TWI638347B - 整合觸控感測器之液晶顯示裝置 - Google Patents

整合觸控感測器之液晶顯示裝置 Download PDF

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Abstract

一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置一體地整合一觸控感測器作為其一部分，該觸控感測器在該顯示裝置之一遮沒週期期間運作。在一實施例中，該液晶顯示裝置包含一第一基板、一第二基板、複數共用電極、複數感測電極、一資料驅動器、一閘極驅動器、一共用電極驅動器、一觸控控制器及一顯示控制器。耦合至閘極線及資料線之複數畫素形成於該第一基板上。該第二基板被設置成與該第一基板相對。對應於各別畫素之該等共用電極形成於該第二基板上。該等感測電極亦形成於該第二基板上以與該等共用電極交叉。

Description

整合觸控感測器之液晶顯示裝置 【優先權聲明】
本申請案主張2013年8月1日在韓國智慧財產局提出申請之韓國專利申請案第10-2013-0091479號之優先權，且該韓國專利申請案之全部內容以引用方式全文併入本文中。
本發明係關於一種整合一互電容式(mutual capacitive)觸控感測器之液晶顯示裝置。
隨著人們對資訊顯示裝置之興趣日益增加且對可攜式資訊媒體之需求亦不斷增加，正在對輕的薄膜型平板顯示裝置(flat panel display device；FPD device)或類似面板顯示裝置進行積極的研究及商業化，以替代作為現有顯示裝置之陰極射線管(cathode ray tube；CRT)。具體而言，在此等薄的面板(例如，平板顯示)裝置中，液晶顯示(liquid crystal display；LCD)裝置係為利用液晶之光學各向異性來顯示一影像之裝置。液晶顯示裝置因其具有優異之解析度、顏色再現性能及圖像品質而正積極地應用於筆記型電腦、桌面監視器(desktop monitor)、或類似裝置。
隨著使用者對輸入方便性之需求日益增加，液晶顯示裝置亦需要具有一觸控螢幕功能，以便能夠藉由利用一使用者的手或具有電容性耦合能力之其他物體來選擇顯示於一螢幕上之一指令內容而輸入一使用者之命令。
根據本發明，提供一種液晶顯示(LCD)裝置，該液晶顯示裝置一體地整合一觸控感測器作為其一部分。該液晶顯示裝置包含：一第一基板，在該第一基板上形成有耦合至閘極線及資料線之複數畫素；一第二基板，被設置成與該第一基板相對；複數共用電極，用以對應於該等各別畫素；以及亦形成於該第二基板上之複數感測電極。該液晶顯示裝置包含：一資料驅動器，用以在一顯示週期期間輸出資料訊號至該等資料線；一閘極驅動器，用以在該顯示週期期間輸出複數閘極導通(gate-on)訊號至該等閘極線，並在一遮沒週期(blanking period)期間輸出一閘極關斷(gate-off)訊號至該等閘極線。該液晶顯示裝置包含：一共用電極驅動器，用以在該遮沒週期內所包含之一觸控驅動子週期期間供應觸控驅動訊號至該等共用電極，並對應於一觸控控制訊號；以及一觸控控制器，用以在該觸控驅動子週期期間供應該觸控控制訊號至該共用電極驅動器；以及一顯示控制器，用以在該觸控驅動子週期期間與該觸控控制訊號同步地供應第一時脈訊號及第二時脈訊號至該閘極驅動器。
該遮沒週期與該顯示週期可交替地重複。
該共用電極驅動器可在該顯示週期期間供應同一共用電壓至該等共用電極。
該顯示控制器可在該顯示週期期間供應具有一第一頻率之該第一時脈訊號及該第二時脈訊號至該閘極驅動器，並在該觸控驅動子週期期間供應具有一第二頻率之該第一時脈訊號及該第二時脈訊號至該閘極驅動器，該第二頻率不同於該第一頻率。
該遮沒週期可更包含不供應該觸控控制訊號之一空白子週期(margin subperiod)。
該空白子週期可設置於該顯示週期與該觸控驅動子週期之間。
該顯示控制器可在該空白子週期期間供應具有該第一頻率之該第一時脈訊號及該第二時脈訊號至該閘極驅動器。
該閘極驅動器之各級(Stage)可包含：一第一電晶體，耦合於一第一時脈端子與一輸出端子之間，該第一電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至一第一節點；一第二電晶體，耦合於一第一輸入端子與該第一節點之間，該第二電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至該第一輸入端子；一第三電晶體，耦合於該第一節點與一電壓端子之間，該第三電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至一第二輸入端子；一第四電晶體，耦合於該輸出端子與該電壓端子之間，該第四電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至一第二時脈端子；一第五電晶體，耦合於該輸出端子與該電壓端子之間，該第五電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至一第二節點；一第六電晶體，耦合於該第二節點與該電壓端子之間，該第六電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至該第一節點；以及一第七電晶體，耦合於該第一節點與該電壓端子之間，該第七電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至該第二節點。
