TWI631492B - 具有整合型觸控感測器的顯示裝置 - Google Patents

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TWI631492B TW104143808A TW104143808A TWI631492B TW I631492 B TWI631492 B TW I631492B TW 104143808 A TW104143808 A TW 104143808A TW 104143808 A TW104143808 A TW 104143808A TW I631492 B TWI631492 B TW I631492B
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Abstract

一種顯示裝置包括一顯示面板，該顯示面板包含用於顯示一輸入影像的像素及用於感測一觸控輸入的觸控感測器位於其中的一主動區、以及在該主動區外側的一邊框區域；以及一電源積體電路(IC)，該電源積體電路被配置以產生DC(直流)電源與AC(交流)電源並將該DC電源與該AC電源提供到設置在該邊框區域中的電源線。該等電源線包括一第一電源線與一第二電源線，該DC電源提供到該第一電源線，該AC電源提供到該第二電源線。該邊框區域包括該第一電源線位於其中的一第一邊框區域、以及該第二電源線位於其中的一第二邊框區域。

Description

具有整合型觸控感測器的顯示裝置
本發明係有關於一種顯示裝置，尤其是一種在像素陣列中嵌入觸控感測器的顯示裝置。
使用者介面(UI)被配置成使使用者能夠與各種電子裝置通信，因而能夠按照他們的期望輕易且舒適地控制該電子裝置。使用者介面的例子包括小鍵盤、鍵盤、滑鼠、螢幕功能表式調節方式(OSD)以及具有紅外線通信功能或者射頻(RF)通信功能的遙控器。使用者介面技術已不斷擴展成增加使用者的靈敏度與處理便利。該使用者介面近來已發展成包括觸控UI、語音辨識UI、3D UI等。
該觸控UI本質上已在可擕式資訊裝置中採用，例如智慧型手機，並且擴展到筆記型電腦、電腦顯示器以及家用電器。近來已提出一種技術(下文中稱為“內嵌式觸控感測器技術”)來將觸控感測器嵌入到顯示面板的像素陣列中。在內嵌式觸控感測器技術中，觸控感測器可被製造在顯示面板中，而不增加顯示面板的厚度。觸控感測器通過寄生電容連接至像素。為了減小由像素與觸控感測器之間的耦合引起的相互影響，一個畫框週期可在時間上劃分成驅動像素的週期(下文中稱為“顯示週期”)以及驅動觸控感測器的週期(下文中稱為“觸控感測週期”)。
在內嵌式觸控感測器技術中，連接至顯示面板的像素的電極用作觸控感測器的電極。例如，在內嵌式觸控感測器技術中，向液晶顯示器的像素施加共用電壓的共用電極被分段，並且被分段的共用電極圖案用作觸控感測器的電極。
連接至內嵌式觸控感測器的寄生電容因內嵌式觸控感測器與像 素之間的耦合而增加。如果寄生電容增加，則觸控識別的觸控靈敏度與精確度會降低。利用無負載驅動方法來減小寄生電容對觸控感測的影響。
該無負載驅動方法在觸控感測週期中將與觸控驅動信號具有相同相位與相同振幅的AC(交流)信號提供到顯示面板的資料線與閘極線，藉此減小觸控感測器與像素之間的寄生電容對觸控感測的影響。更具體地，該無負載驅動方法在顯示驅動期間中將輸入影像的資料電壓施加到資料線並且將與資料電壓同步的閘極脈衝施加到閘極線，並且在觸控感測週期中將與觸控驅動信號同步的AC信號提供到資料線與閘極線。
在該無負載驅動方法中，因為具有相同相位與相同振幅的觸控驅動信號與AC信號被施加到寄生電容的兩端(觸控感測器與信號線)，所以可排除寄生電容的影響。這是因為寄生電容兩端的電壓同時改變，並且隨著寄生電容兩端之間的電壓差而減小，使充電到寄生電容的電荷量減小。依據該無負載驅動方法，充電到寄生電容的電荷量理論上為零。因此，可獲得被識別為猶如不存在寄生電容的無負載效果。
當觸控驅動信號與AC信號具有完全相同的相位與相同的振幅時，可獲得無負載效果。然而，在觸控感測器驅動期間中提供到信號線的觸控驅動信號與AC信號在相鄰信號線中產生漣波。
由於因觸控驅動信號與AC信號所產生的漣波而造成的雜訊，因此無負載效果降低。
本發明描述一種顯示裝置，該顯示裝置能夠防止因第一電源線與第二電源線之間的耦合而造成的串擾(Crosstalk)，且能夠提高無負載效果。這是藉由使接收直流電源的第一電源線與接收交流電源的第二電源線分離而實現的。
一個態樣是，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括一顯示面板，該顯示面板包含用於顯示一輸入影像的像素及用於感測一觸控輸入的觸控感測器位於其中的一主動區、以及在該主動區外側的一邊框區域；以及一電源積體電路，該電源積體電路產生直流(DC)電源與交流(AC)電源並將該 直流電源與該交流電源提供到該邊框區域中的複數條電源線；其中，該複數條電源線包括一第一電源線與一第二電源線，該直流電源提供到該第一電源線，而該交流電源提供到該第二電源線；其中，該邊框區域包括該第一電源線位於其中的一第一邊框區域、以及該第二電源線位於其中的一第二邊框區域。
該第二邊框區域在該第一邊框區域與該主動區之間。
圍繞該主動區的一雜訊遮罩線在該第二邊框區域中。
一浮動線在該第一邊框區域與該第二邊框區域之間。
