TWI581145B - 觸控螢幕、觸控感測裝置及驅動方法 - Google Patents

觸控螢幕、觸控感測裝置及驅動方法 Download PDF

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TWI581145B TW104126929A TW104126929A TWI581145B TW I581145 B TWI581145 B TW I581145B TW 104126929 A TW104126929 A TW 104126929A TW 104126929 A TW104126929 A TW 104126929A TW I581145 B TWI581145 B TW I581145B
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Description

觸控螢幕、觸控感測裝置及驅動方法
本發明係有關一種觸控螢幕，特別是關於一種內嵌有觸控感測裝置的液晶顯示器。
觸控螢幕係結合觸控技術及顯示技術所形成的一種輸入/輸出裝置，用以讓使用者得以和所顯示物件進行互動。電容式觸控面板為一種常用的觸控面板，其利用電容耦合效應以偵測觸碰位置。當手指觸碰觸控面板的表面時，相應位置的電容量會受到改變，因而得以偵測到觸碰位置。
為了製造更薄的觸控螢幕，使用內嵌技術將電容製造於顯示器內，用以省略一或多個層級。然而，傳統內嵌式觸控螢幕需要使用個別的架構或機制來分別驅動顯示部分與觸控部分。因此，亟需提出一種新穎的內嵌式觸控螢幕架構與機制，使其更小型化且具更大驅動效率。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種內嵌有觸控感測裝置的液晶顯示器，使得尺寸更小且執行更有效率。
根據本發明實施例，觸控螢幕包含第一導電層、第二導電層、光控制層及驅動器。第一導電層於顯示模式時作為共電壓層。第二導電層電性絕緣於第一導電層，且包含源極線，於顯示模式時，用以傳送所要顯示的資料，且於觸控模式時，作為傳送（TX）電極線。光控制層設於第一導電層與第二導電層之上。驅動器於顯示模式時，作為源極驅動器以提供所要顯示的資料至源極線，且於觸控模式時，作為傳送（TX）驅動器以提供傳送信號。第一導電層包含複數接收（RX）電極線與複數區塊，該些區塊設於接收電極線之間且被接收電極線隔開，於顯示模式時，接收電極線與區塊電性連接至共電壓。
第一A圖至第一C圖顯示本發明第一實施例之觸控螢幕100的剖視圖。本實施例之觸控螢幕100為內嵌有觸控感測裝置的液晶顯示器（LCD）。在本實施例中，觸控螢幕100包含第一導電層11。當觸控螢幕100處於顯示模式時，第一導電層11作為液晶顯示器的共電壓（Vcom）層；當觸控螢幕100處於觸控模式時，第一導電層11作為接收（RX）電極層。第二A圖顯示第一圖之第一導電層11的俯視圖，第二B圖顯示第二A圖的局部放大圖。
觸控螢幕100還包含第二導電層12，設於第一導電層11之下，且與第一導電層11電性絕緣。第二導電層12包含源極（或資料）線121，分別連接至薄膜電晶體13，其由源極（S）、汲極（D）與閘極（G）所構成。於顯示模式時，源極線121（例如第二A圖的D1至D13）傳送所要顯示的資料；於觸控模式時，源極線121則作為傳送（TX）電極線（例如第二A圖的TX1至TX13）。
如第一A圖所示，觸控螢幕100可包含薄膜電晶體基板14，用以承載薄膜電晶體13。光控制層（例如液晶層15）設於第一導電層11之上。液晶層15之上有彩色濾光片（CF）16，其形成於彩色濾光片基板17的底表面。
雖然本實施例（與接下來的實施例）的第二導電層12設於第一導電層11之下，然而在其他實施例中，兩者的位置可以互換。
