TWI541710B - 附觸控面板之液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI541710B TW103132129A TW103132129A TWI541710B TW I541710 B TWI541710 B TW I541710B TW 103132129 A TW103132129 A TW 103132129A TW 103132129 A TW103132129 A TW 103132129A TW I541710 B TWI541710 B TW I541710B
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Description

附觸控面板之液晶顯示裝置
本發明係關於一種附觸控面板之液晶顯示裝置。
業界正廣泛使用具備重疊配置於電腦等資訊通訊終端之顯示畫面上之觸控面板作為輸入裝置之顯示裝置。作為顯示裝置一般普及之液晶顯示裝置係如下裝置：根據電場之變化而改變封入至薄膜電晶體基板(以下，稱為「TFT(Thin Film Transistor)基板」)與彩色濾光片基板該2個基板之間的液晶組成物之配向，控制通過液晶組成物之光之透過程度，藉此顯示圖像。其中，於TFT基板側配置像素電極及共用電極之兩者之IPS(In Plane Switching，橫向電場效應)方式中，該等電極形成所謂之橫向電場，實現視角較寬之顯示。
觸控面板係藉由識別用使用者之手指等所觸摸之面板上之座標而使處理裝置進行處理之輸入裝置。觸控面板已知有檢測所觸摸之部分之電阻值變化之電阻膜方式、檢測因觸摸而被遮蔽之部分之光量變化之光感測器方式、檢測電容變化之靜電電容耦合方式等。靜電電容耦合方式因面板之透過率較高而不會降低顯示畫質之方面、不與其他電極接觸而耐久性較高之方面等理由而被廣泛使用。
近年來，因對資訊通訊終端之小型化、薄型化之要求，而謀求一種更薄型之附觸控面板之液晶顯示裝置。日本專利特開2009-244958號公報中揭示有一種附觸控面板之液晶顯示裝置，其係於IPS 方式之液晶顯示裝置中，藉由使用液晶顯示裝置之共用電極作為觸控面板之驅動電極而更薄型化。
附觸控面板之液晶顯示裝置中之觸控面板中，為避免顯示動作中產生之電磁波之影響，而參照顯示所使用之水平同步信號之時序，避免顯示動作之電磁波而進行觸控面板之電極之掃描。因此，觸控面板之驅動頻率為水平同步信號之週期，例如，於如充電中產生之如所謂之AC(Alternate Current，交流電)充電雜訊之外來雜訊的頻率為水平同步信號之頻率之整數倍之情形時，有於觸摸檢測中引起誤檢測之虞。
本發明係鑒於上述之情況而完成者，其目的在於提供一種抑制誤檢測而提昇動作精度之附觸控面板之液晶顯示裝置。
本發明之附觸控面板之顯示裝置之特徵在於包括：像素電極，其係配置於顯示區域中所配置之各像素、且被施加與灰階值相應之電位之複數個電極；共用電極，其係以橫跨上述顯示區域之方式朝一方向延伸之複數個電極；檢測電極，其係如下之複數個電極：以橫跨上述顯示區域之方式朝與上述一方向不同之方向延伸，且與上述共用電極中之一部分的複數個電極即驅動電極形成電容，檢測面板上之接觸位置；液晶層，其包含配向因由上述像素電極及上述共用電極形成之電場而變化之液晶組成物；及驅動脈衝輸出部，其係於顯示之週期即2個連續之水平同步期間內，對上述驅動電極施加1次用以檢測接觸之驅動脈衝。
又，於本發明之附觸控面板之顯示裝置中，亦可進而包括檢測電路，該檢測電路係對施加於上述驅動電極之驅動脈衝中之相對於上升及下降之兩者的上述檢測電極之電位之變化進行累計而檢測觸摸。
又，於本發明之附觸控面板之顯示裝置中，亦可為，上述檢測 電路具有：上升檢測電路，其係於上述驅動脈衝之上升中，對檢測電極中之電性響應進行檢測；及下降檢測電路，其係於上述驅動脈衝之下降中，對檢測電極中之電性響應進行檢測；且上述上升檢測電路及上述下降檢測電路之各者具有比較器及與比較器並聯連接之電容。