在感測該觸控輸入的一觸控感測器驅動期間中，一觸控驅動信號被提供到該等觸控感測器，與該觸控驅動信號具有相同相位與相同振幅的一第一交流信號被提供到連接至該等像素的資料線，並且與該觸控驅動信號具有相同相位與相同振幅的一第二交流信號被提供到連接至該等像素的閘極線。該觸控驅動信號、該第一交流信號以及該第二交流信號的其中之一被提供到該第二電源線。
在感測該觸控輸入的一觸控感測器驅動期間中，一觸控驅動信號被提供到該觸控感測器，與該觸控驅動信號具有相同相位與相同振幅的一第一交流信號被提供到連接至該等像素的資料線，並且與該觸控驅動信號具有相同相位與相同振幅的一第二交流信號被提供到連接至該等像素的閘極線。該觸控驅動信號、該第一交流信號以及該第二交流信號的其中之一被提供到該雜訊遮罩線。
該雜訊遮罩線的寬度大於該第一電源線的寬度或大於該第二電源線的寬度。
該浮動線的寬度大於該第一電源線的寬度或大於該第二電源線的寬度。
另一態樣是，一種驅動整合到顯示面板中的觸控感測器的方法，該方法包括將一畫框週期劃分成一顯示週期和一觸控感測週期；在該觸控感測週期中，將一第一交流信號提供到一像素資料線並將一第二交流信號提供到一像素閘極線；在該觸控感測週期中，將一觸控驅動信號提供到該觸控感測器；以及在該顯示週期中，將一資料電壓施加到該資料線及將與該資料電壓同步的一閘極脈衝施加到該閘極線，並且中斷該第一交流 信號及該第二交流信號；其中，該第一交流信號及該第二交流信號與觸控感測器驅動信號同步；並且其中，該第一交流信號及該第二交流信號與該觸控感測器驅動信號振幅相同。
該方法還可包括在該顯示週期中將一共用電壓施加至該觸控感測器。
該方法還可包括產生一第一脈衝寬度調變信號、一第二脈衝寬度調變信號以及一第三脈衝寬度調變信號，其中該觸控驅動信號是基於該第一脈衝寬度調變信號，該第一交流信號是基於該第二脈衝寬度調變信號，而該第二交流信號是基於該第三脈衝寬度調變信號。
本發明藉由使接收該直流電源的該第一電源線與接收該交流電源的該第二電源線分離，能夠防止因該第一電源線與該第二電源線之間的耦合所造成的串擾。結果，能夠提高無負載效果。
本發明將該觸控驅動信號、該第一交流信號以及該第二交流信號的其中之一提供到圍繞該主動區的該雜訊遮罩線，因而能夠遮罩由於設置在該主動區外側的該邊框區域中的該等電源線而產生的邊緣電容所造成的雜訊。結果，能夠改善鄰近該邊框區域的該主動區邊緣處的觸控性能。
10‧‧‧顯示面板
12‧‧‧資料驅動器
14‧‧‧閘極驅動器
16‧‧‧定時控制器(TCON)
18‧‧‧觸控驅動裝置
19‧‧‧主系統
101‧‧‧像素
COF1‧‧‧覆晶薄膜
D1~Dm‧‧‧資料線
G1~Gn‧‧‧閘極線
L、L1~Li‧‧‧感測線
Vsync‧‧‧垂直同步訊號
Hsync‧‧‧水平同步信號
DE‧‧‧資料致能信號
MCLK‧‧‧主要時脈
SSC‧‧‧源極採樣時脈
SOE‧‧‧源極輸出致能信號
POL‧‧‧極性控制信號
GSP‧‧‧閘極起始脈衝
GSC‧‧‧閘極移位時脈
GOE‧‧‧閘極輸出致能信號
RGB‧‧‧輸入影像資料
TDATA(XY)‧‧‧觸控座標資訊
TEN‧‧‧觸控致能信號
TS、TS1~TS4‧‧‧觸控感測器
COM‧‧‧共用電極
Vcom‧‧‧共用電壓
Vdrv‧‧‧觸控驅動信號
Td‧‧‧顯示週期
Tt‧‧‧觸控感測週期
LFD1‧‧‧第一AC信號
LFD2‧‧‧第二AC信號
VGH‧‧‧閘極高電壓
VGL‧‧‧閘極低電壓
VDD‧‧‧高電位驅動電壓
VCC‧‧‧高電位邏輯電壓
TCON 16‧‧‧定時控制器
250‧‧‧PWM產生器
260‧‧‧觸控電源IC(TPIC)
300‧‧‧主電源IC(PMIC)
CPCB‧‧‧控制印刷電路板
SPCB‧‧‧源極PCB
GIC‧‧‧閘極驅動器IC
SIC‧‧‧源極驅動器IC
RIC‧‧‧觸控感測器驅動器
MUX‧‧‧多工器
SU‧‧‧感測電路
SW‧‧‧輸出控制開關
DATA1~DATA5‧‧‧輸出資料電壓
BUF‧‧‧輸出緩衝器
AA‧‧‧主動區
BZ‧‧‧邊框區域
pdl1、pdl2、pdl3‧‧‧第一電源線
pal1、pal2‧‧‧第二電源線
BZ1‧‧‧第一邊框區域
BZ2‧‧‧第二邊框區域
nsl‧‧‧雜訊遮罩線
100‧‧‧觸控感測器通道電路
110‧‧‧Vcom緩衝器
120‧‧‧切換陣列
130‧‧‧第一定時控制信號產生器
140‧‧‧多工器(MUX)
150‧‧‧DTX補償電路
160‧‧‧感測電路
170‧‧‧第二定時控制信號產生器
180‧‧‧記憶體
190‧‧‧微控制器單元(MCU)
所附圖式被包括是為了提供本發明的進一步理解，納入到本說明書中並構成本說明書的一部分，舉例說明本發明的實施例，同時與說明一同為解釋本發明的原理服務。在圖式中：第1圖係舉例說明依據本發明一示例性實施例的顯示裝置；第2圖係舉例說明嵌入到像素陣列中的觸控感測器的示例；第3圖係顯示依據本發明一示例性實施例在時分驅動中於顯示週期與觸控感測週期中提供到觸控感測器、資料線以及閘極線的信號的波形圖；第4圖係舉例說明依據本發明一示例性實施例顯示面板、定時控制器、觸控驅動裝置以及顯示驅動器的連接關係；第5圖係舉例說明第4圖所示之SRIC的內部配置；第6圖係舉例說明依據本發明一示例性實施例之主電源IC、TPIC以及PWM產生器的每一個的操作； 第7圖係舉例說明依據本發明一示例性實施例之邊框區域中的電源線的連接關係；第8圖為第7圖所示之邊框區域中的電源線的剖視圖；第9圖係舉例說明依據本發明一示例性實施例之邊框區域中的電源線的另一種連接關係；第10圖為第9圖所示之設置在邊框區域中的電源線的剖視圖；以及第11圖至第13圖係舉例說明依據本發明一示例性實施例之觸控驅動裝置的各示例。
