TWI627566B - 觸控顯示裝置與相關之控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種適用於一觸控顯示裝置的控制方法。該觸控顯示裝置包含有一顯示面板。該顯示面板包含有數條第一閘線以及數條第二閘線，其分別對應於一畫面的一第一場與一第二場。該顯示面板包含有數個感測電極，可提供觸控偵測。於單一畫面時間內，該控制方法包含有以下步驟：掃描該等第一閘線，以於該顯示面板更新該第一場；控制該等感測電極，進行觸控偵測，並提供一第一觸點報告；掃描該等第二閘線，以於該顯示面板更新該第二場；以及，控制該等感測電極，進行觸控偵測，以提供一第二觸點報告。至少該等第一閘線的一條，位於二條第二閘線之間，至少該等第二閘線的一條，位於二條第一閘線之間。

Description

觸控顯示裝置與相關之控制方法
本發明係關於觸控顯示裝置，特別是可以增加報點率的觸控顯示裝置與相關之控制方法。
觸控顯示裝置為包含有輸入裝置的一種影像顯示裝置，而這些顯示裝置，舉例來說，可以是液晶顯示器(Liquid Crystal Displays，LCD)、場發射顯示器(field emission display，FED)、電漿顯示面板(Plasma Display Panel，PDD)、或電致發光顯示器(electroluminescent display(electroluminescent display，ELD)。觸控顯示裝置可以讓使用者在觀看影像顯示裝置之螢幕上所顯示的影像的同時，透過手指或是觸控筆觸碰或是壓按螢幕上的一個觸控感測器，來輸入指令或是訊息。
一種傳統觸控顯示裝置是在沒有觸控的一般顯示螢幕上，額外貼附具有觸控感測器的一觸控面板所構成。這種觸控顯示裝置一般稱為外掛式觸控面板。比起沒有觸控的一般顯示螢幕，外掛式觸控面板往往有厚度較大與透光率較差的缺點。
為了克服以上的缺點，同時省下額外貼附一觸控面板的製造流程，觸控顯示裝置目前發展出一種內嵌式(in-cell)觸控技術。舉例來說，內嵌式觸控螢幕(in-cell type touch panel)是將觸控感測器直接放入一顯示螢 幕中。換言之，當顯示螢幕製程完成時，觸控感測器也同時形成，不再需要額外貼附觸控面板。
對於內嵌式觸控螢幕而言，將所有畫素上資料更新一次的時間稱為一畫面時間(display frame period)，這個時間一般是由一垂直同步信號(vertical sync signal)的週期來定義。畫面時間的倒數，一般稱為畫面更新率。
內嵌式觸控螢幕中，有些電極需要擔負起控制顯示影像與觸控感測的雙重功能。因此，往往需要使用分時的方法，讓這些電極有時擔負控制顯示影像的功能，有時擔負觸控感測的功能。最簡單的方式，就是在所有畫素上資料更新一次後，在下一個畫面時間還沒有開始前，就進行觸控感測，並傳送觸點報告。觸控點資訊的傳送頻率，一般稱為報點率(touch report rate)。在一般的內嵌式觸控螢幕中，報點率等於畫面更新率。舉例來說，如果畫面更新率是60Hz，那一般的內嵌式觸控螢幕的報點率也是60Hz。
第1圖為一LCD面板10以及相關之控制電路，舉例作為一觸控顯示裝置。LCD面板10上形成有閘驅動電路12、閘線(gate line)G1、G2...GN、以及資料線(data line)D1、D2...DM。LCD面板10中有一主動區(active area)14，一閘線與一資料線在主動區14中交會，大致控制一畫素(pixel)。資料驅動電路16控制資料線D1、D2...DM。時序控制器(timing controller)18則提供相對應的信號給閘驅動電路12，使其依序的掃描閘線G1、G2...GN。時序控制器18也依據影音信號，將數位信號寫入資料驅動電路16中的暫存器，然後數位信號再被轉換為類比的資料電壓，來驅動資料線D1、D2...DM。