又，於本發明之附觸控面板之顯示裝置中，亦可為，上述驅動脈衝輸出部於對上述像素電極寫入與上述灰階值相應之電位結束後，使上述驅動脈衝之上升或下降之任一者發生電位變化。
又，於本發明之附觸控面板之顯示裝置中，亦可為，上述驅動脈衝輸出部於對上述像素電極施加與上述灰階值相應之電位期間，於對上述像素電極寫入與上述灰階值相應之電位結束之前，使上述驅動脈衝之上升或下降之任一者發生電位變化。
又，於本發明之附觸控面板之顯示裝置中，亦可進而包括：虛設電極，其感測雜訊；雜訊頻率檢測部，其檢測由上述虛設電極檢測到之上述雜訊之頻率；及圖框頻率控制部，其基於由上述雜訊頻率檢測部檢測到之上述頻率而設定圖框頻率。
2-Mux‧‧‧RGB2開關
3-Mux‧‧‧RGB3開關
100‧‧‧附觸控面板之液晶顯示裝置
101‧‧‧上框架
102‧‧‧下框架
200‧‧‧附觸控面板之液晶顯示面板
210‧‧‧TFT基板
211‧‧‧玻璃基板
212‧‧‧像素電極
220‧‧‧對向基板
221‧‧‧玻璃基板
227‧‧‧液晶層
230‧‧‧檢測電極
240‧‧‧虛設電極
260‧‧‧觸控面板控制部
261‧‧‧驅動脈衝輸出部
264‧‧‧暫存器
270‧‧‧檢測電路
271‧‧‧上升檢測電路
272‧‧‧下降檢測電路
273‧‧‧取樣保持電路
280‧‧‧共用電極
281‧‧‧驅動電極
282‧‧‧非驅動電極
300‧‧‧時序控制部
301‧‧‧圖框頻率控制部
302‧‧‧雜訊頻率感測電路
303‧‧‧虛設驅動電極
304‧‧‧顯示驅動電路
400‧‧‧像素
401‧‧‧像素電晶體
405‧‧‧共用電極配線
Cint1‧‧‧第1積分電容
Cint2‧‧‧第2積分電容
Cmp1‧‧‧第1比較器
Cmp2‧‧‧第2比較器
Cxy‧‧‧驅動電極與檢測電極之間之電容
D[M]‧‧‧資料信號線
G‧‧‧掃描信號線
G[N]‧‧‧掃描信號線
Gn‧‧‧掃描信號
Gn+1‧‧‧掃描信號
Hsync‧‧‧水平同步信號
N‧‧‧顯示雜訊
RxSW1‧‧‧第1檢測開關
RxSW2‧‧‧第2檢測開關
S‧‧‧影像信號
Tx‧‧‧驅動信號
Vref_A‧‧‧第1基準電壓
wrx‧‧‧控制信號脈衝寬度
α‧‧‧穩定期間
β‧‧‧穩定期間
圖1係表示本發明之第1實施形態之附觸控面板之液晶顯示裝置的圖。
圖2係概略性地表示形成於TFT基板之像素之電路的圖。
圖3係表示觸控面板之觸摸檢測中使用之電極之配置的俯視圖。
圖4係概略性地表示圖3之III-III線之剖面的圖。
圖5係用以說明觸摸檢測之動作之模式圖。
圖6係表示檢測電路之構成之圖。
圖7係用以說明施加於驅動電極之驅動脈衝之時序圖。
圖8係本實施形態之變化例中之驅動脈衝之時序圖。
圖9係用以說明本發明之第2實施形態之附觸控面板之液晶顯示 裝置之顯示驅動控制的方塊圖。
圖10係表示應用圖9之顯示驅動控制之顯示控制信號之例的時序圖。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態進行說明。再者，於圖式中，對相同或同等之要素標註相同符號，並省略重複之說明。
[第1實施形態]
圖1係表示本發明之第1實施形態之附觸控面板之液晶顯示裝置100的圖。如該圖所示，附觸控面板之液晶顯示裝置100包含：附觸控面板之液晶顯示面板200；及上框架101及下框架102，其等係以夾著附觸控面板之液晶顯示面板200之方式將其固定。