現在詳細參考本發明的實施例，所附圖式中舉例說明瞭本發明的示例。在任何可能的情況下，圖式中相同的參考數字將自始至終用來代表相同或相似的部分。要注意的是，如果確定習知技術會誤導本發明的實施例，則將省略習知技術的詳細描述。
第1圖至第6圖係舉例說明依據本發明一示例性實施例的顯示裝置。
參考第1圖至第6圖，依據本發明實施例的顯示裝置可基於平板顯示器來實施，例如液晶顯示器(LCD)、場發射顯示器(FED)、電漿顯示面板(PDP)、有機發光二極體顯示器以及電泳顯示器(EPD)。在以下描述中，將利用液晶顯示器作為平板顯示器的示例來描述本發明的實施例。可使用其他平板顯示器。
該顯示裝置包括一顯示模組與一觸控模組。
該顯示模組可包括一顯示面板10、一顯示驅動器、一定時控制器16以及一主系統19。
顯示面板10包括形成在一上基板與一下基板之間的一液晶層。顯示面板10的一像素陣列包括形成在由資料線D1至Dm與閘極線G1至Gn所定義的像素區域中的像素101，其中m與n為正整數。每個像素101包括形成在資料線D1至Dm與閘極線G1至Gn的交叉處的薄膜電晶體(TFT)、充電至資料電壓的一像素電極、連接至像素電極並保持像素的電 壓的一儲存電容器等。
顯示面板10包括其中設置有用於顯示一輸入影像的像素101及用於感測一觸控輸入的觸控感測器TS的一主動區以及設置在該主動區外側的一邊框區域。
黑色矩陣、彩色濾光片等可形成在顯示面板10的上基板上。或者，顯示面板10的下基板可配置成COT(彩色濾光片在TFT上)結構。在此種情況下，黑色矩陣與彩色濾光片可形成在顯示面板10的下基板上。施加有共用電壓Vcom的共用電極可形成在顯示面板10的上基板或者下基板上。偏光板分別貼附於顯示面板10的上基板與下基板。用於設定液晶預傾角的配向層分別形成在顯示面板10的上基板與下基板中接觸液晶的內表面上。一列間隔區形成在顯示面板10的上基板與下基板之間，以使液晶單元的單元間隙保持恒定。
一背光單元可位於顯示面板10的背面之下。該背光單元可實施為邊緣式背光單元與直下式背光單元的其中之一，並且將光照射到顯示面板10上。顯示面板10可實施為任意已知的模式，其包括扭曲向列(TN)模式、垂直對齊(VA)模式、平面轉換(IPS)模式、邊緣場轉換(FFS)模式等。
該顯示驅動器包括一資料驅動器12與一閘極驅動器14。該顯示驅動器在定時控制器TCON 16的控制下將輸入影像資料RGB供應到顯示面板10的像素101。資料驅動器12將從定時控制器16接收的輸入影像資料RGB轉換成正類比伽瑪補償電壓與負類比伽瑪補償電壓，並輸出資料電壓。資料驅動器12然後將該資料電壓提供到資料線D1至Dm。閘極驅動器14將與該資料電壓同步的閘極脈衝(或者掃描脈衝)依序施加到閘極線G1至Gn，並選擇被施加該資料電壓的顯示面板10的像素線。
定時控制器16從主系統19接收定時信號，例如垂直同步訊號Vsync、水平同步信號Hsync、資料致能信號DE以及主要時脈MCLK。定時控制器16使資料驅動器12與閘極驅動器14的操作定時彼此同步。定時控制器16利用該等定時信號產生用於分別控制資料驅動器12與閘極驅動器14的該等操作定時的一資料定時控制信號與一掃描定時控制信號。該資料定時控制信號包括源極採樣時脈SSC、源極輸出致能信號SOE、極性控 制信號POL等。該掃描定時控制信號包括一閘極起始脈衝GSP、一閘極移位時脈GSC、一閘極輸出致能信號GOE等。
主系統19將輸入影像資料RGB以及定時信號Vsync、Hsync、DE以及MCLK傳送到定時控制器16。進一步地，主系統19可執行與從觸控驅動裝置18接收的觸控座標資訊TDATA(XY)有關的應用程式。
該觸控模組包括觸控感測器TS1至TS4以及驅動觸控感測器TS1至TS4的觸控驅動裝置18。
觸控感測器TS1至TS4可實施為通過電容方式感測觸控輸入的電容式感測器。觸控感測器TS1至TS4各自具有電容。該電容可分成自電容與互電容。該自電容可沿著形成在一個方向的單層的導線而形成，該互電容可形成在彼此垂直的兩個導線之間。
觸控感測器TS1至TS4可嵌入到顯示面板10的像素陣列中。參考第2圖，顯示面板10的像素陣列包括觸控感測器TS1至TS4以及連接至觸控感測器TS1至TS4的感測線L1至Li，其中“i”為小於m與n的正整數。像素101的共用電極COM被分成複數段。觸控感測器TS1至TS4實施為所劃分的共用電極COM。一個共用電極段共同連接至複數個像素101並形成一個觸控感測器。觸控感測器TS1至TS4在顯示週期Td中將共用電壓Vcom施加到像素101。在觸控感測週期Tt中，觸控感測器TS1至TS4接收觸控驅動信號Vdrv並感測觸控輸入。第2圖顯示自電容觸控感測器作為示例。其他類型的觸控感測器可用於觸控感測器TS1至TS4。
觸控驅動裝置18在觸控操作之前與之後感測觸控感測器TS1至TS4的電荷變化，並確定是否執行利用導電材料例如手指(或者觸控筆)的觸控操作以及觸控操作的位置。觸控驅動裝置18分析觸控感測器TS1至TS4的電荷變化，確定是否接收觸控輸入，以及計算觸控輸入的位置座標。觸控輸入的位置的座標資訊TDATA(XY)被傳送到主系統19。
依據本發明實施例的顯示裝置將一個畫框週期在時間上劃分成多個週期，在一個週期中感測觸控輸入，在一個週期中供應輸入影像資料。為此，如第3圖中所示，定時控制器16可基於觸控致能信號TEN將一個畫框週期在時間上劃分成感測觸控輸入的觸控感測週期Tt以及施加輸入影像資料的顯示週期Td。作為一示例，第3圖舉例說明一個畫框週期在時間 上劃分成一個觸控感測週期Tt以及一個顯示週期Td。本發明的實施例不限於此。例如，一個畫框週期可在時間上劃分成兩個以上觸控感測週期Tt以及兩個以上顯示週期Td。