如第二A圖所示，觸控螢幕100包含驅動器21。於顯示模式時，驅動器21作為源極驅動器，用以提供所要顯示的資料；於觸控模式時，驅動器21作為傳送（TX）驅動器，用以提供傳送信號。根據本實施例的特徵之一，第一導電層11包含複數接收（RX）電極線111（例如長形條），垂直於源極線121。第一導電層11還包含複數區塊112，設於接收（RX）電極線111之間。該些區塊112被接收（RX）電極線111隔離，且藉由（第一）導電橋18A互相電性連接，如第一B圖與第二B圖所示，該些導電橋18A設於第一導電層11之上。如二A圖所例示，經由導電橋18A所連接的區塊112形成一行一行的共電壓Vcom1~Vcom13。如第一C圖所示，導電橋18A藉由通孔（via）19A而與第一導電層11電性連接。於顯示模式時，所有接收（RX）電極線111與區塊112藉由觸控類比至數位轉換器（ADC）23與共電壓（Vcom）控制單元22而連接至共電壓。於觸控模式時，區塊112為浮接，接收（RX）電極線111（例如RX1~RX24）則接收觸控感測信號，其再藉由觸控類比至數位轉換器（ADC）23進行處理。
第三A圖例示本發明第一實施例之觸控螢幕100的驅動時序圖。於顯示模式時，驅動器21經由源極線121（例如D1~D13）提供資料，且共電壓（Vcom）控制單元22將所有接收（RX）電極線111與區塊112連接至共電壓（Vcom）。接下來，於觸控模式時，驅動器21經由傳送（TX）電極線（例如TX1~TX13）依序提供傳送信號，且觸控類比至數位轉換器（ADC）23處理來自接收（RX）電極線111的觸控感測信號RX。共電壓（Vcom）控制單元22控制區塊112，使其為浮接（亦即，高阻抗H-Z）。第三B圖例示本發明第一實施例之觸控螢幕100的另一驅動時序圖。於觸控模式時，相應於主動傳送信號的區塊112為浮接，而其他區塊則維持於預設電壓位準。
第四圖顯示本發明第二實施例之觸控螢幕200的第一導電層11之局部俯視圖。本實施例類似於第一實施例，不同的地方詳述如下。如第四圖所示，接收（RX）電極線111之上除了導電橋18A，還設有導電網（mesh）18B，其未與導電橋18A相連接。在本實施例中，導電網18B與導電橋18A形成於同一層級。相鄰的導電網18B則藉由導電鍵（link）18C而電性連結。此外，區塊112之上還可設有虛擬（dummy）網（未顯示），其與導電網18B及導電鍵18C互相電性絕緣。
第五圖例示本發明第二實施例之觸控螢幕200的驅動時序圖。於顯示模式時，驅動器21經由源極線121（例如D1~D13）提供資料，且共電壓（Vcom）控制單元22將所有接收（RX）電極線111、區塊112與導電網18B連接至共電壓（Vcom）。接下來，於觸控模式時，驅動器21經由傳送（TX）電極線（例如TX1~TX13）依序提供傳送信號，且觸控類比至數位轉換器（ADC）23處理來自導電網18B的觸控感測信號RX。接收（RX）電極線111（例如Vcom1a-13a）維持於（觸控類比至數位轉換器（ADC）23所提供的）預設電壓位準或者接地或者高阻抗，且共電壓（Vcom）控制單元22控制區塊112（例如Vcom1b-24b），使其為浮接（亦即，高阻抗H-Z）。
第六A圖顯示本發明第三實施例之觸控螢幕300的剖視圖，第六B圖顯示第六A圖的局部放大圖。相較於之前的長形條，本實施例的接收（RX）電極線111包含複數片段（segment），其藉由（第二）導電橋18D而電性連接。在一實施例中，如第七A圖所示，導電橋18D藉由通孔（via）19A而與第一導電層11電性連接，且導電橋18D設於第一導電層11之上，如第七B圖所示。在另一實施例中，導電橋18D設於第二導電層12之下，如第八A圖所示，且導電橋18D藉由通孔（via）19B而與第一導電層11電性連接，如第八B圖所示。
第九A圖例示本發明第三實施例之觸控螢幕300的驅動時序圖。於顯示模式時，驅動器21經由區塊112之下的源極線121（例如D1~D13）以及接收（RX）電極線111之下的源極線121（例如D1’~D13’）而提供資料，且共電壓（Vcom）控制單元22將所有接收（RX）電極線111與區塊112連接至共電壓（Vcom）。接下來，於觸控模式時，驅動器21經由區塊112之下的源極線121（例如D1~D13）依序提供傳送（TX）信號（例如TX1~TX13），接收（RX）電極線111之下的源極線121（例如D1’~D13’）則維持預設電壓位準或者接地或者高阻抗，且觸控類比至數位轉換器（ADC）23處理來自接收（RX）電極線111的觸控感測信號RX。共電壓（Vcom）控制單元22控制區塊112（例如RX1~24），使其為浮接（亦即，高阻抗H-Z）。第九B圖例示本發明第三實施例之觸控螢幕300的另一驅動時序圖。於觸控模式時，相應於主動傳送信號的區塊112為浮接，而其他區塊則維持於預設電壓位準。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
