TWI483166B - 觸控顯示裝置及其驅動方法 - Google Patents

Description

觸控顯示裝置及其驅動方法

本發明係關於一種觸控顯示裝置及其驅動方法，尤指一種適用於薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)之觸控顯示裝置及其驅動方法。

在現今社會中，具有觸控功能之液晶顯示裝置已逐漸成為目前消費電子產品的趨勢，如智慧型手機螢幕、數位相機面板、平板電腦上的顯示器等。然而，液晶顯示器上面若要有觸控之功能，目前一般作法係將觸控面板與液晶顯示器分開製作後，再將觸控面板與液晶顯示器組裝一起，而一般又常以互感式觸控面板製作。

請參考圖1A，係習知之互感式觸控面板示意圖。如圖1A所示，互感式觸控面板405在X方向上具有多條傳送線Tx1-Txn，以及在Y方向上具有多條感應線Rx1-Rxn。上述之觸控偵測方法是在互感式觸控面板405上依序驅動傳送線Tx1-Txn，並透過感應線Rx1-Rxn以同時感應的方式來偵測是否有收到傳送線Tx1-Txn之訊號。請同時參考圖1B中，係習知之互感式電容觸控面板之區塊P示意圖。當手指按壓到互感式觸控面板405之特定位置A(即傳送線Tx2以及感應線Rx2、Rx3)時，其傳送線Tx2以及感應線Rx2、Rx3上面的電壓訊號將不同於其他傳送線Tx1、Tx3-Txn、感應線Rx1、 Rx4-Rxn之電壓訊號。而可藉此來得知此時手指按壓到互感式觸控面板405哪個位置(在此為特定位置A)。並於製作完後，組裝置液晶顯示器上，來使液晶顯示器同時具備有觸控功能。

換言之，目前一般具有觸控功能之顯示器實際上是在液晶顯示器本身疊加一組觸控面板後，才使液晶顯示器具有觸控功能，並非是液晶顯示器本身就具有觸控功能。此外，透過上述技術雖然可讓液晶顯示器具有觸控功能，但上述技術藉由觸控面板疊加到液晶顯示器，將造成液晶顯示器重量變重、成本變高、以及整體亮度下降之問題。

發明人爰因於此，本於積極發明之精神，亟思一種「觸控顯示裝置及其驅動方法」，利用目前液晶顯示器之閘極驅動單元所依序輸出的閘極驅動訊號作為感測依據，使液晶顯示器具有觸控之功效，幾經研究實驗終至完成本發明。

有鑑於觸控功能與顯示功能需分開製作之問題，本發明利用一般液晶顯示器內部之閘極驅動單元所依序傳送至多個閘極驅動線的閘極驅動訊號作為感測依據，並透過多個輸出級將閘極驅動訊號傳送至作為觸控偵測之觸控驅動線，以及透過觸控感測電路單元感測觸控驅動線之訊號狀態，而達到可直接觸控液晶顯示器來得到觸控位置之目的功效。因此，本發明不需再另外製作觸控面板而增加重量與體積，甚至完全不需觸控面板成本。同時，多個輸出級、 觸控驅動線與閘極驅動線之間的連結關係，亦可防止依序傳送的閘極驅動訊號對鄰近閘極驅動線的干擾，而不會造成閘極驅動線重複打開之問題。

為達成上述目的，本發明提供了一種觸控顯示裝置，以透過觸碰一液晶顯示面板，取得一代表接觸到液晶顯示面板特定位置之位置訊號。觸控顯示裝置包括複數個閘極驅動線、複數個觸控驅動線、複數個觸控感測線、一閘極驅動單元、複數個輸出級、及一觸控感測電路單元。其中，複數個閘極驅動線、複數個觸控驅動線以及複數個觸控感測線係皆為依序設置在液晶顯示面板。複數個觸控驅動線為依序平行設置於二相鄰閘極驅動線之間，以作為感測依據。而複數個觸控感測線則對應與複數個閘極驅動線及觸控驅動線依序垂直設置，以偵測觸控驅動線上的訊號狀態。