在顯示週期Td中，資料驅動器12在定時控制器16的控制下將資料電壓施加到資料線D1至Dm，閘極驅動器14在定時控制器16的控制下將與資料電壓同步的閘極脈衝依序施加到閘極線G1至Gn。在顯示週期Td中，觸控驅動裝置18中止觸控感測操作。
在觸控感測週期Tt中，觸控驅動裝置18驅動觸控感測器TS1至TS4。觸控驅動裝置18通過感測線L1至Li將觸控驅動信號Vdrv提供到觸控感測器TS1至TS4，並感測觸控輸入。
在觸控感測週期Tt中，顯示驅動器(12、14)將與觸控驅動信號Vdrv同步的第一與第二AC(交流)信號LFD1與LFD2提供到連接至像素101的信號線D1至Dm以及G1至Gn，藉此最小化連接至像素101的信號線D1至Dm和G1至Gn與觸控感測器TS1至TS4之間的寄生電容。
如第3圖中所示，在觸控感測週期Tt中，觸控感測器驅動器RIC將觸控驅動信號Vdrv提供到觸控感測器TS1至TS4。在觸控感測週期Tt中，顯示驅動器(12、14)將第一AC信號LFD1提供到資料線D1至Dm，並將第二AC信號LFD2提供到閘極線G1至Gn。亦即，在感測觸控輸入的觸控感測週期Tt中，觸控感測器驅動器RIC將觸控驅動信號Vdrv提供到觸控感測器TS1至TS4，將與觸控驅動信號Vdrv具有相同相位與相同振幅的第一AC信號LFD1提供到連接至像素101的資料線D1至Dm，以及將與觸控驅動信號Vdrv具有相同相位與相同振幅的第二AC信號LFD2提供到連接至像素101的閘極線G1至Gn。
參考第5圖，觸控感測器驅動器RIC可包括一多工器MUX與一感測電路SU。儘管未顯示，但多工器MUX在微控制器單元(MCU)的控制下選擇由感測電路SU存取的觸控感測器TS，然後將該觸控驅動信號Vdrv提供到所選的觸控感測器TS。
感測電路SU通過多工器MUX連接至感測線L1至Li，測量從觸控感測器TS接收的電壓的波形變化，以及將該變化轉變成數位資料。感測電路SU包括放大觸控感測器TS的接收電壓的一放大器、累加該放大器 的放大電壓的一積分器以及將該積分器的電壓轉換成數位資料的一類比-數位轉換器(ADC)。從該ADC輸出的數位資料為觸控原始資料且被傳送至MCU。
第4圖係舉例說明顯示面板、定時控制器16、觸控驅動裝置以及顯示驅動器的連接關係。第5圖係舉例說明第4圖中所示之集成的源極驅動器IC與觸控感測器驅動器RIC的內部配置。第6圖係舉例說明依據本發明實施例之主電源IC、觸控電源IC TPIC以及脈衝寬度調變PWM產生器的每一個的操作。
參考第4圖至第6圖，該觸控驅動裝置可包括安裝在控制印刷電路板(PCB)CPCB上的定時控制器TCON 16、一觸控電源IC TPIC 260以及一主電源IC PMIC 300。該觸控驅動裝置可進一步包括一PWM產生器250。該PWM產生器250可安裝在控制PCB CPCB上。
控制PCB CPCB可通過一電纜電性連接至一源極PCB SPCB。該源極PCB SPCB與顯示面板可通過一COF(覆晶薄膜)1彼此電性連接。
實現資料驅動器的一源極驅動器IC SIC與觸控感測器驅動器RIC被整合以形成SRIC。該SRIC可安裝在COF 1上。
實現閘極驅動器的一閘極驅動器IC GIC可安裝在一COF 2上。該COF 2貼附於顯示面板。
觸控感測器驅動器RIC包括多工器MUX與感測電路SU。在觸控感測週期Tt中，觸控感測器驅動器RIC將從觸控電源IC 260接收的觸控驅動信號Vdrv提供到所選的觸控感測器TS，聚積從所選的觸控感測器TS接收的電荷，以及輸出觸控原始資料T1至T3。在顯示週期Td中，釋放感測線L1至Li與多工器MUX之間的連接，並且感測線L1至Li連接至共用電壓輸入端子(未顯示)。因此，在顯示週期Td中，共用電壓被施加到觸控感測器TS。
源極驅動器IC SIC包括輸出控制開關SW，該輸出控制開關SW回應觸控致能信號TEN而打開或關閉。在觸控感測週期Tt中，輸出控制開關SW將輸出第一AC信號LFD1的觸控電源IC 260連接至資料線D1至D5，並使第一AC信號LFD1被提供到資料線D1至D5。
在顯示週期Td中，輸出控制開關SW將輸出資料電壓DATA1 至DATA5的輸出緩衝器BUF連接至資料線D1至D5，並使資料電壓DATA1至DATA5被施加到資料線D1至D5。
在觸控感測週期Tt中，閘極驅動器IC GIC將輸出第二AC信號LFD2的觸控電源IC 260連接至閘極線G1至Gn，並使第二AC信號LFD2被提供到閘極線G1至Gn。
閘極驅動器IC GIC與觸控電源IC 260通過COF1、電源線、COF2等彼此相連。電源線可表示為LOG(玻璃上佈線)線，並且為顯示面板的顯示基板上的信號線。隨後參考第7圖描述電源線。在顯示週期Td中釋放閘極驅動器IC GIC與觸控電源IC 260之間的電連接。
PWM產生器250輸出各自具有相同相位的一第一PWM信號P1、一第二PWM信號P2以及一第三PWM信號P3。
觸控電源IC 260產生基於第一PWM信號P1的觸控驅動信號Vdrv、基於第二PWM信號P2的第一AC信號LFD1以及基於第三PWM信號P3的第二AC信號LFD2。