100‧‧‧觸控螢幕
200‧‧‧觸控螢幕
300‧‧‧觸控螢幕
11‧‧‧第一導電層
111‧‧‧接收電極線
112‧‧‧區塊
12‧‧‧第二導電層
121‧‧‧源極線
13‧‧‧薄膜電晶體
14‧‧‧薄膜電晶體基板
15‧‧‧液晶層
16‧‧‧彩色濾光片
17‧‧‧彩色濾光片基板
18A‧‧‧（第一）導電橋
18B‧‧‧導電網
18C‧‧‧導電鍵
18D‧‧‧（第二）導電橋
19A‧‧‧通孔
19B‧‧‧通孔
21‧‧‧驅動器
22‧‧‧共電壓控制單元
23‧‧‧觸控類比至數位轉換器
S‧‧‧源極
G‧‧‧閘極
D‧‧‧汲極
D1~D13‧‧‧源極線
D1’~D13’‧‧‧源極線
第一A 圖至第一C 圖顯示本發明第一實施例之觸控螢幕的剖視圖。 第二A 圖顯示第一圖之第一導電層的俯視圖。 第二B 圖顯示第二A 圖的局部放大圖。 第三A 圖與第三B 圖例示本發明第一實施例之觸控螢幕的驅動時序圖。 第四圖顯示本發明第二實施例之觸控螢幕的第一導電層之局部俯視圖。 第五圖例示本發明第二實施例之觸控螢幕的驅動時序圖。 第六A 圖顯示本發明第三實施例之觸控螢幕的剖視圖。 第六B 圖顯示第六A 圖的局部放大圖。 第七A 圖至第七B 圖顯示本發明第三實施例之觸控螢幕的剖視圖。 第八A 圖至第八B 圖顯示本發明第三實施例之觸控螢幕的另一剖視圖。 第九A圖與第九B圖例示本發明第三實施例之觸控螢幕的驅動時序圖。
100‧‧‧觸控螢幕
111‧‧‧接收電極線
112‧‧‧區塊
121‧‧‧源極線
18A‧‧‧(第一)導電橋
21‧‧‧驅動器
22‧‧‧共電壓控制單元
23‧‧‧觸控類比至數位轉換器
D1~D13‧‧‧源極線
TX1~TX13‧‧‧傳送電極線
RX1~RX24‧‧‧接收電極線
Vcom1~Vcom13‧‧‧共電壓

Claims (28)

  1. 一種觸控螢幕，包含：一第一導電層，於顯示模式時作為共電壓層；一第二導電層，電性絕緣於該第一導電層，該第二導電層包含源極線，於顯示模式時，用以傳送所要顯示的資料，且於觸控模式時，作為傳送(TX)電極線；一光控制層，設於該第一導電層與該第二導電層之上；及一驅動器，於顯示模式時，作為源極驅動器以提供所要顯示的資料至該源極線，且於觸控模式時，作為傳送(TX)驅動器以提供傳送信號；其中該第一導電層包含複數接收(RX)電極線與複數區塊，該些區塊設於該些接收電極線之間且被該些接收電極線隔開，於顯示模式時，該些接收電極線與該些區塊電性連接至共電壓。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕，更包含：複數薄膜電晶體，分別連接至該些源極線；且一薄膜電晶體基板，用以承載該些薄膜電晶體。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕，其中該光控制層包含一液晶層。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕，更包含複數第一導電橋，設於該第一導電層之上，且連接該些區塊。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述之觸控螢幕，其中每一該接收電極線包含一長形條，其設置方向垂直於該源極線。
  6. 根據申請專利範圍第4項所述之觸控螢幕，於觸控模式時，該些區塊的至少一個為浮接，且該些接收(RX)電極線接收觸控感測信號。
  7. 根據申請專利範圍第4項所述之觸控螢幕，更包含：複數導電網，設於該些接收電極線之上，但不連接至該些第一導電橋；及複數導電鍵，連接該些導電網。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述之觸控螢幕，更包含複數虛擬網，設於該些區塊之上，且與該些導電網、導電鍵電性絕緣。