其次，概略性地說明IPS方式之液晶顯示之基本電路。附觸控面板之液晶顯示面板200具有形成有薄膜電晶體(TFT：Thin Film Transistor)之TFT基板210(參照圖4)，圖2中概略性地表示形成於TFT基板210之像素400之電路的圖。各像素400具有：像素電極212，其被施加與灰階值對應之灰階電壓；共用電極280，其係於與像素電極212之間形成電場；像素電晶體401，其於閘極連接掃描信號線G[N]連接，源極及汲極之任一者連接於資料信號線D[M]，另一者連接於像素電極212；及共用電極配線405，其係連接於共用電極280，而被保持為共用電位。再者，圖2中表示於TFT基板210形成有像素電極212及共用電極280兩者之IPS方式之液晶顯示裝置中之代表性電路的概略，但亦可使用除此以外之電路。
圖3係表示觸控面板之觸摸檢測中使用之電極之配置的俯視圖。液晶顯示中使用之共用電極280係於顯示區域之短邊方向延伸之短條形狀，且具有自觸控面板控制部260被施加電壓之驅動電極281、及為 除驅動電極281以外之電極、且於顯示區域之短邊方向延伸之短條形狀之非驅動電極282，其等係以鋪滿顯示區域之方式配置。
另一方面，於與配置共用電極280之層不同之層形成有：檢測電極230，其係於顯示區域之長邊方向延伸，且於顯示區域之短邊方向並列設置有複數個；及虛設電極240，其係配置於各檢測電極230之間，於與檢測電極230相同之方向延伸，且並列設置有複數個。由檢測電極230檢測到之信號係按每個檢測電極230輸入至觸控面板控制部260，而運算觸控座標。虛設電極240可電性浮動，亦可接地。於設為浮動之情形時，具有觸摸檢測時之輔助電容之功能。再者，驅動電極281、非驅動電極282、檢測電極230、虛設電極240之各者係使用ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)等透明之導電材料而形成。又，各電極亦可構成為複數條導電線以特定之間隔配置之導電線束。
又，觸控面板控制部260具有：驅動脈衝輸出部261，其係對各驅動電極281依序施加驅動脈衝；檢測電路270，其係對檢測電極230中檢測到之信號進行累計；暫存器264，其係記憶驅動脈衝之輸出時序等之控制之參數；及未圖示之運算處理部，其係基於檢測電路270之輸出而對顯示面上有無觸摸及觸摸位置進行運算。
圖4中，概略性地表示圖3之IV-IV線之剖面。如該圖所示，附觸控面板之液晶顯示面板200包含：TFT基板210；對向基板220，其係藉由未圖示之彩色濾光片，針對每個像素將入射之光出射為RGB各色之波長之光；及液晶層227，其包含密封於該等基板之間之液晶組成物。此處，於TFT基板210，如圖4所示，於玻璃基板211上形成有像素電極212以及液晶顯示中之共用電極280，於對向基板220，於玻璃基板221上形成有檢測電極230及虛設電極240。
圖5係用以說明觸摸檢測之動作之模式圖。如該圖所示，驅動脈衝輸出部261係對各驅動電極281依序施加複數個驅動脈衝，於檢測電 路270中對檢測電極230所感測到之響應進行累計，判定觸摸之有無。
圖6係表示檢測電路270之構成的圖。如該圖所示，檢測電路270包含上升檢測電路271、下降檢測電路272、取樣保持電路273。上升檢測電路271包含於驅動信號Tx之驅動脈衝上升時打開(ON)之第1檢測開關RxSw1、第1比較器Cmp1、第1積分電容Cint1。該電路中，於第1積分電容Cint中累積對施加於驅動電極281之複數次驅動脈衝的檢測電極230中之響應，於比較器Cmp1中與第1基準電壓Vref_A進行比較，並輸出至取樣保持電路273。其後於運算處理部中，對自取樣保持電路273輸出之信號進行運算，並對有無對顯示面之觸摸及觸摸位置進行運算。下降檢測電路272包含於驅動信號Tx之脈衝下降時打開之第2檢測開關RxSw2、第2比較器Cmp2、第2積分電容Cint2，且進行與上升檢測電路271相同之動作。此處，於圖6中，Cxy表示驅動電極281與檢測電極230之間之電容。