如第6圖中所示，觸控電源IC 260從主電源IC 300接收DC(直流)位準的閘極低電壓VGL以及共用電壓Vcom。閘極低電壓VGL為能夠關閉包含在顯示面板10中的TFT的電壓。觸控電源IC 260基於共用電壓Vcom使從PWM產生器250接收的第一PWM信號P1發生位準移位，並產生觸控驅動信號Vdrv。觸控電源IC 260基於共用電壓Vcom使從PWM產生器250接收的第二PWM信號P2發生位準移位，並產生第一AC信號LFD1。觸控電源IC 260基於閘極低電壓VGL使從PWM產生器250接收的第三PWM信號P3發生位準移位，並產生第二AC信號LFD2。觸控電源IC 260使觸控驅動信號Vdrv、第一AC信號LFD1以及第二AC信號LFD2具有相同的振幅。
主電源IC 300產生閘極高電壓VGH、閘極低電壓VGL、共用電壓Vcom、高電位驅動電壓VDD、高電位邏輯電壓VCC等。閘極高電壓VGH為能夠打開包含在顯示面板10中的TFT的電壓。閘極高電壓VGH與閘極低電壓VGL為用於產生施加至閘極線的閘極脈衝的電壓。高電位驅動電壓VDD為提供到包含於源極驅動器IC SIC中的伽瑪字串的電源電壓。高電位邏輯電壓VCC為用於運行源極驅動器IC SIC、SRIC以及閘極驅動 器IC GIC的內部邏輯的工作電壓。
依據本發明實施例的顯示裝置為觸控感測器整合型顯示裝置。該觸控感測器整合型顯示裝置可採用第4圖中所示的雙饋方法，以便最小化由RC延遲引起的信號失真。依據該雙饋方法，資料電壓從彼此相對的顯示面板10的第一側與第二側同時施加到資料線D1至Dm，並且閘極脈衝從彼此也相對的顯示面板10的第三側與第四側同時施加到閘極線G1至Gn。本發明的實施例不限於此。
第7圖係舉例說明依據本發明實施例之邊框區域中的電源線的連接關係，第8圖為第7圖所示之邊框區域中的電源線的剖視圖。
參考第7圖與第8圖，依據本發明實施例的顯示面板10包括一主動區AA以及一邊框區域BZ。
主動區AA包括用於顯示輸入影像的像素101及用於感測觸控輸入的觸控感測器TS。
邊框區域BZ設置在主動區AA的外側。複數條電源線pdl與pal設置在邊框區域BZ中。電源線pdl與pal接收在電源IC中所產生的DC電源與AC電源。電源線pdl與pal包括提供有DC電源的第一電源線pdl1、pdl2及pdl3以及提供有AC電源的第二電源線pal1與pal2。
邊框區域BZ包括其中設置第一電源線pdl1、pdl2及pdl3的一第一邊框區域BZ1以及其中設置第二電源線pal1與pal2的一第二邊框區域BZ2。第二邊框區域BZ2設置在第一邊框區域BZ1與主動區AA之間。第二邊框區域BZ2設置成比第一邊框區域BZ1更靠近主動區AA。
圍繞主動區AA的一雜訊遮罩線nsl可在第二邊框區域BZ2中。雜訊遮罩線nsl可在第二邊框區域BZ2中的電源線pal1與主動區AA之間。雜訊遮罩線nsl可電性連接至電源線pal2。電源線pal1在鄰近主動區AA的第二邊框區域BZ2中，並且提供有DC電源的第一電源線pdl1、pdl2及pdl3在與電源線pal1分離的第一邊框區域BZ1中。因此，可防止由AC耦合而造成的串擾。
電源IC包括主電源IC 300(或者PMIC)與觸控電源IC 260(或者TPIC)。主電源IC 300產生閘極高電壓VGH、閘極低電壓VGL、共用電壓Vcom、高電位驅動電壓VDD、高電位邏輯電壓VCC等。觸控電源IC 260 從主電源IC 300接收DC位準的閘極低電壓VGL以及共用電壓Vcom，並且產生基於第一PWM信號P1的觸控驅動信號Vdrv、基於第二PWM信號P2的第一AC信號LFD1以及基於第三PWM信號P3的第二AC信號LFD2。
DC電源包括閘極高電壓VGH、閘極低電壓VGL、共用電壓Vcom、高電位驅動電壓VDD、高電位邏輯電壓VCC等。AC電源包括觸控驅動信號Vdrv、第一AC信號LFD1以及第二AC信號LFD2。在感測觸控輸入的觸控感測週期Tt中，觸控驅動信號Vdrv被提供到觸控感測器TS，與觸控驅動信號Vdrv具有相同相位與相同振幅的第一AC信號LFD1被提供到連接至像素101的資料線D1至Dm，以及與觸控驅動信號Vdrv具有相同相位與相同振幅的第二AC信號LFD2被提供到連接至像素101的閘極線G1至Gn。
每條電源線pal與pal的一端電連接至COF1，另一端電連接至COF2。第一電源線pdl1、pdl2及pdl3通過COF1接收觸控電源IC 260提供的DC電源。第一電源線pdl1、pdl2及pdl3通過COF2將接收到的DC電源提供到閘極驅動器IC GIC。第二電源線pal1與pal2通過COF2接收觸控電源IC 260提供的AC電源(包括觸控驅動信號Vdrv、第一AC信號LFD1以及第二AC信號LFD2)。第21條電源線pal1接收第二AC信號LFD2，並通過COF2將第二AC信號LFD2提供到閘極驅動器IC GIC。第22條電源線pal2接收AC電源(包括觸控驅動信號Vdrv、第一AC信號LFD1以及第二AC信號LFD2)，並將AC電源提供到雜訊遮罩線nsl。
第一電源線pdl1、pdl2及pdl3包括提供有DC位準的閘極高電壓VGH的第11條電源線pdl1、提供有高電位驅動電壓VDD的第12條電源線pdl2、以及提供有高電位邏輯電壓VCC的第13條電源線pdl3。非必需但較佳的是，與其他第一電源線相比更受由第21條電源線pal1造成的串擾影響的第一電源線遠離第二邊框區域BZ2。因此，較少受第一電源線pdl1、pdl2及pdl3中的串擾影響的第11條電源線pdl1可設置成鄰近第二邊框區域BZ2。
