TWI578203B - 內嵌式觸控顯示器及其操作方法 - Google Patents

Description

內嵌式觸控顯示器及其操作方法

本發明是有關於一種顯示器之技術，特別是有關於一種內嵌式觸控顯示器及其操作方法。

觸控顯示器目前主要的技術發展方向可分為外掛式及內嵌式兩種技術。外掛式技術是在沒有觸控功能的顯示面板外部疊加一層觸控面板，而內崁式技術則是將觸控感測器(touch sensor)直接置入在顯示面板的畫素結構中。相較於採用外掛式技術的觸控顯示器，採用內嵌式技術的觸控顯示器具有厚度較薄的優點。

由於內嵌式觸控顯示器乃是在每一畫面期間中穿插至少一個觸碰感測期間，且每當內嵌式觸控顯示器運作於觸碰感測期間時，內嵌式觸控顯示器之閘極驅動電路中之對應於目前之觸碰感測期間後的第一條閘極線所對應的移位暫存器中的驅動電晶體的閘極的位準就必須維持一預設時間，以便該級移位暫存器在目前之觸碰感測期間結束時能依據該驅動電晶體的閘極的位準而據以產生對應的閘極脈衝。然而，由於在該預設時間中，該驅動電晶體的閘極的電位仍能循著由該級移位暫存器中之多個電晶體所形成的多個不同漏電路徑而漏電，導致該級移位暫存器所產生的閘極脈衝的 高位準較預設位準低，進而使得畫面產生橫紋的現象。

本發明所提供的一種內嵌式觸控顯示器，其包括有內嵌式觸控面板、背光模組驅動電路、背光模組、閘極驅動電路、觸控處理電路及控制電路。內嵌式觸控面板包括有多條閘極線與多個觸控感測單元。閘極驅動電路電性耦接此些閘極線。觸控處理電路電性耦接此些觸控感測單元。控制電路電性耦接閘極驅動電路、觸控處理電路與背光模組驅動電路。控制電路將一畫面期間劃分為多個時間上彼此分離之閘極線驅動期間與至少一觸碰感測期間，且觸碰感測期間介於兩相鄰閘極線驅動期間之間。控制電路在此些閘極線驅動期間中，控制閘極驅動電路依序驅動此些閘極線，並輸出訊號至背光模組驅動電路啟動背光模組。控制電路在至少一觸碰感測期間中，控制觸控處理電路輸出驅動訊號至此些觸控感測單元，並輸出訊號至背光模組驅動電路關閉背光模組。

本發明還提供一種內嵌式觸控顯示器之操作方法，內嵌式觸控顯示器包括有內嵌式觸控面板、閘極驅動電路、觸控處理電路、背光模組驅動電路與背光模組，內嵌式觸控面板包括有多條閘極線與多個觸控感測單元，閘極線電性耦接閘極驅動電路，而所述多個觸控感測單元電性耦接觸控處理單元，操作方法包括：將一畫面期間劃分為多個時間上彼此分離之閘極線驅動期間與至少一觸碰感測期間，且觸碰感測期間介於兩相鄰閘極線驅動期間之間，接著，在閘極線驅動期間中，透過閘極驅動電路依序驅動閘極線，並輸出訊號至背光模組驅動電路啟動背光模組，再者，在所述至少一觸碰感測期間中，透過觸控處理電路輸出驅動訊號至些觸 控感測單元，並且背光模組驅動電路關閉背光模組，使閘極驅動電路暫時停止驅動閘極線。

本發明之內嵌式觸控顯示器採用控制電路將一畫面期間劃分為多個時間上彼此分離之閘極線驅動期間與至少一觸碰感測期間，且觸碰感測期間介於兩相鄰閘極線驅動期間之間。且控制電路在上述這些閘極線驅動期間中，透過閘極驅動電路依序驅動閘極線，背光模組驅動電路啟動背光模組。此外，控制電路還在每一觸碰感測期間中，控制觸控處理電路輸出一驅動訊號至所有的觸控感測單元，並輸出訊號至背光模組驅動電路關閉背光模組，使閘極驅動電路暫時停止驅動閘極線。因此，每當內嵌式觸控顯示器運作於觸碰感測期間時，儘管內嵌式觸控顯示器之閘極驅動電路中之對應於目前之觸碰感測期間後驅動的第一條閘極線所對應的移位暫存器中的驅動電晶體的閘極的位準就必須維持一預設時間，然而由於在該預設時間中，該級移位暫存器中之電晶體會因為背光模組的關閉而缺乏光照，進而具有較小的漏電電流，因此在該預設時間中，該級移位暫存器的驅動電晶體的閘極的電位就會下降得很慢而不會有什麼變化。如此一來，該級移位暫存器所產生的閘極脈衝的高位準就能維持在預設位準，進而改善內嵌式觸控顯示器的橫紋現象。