圖7係用以說明施加於某驅動電極281之驅動脈衝的時序圖。該時序圖中，針對液晶顯示中之水平同步信號Hsync、施加於顯示裝置之相鄰之掃描信號線G之掃描信號Gn及Gn+1、施加於信號線D之影像信號S、施加於驅動電極281之驅動信號Tx、第1檢測開關RxSW1及第2檢測開關RxSW2之控制信號及顯示雜訊N，示出各信號之變化。
如該時序圖所示，顯示控制中，與水平同步信號Hsync同步地對掃描信號Gn及Gn+1依序施加掃描信號線驅動脈衝，與之相應地施加對應之影像信號S。顯示雜訊N係依照掃描信號Gn及Gn+1以及影像信號S之變化之時序而產生。驅動信號Tx係以於停止影像信號S之輸出且於輸出下一影像信號S之前的顯示雜訊N相對較少之穩定期間α存在一次變化之方式輸出。即，驅動信號Tx係於穩定期間α產生一次下降或上升中之任一者，且於2個水平同步期間(2H)輸出1脈衝。第1檢測開關RxSW1之控制信號係以與上升之驅動信號Tx對應而可自檢測 電極230獲取其響應之方式成為高(High)電位，而使第1檢測開關RxSW1打開。第2檢測開關RxSW2之第2控制信號係以與下降之驅動信號Tx對應而可自檢測電極230獲取響應之方式成為高電位，而使第2檢測開關RxSW2打開。
此處，第1檢測開關RxSW1及第2檢測開關RxSW2之控制信號係為了避免顯示雜訊N包含於檢測信號中而必須於輸出影像信號S之前成為低(Low)電位(關閉(OFF))，驅動信號Tx之變化之時序必須自影像信號S之開始早相當於控制信號脈衝寬度wrx之量。穩定期間α係考慮該控制信號脈衝寬度wrx而決定。
因此，觸控面板控制部260可輸出與顯示之週期不同之週期之驅動脈衝，故即便於存在顯示之週期之整數倍之外來雜訊的情形時亦可抑制誤檢測。又，由於在穩定期間α僅配置上升或下降中之一者，故可容易地避免顯示雜訊，抑制誤檢測而提昇動作精度，並且提昇檢測座標之精度。又，由於僅配置上升或下降中之一者，故即便於穩定期間α變短之情形時亦可容易地進行配置，應對顯示裝置之高解析度化。
圖8係本實施形態之變化例中之驅動脈衝的時序圖。該變化例中，定義穩定期間β而非圖7所示之穩定期間α，於各穩定期間β配置驅動脈衝之上升或下降中之任一者。穩定期間β係設定為因對影像信號線施加影像信號S所導致之顯示雜訊N穩定後至掃描信號Gn下降之前之期間。再者，於該時序圖中，省略了控制信號脈衝寬度wrx之記載，但於穩定期間β之定義中亦將其納入考慮。於此種穩定期間β，即便配置觸控面板之驅動脈衝之上升或下降中之任一者，亦可獲得與上述之實施形態相同之效果。尤其於施加影像信號S之時間(寫入時間)較長之顯示裝置中，較為有效的是於該穩定期間β配置驅動脈衝之上升及下降。此處，於該變化例中係僅於穩定期間β配置驅動脈衝之上 升及下降，但亦可組合穩定期間α及β而設定驅動脈衝之上升或下降。於此情形時，可進而使驅動脈衝之週期更自由地變化。
[第2實施形態]
圖9中表示用以說明本發明之第2實施形態之附觸控面板之液晶顯示裝置之顯示驅動控制的方塊圖。關於附觸控面板之液晶顯示裝置之整體構成及觸摸檢測動作，由於與圖1~4及其說明所示之第1實施形態相同，故省略說明。如圖9所示，本實施形態之顯示驅動控制係使用時序控制部300、配置於玻璃基板221上之虛設驅動電極303、及顯示驅動電路304而進行。由虛設驅動電極303所感測到之AC充電雜訊等外來雜訊被輸入至時序控制部300之雜訊頻率感測電路302，並被運算外來雜訊之頻率。將運算出之頻率通知至圖框頻率控制部301，基於運算出之頻率而選擇不會成為誤檢測、例如水平同步信號不會成為雜訊之頻率之整數倍或整數分之一的圖框頻率，利用該圖框頻率使顯示驅動電路動作。顯示驅動電路係以按照指定之圖框頻率進行顯示動作之方式，而輸出掃描信號及影像信號。再者，雜訊頻率之檢測及圖框頻率之控制可週期性地進行，亦可例如以抑制因AC充電雜訊所導致之誤檢測為目的，而僅於具備本實施形態之附觸控面板之液晶顯示裝置之移動終端與充電器連接時進行。選擇之圖框頻率亦可自例如保存於暫存器等之複數個圖框頻率之候補中選擇。