第1圖中也顯示了閘線Gn與資料線Dm所對應控制的畫素 Cellnm內之等效電路。畫素Cellnm可能是紅綠藍的其中一種顏色的畫素。閘線Gn可以開啟或是關閉一薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)TMnm。透過開啟的TFT TMnm，資料驅動電路16可以將資料電壓Vnm暫存於其中的電容Cnm。共通電極上的共通電壓VCOM以及資料電極上的資料電壓Vnm，兩者的差決定了夾在兩電極之間的液晶之扭轉程度，也因此決定了一背光源(未顯示)所發出的光線，經過畫素Cellnm的穿透量。
第2圖顯示運用於第1圖之觸控顯示裝置的動作時序。LCD面板10操作於循序掃描(progressive scan)模式。時段20是閘線G1、G2...GN掃描顯示。閘驅動電路12依序的掃瞄閘線G1、G2...GN。舉例來說，閘驅動電路12先將閘線G1拉到高電壓，而其他閘線則保持低電壓。因此，連接於閘線G1上的所有畫素中的TFT都為開啟狀態，此時，資料驅動電路16可以透過資料線D1、D2...DM，將適當的資料電壓分別寫入連接於閘線G1上的所有畫素中。之後，閘驅動電路12將閘線G1拉為低電壓，將閘線G2拉到高電壓，資料驅動電路16將將適當的資料電壓分別寫入連接閘線G2上的所有畫素中。如此類推。時段20將第1圖中所有的畫素中的資料電壓都更新了。整個第1圖中的所有畫素所構成的影像，一般稱為一畫面(frame)。換言之，時段20更新了一個畫面。
時段22則進行觸點偵測與報告。在時段20更新了一個畫面之後，時段22可以利用第1圖中的資料線D1、D2...DM、或共通電極，來進行觸點偵測與報告，執行一次觸點報告。
時段24與26分別重複了時段20與22。請注意的，如同第2圖所示，時段20與22在一個畫面時間TFRAME內完成，而時段24與26是在下一個 畫面時間TFRAME內完成。如果第2圖中的畫面更新率是60Hz，那第2圖中畫面時間TFRAME就是1/60秒，報點率跟畫面更新率一樣，是60Hz。
然而，為了讓觸控反應更敏銳快速，已經有軟體系統業者要求高達100Hz的報點率。如何提高報點率，已經是業者所努力的目標之一。
本發明之實施例提供一種觸控顯示裝置，包含有一顯示面板、一閘驅動器、一觸控偵測電路以及一時序控制器。該顯示面板包含有數條第一閘線以及數條第二閘線。至少該等第一閘線的一條，位於二條相鄰的第二閘線之間；至少該等第二閘線的一條，位於二條相鄰的第一閘線之間。該顯示面板包含有數個感測電極，用於觸控偵測。該閘驅動器用以驅動該等第一與第二閘線。該觸控偵測電路連接至該等感測電極，用以在單一畫面時間(single frame period)內提供一第一觸點報告與一第二觸點報告。該時序控制器控制該閘驅動器，在該單一畫面時間內，於一第一時段與一第二時段，分別掃描該等第一閘線與該等第二閘線。該第一觸點報告係於該第一與第二時段之間，被該觸控偵測電路所提供。
本發明之實施例提供一種適用於一觸控顯示裝置的控制方法。該觸控顯示裝置包含有一顯示面板。該顯示面板包含有數條第一閘線以及數條第二閘線，其分別對應於一畫面的一第一場與一第二場。該顯示面板包含有數個感測電極，可提供觸控偵測。於單一畫面時間內，該控制方法包含有以下步驟：掃描該等第一閘線，以於該顯示面板更新該第一場；控制該等感測電極，進行觸控偵測，並提供一第一觸點報告；掃描該等第二閘線，以於該顯示面板更新該第二場；以及，控制該等感測電極，進行 觸控偵測，以提供一第二觸點報告。至少該等第一閘線的一條，位於二條第二閘線之間，至少該等第二閘線的一條，位於二條第一閘線之間。
10‧‧‧LCD面板
12‧‧‧閘驅動電路
14‧‧‧主動區
16‧‧‧資料驅動電路
18‧‧‧時序控制器