100‧‧‧內嵌式觸控顯示器

10‧‧‧內嵌式觸控面板

11‧‧‧觸控感測單元

20‧‧‧背光模組驅動電路

21‧‧‧背光模組

30‧‧‧閘極驅動電路

40‧‧‧觸控處理電路

50‧‧‧控制電路

60‧‧‧移位暫存器

61~67‧‧‧電晶體

C1‧‧‧第一電容

C2‧‧‧第二電容

Bi‧‧‧輸入訊號

VGL‧‧‧參考電位

Frame‧‧‧畫面期間

T1‧‧‧閘極線驅動期間

T2‧‧‧觸碰感測期間

SG1~SGm、SGm+1~SGn、SGn+1‧‧‧閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn、Gn+1的驅動時序

TP_enable‧‧‧觸控處理電路輸出驅動訊號之時序

TP_signal‧‧‧驅動訊號之運作時序

LED_enable‧‧‧背光模組驅動電路之動作時序

CK、XCK‧‧‧時脈訊號之時序

圖1繪示為本發明一實施例的內嵌式觸控顯示器的示意圖。

圖2繪示為本發明一實施例的內嵌式觸控顯示器的動作時序示意圖。

圖3繪示為本發明一實施例的移位暫存器的示意圖。

請參照圖1，其繪示為本發明一實施例的內嵌式觸控顯示器的示意圖。內嵌式觸控顯示器100包括有內嵌式觸控面板10、背光模組驅動電路20、背光模組21、閘極驅動電路30、觸控處理電路40及控制電路50。內嵌式觸控面板10包括有多條閘極線G1~Gm與多個觸控感測單元(如標示11所示)。閘極驅動電路30電性耦接閘極線G1~Gm。觸控處理電路40電性耦接觸控每一感測單元11。控制電路50電性耦接閘極驅動電路30、觸控處理電路40與背光模組驅動電路20。

其中，控制電路50能控制觸控處理電路40輸出一驅動訊號至所有的觸控感測單元11，並且驅動訊號經過觸控感測單元11後，再返回觸控處理電路40。藉此，觸控處理電路40得以感測此些觸控感測單元11是否受物體觸碰。

在一些實施例中，本發明內嵌式觸控顯示器之觸控處理電路40可採用自容(self-capacitance)觸控感測技術。

背光模組驅動電路20用以驅動背光模組21，在此為示意背光模組21與內嵌式觸控面板10係之對應關係。背光模組21不限定為何種型態，可採側光式(Edge lighting)結構或是直下型(Bottom lighting)結構。由於背光模組為本領域通常知識者可得知，在此不贅述。

圖2繪示為本發明一實施例的內嵌式觸控顯示器的動作時序示意圖。於此，可見本發明之內嵌式觸控顯示器於一畫面期間(如標示Frame所示)內之閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn與Gn+1的驅動時序(分別以SG1~SGm、SGm+1~SGn與SGn+1來表示)、觸控處理電路40輸出驅動訊號之時序 TP_enable、驅動訊號之運作時序TP_signal、背光模組驅動電路20之動作時序LED_enable。其中，觸控處理電路40所輸出之驅動訊號的頻率係高於閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn與Gn+1的驅動頻率。

請合併參照圖1及圖2，控制電路50用以將一畫面期間Frame劃分為多個時間上彼此分離之閘極線驅動期間T1與至少一觸碰感測期間T2，且觸碰感測期間T2介於兩相鄰閘極線驅動期間T1之間。控制電路50在這些閘極線驅動期間T1中控制閘極驅動電路30依序驅動閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn與Gn+1，並輸出訊號至背光模組驅動電路20啟動背光模組21。此外，控制電路50在觸碰感測期間T2中控制觸控處理電路40輸出一驅動訊號至各觸控感測單元11，並輸出訊號至背光模組驅動電路20關閉背光模組21，使閘極驅動電路30暫時停止驅動閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn與Gn+1。

