TWI606379B - 具有整合觸控面板的顯示裝置 - Google Patents

Description

具有整合觸控面板的顯示裝置

本發明係關於一種顯示裝置，並且特別地，本發明關於一種具有整合觸控面板的顯示裝置。

一觸控面板係為安裝於一影像顯示裝置，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)、一電致發光裝置(EL)、一電泳顯示裝置(EPD)等中的一種輸入裝置，用以當觀看影像顯示裝置時透過按壓(或觸控)觸控螢幕中的一觸控感測器允許一使用者輸入預定的資訊。

近來，為了實現一薄型可移動終端，例如一智慧型手機、一膝上型電腦等，對具有一整合觸控面板的一內嵌式顯示裝置的需求不斷增加，其中此整合觸控面板安裝有觸控面板的配置元件。

以下，將結合『第1圖』描述具有整合觸控面板的一內嵌式顯示裝置之驅動。

『第1圖』係為根據習知技術的具有整合觸控面板的顯示裝置之示意圖。特別地，『第1圖』表示具有整合觸控面板的一內嵌式自電容顯示裝置。

在『第1圖』中，根據習知技術之具有整合觸控面板的一內嵌式自電容顯示裝置包含一面板10以及一顯示器驅動積體電路(IC)20，其中面板10形成複數個電極11以及分別連接至這些電極11的複數個線(圖未示)。

舉例而言，顯示器驅動積體電路20可將由於作用於面板10之電極11的一觸控輸入引起的電容的變化傳送至一觸控積體電路(圖未示)。

在面板10中，在電極11與線之間產生一寄生電容。隨著從顯示器驅動積體電路20至電極11的距離增加，這些電極11與這些線的一重疊區域增加。因此，隨著從顯示器驅動積體電路20至電極11的距離增加，電極11的寄生電容增加。

寄生電容中的偏差可導致使用一差分自感測單元(Differential Self Sensing Unit,DSSU)的一觸控感測方法之感測精確度與可靠性的降低。

有鑑於以上的問題，本發明之實施例關於一種具有整合觸控面板的顯示裝置。因此，本發明之實施例關於一種顯示裝置藉以克服由於習知技術之限制及缺點所產生的一個或多個問題。

本發明之實施例之一目的在於提供一種具有整合觸控面板的顯示裝置，適合於提高感測精確度與可靠性。

本發明其他的優點、目的和特徵將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明其他的優點、目的和特徵對於本領域的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其他優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合圖式部份，得以實現和獲得。

為了獲得本發明的這些目的和其他優點且根據本發明之一方面，提供了一種具有整合觸控面板的顯示裝置，此種具有整合觸控面板的顯示裝置包含：一觸控面板，具有複數個電極欄(electrode column)，每一電極欄具有定位於此電極欄中的複數個電極，這些電極欄具有彼此相鄰的至少一第一電極欄與一第二電極欄；複數個線，每一線連接至這些電極欄的一對應一個中包含的一對應電極；一顯示器驅動積體電路，連接至這些線，顯示器驅動積體電路用於將一觸控掃描訊號提供至一個或多個電極欄的這些電極；以及一觸控積體電路，用於接收基於來自這些電極的觸控掃描訊號產生的複數個觸控感測訊號；其中第一電極欄中這些線之長度隨著第一電極欄中的線在垂直於第一電極欄之線的一縱向的方向上進一步遠離不相鄰於第二電極欄的第一電極欄之一端的定位而增加；其中第二電極欄中這些線之長度隨著第二電極欄中的線在垂直於第二電極欄之這些線的一縱向的方向上進一步遠離第一電極欄之此一端的定位而減少；其中觸控 積體電路基於從這些電極欄的一個中至少兩個相鄰電極接收的觸控感測訊號確定一觸控輸入。