圖10係表示應用圖9之顯示驅動控制之顯示控制信號之例的時序圖。於該圖中，示出3-Mux為RGB3開關、2-Mux為RGB2開關時之RG開關端子之情形。圖框頻率受控制之範圍係55~65Hz之範圍，其於1個水平同步期間內相當於8.0~9.4μs。如此，藉由基於外來雜訊之頻率而變更圖框頻率，可抑制因外來雜訊之頻率所導致之檢測電路270之誤檢測。
雖對本發明之特定之實施例進行了說明，然而應理解，可進行 各種修改，且其意在隨附之申請專利範圍包含本發明之真正精神及範疇內之所有修改。
Gn、Gn+1‧‧‧掃描信號
Hsync‧‧‧水平同步信號
N‧‧‧顯示雜訊
RxSW1‧‧‧第1檢測開關
RxSW2‧‧‧第2檢測開關
S‧‧‧影像信號
Tx‧‧‧驅動信號
wrx‧‧‧控制信號脈衝寬度
α‧‧‧穩定期間

Claims (6)

  1. 一種附觸控面板之顯示裝置，其特徵在於包括：像素電極，其係配置於顯示區域中所配置之各像素、且被施加與灰階值相應之電位之複數個電極；共用電極，其係以橫跨上述顯示區域之方式朝一方向延伸之複數個電極；檢測電極，其係如下之複數個電極：以橫跨上述顯示區域之方式朝與上述一方向不同之方向延伸，且與上述共用電極中之一部分的複數個電極即驅動電極形成電容，檢測面板上之接觸位置；液晶層，其包含配向因由上述像素電極及上述共用電極形成之電場而變化之液晶組成物；驅動脈衝輸出部，其係於顯示之週期即2個連續之水平同步期間內，對上述驅動電極施加1次用以檢測接觸之驅動脈衝；及檢測電路，其包含上升檢測電路及下降檢測電路，檢測上述驅動電極之信號；且上述上升檢測電路包含：第1開關，其連接於上述驅動電極；及第1積分電容；上述下降檢測電路包含：第2開關，其連接於上述驅動電極；及第2積分電容；上述2個連續之水平同步期間係第1水平同步期間及第2水平同步期間；上述驅動脈衝係於上述第1水平同步期間上升，並於上述第2水平同步期間下降；上述第1開關係於上述驅動脈衝上升後成為打開(ON)狀態，將 上述驅動電極及上述第1積分電容予以連接；上述第2開關係於上述驅動脈衝下降後成為打開(ON)狀態，將上述驅動電極及上述第2積分電容予以連接。
  2. 如請求項1之附觸控面板之液晶顯示裝置，其中上述檢測電路係對施加於上述驅動電極之驅動脈衝中之相對於上升及下降之兩者的上述檢測電極之電位之變化進行累計而檢測觸摸。
  3. 如請求項2之附觸控面板之液晶顯示裝置，其中上述上升檢測電路係於上述驅動脈衝之上升中，對檢測電極中之電性響應進行檢測；下降檢測電路係於上述驅動脈衝之下降中，對檢測電極中之電性響應進行檢測；且上述上升檢測電路進而具有與上述第1積分電容並聯連接之比較器；上述下降檢測電路進而具有與上述第2積分電容並聯連接之比較器。
  4. 如請求項1之附觸控面板之液晶顯示裝置，其中上述驅動脈衝輸出部係於對上述像素電極寫入與上述灰階值相應之電位結束後，使上述驅動脈衝之上升或下降之任一者發生電位變化。
  5. 如請求項1之附觸控面板之液晶顯示裝置，其中上述驅動脈衝輸出部係於對上述像素電極施加與上述灰階值相應之電位期間，於對上述像素電極寫入與上述灰階值相應之電位結束之前，使上述驅動脈衝之上升或下降之任一者發生電位變化。
  6. 如請求項1之附觸控面板之液晶顯示裝置，其進而包括：虛設電極，其感測雜訊；雜訊頻率檢測部，其檢測由上述虛設電極檢測到之上述雜訊 之頻率；及圖框頻率控制部，其基於由上述雜訊頻率檢測部檢測到之上述頻率而設定圖框頻率。
TW103132129A 2013-10-02 2014-09-17 附觸控面板之液晶顯示裝置 TWI541710B (zh)

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