600的流程圖。為方便及清楚說明起見，下述驅動方法600是配合第1圖~第5圖所示實施例進行說明，但不以此為限，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可對作各種更動與潤飾。如第6圖所示，驅動方法600包含操作S610、S620、S630、S640以及S650。

首先，在操作S610中，掃描訊號提供電路110於感應電極121~126上輸出掃描訊號Tx。接著，在操作S620中，在第一操作階段(如：壓力感測期間P1)中，感測選擇電路150提供預設電壓至感應電極161~163。接著，在操作S630中， 觸控邏輯電路130自感應電極141~144讀取壓力感測訊號Rx1。壓力感測訊號Rx1係於第一操作階段中根據掃描訊號Tx產生。

接著，在操作S640中，在第二操作階段中(如：顯示畫面期間P2)，感測選擇電路150控制感應電極161~163處於浮接狀態。接著，在操作S650中，觸控邏輯電路130自感應電極141~144讀取觸控感測訊號Rx2。觸控感測訊號Rx2係於第二操作階段中根據掃描訊號Tx產生。

如此一來，透過以上驅動方法，觸控顯示面板100便可控制遮蔽電極的操作狀態提高壓力感測與觸控感測的準確度，降低感測誤差。

在部分實施例中，驅動方法600更包含操作S660和S670。在操作S660中，在第一操作階段中，由觸控邏輯電路130根據壓力感測訊號Rx1產生表示觸控力道之壓力大小資料。在操作S670中，在第二操作階段中，由觸控邏輯電路130根據觸控感測訊號Rx2產生表示觸控位置之觸控位置資料。

此外，在其他部分實施例中，驅動方法600更包含操作S680。在操作S680中，感測選擇電路150分別輸出複數個切換訊號DS1~DS3至感應電極161~163，以控制觸控顯示面板100中第一群的感應電極161~163接收預設電壓，第二群的感應電極161~163處於浮接狀態。

所屬技術域具有通常知識者可直接瞭解驅動方法600如何基於上述實施例中的觸控顯示面板100以執行該等操作及功能，故不再此贅述。

於上述之內容中，包含示例性的步驟。然而此些步驟並不必需依序執行。在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。

綜上所述，本揭露內容透過應用上述實施例，於觸控顯示面板100中設置遮蔽電極，並根據感測模式切換遮蔽電極的狀態，以分別於一圖框中的不同期間感測手指感應電容的變化以及感應電極之間互電容的變化，以實現觸控感測及壓力感測。如此一來，便可提高觸控顯示面板100中觸控感測及壓力感測的準確度，改善現有技術當中的種種問題。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控顯示面板

110‧‧‧訊號提供電路

121~126、141~144、161~163‧‧‧感應電極

130‧‧‧觸控邏輯電路

150‧‧‧感測選擇電路

Tx‧‧‧掃描訊號

Rx‧‧‧感測訊號

Rx1‧‧‧壓力感測訊號

Rx2‧‧‧觸控感測訊號

DS‧‧‧切換訊號

Claims (10)

1. 一種觸控顯示面板，包含：複數條第一感應電極，用以輸出一掃描訊號；複數條第二感應電極，用以於一圖框中的一第一期間內根據該掃描訊號產生一壓力感測訊號，於該圖框中的一第二期間內根據該掃描訊號產生一觸控感測訊號；以及複數條第三感應電極，該些第三感應電極間隔排列於該些第二感應電極之間，用以於該第一期間接收具有一固定電位的一預設電壓，於該第二期間處於浮接狀態。
2. 如請求項1所述的觸控顯示面板，更包含：一感測選擇電路，用以選擇性地分別輸出至少一切換訊號，其中當該些第三感應電極任一者處於該第一期間時，相應的切換訊號控制該第三感應電極接收該預設電壓，當該些第三感應電極任一者處於該第二期間時，相應的切換訊號控制該第三感應電極處於浮接狀態。
3. 如請求項1所述的觸控顯示面板，其中該些第三感應電極包含一第一群第三感應電極以及一第二群第三感應電極，當該第一群第三感應電極處於浮接狀態時，該第二群第三感應電極用以接收該預設電壓；當該第一群第三感應電極用以接收該預設電壓時，該第二群第三感應電極處於浮接狀態。
4. 如請求項1所述的觸控顯示面板，更包含：一觸控邏輯電路，電性連接於該些第二感應電極，用以根據該觸控感測訊號產生表示觸控位置之一觸控位置資料，並根據該壓力感測訊號產生表示觸控力道之一壓力大小資料。
5. 如請求項1所述的觸控顯示面板，其中該些第一感應電極係設置於該觸控顯示面板的一薄膜電晶體基板上，該些第三感應電極以及該些第二感應電極係設置於該觸控顯示面板的一彩色濾光片基板上。
6. 如請求項1所述的觸控顯示面板，其中該壓力感測訊號係對應於該些第一感應電極與該些第二感應電極之間一垂直距離的變化。
7. 如請求項1所述的觸控顯示面板，更包含：一畫素陣列，該畫素陣列包含複數個畫素，其中該些第一感應電極係為該些畫素之共同電壓電極。
8. 一種觸控顯示面板的驅動方法，其中該觸控顯示面板包含複數條第一感應電極、複數條第二感應電極以及複數條第三感應電極，其中該些第三感應電極間隔排列於該些第二感應電極之間，該驅動方法包含：於該些第一感應電極上輸出一掃描訊號； 在一第一操作階段中，提供一預設電壓至該些第三感應電極；自該些第二感應電極讀取一壓力感測訊號，該壓力感測訊號係於該第一操作階段中根據該掃描訊號產生；在一第二操作階段中，控制該些第三感應電極處於浮接狀態；以及自該些第二感應電極讀取一觸控感測訊號，該觸控感測訊號係於該第二操作階段中根據該掃描訊號產生。
9. 如請求項8所述的驅動方法，更包含：在該第一操作階段中，由一觸控邏輯電路，根據該壓力感測訊號產生表示觸控力道之一壓力大小資料；以及在該第二操作階段中，由該觸控邏輯電路，根據該觸控感測訊號產生表示觸控位置之一觸控位置資料。
10. 如請求項9所述的驅動方法，更包含：分別輸出複數個切換訊號至該些第三感應電極，以控制該觸控顯示面板中一第一群第三感應電極接收該預設電壓，該觸控顯示面板中一第二群第三感應電極處於浮接狀態。