可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。

10‧‧‧面板

11‧‧‧電極

20‧‧‧顯示器驅動積體電路

100‧‧‧面板

110‧‧‧電極

111‧‧‧接觸孔

120‧‧‧線

130‧‧‧第一電極欄

140‧‧‧第二電極欄

150‧‧‧第三電極欄

200‧‧‧顯示器驅動積體電路

210‧‧‧共同電壓產生單元

220‧‧‧切換單元

300‧‧‧觸控積體電路

310‧‧‧觸控掃描訊號產生單元

320‧‧‧觸控感測單元

321‧‧‧差分輸入VI(電壓對電流)轉換器

e1至e48‧‧‧電極

S0至S24‧‧‧掃描資料

A‧‧‧區域

第1圖，係為根據習知技術之具有整合觸控面板的顯示裝置之示意圖。

第2圖，係為根據本發明一個實施例之具有整合觸控面板的顯示裝置之示意圖。

第3圖，係為根據本發明一個實施例之具有整合觸控面板的顯示裝置之一差分自感測之示意圖。

現在將詳細參考本發明之較佳實施例，這些實施例的一些實例在附圖中示出。在下面的描述中，當與本文檔相關的公知功能或配置之詳細描述確定對本發明的要點造成不必要的模糊理解時，它們的詳細描述將刪去。描述的處理步驟與/或操作的進行係為一實例；然而，除必需在一特定順序中發生的步驟與/或操作之外，步驟與/或操作的順序並不限於這裡的闡述，並且可按照本領域已知的變化。相同的標號表示相同的元件。在以下說明中使用的各元件名稱之選擇僅 為了方便書寫說明書，並且因此可與在實際的產品中所使用的不同。

『第2圖』係為根據本發明一個實施例之具有整合觸控面板的顯示裝置之示意圖。

在『第2圖』中，具有整合觸控面板的顯示裝置可包含一面板100、以及一顯示器驅動積體電路(IC)200以及一觸控積體電路300。

面板100可具有其中安裝的一觸控面板(圖未示)，並且此觸控面板可功能上用以偵測使用者的一觸控位置。作為一實例，觸控面板可具有一內嵌式自電容型。

面板100可具有一液晶層形成於兩個基板之間的一結構。舉例而言，複數個閘極線、與這些閘極線相交叉之複數個資料線、以及與閘極線及資料線相連接之複數個薄膜電晶體(TFT)可形成於面板100之一底基板上。複數個畫素可排列於透過閘極線與資料線相交叉形成的一矩陣中。

此外，面板100可包含複數個線120以及複數個電極110。在本發明之一個實施例中，每一電極110包含一接觸孔111。

這些電極110功能上作為一共同電極，以當一共同電壓提供至這些電極以顯示一影像時與每一畫素中的一畫素電極驅動一液晶層，以及功能上作為一觸控電極，當一觸控掃描訊號提供至這些電極110用於感測一觸控時感測一觸 控位置。

舉例而言，具有一整合觸控面板的該顯示裝置可透過一時間劃分方法驅動，此時間劃分方法中一個圖框劃分為一顯示器驅動週期以及一觸控驅動週期。當面板100具有一顯示器驅動模式時，顯示器驅動積體電路200將共同電壓應用至這些電極110且電極110功能上作為共同電極以與畫素電極顯示一影像。當面板100具有一觸控驅動模式時，觸控積體電路300將一掃描訊號提供於這些電極110且電極110功能上作為觸控電極用於感測一觸控位置。

舉例而言，該觸控掃描訊號可通過顯示器驅動積體電路200應用於電極110。

這些電極110在面板100中組成複數個電極欄(electrode column)。舉例而言，電極110可分組為該等電極欄例如一第一電極欄130、一第二電極欄140、以及一第三電極欄150。每一電極欄可沿著與這些線120相平行的一方向設置。如『第2圖』所示，一電極欄中包含的每一電極110在與這些線120平行的一方向上，在該電極欄中垂直地排列且與該電極欄中包含的至少一個其他電極垂直地相鄰。例如，在第一電極欄130中，電極e1與電極e2垂直相鄰，電極e2與電極e3以及電極e4垂直相鄰。

雖然在根據本發明一實施例的具有整合觸控面板的顯示裝置中，所有電極110可分組為與線120相平行的這 些電極欄，但是為了方便『第2圖』中表示出第一、第二以及第三電極欄130、140以及150。

用於將電極110與線120分別相連接的接觸孔111形成於每一電極110中。這些電極110的接觸孔111在相鄰的電極欄中對稱地設置。

舉例而言，第一電極欄130的接觸孔111可在關於電極e1至e8的一水平方向上從左至右設置。例如，電極e2中的接觸孔相距電極e2之左邊緣的定位相比較於電極e1中的接觸孔相距電極e1之左邊緣的位置更遠。類似地，電極e3中的接觸孔相距電極e3之左邊緣的定位相比較於電極e2中的接觸孔相距電極e2之左邊緣的位置更遠，等等。此外，如『第2圖』所示，對應於第一電極欄130的每一電極e1至e8的每一接觸孔111以相距一垂直相鄰電極中包含的一接觸孔111的位置以大致相等的水平距離垂直定位於一對應電極中。在本發明之一個實施例中，如『第2圖』所示，對應於第一電極欄130的每一電極e1至e8的每一接觸孔111垂直定位於一對應電極的中心。類似於第一電極欄130的接觸孔111之位置，第二電極欄140的接觸孔111可關於電極e9至e16中的水平方向從左至右提供。第二電極欄140的每一電極e9至e16的每一接觸孔111也垂直定位於一對應電極的中心。