閘極驅動單元係連接複數個閘極驅動線，以分別產生複數個閘極驅動訊號並依序提供至每一閘極驅動線。每一輸出級則每隔一閘極驅動線依序對應連接閘極驅動線，並每隔一觸控驅動線依序對應連接觸控驅動線，以根據閘極驅動訊號輸出一觸控驅動訊號。使得輸出級所傳送之觸控驅動訊號不會影響到下一個輸出級所連接之閘極驅動線，而造成上述之下一個輸出級所連接之閘極驅動線上，用來作為液晶顯示面板顯示用之複數個電晶體開關的不正確導通。而觸控感測電路單元則連接複數個觸控感測線。其中，複數個觸控驅動線係分成複數個群組，且同一群組中之觸控驅動線為相互連接，以透過觸控感測電路單元所連接之 複數個觸控感測線，偵測每一群組之觸控驅動訊號是否處於接觸到某一位置之狀態，並對應產生位置訊號。意即，若觸控感測電路單元所連接的某條觸控感測線偵測到某個群組上的觸控驅動訊號為代表液晶顯示面板上特定位置被觸碰之訊號狀態，則可取得上述特定位置之位置訊號。

此外，本發明之複數個輸出級可為二極體，以防止用來作為液晶顯示面板顯示用之複數個電晶體開關的不正確導通。

再者，本發明之複數個群組可包含三個輸出級。

再者，本發明之複數個閘極驅動訊號可為方波訊號。

另外，本發明之複數個群組結合複數個觸控感測線可對應到液晶顯示面板各個位置。而若上述特定位置被觸碰到，則觸控感測電路單元可於特定位置之觸控感測線，偵測到特定位置之群組其觸控驅動訊號之連續方波訊號，但該觸控感測線偵測到位於該觸控驅動線與該觸控感測線間之一電容值係會有變動。

本發明也提供了一種觸控顯示之驅動方法，係用於一觸控顯示裝置，以透過觸碰一液晶顯示面板，取得一代表接觸到液晶顯示面板特定位置之位置訊號。此系統包含複數個依序平行設置於液晶顯示面板之閘極驅動線與觸控驅動線，且觸控驅動線設置於二相鄰閘極驅動線之間、複數個依序與複數個閘極驅動線及複數個觸控驅動線垂直設置之觸控感測線、一連接複數個閘極驅動線之閘極驅動單元、複數個輸出級且每一輸出級每隔一閘極驅動線依序連 接閘極驅動線及每隔一觸控驅動線依序連接觸控驅動線、以及一連接複數個觸控感測線之觸控感測電路單元。上述方法包含步驟：(A)於閘極驅動單元中，依序對複數個閘極驅動線產生複數個閘極驅動訊號，並依序對應傳送至複數個輸出級；(B)於複數個輸出級中，根據依序產生之複數個閘極驅動訊號輸出一觸控驅動訊號；其中，複數個觸控驅動線分成複數個群組，且同一群組中之觸控驅動線相互連接；以及(C)於觸控感測電路單元中，透過複數個觸控感測線依序偵測每一群組之觸控驅動訊號是否處於接觸到某一位置之狀態，並對應產生位置訊號。

以上的概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

首先，請參考圖2，係本發明一較佳實施例之觸控顯示裝置示意圖。如圖2所示，觸控顯示裝置係用以透過觸碰一液晶顯示面板100，而產生一代表接觸到液晶顯示面板100特定位置之位置訊號Sp。觸控顯示裝置包括複數個閘極驅動線Ld1-Ldn、複數個觸控驅動線Lt1-Ltn、複數個觸控感測線Ls1-Lsm、一閘極驅動單元140、複數個輸出級160、及一觸控感測電路單元150。其中，閘極驅動線Ld1-Ldn、觸控驅動線Lt1-Ltn以及觸控感測線Ls1-Lsm係皆為依序設置在液晶顯示面板上。且觸控驅動線Lt1-Ltn為依序平行設置於 該等閘極驅動線之間(如，本實施例之觸控驅動線Lt1平行設置於閘極驅動線Ld1、Ld2之間)，以作為感測依據。而觸控感測線Ls1-Lsm則與閘極驅動線Ld1-Ldn及觸控驅動線Lt1-Ltn相對設置，其中，該等觸控驅動線Lt1-Ltn與該等觸控感測線Ls1-Lsm彼此於交錯處係各具有一耦合電容，以偵測觸控驅動線Lt1-Ltn上的訊號狀態。