該閘極驅動器之各級可更包含：一第一電容器，耦合於該第一節點與該輸出端子之間；以及一第二電容器，耦合於該第一時脈端子與該第二節點之間。
該第一時脈訊號及該第二時脈訊號可分別輸入至一奇數級之該第一時脈端子及該第二時脈端子。該第二時脈訊號及該第一時脈訊號可分別輸入至一偶數級之該第一時脈端子及該第二時脈端子。
前一級之一掃描起動訊號或該閘極導通訊號可輸入至該第一輸入端子。下一級之該閘極導通訊號可輸入至該第二輸入端子。
一閘極關斷電壓可被施加至該電壓端子。
該第二頻率可係低於該第一頻率之一頻率。
該第一時脈訊號與該第二時脈訊號可具有彼此相反之相位。
該等共用電極可設置於該第一基板或該第二基板上。
該等共用電極及該等感測電極可在彼此相交之方向上縱向延伸。
該液晶顯示裝置可更包含一背光單元(backlighting unit)，該背光單元設置於該第一基板下方以提供光。
該液晶顯示裝置可更包含一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間。
3‧‧‧閘極驅動器
4‧‧‧資料驅動器
5‧‧‧共用電極驅動器
6‧‧‧顯示控制器
8‧‧‧觸控控制器
11‧‧‧第一基板/下部基板
15‧‧‧閘電極
20‧‧‧閘極絕緣層
23‧‧‧半導體層
23a‧‧‧主動層
23b‧‧‧電阻性接觸層
30‧‧‧資料線
33‧‧‧源電極
35‧‧‧汲電極
40‧‧‧保護層
43‧‧‧接觸孔
50‧‧‧畫素電極
61‧‧‧第二基板
63‧‧‧晶格形狀黑色矩陣
66‧‧‧彩色濾光圖案
70‧‧‧共用電極
72‧‧‧感測電極
90‧‧‧液晶層
100‧‧‧感測單元
300‧‧‧背光單元
B‧‧‧藍色彩色濾光圖案
C1‧‧‧第一電容器
C2‧‧‧第二電容器
CK1‧‧‧第一時脈端子
CK2‧‧‧第二時脈端子
Clc‧‧‧液晶電容器
CLK‧‧‧第一時脈訊號
CLKB‧‧‧第二時脈訊號
CSS‧‧‧觸控控制訊號
Cst‧‧‧儲存電容器
D1~Dm‧‧‧資料線
DAT‧‧‧影像資料訊號
DCS‧‧‧資料控制訊號
DE‧‧‧資料啟動訊號
G‧‧‧綠色彩色濾光圖案
G1~Gn‧‧‧閘極線
Goff‧‧‧閘極關斷訊號
Gon‧‧‧閘極導通訊號
Hsync‧‧‧水平同步訊號
IN1‧‧‧第一輸入端子
IN2‧‧‧第二輸入端子
M1‧‧‧第一電晶體
M2‧‧‧第二電晶體
M3‧‧‧第三電晶體
M4‧‧‧第四電晶體
M5‧‧‧第五電晶體
M6‧‧‧第六電晶體
M7‧‧‧第七電晶體
Mclk‧‧‧主時脈訊號
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
OUT‧‧‧輸出端子
P‧‧‧畫素
Pb‧‧‧遮沒週期
Pd‧‧‧顯示週期
Pm‧‧‧空白子週期
Pt‧‧‧觸控驅動子週期
R‧‧‧紅色彩色濾光圖案
ST1~STn+1‧‧‧級
STV‧‧‧掃描啟動訊號
Td‧‧‧觸控驅動訊號
Tp‧‧‧驅動脈波
Tr‧‧‧電晶體
V‧‧‧電壓端子
Vcom‧‧‧共用電壓
Vdata‧‧‧資料訊號
Voff‧‧‧閘極關斷電壓
Vsync‧‧‧垂直同步訊號
X1~Xn‧‧‧共用電極
X、Y‧‧‧軸
以下，將參照圖式來更充分地闡述各實例性實施例。然而，該等實例性實施例可實施為諸多不同形式，而不應被視為僅限於本文中所 示之實施例。更確切而言，提供該等實施例係為了使本發明之揭露內容透徹及完整，並向熟習此項技術者充分傳達該等實例性實施例之範圍。
在圖式中，為清晰例示起見，可誇大尺寸。應理解，當闡述一元件位於二元件「之間」時，該元件可為該二元件間僅有之元件，抑或亦可存在一或多個中間元件。通篇中相同之參考編號指示相同之元件。
第1圖為根據本發明，例示一體地整合一觸控感測設備之一液晶顯示(LCD)裝置之方塊圖；第2圖為第1圖所示複數光控制畫素其中之一之等效電路圖；第3圖為例示根據本發明一實施例之液晶顯示裝置之一區域之剖視圖，其中共用電極平面被細分為複數單獨驅動之共用電極；第4圖為例示根據本發明一個實施例之共用電極之圖案及上覆蓋感測電極之一圖案之俯視圖；第5圖為第1圖所示一閘極驅動器之一個實施例之示意圖；第6圖為第5圖所示各重複級其中之一之一實施例之電路圖；以及第7圖為例示根據本發明一實施例之液晶顯示裝置之操作之波形時序圖。
以下，將參照圖式來闡述根據本發明之某些實例性實施例。本文中，當闡述一第一元件耦合至一第二元件時，該第一元件可不僅直接耦合至該第二元件，而且亦可經由一第三元件間接耦合至該第二元件。此外，為清晰起見，省略對完整理解本發明教示內容而言並非必須之某些元件。此 外，全文中相同之元件符號表示相同之元件。