20、22、24、26‧‧‧時段
30‧‧‧觸控顯示裝置
31‧‧‧LCD面板
32l、32r‧‧‧閘驅動電路
34‧‧‧主動區
36‧‧‧資料驅動電路
37‧‧‧共通電極片
38‧‧‧時序控制器
39‧‧‧觸控積體電路
40、42、44、46、48、50、52、54‧‧‧時段
Cellnm‧‧‧畫素
CLK‧‧‧時脈信號
Cnm‧‧‧電容
D1、D2...DM、Dm‧‧‧資料線
G1、G2...GN、Gn‧‧‧閘線
SPEVEN、SPODD‧‧‧起始脈衝
TFRAME‧‧‧畫面時間
TMnm‧‧‧薄膜電晶體
Teven、Todd、Ttr1、Ttr2‧‧‧時段
VCOM‧‧‧共通電壓
Vnm‧‧‧資料電壓
第1圖為一LCD面板以及相關之控制電路，舉例作為一觸控顯示裝置。
第2圖顯示運用於第1圖之觸控顯示裝置的動作時序。
第3圖顯示依據本發明所實施的一觸控顯示裝置。
第4圖顯示一觸控積體電路、以及位於主動區內的共通電極片。
第5圖舉例顯示二閘驅動電路。
第6圖顯示運用於第3圖之觸控顯示裝置的動作時序。
第7圖顯示第3圖中的信號時序。
第8圖顯示一種依據本發明所實施的動作時序。
在本說明書中，有一些相同的符號，其表示具有相同或是類似之結構、功能、原理的元件，且為業界具有一般知識能力者可以依據本說明書之教導而推知。為說明書之簡潔度考量，相同之符號的元件將不再重述。
第3圖顯示依據本發明所實施的一觸控顯示裝置30。觸控顯示裝置30包含有LCD面板31、資料驅動電路36、時序控制器38、以及觸控積體電路(touch integrated circuit)39。
LCD面板31上形成有二閘驅動電路32l與32r、閘線G1、G2...GN、以及資料線D1、D2...DM。LCD面板31中有一主動區34，一閘線與 一資料線在主動區34中交會，大致控制一畫素，其舉例顯示於第1圖中。第3圖與第1圖相同或是類似的部分，為簡潔的緣故，不再累述。在第3圖中，閘線G1、G2...GN分成兩群組：第一群組為奇數閘線，包含有閘線G1、G3...GN-1；另一群組為偶數閘線，包含有閘線G2、G4...GN。閘線G2夾於閘線G1、G3之間，閘線G3夾於閘線G2、G4之間。在第3圖的實施例中，假定N是一個偶數。閘驅動電路32l與32r一起構成了一個閘驅動器，控制所有的閘線G1、G2...GN。閘驅動電路32l與32r位於主動區34之外，分別鄰近主動區34的左右兩側。閘驅動電路32l可以驅動奇數閘線，但沒有驅動偶數閘線；相反的，閘驅動電路32r可以驅動偶數閘線，但沒有驅動奇數閘線。
資料驅動電路36控制資料線D1、D2...DM。時序控制器38則提供相對應的信號給閘驅動電路32l與32r，也控制了資料驅動電路36。稍後將會說明其動作時序。
第4圖顯示觸控積體電路39、以及位於主動區34內的共通電極片37，用來舉例說明觸控顯示裝置30是如何進行觸點偵測。每個共通電極片37可以對應到一個或是數個畫素，作為一感測電極。觸控積體電路39作為一觸控偵測電路，可以逐一地量測每個共通電極片37的自電容變化量，用來辨識是否有一觸點動作發生，以及其發生的位置，並進行觸點報告。LCD面板31是一電容式觸控面板。當然，在一實施例中，觸控積體電路39可以逐列地量測一整列上，個別共通電極片37之自電容變化量，來進行觸點偵測與報告。當LCD面板31上的畫素在更新時，觸控積體電路39會提供所有的共通電極片37固定的共通電壓VCOM，因此觸控顯示裝置30不能同時進行觸點偵測與報告。本發明並不限於第4圖所顯示的結構，第4圖僅 僅是用來舉例一種用來觸控偵測的結構，可以說明觸點偵測與報告為何不能跟畫素更新同時進行。