如『第2圖』所示，第二電極欄140中電極110的接觸孔111在與第一電極欄130中電極110的接觸孔111之 位置相對的一垂直位置定位。也就是說，第二電極欄140中每一對應電極110的接觸孔111相距該電極之右邊緣的位置大致等於水平相鄰於第二電極欄140之電極的第一電極欄130的對應電極中一接觸孔111相距其對應電極之左邊緣的位置。舉例而言，第二電極欄140中包含的電極e9中之接觸孔111相距電極e9之右邊緣的位置大致等於第一電極欄130中包含的電極e8中之接觸孔相距電極e8之左邊緣的位置。類似地，第二電極欄140中包含的電極e10中之接觸孔相距電極e10之右邊緣的位置大致等於第一電極欄130中包含的電極e7中之接觸孔相距電極e7之左邊緣的位置等等。而且，類似於第一電極欄130之電極，對應於第二電極欄140的每一電極e9至e16之每一接觸孔111以相距一垂直相鄰的電極中包含的接觸孔111之位置大致相等的水平距離垂直地定位於一對應電極中。結果，第一電極欄130的接觸孔111與第二電極欄140的接觸孔111彼此對稱地提供。此外，第一電極欄130的接觸孔111之位置可在第一電極欄130中具有一斜度，並且第二電極欄140的接觸孔111之位置可在第二電極欄140中具有一斜度。每一電極欄中的斜度係指每一電極欄中的接觸孔之位置的斜度。

進一步而言，第三電極欄150的接觸孔111類似於第一電極欄130的接觸孔111之位置，可在關於電極e17至e24中的水平方向上從左至右設置，並且可關於第三電極 欄150之右側的一第四電極欄的接觸孔111對稱地設置。

因此，電極e1至e48可由於接觸孔111的設置順次由左至右連接至顯示器驅動積體電路200。

這裡，每一電極110可對應於複數個接觸孔111。雖然一個接觸孔111形成於根據本發明之一個實施例的顯示裝置之每一電極110中，但是多個接觸孔可形成於每一電極110中以防止例如由於一外部靜電或一有缺陷的製程引起的電極與線之間的電隔離或接觸孔的破壞。

這些線120將電極110的這些接觸孔111與顯示器驅動積體電路200相連接且在相鄰的電極欄中對稱地設置。

舉例而言，連接至第一電極欄130的電極e1至e8之接觸孔111的這些線120可順次從左至右設置，並且連接至相鄰於第一電極欄130的第二電極欄140的電極e9至e16之接觸孔111的線120可順次從左至右設置。

此外，連接至第三電極欄150之電極e17至e24的接觸孔111的線120可順次從左至右設置，並且可與連接至相鄰的第二電極欄140之接觸孔111的線120對稱地設置。

因此，電極e1至e48可由於線120的設置順次由左至右連接至顯示器驅動積體電路200。

顯示器驅動積體電路200可包含一共同電壓產生單元210以及一切換單元220，共同電壓產生單元210用於將共同電壓提供至電極110，切換單元220用於根據面板100 的驅動模式將共同電壓以及觸控掃描訊號提供至電極110。共同電壓或觸控掃描訊號通過接觸孔111與線120提供至電極110。

此外，根據本發明之一個實施例之顯示裝置的顯示器驅動積體電路200可包含一閘極驅動單元(圖未示)；一資料驅動單元(圖未示)，用於將一資料訊號(RGB)提供至面板100的底基板上的這些資料線；以及一定時控制單元(圖未示)，用於控制閘極驅動單元以及資料驅動單元。

當面板100在一顯示驅動模式下運行時，共同電壓產生單元210產生供給至電極110用於顯示一影像的共同電壓。透過共同電壓產生單元210產生的共同電壓通過切換單元220供給至電極110。

具有複數個開關的切換單元220將透過共同電壓產生單元210產生的共同電壓或透過觸控積體電路300之觸控感測單元320產生的觸控掃描訊號提供至這些電極110且根據觸控掃描訊號將觸控感測訊號傳送至觸控積體電路300。

舉例而言，當面板100在一顯示驅動模式下運行時，切換單元220的開關可將透過共同電壓產生單元210產生的共同電壓同時提供至這些電極110。當面板100在觸控驅動模式下運行時，切換單元220的開關可將透過觸控積體電路300產生的觸控掃描訊號順次提供至這些電極110。