第1圖為例示根據本發明一實施例之一體整合一觸控感測器之一液晶顯示(LCD)裝置之方塊圖。具體而言，第1圖中主要顯示用於顯示一影像之液晶顯示裝置之配置。
第2圖為第1圖所示一畫素之等效電路圖。第3圖為例示根據該實施例之液晶顯示裝置之一區域之剖視圖。
第4圖為例示根據本發明一實施例之複數個共用電極之一可能圖案及與該等共用電極相交叉之複數感測電極之一可能圖案之俯視平面圖。
如第1圖所示，根據一個實施例之液晶顯示裝置可包含一閘極驅動器3，用以供應對應之閘極訊號至閘極線G1至Gn，其中閘極線G1至Gn被排列成在一第一方向(例如，一水平X方向、一列方向)上延伸。該液晶顯示裝置更包含一資料驅動器4，用以供應對應之資料訊號至資料線D1至Dm，其中資料線D1至Dm被排列成在一第二方向(例如，一垂直Y方向、一行方向)上延伸，該第二方向與該第一方向交叉。該液晶顯示裝置更包含複數畫素P，該等畫素P分別耦合至閘極線G1至Gn其中之對應者及資料線D1至Dm其中之對應者。此外，該液晶顯示裝置包含一共用電極驅動器5，用以控制可分別驅動之複數共用電極70其中之各別共用電極。此外，該液晶顯示裝置包含：一顯示控制器6，用以控制閘極驅動器3及資料驅動器4；以及一觸控控制器8，用以控制共用電極驅動器5。
實例性液晶顯示裝置係為利用液晶之光學各向異性(optical anisotropy)及偏振(polarization)特性來顯示一所需影像之顯示設備。液晶 具有光學各向異性(其中，液晶之分子結構為薄的且長的，且液晶之配向具有電可控方向性(electrically controllable directivity))及偏振特性(其中，當將液晶放入一電場中時，液晶之分子排列具有根據液晶之尺寸而變化之一方向)。
因此，液晶顯示裝置包含藉由將一第一透光性(light-passing)基板與一第二透光性基板接合在一起、並在該第一基板與該第二基板之間夾置一液晶層而形成之一液晶面板，其中畫素電極設置於該等基板其中之一上、且一共用電極平面設置於該等基板其中之被間隔開之另一基板上。在液晶顯示裝置中，藉由分別施加一資料訊號及一共用電壓至畫素電極及相關聯之共用電極上而形成一預定電場。當由一閘極訊號選擇畫素電極各自之畫素且隨後經由對應之資料線來傳送所需之資料訊號時，會將所利用之資料訊號充至(charged onto)畫素電極上。由於所需資料訊號被充至畫素電極上且一相反電壓(opposed voltage)(例如，共用電壓)被施加至相關聯之共用電極，故能根據畫素液晶之由形成於該畫素中之電場所控制之排列角度來控制自一背光單元供應至畫素之光之透射率，進而顯示一預定影像之部分。
根據一種用於控制液晶層之配向之所需方法，液晶顯示裝置可包括一扭轉向列(twisted nematic；TN)模式、一垂直配向(vertical alignment；VA)模式、一面內切換(in-plane switching；IPS)模式、一平面-線切換(plane to line switching；PLS)模式等。
在此等模式中，面內切換模式或平面-線切換模式為一種其中畫素電極50及一共用電極70皆設置於一下部基板(例如，一第一基板11)上、且因此液晶層之配向受控於畫素電極50與共用電極70間之一電場之方 法。
儘管已在第2圖中例示共用電極70位於上部或第二基板61上之一實例，然而自以下說明顯而易見，本發明之教示內容可應用於其中該等共用電極70與畫素電極50一起位於第一或下部基板11上之面內切換模式或平面-線切換模式。
為此，參照第2圖及第3圖所示實施例，液晶顯示裝置具有其中第一基板11與第二基板61接合於一起、同時保持彼此間隔開並面對彼此之一配置。在此種情形中，閘極線G1至Gn與資料線D1至Dm彼此交叉(例如以直角交叉)。閘極線G1至Gn分別排列於下部第一基板11上，且電晶體Tr亦分別設置於下部第一基板11中並設置於閘極線G1至Gn與資料線D1至Dm之交叉點處，以使電晶體Tr逐一耦合至形成於對應畫素P中之畫素電極50其中之各別畫素。
在此將參照第2圖來詳細地闡述。耦合至一第i閘極線Gi及一第j資料線Dj之畫素P可包含：一電晶體Tr，耦合至第i閘極線Gi及第j資料線Dj；一畫素電極50，耦合至電晶體Tr；一液晶電容器Clc，被形成為位於畫素電極50與一相關共用電極70之間；以及一儲存電容器Cst。
在此種情形中，視需要可省略儲存電容器Cst。
如第3圖所示，電晶體Tr可被配置成包含一閘電極15及一半導體層23，閘電極15耦合至一閘極線、一源電極33及一汲電極35，半導體層23形成於閘電極15與源電極33及汲電極35之間。此處，半導體層23可包含一主動層(active layer)23a及一電阻性接觸層(ohmic contact layer)23b。主動層23a可包含一半導體(例如矽或一半導體氧化物)。
一閘極絕緣層20形成於閘電極15上，且一保護層40形成於源電極33及汲電極35上。保護層40可具有一接觸孔43，穿過接觸孔43暴露出汲電極35。