第5圖舉例顯示閘驅動電路32l與32r，每一都是一移位暫存器(shift register)。時序控制器38提供時脈信號CLK以及起始脈衝SPODD，給閘驅動電路32l，但提供時脈信號CLK以及起始脈衝SPEVEN，給閘驅動電路32r。起始脈衝SPODD與起始脈衝SPEVEN的發生時間，由時序控制器38所決定。起始脈衝SPODD會隨著時脈信號CLK的切換，先移位到閘線G1，然後到閘線G3，接著到閘線G5，如此類推。最後起始脈衝SPODD會移位而離開閘線GN-1。類似的，起始脈衝SPEVEN會從閘線G2開始，隨著時脈信號CLK的切換，慢慢的位移到閘線GN，最後離開閘線GN。閘驅動電路32l與32r可以整合在LCD面板31之中。舉例來說，閘驅動電路32l與32r中的開關，可以用跟畫素中TFT TMnm一樣或類似的薄膜電晶體來構成。
請同時參閱第6圖與第7圖，其中第6圖顯示運用於第3圖之觸控顯示裝置30的動作時序，第7圖顯示第3圖中的信號時序。在此實施例中，觸控顯示裝置30操作於交錯掃描(interlaced scan)模式。
時段40是閘線G1、G3...GN-1掃描顯示，在第7圖之時段Todd內執行。如同第7圖所示，時序控制器38一開始提供了起始脈衝SPODD。隨著隨著時脈信號CLK的切換，閘驅動電路32l依序掃描閘線G1、G3...GN-1。閘驅動電路32r保持所有的偶數閘線(閘線G2、G4...GN)上的電壓不變。資料驅動電路36可以透過資料線D1、D2...DM，將適當的資料電壓寫入連接到奇數閘線的所有畫素中。每個共通電極片37此時由觸控積體電路39提供固定的共通電壓VCOM。在此說明書中，連接到奇數閘線之所有畫素所構成的一 影像，稱為奇數場(odd field)；而連接到偶數閘線之所有畫素所構成的一影像，稱為偶數場(even field)。一個奇數場跟一個偶數場可以構成一畫面。簡單的說，時段40更新了奇數場。
時段42則進行觸點偵測與報告，在第7圖之時段Ttr1內執行。時段40更新了奇數場之後，時段42可以利用第4圖中的共通電極板37，來進行觸點偵測與報告。舉例來說，可以一一的改變共通電極板37上的電壓，來量測每個共通電極板37自電容變化量，以辨識觸點動作的發生，以及其發生所在的位置。時段42提供了第一次的觸點報告。
時段44是閘線G2、G4...GN掃描顯示，在第7圖之時段Teven內執行。如同第7圖所示，時序控制器38一開始提供了起始脈衝SPEVEN。隨著隨著時脈信號CLK的切換，閘驅動電路32r依序掃描閘線G2、G4...GN。閘驅動電路32l保持所有的奇數閘線(閘線G1、G3...GN-1)上的電壓不變。資料驅動電路36可以透過資料線D1、D2...DM，將適當的資料電壓寫入連接到偶數閘線的所有畫素中。一樣的，此時每個共通電極片37由觸控積體電路39提供固定的共通電壓VCOM。簡單的說，時段44更新了偶數場。
時段46則進行觸點偵測與報告，在第7圖之時段Ttr2內執行。時段46提供了第二次的觸點報告，其細部動作可以跟時段42一樣或是類似。
如同第6圖所示，時段40更新了奇數場，而時段44更新了偶數場。所以在一個畫面時間TFRAME內，一個畫面就被更新了。
時段48、50、52、54分別重複了時段40、42、44、46。如同第6圖所示，時段40、42、44、46在一個畫面時間TFRAME內完成，而時段48、50、52、54是在下一個畫面時間TFRAME內完成。在第6圖中，一個畫面時間 TFRAME內有兩次的觸點報告。如果第6圖中的畫面更新率是60Hz，那第6圖中報點率是120Hz，為畫面更新率的兩倍。