此外，切換單元220可根據觸控掃描訊號將觸控 感測訊號成組地傳送至觸控積體電路300。雖然此電極組沒有在根據本發明一實施例之顯示裝置中示出，但是此電極組可為該電極欄或這些電極欄之總合。

觸控積體電路300通過顯示器驅動積體電路200的切換單元220連接至這些電極110。觸控積體電路300產生觸控掃描訊號且將此觸控掃描訊號供給至顯示器驅動積體電路200。此外，觸控積體電路300根據來自電極110的觸控掃描訊號接收複數個觸控感測訊號且使用這些觸控感測訊號感測一觸控。

舉例而言，當面板100在觸控驅動模式下運行時，觸控積體電路300的一觸控掃描訊號產生單元310可產生用於感測面板100之觸控的觸控掃描訊號(圖未示)且可將此觸控掃描訊號供給至顯示器驅動積體電路200的切換單元220。觸控積體電路300可使用切換單元220將觸控掃描訊號提供至面板100的所有電極110。或者，觸控積體電路300可使用切換單元220將觸控掃描訊號成組地提供至電極。

觸控掃描訊號可為一觸控驅動電壓，並且此觸控驅動電壓的一最小值可大於提供至用於顯示驅動的面板100之電極110的共同電壓。

當觸控掃描訊號提供至電極110且複數個觸控感測訊號產生於電極110中時，觸控積體電路300的觸控感測單元320通過顯示器驅動積體電路200的切換單元220接收觸 控感測訊號且使用基於表現出觸控的一觸控感測訊號感測使用者的觸控位置。

觸控感測單元320使用觸控感測訊號的一電容差感測該觸控。觸控感測訊號的該電容差通過相鄰的兩個線120從相鄰的兩個電極110的兩個感測訊號獲得。

電極110之接觸孔111可在相鄰的電極欄中對稱地設置，或者連接至電極110的線120可在相鄰的電極欄中對稱地設置。

以下，將結合『第3圖』描述根據本發明一實施例之具有整合觸控面板的顯示裝置之觸控感測方法。

『第3圖』係為根據本發明一個實施例之具有整合觸控面板的顯示裝置之一差分自感測之示意圖。為了便於說明，在『第3圖』中表示出『第2圖』之區域A的電極e1至e24且省去電極e25至e48、一顯示器驅動積體電路之一切換單元以及一觸控積體電路之一觸控掃描訊號產生單元。

在『第3圖』中，觸控感測單元320包含複數個差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321。每一電極e1至e24連接至觸控積體電路300的觸控感測單元320之相鄰一對的差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321。此外，相鄰一對的電極e1至e24共享觸控積體電路300的觸控感測單元320之每一個差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321。

舉例而言，第一電極e1可連接至用於輸出一第 零掃描資料S0的差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321的一負(-)端與用於輸出一第一掃描資料S1的差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321的一正(+)端。從虛擬差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321輸出的第零掃描資料S0對應於不產生該觸控的且不用於感測此觸控的一區域。虛擬差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321為與觸控電極不相關的一虛擬轉換器且虛擬差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321之一正(+)端連接至一接地端GND以使得虛擬差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321具有一放電狀態。

此外，第二電極e2可連接至用於輸出第一掃描資料S1的差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321之一負(-)端與用於輸出一第二掃描資料S2的差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321之一正(+)端。類似地，第九電極e9可連接至用於輸出一第八掃描資料S8的差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321之一負(-)端與用於輸出一第九掃描資料S9的差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321之一正(+)端，並且電極e24可連接至用於輸出一第二十三掃描資料S23的差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321之一負(-)端與用於輸出一第二十四掃描資料S24的差分輸入VI(電壓對電流)轉換器321之一正(+)端。

由於根據本發明一實施例之具有整合觸控面板的顯示裝置透過使用一差分自感測單元(DSSU)的一觸控感 測方法驅動，因此該相鄰電極的電容用於感測該一個電極的一觸控。

在使用自電容型顯示裝置的差分自感測單元的此觸控感測方法中，產生觸控輸入的該一個電極之電容與該相鄰電極的電容之間的差異使用一差分結構測量，並且觸控輸入透過以延時累積該差異而感測。由於通過差分結構觸控噪聲消除且電容差異以延時累積，因此偵測該電極之電容中的微小變化以提高觸控靈敏度。

由於這些電極與這些線的一重疊區域從電極e1至e8或從電極e16至e9增加，因此這些電極的寄生電容根據電極相距顯示器驅動積體電路200的距離增加。舉例而言，電極e8之寄生電容相比較於電極e1至電極e16的每一電極之寄生電容可具有大約5pF至大約10pF的一差異。當使用差分自感測單元的觸控感測方法應用於電極e8的相對高寄生電容與電極e16的相對低寄生電容的該差異時，觸控感測可具有錯誤資料。透過將觸控感測方法應用於由於上述對稱的線結構而具有相對類似寄生電容的兩個相鄰之電極，錯誤資料可最小化。