一透光性畫素電極形成於保護層40上。畫素電極50可由一透明導電性材料(例如氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)或氧化銦鋅(Indium zinc oxide；IZO))構成，並可穿過接觸孔43耦合至汲電極35。
電晶體Tr不僅限於第3圖所示之結構，並可變為另一結構。
液晶電容器Clc將第二基板61之畫素電極50及相關聯之共用電極70用作形成液晶電容器Clc之二相對極板。該二電極50與70間之一液晶層90用作一電介質。
一點陣形狀之黑色矩陣(lattice-shape black matrix)63可形成於第二基板61之一背面上。黑色矩陣63圍繞每一畫素P之區域，以覆蓋光非控制區域(light non-controlling area)，該等光非控制區域包含閘極線G1至Gn之光非控制區域、資料線D1至Dm之光非控制區域、電晶體Tr之光非控制區域等。
對應於各別畫素P而排列之彩色濾光片圖案66可存在於黑色矩陣63之開口內，且對應之複數相關聯共用電極70可存在於對應之彩色濾光片圖案66之下。
在此種情形中，彩色濾光片圖案66可包含依序重複地排列之紅色彩色濾光片圖案R、綠色彩色濾光片圖案G及藍色彩色濾光片圖案B。
此處，一外塗層(overcoat layer)(圖中未示出)可更形成於彩色濾光片圖案66與共用電極70之間。
可改變黑色矩陣63中之開口及對應之彩色濾色片圖案66之位置、形狀及尺寸。因此，在其中黑色矩陣63及彩色濾光片圖案66形成於另一位置之情形中，相關聯之共用電極70可形成於第二基板61之一內表面上。
相似於畫素電極，共用電極70係由一或多種透明導電性材料形成。共用電極70可包含其他導電性材料，例如不透明之金屬部分及/或薄且因此半透明之金屬部分。
舉例而言，共用電極70可由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、石墨烯(graphene)、碳奈米管(carbon nanotube)、銀奈米線(silver nanowires；AgNWs)等形成。
儘管已在第2圖中例示共用電極70位於第二基板61上，然而替代實施例之共用電極70無需位於第二基板61上，而是相反地亦可位於第一基板11上。
在此後一種情形中，根據液晶層90之配向以及欲被形成為延伸至液晶層90中之電場之圖案，共用電極70可形成於與畫素電極50相同之層中，或者可形成於不同於畫素電極50之層中。
同時，用以提供光之一背光單元300可位於第一基板11下方。背光單元300可提供白光或選擇性地受控之紅光、綠光及藍光。背光單元300可在一遮沒週期(blanking period)Pb期間響應於由顯示控制器6所提供之一遮沒訊號，在遮沒週期Pb期間，背光單元300切斷其原本會提供至整合之觸控顯示面板之照射光。在遮沒週期Pb期間切斷照射光為可選的。在一替代實施例中，液晶層90之液晶旋轉，以在遮沒週期Pb期間阻擋背光。在又一實施例中，在遮沒週期Pb期間可執行該二操作，即切斷照射 光並旋轉液晶層90之液晶以使其呈現一變黑之影像。
以下將簡要地闡述如上所述進行配置之液晶顯示裝置之一影像顯示操作。
首先，若施加一閘極導通訊號至在一給定畫素P中所提供之電晶體Tr之閘電極15上，則主動層23a被激活而變成導電性的。藉此，源電極33經由此時為導電性的主動層23a將施加至源電極33之一資料訊號自一資料線30傳送至對應之汲電極35。
在此種情形中，汲電極35穿過接觸孔43而電性耦合至畫素電極50，進而將資料訊號之電壓施加至畫素電極50並對畫素電極50充電。所施加之電壓可儲存於各畫素P中所提供之儲存電容器Cst中。
因此，對應於一電壓來控制液晶分子之排列，該電壓對應於施加至畫素電極50之電壓與施加至相關聯共用電極70之電壓(例如，共用電壓)間之電壓差，進而顯示一預定影像。
在一一般液晶顯示裝置中，無論共用電極70形成於第二基板61之整個下表面上還是作為另一選擇形成於第一基板11上，各共用電極70皆一體地互相連接，俾使同一電壓始終同時施加至所有共用電極70。
另一方面，在根據本實施例之液晶顯示裝置中，提供彼此電性分開之複數單獨驅動之共用電極。藉此，共用電極70可不僅用於滿足其相關聯之光控制畫素之需要，且亦可用作一互耦式(mutual coupling type)電容性觸控感測器(capacitive touch sensor)之感測電極。
參照第4圖，所示實施例之共用電極70被圖案化成在第一方向(例如，X軸方向、列方向)上延伸之細長矩形。同時，複數感測電極被 圖案化成處於一不同平面中並在第二方向(例如，Y軸方向、行方向)上延伸之細長矩形。
舉例而言，共用電極70可被配置成包含第一共用電極X1至第n共用電極Xn。亦即，在第4圖中顯示一種其中存在n個共用電極X1至Xn之情形作為一實例。第一共用電極X1至第n共用電極Xn各自之寬度可對應於下伏(underlying)畫素電極之寬度。
在所示實例中，各感測電極72被設置成與共用電極70間隔開。因此，感測電極72可與共用電極一起用作一電容性觸控感測器。(更具體而言，可施加複數驅動脈波Tp至共用電極70其中之一，且與一觸控手指之電容性耦台可容許驅動脈波Tp或其變化在交叉之感測電極72其中之一裡被感測到。藉此，可確定觸控位置之X座標及Y座標。)