在顯示週期Td中，DC位準的閘極低電壓VGL被施加到第21條電源線pal1，在觸控感測週期Tt中，第二AC信號LFD2被提供到第21條電源線pal1。本發明的實施例描述了在觸控感測週期Tt中第二AC信號 LFD2被提供到第21條電源線pal1，但不限於此。觸控驅動信號Vdrv或者第一AC信號LFD1可被提供到第21條電源線pal1。
觸控驅動信號Vdrv、第一AC信號LFD1以及第二AC信號LFD2的其中之一可通過第22條電源線pal2提供到設置在第21條電源線pal1與主動區AA之間的雜訊遮罩線nsl。
如上所述，本發明的實施例在觸控感測週期Tt中將觸控驅動信號Vdrv、第一AC信號LFD1以及第二AC信號LFD2的其中之一提供到第21條電源線pal1。依據本發明實施例的第21條電源線pal1設置成鄰近主動區AA，且與提供有DC電源的第一電源線pdl1、pdl2及pdl3分開。因此，因為不產生互電容，所以能夠防止提供到第一電源線pdl1、pdl2及pdl3的DC電源的漣波。
進一步地，觸控驅動信號Vdrv、第一AC信號LFD1以及第二AC信號LFD2的其中之一可通過第22條電源線pal2提供到雜訊遮罩線nsl。因此，能夠遮罩由因設置在主動區AA外側的邊框區域BZ中的第一電源線pdl1、pdl2及pdl3而產生的邊緣電容所造成的雜訊。結果，能夠改善鄰近邊框區域BZ的主動區AA邊緣處的觸控性能。
雜訊遮罩線nsl的寬度W1可大於第一電源線pdl1、pdl2及pdl3的寬度W3或者大於第21條電源線pal1的寬度W2。隨著雜訊遮罩線nsl的寬度W1增加，能夠最小化由RC延遲造成的AC信號Vdrv、LFD1及LFD2的失真。
第9圖係舉例說明依據本發明實施例之邊框區域中的電源線的另一種連接關係，第10圖為第9圖所示之邊框區域中的電源線的剖視圖。
參考第9圖與第10圖，依據本發明實施例的顯示面板10包括一主動區AA以及一邊框區域BZ。與第7圖及第8圖中所示的結構與構件相同或等效的結構與構件在第9圖及第10圖中用相同的參考數位來標示，並且可簡要做出或者可完全省略進一步描述。
邊框區域BZ包括其中設置第一電源線pdl1、pdl2及pdl3的一第一邊框區域BZ1以及其中設置第二電源線pal1的一第二邊框區域BZ2。第二邊框區域BZ2設置在第一邊框區域BZ1與主動區AA之間。第二邊框區域BZ2設置成比第一邊框區域BZ1更靠近主動區AA。
一浮動線fl設置在第一邊框區域BZ1與第二邊框區域BZ2之間。設置在第一邊框區域BZ1與第二邊框區域BZ2之間的浮動線fl能夠防止DC電源的漣波。當AC信號Vdrv、LFD1及LFD2被提供到第二電源線pal1時，由AC信號Vdrv、LFD1及LFD2造成的漣波會產生在與第二電源線pal1耦合的浮動線fl中。浮動線fl中產生的漣波會產生在與浮動線fl耦合的第一電源線pdl1、pdl2及pdl3中。然而，因為浮動線fl兩端的其中之一連接至地面電壓，所以產生的漣波通過地面電壓而擺脫。因此，漣波消失或者減小。與浮動線fl耦合的第一電源線pdl1、pdl2及pdl3幾乎不受漣波的影響。
互電容產生在浮動線fl與第一電源線pdl1、pdl2及pdl3之間以及在浮動線fl與第二電源線pal1之間。然而，因為不是AC信號Vdrv、LFD1及LFD2而是Dc電源被提供到第一電源線pdl1、pdl2及pdl3，所以第一電源線pdl1、pdl2及pdl3之間不產生DC電源的漣波。設置在第一邊框區域BZ1與第二邊框區域BZ2之間的浮動線fl充當第一電源線pdl1、pdl2及pdl3與第二電源線pal1之間的緩衝器，因而能夠減小由提供到第二電源線pal1的AC信號Vdrv、LFD1及LFD2所產生的漣波。因此，浮動線fl能夠防止漣波產生在鄰近第二電源線pal1的第一電源線pdl1、pdl2及pdl3中。
浮動線fl的寬度W12可大於第一電源線pdl1、pdl2及pdl3的寬度W13或者大於第二電源線pal1的寬度W11。隨著浮動線fl的寬度W12增加，第一電源線pdl1、pdl2及pdl3與第二電源線pal1之間的耦合會減少，因而寄生電容會減小。因此，能夠防止由該耦合造成的串擾。
如上所述，因為本發明的實施例通過無負載驅動方法將消除了漣波之具有相同相位與相同振幅的觸控驅動信號Vdrv與AC信號LFD1及LFD2施加到寄生電容的兩端(該觸控感測器與該信號線)，所以可排除寄生電容的影響。這是因為消除了漣波的寄生電容的兩端(觸控感測器與信號線)同時改變，並且充電到寄生電容的電荷量隨著兩端之間電壓差減小而減小。依據該無負載驅動方法，因為充電到寄生電容的電荷量理論上為零，所以可獲得被識別為猶如不存在寄生電容的無負載效果。
第11圖至第13圖係顯示依據本發明實施例之觸控驅動裝置18的各示例。
依據本發明實施例的觸控驅動裝置18可實施為第11圖至第13圖中所示的IC封裝。
參考第11圖，觸控驅動裝置18包括一驅動器IC DIC以及一觸控感測IC TIC。
驅動器IC DIC包括一觸控感測器通道電路100、一Vcom緩衝器110、一切換陣列120、一定時控制信號產生器130、一多工器(MUX)140以及一DTX補償電路150。
觸控感測器通道電路100通過感測線連接至觸控感測器的電極，並且通過切換陣列120連接至Vcom緩衝器110與多工器140。多工器140將感測線連接至觸控感測IC TIC。在1對3多工器的情況下，多工器140通過時分方式將觸控感測IC TIC的一個通道依序連接至三條感測線，因而減少觸控感測IC TIC的通道數量。多工器140依序選擇將要連接至觸控感測IC TIC的通道的感測線，以回應MUX控制信號MUXC1至MUXC4。多工器140通過觸控線連接至觸控感測IC TIC的通道。