本發明並不限於報點率為畫面更新率的兩倍，也可以是三倍或是更高的倍數。舉例來說，閘線G1、G2、G3...分成三群組：第一群組包含有閘線G1、G4...；第二群組包含有G2、G5...；第三群組包含有G3、G6...。第一場為第一群組的畫素所顯示的影像。類似的，第二場為第二群組的畫素所顯示的影像，第三場為第三群組的畫素所顯示的影像。第一場、第二場以及第三場一起可以構成一畫面。第8圖顯示一種依據本發明所實施的動作時序。在一個畫面時間TFRAME內，第一場、第二場以及第三場依序被更新。在每一次場更新之後，就進行一次觸點偵測與報告。因此，如果第8圖中的畫面更新率是60Hz，那第6圖中報點率是180Hz，為畫面更新率的三倍。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (10)

  1. 一種觸控顯示裝置(touch sensing display device)，包含有：一顯示面板(display panel)，該顯示面板包含有數條第一閘線以及數條第二閘線，至少該等第一閘線的一條，位於二條相鄰的第二閘線之間，至少該等第二閘線的一條，位於二條相鄰的第一閘線之間，該顯示面板包含有數個感測電極，用於觸控偵測；一閘驅動器，用以驅動該等第一與第二閘線；一觸控偵測電路，連接至該等感測電極，用以在單一畫面時間(single frame period)內提供一第一觸點報告與一第二觸點報告；以及一時序控制器，控制該閘驅動器，在該單一畫面時間內，於一第一時段與一第二時段內，分別掃描該等第一閘線與該等第二閘線；其中，該第一觸點報告係於該第一與第二時段之間，被該觸控偵測電路所提供。
  2. 如專利請求項1之該觸控顯示裝置，其中，該閘驅動器包含有一第一閘驅動電路以及一第二閘驅動電路，該顯示面板包含有一主動區，具有相反之第一側與第二側，該第一與該第二閘驅動電路均形成於該顯示面板上，且不在該主動區內，分別鄰近該第一側與第二側。
  3. 如專利請求項2之該觸控顯示裝置，其中，每一該第一與第二閘驅動電路係為一移位暫存器，該時序控制器分別提供第一與第二起始脈衝，予該第一與第二閘驅動電路。
  4. 如專利請求項1之該觸控顯示裝置，其中，於該閘驅動器掃描該等第一與該第二閘線時，該觸控偵測電路提供一固定之共通電壓，給該等感測 電極。
  5. 如專利請求項1之該觸控顯示裝置，其中，該顯示面板係為一電容式觸控面板。
  6. 如專利請求項1之該觸控顯示裝置，其中，該顯示面板包含有數條第三閘線，至少該等第三閘線的其中一條，位於二條相鄰的第二閘線之間，也位於二條相鄰的第一閘線之間，在該單一畫面時間內，該閘驅動電路在一第三時段掃描該等第三閘線，且該觸控偵測電路於該第二與第三時段之間提供該第二觸點報告。
  7. 一種適用於一觸控顯示裝置的控制方法，該觸控顯示裝置包含有一顯示面板，該顯示面板包含有數條第一閘線以及數條第二閘線，其分別對應於一畫面的一第一場與一第二場，該顯示面板包含有數個感測電極，可提供觸控偵測，於單一畫面時間(single frame period)內，該控制方法包含有以下步驟：掃描該等第一閘線，以於該顯示面板更新該第一場；控制該等感測電極，進行觸控偵測，並提供一第一觸點報告；掃描該等第二閘線，以於該顯示面板更新該第二場；以及控制該等感測電極，進行觸控偵測，以提供一第二觸點報告；其中，至少該等第一閘線的一條，位於二條第二閘線之間，至少該等第二閘線的一條，位於二條第一閘線之間。
  8. 如專利請求項7之該控制方法，其中，該第一場與該第二場可以構成一畫面。
  9. 如專利請求項7之該控制方法，其中，該顯示面板包含有數條第三閘線， 於單一畫面時間內，該控制方法另包含有以下步驟：掃描該等第三閘線，以於該顯示面板更新一第三場；以及控制該等感測電極，進行觸控偵測，以提供一第三觸點報告，其中，至少該等第三閘線的其中一條，位於二條相鄰的第二閘線之間，也位於二條相鄰的第一閘線之間。
  10. 如專利請求項9之該控制方法，其中，該第一場、該第二場以即該第三場可以構成一畫面。
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