  9. 根據申請專利範圍第7項所述之觸控螢幕，其中每一該接收電極線包含一長形條，其設置方向垂直於該源極線。
  10. 根據申請專利範圍第7項所述之觸控螢幕，於觸控模式時，該些區塊的至少一個為浮接；該些接收電極線維持於預設電壓、接地或浮接；且該些導電網接收觸控感測信號。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕，其中每一該接收電極線包含複數片段，其設置方向垂直於該源極線。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述之觸控螢幕，更包含複數第二導電橋，電性連接該些片段。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述之觸控螢幕，於觸控模式時，該些區塊的至少一個為浮接；位於該些接收電極線之下的源極線維持於預設電壓、接地或浮接；且該些接收電極線接收觸控感測信號。
  14. 一種觸控感測裝置，包含：一第一導電層，於顯示模式時作為共電壓層；及一第二導電層，電性絕緣於該第一導電層，該第二導電層包含源極線，於顯示模式時，用以傳送所要顯示的資料，且於觸控模式時，作為傳送(TX)電極線；其中該第一導電層包含複數接收(RX)電極線與複數區塊，該些區塊設於該些接收電極線之間且被該些接收電極線隔開，於顯示模式時，該些接收電極線與該些區塊電性連接至共電壓。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述之觸控感測裝置，更包含複數第一導電橋，設於該第一導電層之上，且連接該些區塊。
  16. 根據申請專利範圍第15項所述之觸控感測裝置，其中每一該接收電極線包含一長形條，其設置方向垂直於該源極線。
  17. 根據申請專利範圍第15項所述之觸控感測裝置，於觸控模式時，該些區塊的至少一個為浮接，且該些接收(RX)電極線接收觸控感測信號。
  18. 根據申請專利範圍第15項所述之觸控感測裝置，更包含：複數導電網，設於該些接收電極線之上，但不連接至該些第一導電橋；及複數導電鍵，連接該些導電網。
  19. 根據申請專利範圍第18項所述之觸控感測裝置，更包含複數虛擬網，設於該些區塊之上，且與該些導電網、導電鍵電性絕緣。
  20. 根據申請專利範圍第18項所述之觸控感測裝置，其中每一該接收電極線包含一長形條，其設置方向垂直於該源極線。
  21. 根據申請專利範圍第18項所述之觸控感測裝置，於觸控模式時，該些區塊的至少一個為浮接；該些接收電極線維持於預設電壓、接地或浮接；且該些導電網接收觸控感測信號。
  22. 根據申請專利範圍第14項所述之觸控感測裝置，其中每一該接收電極線包含複數片段，其設置方向垂直於該源極線。
  23. 根據申請專利範圍第22項所述之觸控感測裝置，更包含複數第二導電橋，電性連接該些片段。
  24. 根據申請專利範圍第23項所述之觸控感測裝置，於觸控模式時，該些區塊的至少一個為浮接；位於該些接收電極線之下的源極線維持於預設電壓、接地或浮接；且該些接收電極線接收觸控感測信號。
  25. 一種觸控感測裝置的驅動方法，該觸控感測裝置包含第一導電層與包含源極線的第二導電層，該第一導電層包含複數接收(RX)電極線與複數區塊，該驅動方法包含：於顯示模式時，電性連接該些接收電極線與該些區塊至共電壓；於顯示模式時，藉由該源極線以傳送所要顯示的資料；及於觸控模式時，浮接該些區塊的至少一個。
  26. 根據申請專利範圍第25項所述觸控感測裝置的驅動方法，更包含：於觸控模式時，藉由該些接收(RX)電極線以接收觸控感測信號。
  27. 根據申請專利範圍第25項所述觸控感測裝置的驅動方法，更包含：於觸控模式時，維持該些接收電極線於預設電壓、接地或浮接；及於觸控模式時，藉由複數導電網以接收觸控感測信號，其中該些導電網設於該些接收電極線之上。
  28. 根據申請專利範圍第25項所述觸控感測裝置的驅動方法，更包含： 於觸控模式時，維持該些接收電極線之下的源極線於預設電壓、接地或浮接；及於觸控模式時，藉由該些接收電極線以接收觸控感測信號。
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