閘極驅動單元140分別連接閘極驅動線Ld1-Ldn，以將閘極驅動訊號Ss1-Ssn依序提供至每一閘極驅動線Ld1-Ldn。而每一輸出級160係對應電性連接至少一該觸控驅動線，其另端則依序對應電性連接任一該閘極驅動線，以根據該閘極驅動訊號輸出一觸控驅動訊號(如，本實施例之三個輸出級160分別連接到閘極驅動線Ld1、Ld3、Ld5，且對應連接至觸控驅動線Lt1、Lt3、Lt5)，以此輸出觸控驅動訊號St1-Str。詳而言之，如圖2所示，群組G1包括依序設置的一第一閘極驅動線Ld1、第一觸控驅動線Lt1、第二閘極驅動線Ld2、第二觸控驅動線Lt2、第三閘極驅動線Ld3、第三觸控驅動線Lt3、第四閘極驅動線Ld4、以及第四觸控驅動線Lt4。一輸出級160連接第一閘極驅動線Ld1和第一觸控驅動線Lt1，下一個輸出級160電性連接第三閘極驅動線Ld3和第三觸控驅動線Lt3。在本實施例中，閘極驅動訊號Ss1-Ssn係為方波訊號。故由上述連結方式可知，輸出級160所傳送之觸控驅動訊號將不會影響到下一個輸出級160所連接之閘極驅動線，而造成上述之下一個輸出級所連接之閘極驅動線上，用來作為液晶顯示面板100顯示用之複數個 電晶體開關(未繪於圖式)的不正常導通。如，本實施例之連接在閘極驅動線Ld1之輸出級160所傳送之觸控驅動訊號St1，將不會影響下一個輸出級160之閘極驅動線Ld3上連結之複數個電晶體開關有不正常的導通。其中，閘極驅動線Ld3係依序連結複數個電晶體開關之閘極，而每一閘極驅動線Ld1-Ldn與其對應之複數個電晶體開關為一般用於顯示液晶顯示面板100之主要元件與技術，故在此不作贅述。

而觸控感測電路單元150則連接觸控感測線Ls1-Lsm，其中，複數個觸控驅動線Ls1-Lsn係分成複數個群組G1-Gr，且同一群組中之觸控驅動線為相互連接，使其於該等輸出級160輸出觸控驅動訊號於對應之該等觸控驅動線時，該觸控感測電路單元150偵測每一群組內之該等耦合電容變化造成之電流或電壓變化結果(如，本實施例之群組G1係由觸控驅動線Lt1-Lt5、閘極驅動線Ld1-Ld5、及三個輸出級160所組成，而觸控驅動線Lt1-Lt5相互連接，且三個輸出級160係分別連結在觸控驅動線Lt1及閘極驅動線Ld1、觸控驅動線Lt3及閘極驅動線Ld3、以及觸控驅動線Lt5及閘極驅動線Ld5之間，使得觸控驅動線Lt1-Lt5上皆通過觸控驅動訊號St1)。請同時參考圖3，係本發明一較佳實施例之群組G1之閘極驅動訊號Ss1-Ss5與觸控驅動訊號St1時序關係圖。如圖3所示，由於觸控驅動線Lt1-Lt5相互連接，因此，閘極驅動訊號Ss1、Ss3、Ss5將分別經由各自的輸出級160傳送至觸控驅動線Lt1、Lt3、Lt5，使得觸控驅動訊號St1之時序會因為輸出級160的關係，依序產生高電位、低電位、高電位、 低電位、高電位的時序關係，其中，橫坐標為時間軸t。當然，其他群組G2-Gr之閘極驅動訊號與觸控驅動訊號之時序關係亦如同群組G1，故在此不作贅述。

而接下來將透過觸控感測電路單元150所連接之觸控感測線Ls1-Lsm，來偵測每一群組G1-Gr之觸控驅動訊號St1-Str是否處於接觸到某一位置之狀態，並對應產生位置訊號Sp。意即，若觸控感測電路單元150所連接的某條觸控感測線偵測到某個群組上的觸控驅動訊號(如，本實施例之觸控感測線Ls2偵測到群組G1上的觸控驅動訊號St1)為代表液晶顯示面板100上特定位置被觸碰之狀態，則可得到上述特定位置之位置訊號Sp。在本實施例中，群組G1-Gr結合觸控感測線Ls1-Lsm係可組合成液晶顯示面板100各個位置，而可作為位置訊號Sp輸出之依據。在本實施例中，若上述特定位置被觸碰到，則觸控感測電路單元150將會在此特定位置之觸控感測線，偵測到特定位置之群組之觸控驅動訊號為連續之訊號(如，本實施例之觸控感測線Ls2偵測到群組G1上的觸控驅動訊號St1為連續之訊號)。接著將對應產生代表此特定位置位於觸控感測線Ls2與群組G1上面之位置訊號Sp。