為此，感測電極72可位於第二基板61上以與共用電極70相交。
舉例而言，感測電極72在該第二方向(例如，Y軸方向)上形成為長的，俾使複數感測電極可被設置成沿第一方向(例如，X軸方向)彼此間隔開。
因此，藉由排列共用電極70與感測電極72，於共用電極70與感測電極72之相交部分處在共用電極70與感測電極72之間形成互電容(mutual capacitance)。因此，形成有互電容之每一相交部分可被用作一感測單元(sensing cell)100來執行觸控辨識。
舉例而言，感測電極72可由透光性導電材料(例如，氧化銦錫、氧化銦鋅、石墨烯、碳奈米管、銀奈米線等)形成。
顯示控制器6可接收自液晶顯示裝置以外輸入之一影像訊號DAT以及一用以控制影像資料訊號DAT之顯示之輸入控制訊號。顯示控制器6可處理影像資料訊號DAT以滿足運作條件，並接著提供經處理之影像資料至資料驅動器4。
顯示控制器6可將一資料控制訊號DCS與影像訊號DAT一起提供至資料驅動器4。
舉例而言，顯示控制器6可接收輸入控制訊號(例如自液晶顯示裝置以外輸入之一垂直同步訊號Vsync、一水平同步訊號Hsync、一主時脈訊號Mclk、以及一資料啟動訊號DE)，並輸出資料控制訊號DCS。
舉例而言，資料控制訊號DCS可包含一源啟動脈波SSP、一源移位時脈訊號SSC、一源輸出啟動訊號SOE、一極性控制訊號POL等。
對應地，資料驅動器4可接收顯示控制器6所提供之影像訊號DAT及資料控制訊號DCS，並因應於此而分別供應與影像訊號DAT對應之各類比資料訊號至資料線D1至Dm其中之每一者。
舉例而言，資料驅動器4可與在一顯示週期Pd期間所供應之一閘極導通訊號Gon同步地供應資料訊號至畫素P。
同時，顯示控制器6可對閘極驅動器3提供一第一時脈訊號CLK及一第二時脈訊號CLKB，以控制閘極驅動器3之運作之定時。
顯示控制器6可將一掃描啟動訊號STV與時脈訊號CLK及CLKB一起供應至閘極驅動器3。
閘極驅動器3可接收由顯示控制器6提供之時脈訊號CLK及CLKB以及掃描啟動訊號STV，並對應地分別供應各自之閘極訊號至閘極線 G1至Gn。
由閘極驅動器3輸出之閘極訊號可包含：一閘極導通訊號位準Gon，每一畫素P中所包含之電晶體Tr將因應於閘極導通訊號位準Gon而被導通；以及一閘極關斷訊號位準Goff，電晶體Tr將因應於閘極關斷訊號位準Goff而被關斷。
舉例而言，閘極驅動器3可在顯示週期Pd期間漸次地依序供應閘極導通訊號位準Gon至閘極線G1至Gn。
因此，若將閘極導通訊號Gon漸次地供應至閘極線G1至Gn，則為每一閘極線漸次地選擇畫素P，且所選擇之畫素P可接收由資料線D1至Dm傳送之資料訊號。
在此種情形中，第一時脈訊號CLK與第二時脈訊號CLKB可具有彼此相反之相位。
閘極驅動器3可在一遮沒週期Pb期間輸出閘極關斷訊號Goff至閘極線G1至Gn。遮沒週期Pb可為其中背光單元(300)停止提供背光之週期，俾使使用者在連續之照明訊框(successive，illuminated frame)之間經歷一短暫之黑色訊框。作為另一選擇或另外，遮沒週期Pb可為其中顯示區域之各畫素皆被控制成顯示一黑色或相對深色灰階之一週期。
顯示週期Pd與遮沒週期Pb可交替地重複。
共用電極驅動器5執行一控制複數共用電極70之功能。
在此種情形中，在遮沒週期Pb期間，共用電極驅動器5可對應於由觸控控制器8所供應之一觸控控制訊號CSS而被驅動。
更具體而言，在顯示週期Pd期間，共用電極驅動器5可供應一共用電壓Vcom至所有共用電極70，在共用電壓Vcom下，每一畫素P正常地發出與其所充資料訊號對應之光量。
另一方面，在遮沒週期Pb期間，共用電極驅動器5可分別且連續地供應單獨之觸控驅動訊號Td至各共用電極70(例如，如第7圖所示)，進而在遮沒週期Pb所包含之一觸控驅動子週期Pt期間提供一觸控感測功能。
舉例而言，觸控控制器8可在觸控驅動子週期Pt期間供應觸控控制訊號CSS至共用電極驅動器5，且共用電極驅動器5可對應於觸控控制訊號CSS之脈波而漸次地供應觸控驅動訊號Td至共用電極70。
遮沒週期Pb可被劃分成其中供應觸控控制訊號CSS之一觸控驅動子週期Pt及其中不供應觸控控制訊號CSS之一或多個空白子週期(margin subperiod)Pm。
因此，在觸控驅動子週期Pt期間，對應於觸控控制訊號CSS而供應觸控驅動訊號Td。在空白子週期Pm期間，則不供應觸控驅動訊號Td。
在此種情形中，空白子週期Pm可位於顯示週期Pd與觸控驅動子週期Pt之間。
共用電極驅動器5可在空白子週期Pm期間供應共用電壓Vcom至所有共用電極70。
亦即，因在顯示週期Pd及空白子週期Pm期間不供應觸控控制訊號CSS，故共用電極5可在顯示週期Pd及空白子週期Pm期間施加同一共用電壓Vcom至所有共用電極70。
觸控控制器8可執行一控制共用電極驅動器5之功能。
舉例而言，觸控控制器8可在觸控驅動子週期Pt期間藉由供應觸控控制訊號CSS至共用電極驅動器5而提供觸控驅動訊號Td至各共用電極70。