在根據本發明一實施例之具有整合觸控面板的顯示裝置中，這些電極上的接觸孔對稱地設置於相鄰的電極欄中或連接於這些電極的線對稱地設置於相鄰的電極欄中。因此，差分自感測型的觸控感測透過比較具有相對高寄生電 容的電極與透過比較具有相對低寄生電容的電極執行，由此消除了此錯誤資料。

因此，在根據本發明一實施例之具有整合觸控面板的內嵌式自電容顯示裝置中，使用一差分自感測單元(DSSU)的觸控感測之精確度與可靠性得到提高。

此外，甚至使用由於相距顯示器驅動積體電路一長距離而具有一相對高寄生電容的一電極，也可獲得精確的觸控感測。

進一步而言，使用具有類似寄生電容的電極執行觸控感測。

本領域之技術人員應當意識到在不脫離本發明之精神和範圍的情況下，本發明之實施例中可進行不同之變化及修改。因此，只要本發明的變化及修改落在所附之專利申請範圍及其等同範圍內，本發明覆蓋這些變化及修改。

上面已經描述了多個實例。然而，可以理解的是可以進行各種修改。例如，如果所描述的技術以不同的順序執行與/或如果在所描述的系統、結構、裝置、或電路中的元件以不同的方式相結合與/或透過其他元件或等同件替換或補充，可獲得適當的結果。因此，其他的實現屬於下面的專利申請範圍之內。

100‧‧‧面板

110‧‧‧電極

111‧‧‧接觸孔

120‧‧‧線

130‧‧‧第一電極欄

140‧‧‧第二電極欄

150‧‧‧第三電極欄

200‧‧‧顯示器驅動積體電路

210‧‧‧共同電壓產生單元

220‧‧‧切換單元

300‧‧‧觸控積體電路

310‧‧‧觸控掃描訊號產生單元

320‧‧‧觸控感測單元

e1至e48‧‧‧電極

A‧‧‧區域

Claims (8)

1. 一種顯示裝置，包含：一觸控面板，係具有複數個電極欄，每一電極欄具有定位於該電極欄中的複數個電極，該等電極欄具有彼此相鄰的至少一第一電極欄與一第二電極欄；複數個線，每一線連接至該等電極欄的一對應一個中包含的一對應電極；一顯示器驅動積體電路，係連接至該等線，該顯示器驅動積體電路用於將一觸控掃描訊號提供至一個或多個電極欄的該等電極；以及一觸控積體電路，係用於接收基於來自該等電極的該觸控掃描訊號產生的複數個觸控感測訊號；其中該第一電極欄內該等線之長度在與該第一電極欄之該等線的一縱向方向垂直之一方向上從不相鄰於該第二電極欄的該第一電極欄之一端向鄰接該第二電極欄之該第一電極欄之另一端而增加；其中該第二電極欄內該等線之長度在與該第二電極欄之該等線的一縱向方向垂直之一方向上從鄰接該第一電極欄之該第二電極欄之一端向不相鄰於該第一電極欄之該第二電極欄之另一端而減小；其中該觸控積體電路基於從該等電極欄的一個中至少兩個相鄰電極接收的該觸控感測訊號確定一觸控輸入。
2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中每一電極欄中包含的每一該等電極在該電極欄中在平行於連接至該電極欄的該 等線的一方向上垂直地排列，並且垂直相鄰於該電極欄中包含的至少一個其他電極。
3. 如請求項1所述的顯示裝置，其中在每一該等電極欄中，該等電極包含複數個接觸孔。
4. 如請求項3所述的顯示裝置，其中該等電極欄的一個之中的每一該等電極包含一接觸孔，該接觸孔以相距垂直相鄰於該電極的至少一個其他電極中包含的一接觸孔之位置相等的水平距離水平定位於該電極中。
5. 如請求項3所述的顯示裝置，其中每一該等電極欄之中，每一該等線藉由一個電極中包含的一接觸孔連接至該一個電極。
6. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該等電極進一步包含相鄰於該第二電極欄的一第三電極欄，其中該第三電極欄中的線之長度隨著該第三電極欄中的該等線在垂直於該第三電極欄之該等線的一縱向方向上進一步遠離該第一電極欄之該一端的定位而增加。
7. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該等電極欄的至少一個之每一該等電極包含多個接觸孔。
8. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該等電極欄沿著平行於該等線的一方向設置。