接下來，請同時參考圖4及圖5。其中，圖4係本發明一較佳實施例之觸控顯示之驅動方法流程圖。而圖5則為本發明一較佳實施例之接觸到液晶顯示面板特定位置示意圖。以下將以手指按壓液晶顯示面板100之特定位置B，以及複數個輸出級160皆為二極體來作說明。如圖5所示，為了偵 測液晶顯示面板100是否有被手指按壓到，閘極驅動單元140將依序對閘極驅動線Ld1-Ldn產生閘極驅動訊號Ss1-Ssn，並依序對應傳送閘極驅動訊號Ss1、Ss3、Ss5...Ssn至複數個輸出級160(步驟S510)。

接下來，複數個輸出級160將根據閘極驅動訊號Ss1、Ss3、Ss5...Ssn輸出觸控驅動訊號St1、St2...、Str，其中r<n。而使同一群組之觸控驅動線上之觸控驅動訊號以相同時序驅動(如，本實施例之群組G1之觸控驅動線Lt1-Lt5上之時序訊號皆為觸控驅動訊號St1)(步驟S520)。

再來，觸控感測電路單元150遂透過觸控感測線Ls1-Lsm依序偵測每一群組G1-Gr之觸控驅動訊號St1-Str是否處於接觸到液晶顯示面板100某一位置，若偵測到特定位置之群組之觸控驅動訊號使該等耦合電容產生變化，因而可判斷有物體觸控該觸控感測裝置，並對應產生位置訊號Sp(步驟S530)。此外，群組G1-Gr結合觸控感測線Ls1-Lsm係可組合成液晶顯示面板100各個位置，而可作為位置訊號Sp輸出之依據。

因此，當手指按壓到液晶顯示面板100特定位置B(在本實施例為觸控驅動線Lt2、Lt3與觸控感測線Ls1、Ls2)時，觸控感測電路單元150將在觸控感測線Ls1、Ls2上偵測到群組G1之觸控驅動訊號St1其耦合電容之變化所造成連續電流或電壓變化結果時，接著將對應產生代表手指按壓在觸控感測線Ls1、Ls2與群組G1上面之位置訊號Sp。

故由上述可知，利用一般液晶顯示器內部之閘極驅動單元輸出之閘極驅動訊號作為感測依據，並透過多個輸出級將閘極驅動訊號傳送至觸控驅動線而產生觸控驅動訊號，以透過觸控感測電路單元感測觸控驅動線之訊號狀態，而達到可直接觸控液晶顯示器來得到觸控的位置之目的功效。使得本案不但不需再另外製作觸控面板而增加重量與體積，甚至完全不需觸控面板成本。而多個輸出級、觸控驅動線與閘極驅動線之間的連結關係，亦可防止依序傳送的閘極驅動訊號對鄰近閘極驅動線的干擾，而不會造成閘極驅動線重複打開之問題。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

100‧‧‧液晶顯示面板

140‧‧‧閘極驅動單元

150‧‧‧觸控感測電路單元

160‧‧‧輸出級

Sp‧‧‧位置訊號

405‧‧‧互感式觸控面板

Ld1-Ldn‧‧‧閘極驅動線

Lt1-Ltn‧‧‧觸控驅動線

Ls1-Lsm‧‧‧觸控感測線

St1~Str‧‧‧觸控驅動訊號

Ss1~Ssn‧‧‧閘極驅動訊號

G1~Gr‧‧‧群組

Tx1-Txn‧‧‧傳送線

Rx1-Rxn‧‧‧感應線

A‧‧‧特定位置

B‧‧‧特定位置

t‧‧‧時間軸

P‧‧‧區塊

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

S510、S520、S530‧‧‧步驟

圖1A係習知之互感式電容觸控面板示意圖。

圖1B係習知之互感式電容觸控面板之區塊P示意圖。

圖2係本發明一較佳實施例之觸控顯示裝置示意圖。

圖3係本發明一較佳實施例之群組G1之閘極驅動訊號與觸控驅動訊號時序關係圖。

圖4係本發明一較佳實施例之觸控顯示之驅動方法流程圖。

圖5係本發明一較佳實施例之接觸到液晶顯示面板特定位置示意圖。

100‧‧‧液晶顯示面板

140‧‧‧閘極驅動單元

150‧‧‧觸控感測電路單元

160‧‧‧輸出級

Ld1-Ldn‧‧‧閘極驅動線

Lt1-Ltn‧‧‧觸控驅動線

Ls1-Lsm‧‧‧觸控感測線

St1~Str‧‧‧觸控驅動訊號

Ss1~Ssn‧‧‧閘極驅動訊號

G1~Gr‧‧‧群組

Sp‧‧‧位置訊號

Claims (10)