觸控控制器8可利用由感測電極72輸出之各訊號來偵測一觸控位置。更具體而言，儘管圖中未示出，然而觸控驅動訊號Td可首先自每一共用電極之一端、接著自相對之另一端及視需要同時自該兩端供應至各共用電極70。若沿一給定之一或多個共用電極70之長度之一部分存在一使用者的手指或另一電容性負載，則在觸控位置處會吸收所供應之觸控驅動訊號Td之能量其中之某些，且隨後由位於訊號吸收點下游之感測電極72接收之訊號量將低於原本所預期者。因此，可根據在哪些感測電極72上接收到大小較在未由一使用者手指進行觸控時所預期之大小為小的電容性耦合觸控驅動訊號Td來確定觸控位置。應理解，該實例僅為例示性的，而並非欲限制可使用之其他技術。
觸控控制器8亦可供應觸控控制訊號CSS至顯示控制器6。
儘管已在第1圖中例示顯示控制器6與觸控控制器8係分別單獨存在，然而顯示控制器6與觸控控制器8亦可整合為一個一體式整合組件。
顯示控制器6可與觸控控制訊號CSS同步地供應第一時脈訊號CLK及第二時脈訊號CLKB至閘極驅動器3。
在其中供應觸控控制訊號CSS之觸控驅動子週期Pt中，第一時脈訊號CLK及第二時脈訊號CLKB之頻率可不同於在顯示週期Pd中之頻率。
舉例而言，在其中第一時脈訊號CLK及第二時脈訊號CLKB 在顯示週期Pd中具有一第一頻率之情形中，第一時脈訊號CLK及第二時脈訊號CLKB可在觸控驅動子週期Pt中具有不同於該第一頻率之一第二頻率。
因在空白子週期Pm中不供應觸控控制訊號CSS，故第一時脈訊號CLK及第二時脈訊號CLKB可保持該第一頻率。
第5圖為例示第1圖所示閘極驅動器之一實施例之視圖。
參照第5圖，閘極驅動器3包含複數級ST1至STn+1，該等級ST1至STn+1接收第一時脈訊號CLK、第二時脈訊號CLKB及閘極關斷電壓Voff。
舉例而言，閘極線之數目為n，該等級可被配置成與各閘極線對應之n個級ST1至STn及一個虛設級STn+1。
各該級ST1至STn+1包含一第一時脈端子CK1、一第二時脈端子CK2、一電壓端子V、一第一輸入端子IN1、一第二輸入端子IN2、以及一輸出端子OUT。
該n個級ST1至STn之輸出端子OUT可分別耦合至對應閘極線G1至Gn。
虛設級STn+1之輸出OUT可耦合至前一級STn之第二輸入端子IN2。
由顯示控制器6所供應之時脈訊號CLK及CLKB可分別輸入至各該級ST1至STn+1之時脈端子CK1及CK2。
舉例而言，第一時脈訊號CLK可輸入至一奇數級ST1、ST3、...之第一時脈端子，第二時脈訊號CLKB可輸入至奇數級ST1、ST3、... 之第二時脈端子CK2。
此外，第二時脈訊號CLKB可輸入至一偶數級ST2、ST4、...之第一時脈端子CK1，第一時脈訊號CLK可輸入至偶數級ST2、ST4、...之第二時脈端子CK2。
閘極關斷電壓Voff可輸入至各該級ST1至STn+1之電壓端子V。
閘極關斷電壓Voff為使每一相應畫素P所包含之相應電晶體Tr關斷之一電壓。
在此種情形中，閘極關斷電壓Voff可被設定為閘極關斷訊號Goff之一電壓。
掃描啟動訊號STV可輸入至第一級ST1之第一輸入端子IN1，且前一級之閘極導通訊號Gon可輸入至其他級ST2至STn+1其中之每一級之第一輸入端子IN1。
下一級之閘極導通訊號Gon可輸入至各該n個級ST1至STn之第二輸入端子IN2。
掃描啟動訊號STV或一單獨控制訊號可輸入至虛設級STn+1之第二輸入端子IN2。
第6圖為例示第5圖所示級之一實施例之電路圖。
參照第6圖，各該級ST1至STn+1可包含一第一電晶體M1至一第七電晶體M7以及電容器C1及C2。
第一電晶體M1耦合於第一時脈端子CK1與輸出端子OUT之 間。第一電晶體M1之一閘電極耦合至一第一節點N1。
第二電晶體M2耦合於第一輸入端子IN1與第一節點N1之間。第二電晶體M2之一閘電極耦合至第一輸入端子IN1。
第三電晶體M3耦合於第一節點N1與電壓端子V之間。第三電晶體M3之一閘電極耦合至第二輸入端子IN2。
第四電晶體M4耦合於輸出端子OUT與電壓端子V之間。第四電晶體M4之一閘電極耦合至第二時脈端子CK2。
第五電晶體M5耦合於輸出端子OUT與電壓端子V之間。第五電晶體M5之一閘電極耦合至一第二節點N2。
第六電晶體M6耦合於第二節點N2與電壓端子V之間。第六電晶體M6之一閘電極耦合至第一節點N1。
第七電晶體M7耦合於第一節點N1與電壓端子V之間。第七電晶體M7之一閘電極耦合至第二節點N2。
第一電容器C1耦合於第一節點N1與輸出端子OUT之間。
第二電容器C2耦合於第一時脈端子CK1與第二節點N2之間。在所示實例中，電晶體為N通道金屬氧化物半導體(N-channel metal oxide semiconductor；NMOS)裝置。作為另一選擇，該等電晶體其中之一或多者可為P通道金屬氧化物半導體(P-channel metal oxide semiconductor；PMOS)裝置，其限制條件係改變設計以適應P通道金屬氧化物半導體之不同特性。
第7圖為例示根據本發明所示實施例之液晶顯示裝置之運作之時序波形圖。具體而言，在第7圖中顯示其中共用電極層70被配置有第一 共用電極X1至第n共用電極Xn之一情形。