Vcom緩衝器110輸出像素的共用電壓Vcom。切換陣列120在顯示週期中在定時控制信號產生器130的控制下，將從Vcom緩衝器110輸出的共用電壓Vcom施加到觸控感測器通道電路100。切換陣列120在觸控感測週期中在定時控制信號產生器130的控制下，將感測線連接至觸控感測IC TIC。
定時控制信號產生器130產生用於控制顯示驅動器與觸控感測IC TIC的操作定時的定時控制信號。該顯示驅動器包括用於將輸入影像的資料提供至像素的一資料驅動器12與一閘極驅動器14。資料驅動器12產生一資料電壓並將該資料電壓施加到顯示面板10的資料線D1至Dm。資料驅動器12可整合到驅動器IC DIC中。閘極驅動器14將與該資料電壓同步的閘極脈衝(或者掃描脈衝)依序施加到顯示面板10的閘極線G1至Gn。閘極驅動器14可連同像素一起在顯示面板10的基板上。
驅動器IC DIC的定時控制信號產生器130實質上與出現在第1圖中所示的定時控制器TCON 16中的定時控制信號產生器相同。定時控制信號產生器130在顯示週期中驅動顯示驅動器，並且在觸控感測週期中驅動觸控感測IC TIC。
定時控制信號產生器130如第3圖中所示，產生定義顯示週期Td與觸控感測週期Tt的觸控致能信號TEN，並使顯示驅動器與觸控感測IC TIC同步。顯示驅動器在觸控致能信號TEN的第一位準週期中提供資料到像素。觸控感測IC TIC驅動觸控感測器以回應觸控致能信號TEN的第二位準並感測該觸控輸入。觸控致能信號TEN的第一位準可為高位準，觸控致能信號TEN的第二位準可為低位準，或者反之亦然。
觸控感測IC TIC連接至驅動電源電路(未顯示)並接收驅動電源。觸控感測IC TIC產生觸控感測器驅動信號以響應觸控致能信號TEN的第二電位準，並將觸控感測器驅動信號提供到該觸控感測器。觸控感測器驅動信號可產生為各種脈衝形狀，包括方波、正弦波、三角波等。然而，較佳的是，但不是必需的，觸控感測器驅動信號產生為方波的脈衝形狀。觸控感測器驅動信號可提供到每個觸控感測器N次，以便在觸控感測IC TIC的積分器上電荷累加N次或更多次，其中N為等於或大於2的自然數。
觸控感測器驅動信號的雜訊會依據輸入影像的資料變化而增加。DTX補償電路150分析輸入影像的資料，依據輸入影像的灰度級的變化從觸控原始資料中消除雜訊分量，以及將其傳送到觸控感測IC TIC。DTX意為顯示與觸控串擾。與DTX補償電路150有關的內容詳細揭露在對應於本申請人的韓國專利申請第10-2012-0149028號(2012年12月19日)中，其特此通過參考完整併入。在觸控感測器的雜訊沒有依據輸入影像的資料變化而發生敏感變化的系統的情況下，DTX補償電路150不是必要的，因而可省略。
觸控感測IC TIC在觸控感測週期Tt中驅動多工器140以響應來自定時控制信號產生器130的觸控致能信號TEN，並通過多工器140與感測線接收觸控感測器的電荷。
觸控感測IC TIC從觸控感測器驅動信號中檢測觸控輸入之前與之後的電荷變化，並將該電荷變化與預定閾值進行比較。觸控感測IC TIC確定具有等於或大於該閾值的電荷變化的觸控感測器的位置為觸控輸入的區域。觸控感測IC TIC計算每個觸控輸入的座標，並將包含觸控輸入的座標資訊的觸控資料TDATA(XY)傳送到外部主系統19。觸控感測IC TIC包括放大觸控感測器的電荷的一放大器、累加從觸控感測器接收的電荷的一 積分器、將該積分器的電壓轉換成數位資料的一類比-數位轉換器(ADC)以及一運算邏輯電路。該運算邏輯電路比較從ADC輸出的觸控原始資料與該閾值，並基於比較結果確定觸控輸入。該運算邏輯電路執行計算座標的觸控識別演算法。
驅動器IC DIC與觸控感測IC TIC可通過串列週邊介面SPI傳送及接收信號。
主系統19意為可應用依據本發明實施例的顯示裝置的電子裝置的系統主體。該主系統19可實施為電話系統、電視系統、機上盒、導航系統、DVD播放機、藍光播放機、個人電腦PC以及家庭影院系統的其中之一。主系統19從觸控感測IC TIC接收觸控輸入資料TDATA(XY)並執行與觸控輸入有關的應用程式。
參考第12圖，觸控驅動裝置18包括一觸控感測器驅動器RIC DIC以及一微控制器單元(MCU)。
觸控感測器驅動器RIC包括一觸控感測器通道電路100、一Vcom緩衝器110、一切換陣列120、一第一定時控制信號產生器130、一多工器(MUX)140、一DTX補償電路150、一感測電路160、一第二定時控制信號產生器170以及一記憶體180。第12圖中所示的觸控感測器驅動器RIC與第11圖中所示的驅動器IC DIC的區別在於感測電路160與第二定時控制信號產生器170整合在觸控感測器驅動器RIC的內部。第12圖的第一定時控制信號產生器130實質上與第11圖的定時控制信號產生器130相同。因此，第一定時控制信號產生器130產生用於控制顯示驅動器與觸控感測IC TIC的操作定時的定時控制信號。
多工器140在MCU的控制下浮動感測電路160所存取的觸控感測器的電極。感測電路160在除了連接到充電至資料電壓的像素的觸控感測器電極之外的其他觸控感測器電極中選擇感測電路160所存取的觸控感測器電極。多工器140可在MCU的控制下施加共用電壓Vcom。