1. 一種觸控顯示裝置，包括：複數個閘極驅動線；複數個觸控驅動線，且設置於該等閘極驅動線之間；複數個觸控感測線，依序設置於該液晶顯示面板，並與該等閘極驅動線及該等觸控驅動線係為相對設置，其中，該等觸控驅動線與該等觸控感測線彼此於交錯處係各具有一耦合電容；一閘極驅動單元，分別連接該等閘極驅動線，並依序提供一閘極驅動訊號至每一該閘極驅動線；複數個輸出級，每一輸出級一端係電性連接至少一該觸控驅動線，其另端則依序對應電性連接任一該閘極驅動線，以根據該閘極驅動訊號輸出一觸控驅動訊號；以及一觸控感測電路單元，係連接該等觸控感測線；其中，該等輸出級輸出該等觸控驅動訊號於對應之該等觸控驅動線時，該觸控感測電路單元偵測該等耦合電容之變化。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中，該複數個輸出級係為二極體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，該等觸控驅動線分成複數個群組，且同一群組中之該等觸控驅動線係相互連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控顯示裝置，其中該群組包括依序設置的一第一閘極驅動線、第一觸控驅動 線、第二閘極驅動線、第二觸控驅動線、第三閘極驅動線、第三觸控驅動線、第四閘極驅動線、以及第四觸控驅動線，其中該群組包括一第一輸出級和一第二輸出級，其中該第一輸出級連接該第一閘極驅動線和該第一觸控驅動線，該第二輸出級電性連接該第三閘極驅動線和該第三觸控驅動線。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中，該觸控感測電路單元係偵測該耦合電容變化時所造成之電流或電壓變化結果。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中，該複數個閘極驅動訊號係為方波訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中，若一特定位置被觸碰到，則該觸控感測電路單元於該特定位置之該等觸控感測線，偵測到該特定位置之該群組之該觸控驅動訊號為連續訊號，且該觸控感測線偵測到位於該觸控驅動線與該觸控感測線間之該耦合電容值係會有變動。
8. 一種觸控顯示之驅動方法，係用於一觸控顯示裝置，以透過觸碰一液晶顯示面板，取得一代表接觸到該液晶顯示面板一特定位置之位置訊號，該觸控顯示裝置包含複數個依序平行設置於該液晶顯示面板之複數個閘極驅動線與複數個觸控驅動線，且該觸控驅動線設置於該等閘極驅動線之間、複數個觸控感測線係與該複數個閘極驅動線及該複數個觸控驅動線相對設置且於該等觸控驅動線與該 等觸控感測線彼此交錯處係各具有一耦合電容、一連接該複數個閘極驅動線之該閘極驅動單元、複數個輸出級且每一輸出級一端係對應電性連接至少一該觸控驅動線，其另端則依序對應電性連接任一該閘極驅動線、以及一連接該等觸控感測線之該觸控感測電路單元，該方法包含步驟：(A)於該閘極驅動單元中，依序對該複數個閘極驅動線產生複數個閘極驅動訊號，並依序對應傳送至該複數個輸出級；(B)於該複數個輸出級中，根據所接收之該閘極驅動訊號輸出一觸控驅動訊號，其中，該複數個觸控驅動線分成複數個群組，且同一群組中之該觸控驅動線相互連接；以及(C)於該觸控感測電路單元中，透過該複數個觸控感測線依序偵測每一群組之該等耦合電容之變化是否處於被接觸之狀態，並對應被接觸之該特定位置產生該位置訊號。
9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控顯示之驅動方法，其中，於步驟(C)中，若該特定位置被觸碰到，則該觸控感測電路單元於該特定位置之該觸控感測線，偵測到該特定位置之該群組之該觸控驅動訊號為連續之方波訊號，但該觸控感測線偵測到位於該觸控驅動線與該觸控感測線間之該耦合電容值係會有變動。
10. 如申請專利範圍第8項所述之觸控顯示之驅動方法，其中該群組包括依序設置的一第一閘極驅動線、第一觸控驅動線、第二閘極驅動線、第二觸控驅動線、第三閘 極驅動線、第三觸控驅動線、第四閘極驅動線、以及第四觸控驅動線，其中該群組包括一第一輸出級和一第二輸出級，其中該第一輸出級連接該第一閘極驅動線和該第一觸控驅動線，該第二輸出級電性連接該第三閘極驅動線和該第三觸控驅動線。