也就是說，每當觸控處理電路40輸出驅動訊號時，控制電路50就會使背光模組驅動電路20關閉背光模組21，且控制閘極驅動電路30暫時停止驅動閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn與Gn+1。

此外，每當控制電路50判斷目前之觸碰感測期間T2結束之後還接續有閘極線驅動期間T1時，控制電路50便在目前之觸碰感測期間T2結束時，控制閘極驅動電路30繼續驅動閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn與Gn+1。

前述之閘極驅動電路30包括有多個串接的移位暫存器(未繪示)。每一移位暫存器之輸出端電性耦接閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn與Gn+1的其中之一。圖3即為本發明一實施例的移位暫存器的示意圖。圖3所示之移位暫存器60的電路架構僅為舉例，本發明之內嵌式觸控顯示器100亦可與其他態樣之移位暫存器搭配使用。

請參見圖3，移位暫存器60包括有第一電晶體61、第二電晶體62、第三電晶體63(用以作為驅動電晶體)、第四電晶體64、第五電晶體65、第六電晶體66、第七電晶體67、第一電容C1及第二電容C2。在此例中，第一電晶體61至第七電晶體67各以一N型電晶體來實現，然本發明並非以此為限。

第一電晶體61具有第一端、第二端與第一控制端，第一端用以接收輸入訊號Bi，而第一控制端電性耦接閘極線Gn-1以接收上一級移位暫存器所產生之閘極脈衝。第二電晶體62具有第三端、第四端與第二控制端，第三端用以接收輸入訊號Bi，第四端電性耦接第二端，而第二控制端電性耦接閘極線Gn+1以接收下一級移位暫存器所產生之閘極脈衝。

第三電晶體63具有第五端、第六端與第三控制端，第三控制端電性耦接第二端，第五端用以接收時脈訊號CK，第六端電性耦接移位暫存器之輸出端而輸出閘極脈衝Gn。第一電容C1電性耦接於第二端與輸出端之間。第二電容C2之一端用以接收時脈訊號CK。第四電晶體64具有第七端、第八端與第四控制端，第七端電性耦接第二電容之另一端，第八端電性耦接參考電位VGL，而第四控制端電性耦接第二端。

第五電晶體65具有第九端、第十端與第五控制端，第九端電性耦接第二端，第十端電性耦接參考電位VGL，而第五控制端電性耦接第七端。第六電晶體66具有第十一端、第十二端與第六控制端，第十一端電性耦接輸出端，第十二端電性耦接參考電位VGL，而第六控制端電性耦接第七端。

第七電晶體67具有第十三端、第十四端與第七 控制端，第十三端電性耦接輸出端，第十四端電性耦接參考電位VGL，而第七控制端用以接收時脈訊號XCK，其中時脈訊號CK與時脈訊號XCK互為反相訊號。

圖3僅繪示出其中一級的移位暫存器，而與此移位暫存器於串接上相鄰之二級移位暫存器，則需將原本接收的時脈訊號CK改成接收時脈訊號XCK，並將原本接收的時脈訊號XCK改成接收時脈訊號CK。也就是說，對於偶數級的移位暫存器來說，其電性耦接時脈訊號CK與時脈訊號XCK的方式，會與奇數級的移位暫存器其電性耦接時脈訊號CK與時脈訊號XCK的方式相反。

請同時參照圖2與圖3，由這二個圖式可知，每當控制電路50在使閘極驅動電路30暫時停止驅動閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn與Gn+1時，其作法可以是將目前之觸碰感測期間T2後驅動之第一條閘極線(例如是閘極線Gm+1)所對應之移位暫存器所接收的時脈訊號CK與時脈訊號XCK分別維持在第一位準(例如是低位準)與第二位準(例如是高位準)。如此一來，圖3所示的這級移位暫存器60與其後級的所有移位暫存器就都會暫時停止輸出閘極脈衝，進而達到暫時停止驅動閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn與Gn+1之目的。此外，觸控處理電路40所輸出的驅動訊號的頻率大於時脈訊號CK的頻率與時脈訊號XCK的頻率。