參照第7圖，根據本實施例之液晶顯示裝置可在被劃分成一顯示週期Pd及一遮沒週期Pb之一週期中運作。
較佳地，顯示週期Pd與遮沒週期Pb係交替地重複。
顯示週期Pd係指其中根據供應至畫素P之一資料訊號Vdata來顯示一預定影像之一週期。
共用電極70之電壓在顯示週期Pd期間保持恆定，以正常地顯示影像。因此，可將具有同一幅值之共用電壓Vcom供應至所有共用電極70。
為此，共用電極驅動器5可在顯示週期Pd期間供應具有同一幅值之共用電壓Vcom至各該共用電極70。
閘極驅動器3可在顯示週期Pd期間漸次地供應閘極導通訊號Gon至閘極線G1至Gn。
為此，顯示控制器6可在顯示週期Pd之一早期階段中供應掃描啟動訊號STV至閘極驅動器3。
顯示控制器6可在顯示週期Pd期間供應具有一第一頻率之第一時脈訊號CLK及第二時脈訊號CLKB至閘極驅動器3。
較佳地，在顯示週期Pd期間不供應觸控控制訊號CSS。
遮沒週期Pb可包含一觸控驅動子週期Pt及一或多個空白子週期Pm。
觸控驅動子週期Pt係指其中液晶顯示裝置被作為一電容性 觸控感測器進行驅動以用於觸控辨識目的之一週期。在觸控驅動子週期Pt期間，共用電極70可與感測電極72一起使用，以形成由交叉電極構成之一觸控感測矩陣。
空白子週期Pm為存在於顯示週期Pd與觸控驅動子週期Pt間之一週期。在空白子週期Pm期間不供應觸控控制訊號CSS。
此外，在空白子週期Pm期間不供應閘極導通訊號Gon。
閘極驅動器3可在遮沒週期Pb期間保持輸出閘極導通訊號Goff。因此，閘極線G1至Gn可在遮沒週期Pb期間保持閘極關斷電壓Voff。
顯示控制器6可在空白子週期Pm期間供應具有該第一頻率之第一時脈訊號CLK及第二時脈訊號CLKB至閘極驅動器3。
因此，在顯示週期Pd中之時脈訊號CLK及CLKB之頻率可等於在空白子週期Pm中之頻率。
為在觸控驅動子週期Pt期間執行觸控辨識，可漸次地逐一供應觸控驅動訊號Td至該等共用電極70。
舉例而言，在其中共用電極70被配置成所示矩形形狀之第一共用電極X1至第n共用電極Xn之一情形中，可自第一共用電極X1漸次供應觸控驅動訊號Td至第n共用電極Xn。
如第7圖所示，觸控驅動訊號Td可被分別配置成包含複數驅動脈波Tp，例如每一觸控驅動訊號Td包含三個脈波。
在此種情形中，在觸控驅動子週期Pt期間，共用電極驅動器5可對應於由觸控控制器8供應之觸控控制訊號而供應觸控驅動訊號Td至各 共用電極70。
在觸控驅動子週期Pt期間，顯示控制器6可與觸控控制訊號CSS同步地供應第一時脈訊號CLK及第二時脈訊號CLKB至閘極驅動器3。
舉例而言，在觸控驅動子週期Pt期間，第一時脈訊號CLK及第二時脈訊號CLKB可具有一第二頻率，該第二頻率低於在顯示週期Pd中之第一頻率。
因此，在觸控驅動子週期Pt期間可降低時脈訊號CLK及時脈訊號CLKB之頻率，俾可減小用於提供觸控感測功能之液晶顯示裝置之功耗，尤其是當觸控感測功能之解析度不如顯示功能之解析度(例如，每一英吋包含之畫素)精確時。
綜上所述，隨著用戶對輸入方便性需求之日益提高，液晶顯示裝置亦需要具有一觸控螢幕功能，以便能夠藉由利用一使用者的手或其他訊號改變物體來選擇顯示於一螢幕上之一指令內容而輸入一使用者之命令。
為此，傳統上，分別製成一單獨觸控感測器與一單獨液晶顯示裝置，並隨後將該觸控感測器附裝至(例如，黏著至)單獨製成之液晶顯示裝置。
然而，在其中觸控感測器附裝於液晶顯示裝置之一外表面之一情形中，在該觸控感測器與該液晶顯示裝置之間可能需要一黏著層，且需要使用與該液晶顯示裝置之一形成製程分開之單獨形成製程來形成該觸控感測器，以及需要對齊單獨形成之面板。因此，會增加處理時間及處理成本，同時會增大錯位(misalignment)、不當黏接於一起等風險，且因此可降低大 規模生產之良率。
因此，一種成一體地整合觸控感測器且其中共用電極同時提供觸控感測功能及顯示啟動功能之液晶顯示裝置會克服此等問題。
換言之，本發明之整合觸控感測器之液晶顯示裝置可克服與單獨面板相關聯之問題，並可減小因在觸控感測週期Pt期間利用較低驅動頻率而造成之液晶顯示裝置之功耗。
儘管本文中已揭露各種實例性實施例且使用具體用語，但該等用語僅用於一般性及描述性意義，而並非用以限制目的。在某些情形中，除非明確地指明，否則如此項技術中具有通常知識者根據本發明揭露內容所易知，結合一特定實施例所述之特徵、特性及/或元件可單獨使用或與結合其他實施例所述之特徵、特性及/或元件組合使用。因此，熟習此項技術者應理解，在不背離本發明教示內容之精神及範圍之條件下，可作出各種形式及細節上之變化。

Claims (10)