感測電路160通過多工器140連接至感測線115。感測電路160測量從觸控感測器電極22接收的電壓的波形變化並將該變化轉變成數位資料。感測電路160包括放大觸控感測器電極22的接收電壓的一放大器、累加該放大器的放大電壓的一積分器、以及將該積分器的電壓轉換成數位資 料的一類比-數位轉換器(ADC)。從ADC輸出的數位資料為觸控原始資料TDATA並被傳送到MCU。
第二定時控制信號產生器170產生用於控制多工器140與感測電路160的操作定時的定時控制信號與時脈。DTX補償電路150可在觸控感測器驅動器RIC中省略。記憶體180在第二定時控制信號產生器170的控制下暫存觸控原始資料TDATA。
觸控感測器驅動器RIC與MCU可通過串列週邊介面SPI傳送及接收信號。MCU比較觸控原始資料TDATA與預定閾值，並基於比較結果確定觸控輸入。該MCU執行計算座標的觸控識別演算法。
參考第13圖，觸控驅動裝置18包括一驅動器IC DIC以及一記憶體MEM。
驅動器IC DIC包括一觸控感測器通道電路100、一Vcom緩衝器110、一切換陣列120、一第一定時控制信號產生器130、一多工器140、一DTX補償電路150、一感測電路160、一第二定時控制信號產生器170、一記憶體180以及一MCU 190。第13圖中所示的驅動器IC DIC與第12圖中所示的觸控感測器驅動器RIC的區別在於MCU 190整合在驅動器IC DIC的內部。MCU 190比較觸控原始資料TDATA與預定閾值，並基於比較結果確定觸控輸入。MCU 190執行計算座標的觸控識別演算法。
記憶體MEM儲存與顯示驅動器與感測電路160的操作中所需的定時資訊有關的寄存器設定值。當顯示裝置10通電時，該寄存器設定值從記憶體MEM載入到第一定時控制信號產生器130與第二定時控制信號產生器170。第一定時控制信號產生器130與第二定時控制信號產生器170基於從記憶體MEM讀取的寄存器設定值產生用於控制顯示驅動器與感測電路160的定時控制信號。本發明的實施例能夠藉由改變記憶體MEM的寄存器設定值回應驅動裝置的模型變化，而不改變驅動裝置的結構。
如上所述，本發明的實施例藉由使接收DC電源的第一電源線與接收AC電源的第二電源線分離，能夠防止因第一電源線與第二電源線之間的耦合而造成的串擾。結果，能夠提高該無負載效果。
儘管已經參考其若干說明性的實施例描述了實施方式，但應理解的是，本領域技術人員能夠想出很多其他改變與實施例，其將落入本發 明的原理的範圍內。特別是，在本發明、圖式以及所附申請專利範圍的範圍內可對主題結合配置的構成部分及/或配置做出各種變化與修改。除對構成部分及/或配置做出的變化與修改之外，選擇性用途對本領域技術人員也將是顯而易見的。
本申請主張2015年9月30日提出的韓國專利申請第10-2015-0138262號的利益，為了所有目的，上述韓國專利申請通過參考而併入，如完整記載於本文中。

Claims (9)

  1. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，該顯示面板包含用於顯示一輸入影像的像素及用於感測一觸控輸入的觸控感測器位於其中的一主動區、以及在該主動區外側的一邊框區域；以及一電源積體電路，該電源積體電路用以產生直流電源與交流電源並將該直流電源與該交流電源提供到該邊框區域中的複數條電源線；其中，該複數條電源線包括一第一電源線與一第二電源線，該直流電源提供到該第一電源線，該交流電源提供到該第二電源線；其中，該邊框區域包括該第一電源線位於其中的一第一邊框區域、以及該第二電源線位於其中的一第二邊框區域。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中，該第二邊框區域在該第一邊框區域與該主動區之間。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，其中，圍繞該主動區的一雜訊遮罩線在該第二邊框區域中。
  4. 依據申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，其中，一浮動線在該第一邊框區域與該第二邊框區域之間。
  5. 依據申請專利範圍第2項所述的顯示裝置，其中，在感測該觸控輸入的一觸控感測週期中，一觸控驅動信號被提供到該觸控感測器，與該觸控驅動信號具有相同相位與相同振幅的一第一AC交流信號被提供到連接至該等像素的資料線，並且與該觸控驅動信號具有相同相位與相同振幅的一第二AC交流信號被提供到連接至該等像素的閘極線，以及其中，該觸控驅動信號、該第一AC交流信號以及該第二AC交流信號的其中之一被提供到該第二電源線。
  6. 依據申請專利範圍第3項所述的顯示裝置，其中，在感測該觸控輸入 的一觸控感測週期中，一觸控驅動信號被提供到該觸控感測器，與該觸控驅動信號具有相同相位與相同振幅的一第一交流信號被提供到連接至該等像素的資料線，並且與該觸控驅動信號具有相同相位與相同振幅的一第二交流信號被提供到連接至該等像素的閘極線，以及其中，該觸控驅動信號、該第一交流信號以及該第二交流信號的其中之一被提供到該雜訊遮罩線。
  7. 依據申請專利範圍第3項所述的顯示裝置，其中，該雜訊遮罩線的寬度大於該第一電源線的寬度或大於該第二電源線的寬度。
  8. 依據申請專利範圍第3項所述的顯示裝置，其中，一浮動線在該第一邊框區域與該第二邊框區域之間。
  9. 依據申請專利範圍第4項所述的顯示裝置，其中，該浮動線的寬度大於該第一電源線的寬度或大於該第二電源線的寬度。
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