由上述可知，每當內嵌式觸控顯示器100運作於觸碰感測期間T2時，儘管內嵌式觸控顯示器100之閘極驅動電路30中之對應於目前之觸碰感測期間T2後的第一條閘極線所對應的移位暫存器中的驅動電晶體的閘極的位準就必須維持一預設時間，然而由於在該預設時間中，該級移位暫存器中之電晶體會因為背光模組的關閉而缺乏光照，進而具有較小的漏電電流，因此在該預設時間中，該級移位暫存器的 驅動電晶體的閘極的電位就會下降得很慢而不會有什麼變化。如此一來，該級移位暫存器所產生的閘極脈衝的高位準就能維持在預設位準，進而改善內嵌式觸控顯示器的橫紋現象。

據此，本發明之內嵌式觸控顯示器採用控制電路將一畫面期間劃分為多個時間上彼此分離之閘極線驅動期間與至少一觸碰感測期間，且觸碰感測期間介於兩相鄰閘極線驅動期間之間。且控制電路在上述這些閘極線驅動期間中，透過閘極驅動電路依序驅動閘極線，輸出訊號至背光模組驅動電路啟動背光模組。此外，控制電路還在至少一觸碰感測期間中，控制觸控處理電路輸出驅動訊號至所有的觸控感測單元，並輸出訊號至背光模組驅動電路關閉背光模組，使閘極驅動電路暫時停止驅動閘極線。因此，每當內嵌式觸控顯示器運作於觸碰感測期間時，儘管內嵌式觸控顯示器之閘極驅動電路中之對應於目前之觸碰感測期間後驅動的第一條閘極線所對應的移位暫存器中的驅動電晶體的閘極的位準就必須維持一預設時間，然而由於在該預設時間中，該級移位暫存器中之電晶體會因為背光模組的關閉而缺乏光照，進而具有較小的漏電電流，因此在該預設時間中，該級移位暫存器的驅動電晶體的閘極的電位就會下降得很慢而不會有什麼變化。如此一來，該級移位暫存器所產生的閘極脈衝的高位準就能維持在預設位準，進而改善內嵌式觸控顯示器的橫紋現象。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Frame‧‧‧畫面期間

T1‧‧‧閘極線驅動期間

T2‧‧‧觸碰感測期間

SG1~SGm、SGm+1~SGn、SGn+1‧‧‧閘極線G1~Gm、Gm+1~Gn、Gn+1的驅動時序

TP_enable‧‧‧觸控處理電路輸出驅動訊號之時序

TP_signal‧‧‧驅動訊號之運作時序

LED_enable‧‧‧背光模組驅動電路之動作時序

CK、XCK‧‧‧時脈訊號之時序

Claims (9)