  1. 一種液晶顯示(liquid crystal display；LCD)裝置，該液晶顯示裝置一體地整合一觸控感測器作為其一部分，該液晶顯示裝置包含：一第一基板，在該第一基板上設置有複數畫素，該等畫素分別耦合至亦形成於該第一基板上之複數閘極線其中之一及複數資料線其中之一；複數電性分離之共用電極，用以分別對應於該等畫素之各別子集並作為該等各別子集之可運作部分(operative portion)，該等共用電極被整合地形成為該液晶顯示裝置之一部分並在一第一方向上縱向延伸；複數感測電極，被整合地形成為該液晶顯示裝置之一部分並在與該第一方向交叉之一第二方向上縱向延伸；一資料驅動器，用以在一顯示週期之一影像形成部分期間輸出各別資料訊號至該等資料線中之各別資料線；一閘極驅動器，包含複數級(stages)，該等級用以接收一第一時脈訊號及一第二時脈訊號，其中該閘極驅動器在該顯示週期之該影像形成部分期間輸出複數閘極導通(gate-on)訊號至該等閘極線、並在與該顯示週期分離之一遮沒週期(blanking period)期間輸出複數閘極關斷(gate-off)訊號至該等閘極線；一共用電極驅動器，用以在該遮沒週期內所包含之一觸控驅動子週期期間與一觸控控制訊號同步地供應一觸控驅動訊號至該等共用電極；一觸控控制器，用以在該觸控驅動子週期期間供應該觸控控制訊號至該共用電極驅動器；以及一顯示控制器，用以在該觸控驅動子週期期間與該觸控控制訊號同步地供應該第一時脈訊號及該第二時脈訊號至該閘極驅動器。
  2. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，用以使該遮沒週期與該顯示週期交替地重複；其中該共用電極驅動器在該顯示週期期間供應同一共用電壓至該等共用電極。
  3. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該顯示控制器在該顯示週期期間供應具有一第一頻率之該第一時脈訊號及該第二時脈訊號至該閘極驅動器，並在該觸控驅動子週期期間供應具有一第二頻率之該第一時脈訊號及該第二時脈訊號至該閘極驅動器，該第二頻率不同於該第一頻率。
  4. 如請求項3所述之液晶顯示裝置，其中該遮沒週期更包含一個或多個不供應該觸控控制訊號之空白子週期(margin subperiod)；其中該等空白子週期中之至少一個係位於該顯示週期與該觸控驅動子週期之間。
  5. 如請求項4所述之液晶顯示裝置，其中該顯示控制器在該等空白子週期中之至少一期間供應具有該第一頻率之該第一時脈訊號及該第二時脈訊號至該閘極驅動器。
  6. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該閘極驅動器之各該級包含：一第一電晶體，耦合於一第一時脈端子與一輸出端子之間，該第一電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至一第一節點；一第二電晶體，耦合於一第一輸入端子與該第一節點之間，該第二電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至該第一輸入端子；一第三電晶體，耦合於該第一節點與一電壓端子之間，該第三電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至一第二輸入端子；一第四電晶體，耦合於該輸出端子與該電壓端子之間，該第四電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至一第二時脈端子；一第五電晶體，耦合於該輸出端子與該電壓端子之間，該第五電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至一第二節點；一第六電晶體，耦合於該第二節點與該電壓端子之間，該第六電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至該第一節點；一第七電晶體，耦合於該第一節點與該電壓端子之間，該第七電晶體具有一閘電極，該閘電極耦合至該第二節點；一第一電容器，耦合於該第一節點與該輸出端子之間；以及一第二電容器，耦合於該第一時脈端子與該第二節點之間。
  7. 如請求項6所述之液晶顯示裝置，其中該第一時脈訊號及該第二時脈訊號分別輸入至一奇數級之該第一時脈端子及該第二時脈端子，以及其中該第二時脈訊號及該第一時脈訊號分別輸入至一偶數級之該第一時脈端子及該第二時脈端子，其中一掃描起動訊號係輸入至第一級之一第一輸入端子，且前一級之一閘極導通訊號係輸入至其他級中之每一級之一第一輸入端子，以及其中下一級之該閘極導通訊號係輸入至該第二輸入端子；其中一閘極關斷電壓被施加至該電壓端子。
  8. 如請求項3所述之液晶顯示裝置，其中該第二頻率係低於該第一頻率之一頻率。
  9. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，其中該第一時脈訊號與該第二時脈訊號具有彼此相反之相位。
  10. 如請求項1所述之液晶顯示裝置，更包含一背光單元(backlighting unit)，該背光單元被設置以自該第一基板下方提供背光至該第一基板內；以及一液晶層，設置於該第一基板與一第二基板之間，該第二基板被設置成面對該第一基板、但與該第一基板間隔開。
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