1. 一種內嵌式觸控顯示器，其包括：一內嵌式觸控面板，包括有多條閘極線與多個觸控感測單元；一背光模組；一背光模組驅動電路，電性耦接該背光模組；一閘極驅動電路，電性耦接該些閘極線；一觸控處理電路，電性耦接該些觸控感測單元；以及一控制電路，電性耦接該背光模組驅動電路、該閘極驅動電路、該觸控處理電路與該背光模組，將一畫面期間劃分為多個時間上彼此分離之閘極線驅動期間與至少一觸碰感測期間且該至少一觸碰感測期間介於兩相鄰閘極線驅動期間之間，以在該些閘極線驅動期間中，控制該閘極驅動電路依序驅動該些閘極線並輸出訊號至該背光模組驅動電路啟動該背光模組，並在該至少一觸碰感測期間中之每一觸碰感測期間中，控制該觸控處理電路輸出一驅動訊號至該些觸控感測單元並輸出訊號至該背光模組驅動電路關閉該背光模組。
2. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控顯示器，其中每當該控制電路判斷目前之觸碰感測期間結束之後還接續有一閘極線驅動期間時，該控制電路便在目前之觸碰感測期間結束時控制該閘極驅動電路繼續驅動該些閘極線。
3. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控顯示器，其中該閘極驅動電路包括有多個串接的移位暫存器，每一移位暫存器之一輸出端電性耦接該些閘極線的其中之一，且每次該控制電路在使該閘極驅動電路暫時停止驅動該些閘極線時， 係將該觸碰感測期間後驅動之第一條閘極線所對應之移位暫存器所接收的一第一時脈訊號與一第二時脈訊號分別維持在一第一位準與一第二位準，其中該第一時脈訊號與該第二時脈訊號互為反相訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之內嵌式觸控顯示器，其中每一移位暫存器包括：一第一電晶體，具有一第一端、一第二端與一第一控制端，該第一端用以接收一輸入訊號，而該第一控制端用以接收上一級移位暫存器所產生之閘極脈衝；一第二電晶體，具有一第三端、一第四端與一第二控制端，該第三端用以接收該輸入訊號，該第四端電性耦接該第二端，而該第二控制端用以接收下一級移位暫存器所產生之閘極脈衝；一第三電晶體，具有一第五端、一第六端與一第三控制端，該第五端用以接收該第一時脈訊號與該第二時脈訊號的其中之一，該第六端電性耦接該移位暫存器之一輸出端，而該第三控制端電性耦接該第二端；一第一電容，電性耦接於該第二端與該輸出端之間；一第二電容，其一端用以接收該第一時脈訊號與該第二時脈訊號中與該第五端所接收之訊號相同者；一第四電晶體，具有一第七端、一第八端與一第四控制端，該第七端電性耦接該第二電容之另一端，該第八端電性耦接一參考電位，而該第四控制端電性耦接該第二端；一第五電晶體，具有一第九端、一第十端與一第五控制端，該第九端電性耦接該第二端，該第十端電性耦接該參考電位，而該第五控制端電性耦接該第七端；一第六電晶體，具有一第十一端、一第十二端與一第六 控制端，該第十一端電性耦接該輸出端，該第十二端電性耦接該參考電位，而該第六控制端電性耦接該第七端；以及一第七電晶體，具有一第十三端、一第十四端與一第七控制端，該第十三端電性耦接該輸出端，該第十四端電性耦接該參考電位，而該第七控制端用以接收該第一時脈訊號與該第二時脈訊號中與該第五端所接收之訊號不同者。
5. 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式觸控顯示器，其中該驅動訊號的頻率大於一第一時脈訊號的頻率與一第二時脈訊號的頻率。
6. 一種內嵌式觸控顯示器之操作方法，該內嵌式觸控顯示器包括有一內嵌式觸控面板、一閘極驅動電路、一觸控處理電路、一背光模組驅動電路與一背光模組，該內嵌式觸控面板包括有多條閘極線與多個觸控感測單元，該些閘極線電性耦接該閘極驅動電路，而所述多個觸控感測單元電性耦接該觸控處理電路，該操作方法包括：將一畫面期間劃分為多個時間上彼此分離之閘極線驅動期間與至少一觸碰感測期間，且該至少一觸碰感測期間介於兩相鄰閘極線驅動期間之間；在該些閘極線驅動期間中，透過該閘極驅動電路依序驅動該些閘極線，並輸出訊號至該背光模組驅動電路啟動該背光模組；以及在所述至少一觸碰感測期間中，透過該觸控處理電路輸出一驅動訊號至該些觸控感測單元，並且該背光模組驅動電路關閉該背光模組，使該閘極驅動電路暫時停止驅動該些閘極線。
7. 如申請專利範圍第6項所述之操作方法，其中當目前之觸碰感測期間結束之後還接續有一閘極線驅動期間時，在目前之觸碰感測期間結束時控制該閘極驅動電路繼續驅動該些閘極線。
8. 如申請專利範圍第6項所述之操作方法，其中該閘極驅動電路包括有多個串接的移位暫存器，每一移位暫存器之一輸出端電性耦接該些閘極線的其中之一，而每次使該閘極驅動電路暫時停止驅動該些閘極線之步驟包括：將該觸碰感測期間後之第一條閘極線所對應之移位暫存器所接收的一第一時脈訊號與一第二時脈訊號分別維持在一第一位準與一第二位準，其中該第一時脈訊號與該第二時脈訊號互為反相訊號。
9. 如申請專利範圍第6項所述之操作方法，其中該驅動訊號的頻率大於一第一時脈訊號的頻率與一第二時脈訊號的頻率。