TWI643116B - 利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控顯示裝置及方法 - Google Patents

利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控顯示裝置及方法 Download PDF

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Abstract

本發明係為一種利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控顯示裝置及方法，包括觸控顯示面板，觸控顯示面板由下至上依序設置基板、畫素電極層、發光材料層、陰極電極層及蓋板，畫素電極層與陰極電極層構成顯示區域電極，在顯示區域電極的外側設置周邊觸控接收電極(RX)；當進行顯示行為操作時，透過觸控顯示控制單元傳送顯示控制訊號於畫素電極層與陰極電極層之間，驅動發光材料層致電發光，進行影像顯示；當進行觸控行為操作時，透過觸控顯示控制單元傳送觸控控制訊號至畫素電極層及陰極電極層，使畫素電極層及陰極電極層做為觸控發射電極(TX)並發射觸控訊號，並由周邊觸控接收電極(RX)接收發射觸控訊號，進行觸控偵測。

Description

利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控顯示裝置及方法
本發明與觸控面板有關，特別係指一種利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測裝置及方法。
請參閱圖1所示，習知OLED觸控面板，在陰極與陽極之間利用有機層做為絕緣層(PI)，由陰極及陽極係產生一寄生電容Cf，由電容公式可得知電容值與OLED的接觸面積A成正比，而與陰極與陽極之間的距離d成反比，由於OLED層的厚度僅只30nm，陰極與陽極之間係形成一個很大的寄生電容Cf，電容值約nF，因此當利用陰極與陽極做為in-cell TP的感測電極時，寄生電容Cf過大造成手指所產生的感測電容(約小於10pF)會被視為是雜訊一般的電容大小而無法被感測到。
一般而言，In-Cell TP的感測方式有自容(Self-Capacitance)與互容(Mutual-Capacitance)之分，所謂自容是指驅動端與感測端皆為同一點，而互容是指驅動端與感測端為分開的兩點，自容與互容，在單點觸碰的特性表現上，並不會讓使用者感受到有什麼不同，但是在兩點以上的多點觸碰時，便會有明顯的表現差異存在。例如圖2所示，當兩指觸碰兩個A1、A2點時，觸控IC內部會有四條感測通道產生感應電容變化的訊號，分別是X1、X2、Y1、Y2，但對觸控IC而言，碰觸A1、A2這兩個點與碰觸A3、A4 兩個點，同樣都是X1、X2、Y1、Y2這四條軸線感測通道產生感應電容變化的訊號反應，因此，觸控IC本身並沒有辦法準確判斷究竟那兩個座標點才是實際觸碰點，於是便會有誤報藍色鬼點(Ghost Points)情況發生，所以自容式的感測方式並無法實現多點的觸控。
請參閱圖3，係揭露一種具有自容式In-Cell觸控螢幕的顯示裝置示意圖，以下簡稱習知1，面板100包含數個驅動電極111與複數條訊號線112以及被劃分為顯示區域110與非顯示區域120，顯示驅動IC200透過各條訊號線112施加共同電壓或觸控掃描訊號至各驅動電極111，當以自容的方式驅動面板100之顯示區域110內的驅動電極111時，顯示區域110最外圍驅動電極111的觸控靈敏度會不如顯示區域110的中心位置，因此習知1在顯示區域11最外圍的觸控電極111鄰邊設置空白電極121增加觸控面積提高觸控靈敏度；習知1的觸控方式係利用複數個驅動電極111進行自容(Self-Capacitance)偵測，即以同一個驅動電極111先進行充電再放電，觀察驅動電極111的電量變化偵測電容的差異達到觸控行為，空白電極121僅具有增加觸控面積的功效並不具有顯示功效，為了達到較佳的觸控靈敏度，必需設置大量數目的驅動電極111及訊號線112，然而，當驅動電極111數量愈多產生的寄生電容問題也愈高，相對觸控靈敏度也不足。
據此，如何研發一種不存在寄生電容問題且可以達成在OLED觸控面板上製作In-Cell TP的結構乃為本發明的研發重點。
本發明係提供一種利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測裝置及方法，其主要目的係採用觸控顯示面板上既有的畫素電極及陰 極電極層做為顯示區域電極與觸控發送電極(TX)使用，達到影像顯示及觸控功能。
本發明係提供一種利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測裝置及方法，其次要目的係採用觸控顯示面板上既有的畫素電極或陰極電極層做為顯示區域電極與觸控發送電極(TX)使用，達到影像顯示及觸控功能。
為達前述目的，本發明係為一種利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控顯示裝置及方法，包括觸控顯示面板，觸控顯示面板由下至上依序設置基板、畫素電極層、發光材料層、陰極電極層及蓋板，畫素電極層與陰極電極層構成顯示區域電極，在顯示區域電極的外側設置周邊觸控接收電極(RX)；當進行顯示行為操作時，透過觸控顯示控制單元傳送顯示控制訊號於畫素電極層與陰極電極層之間，驅動發光材料層致電發光，進行影像顯示；當進行觸控行為操作時，透過觸控顯示控制單元傳送觸控控制訊號至畫素電極層及陰極電極層，使畫素電極層及陰極電極層做為觸控發射電極(TX)並發射觸控訊號。
為達前述目的，本發明係為一種利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控顯示裝置及方法，包括觸控顯示面板，觸控顯示面板由下至上依序設置基板、畫素電極層、發光材料層、陰極電極層及蓋板，畫素電極層與陰極電極層構成顯示區域電極，在顯示區域電極的外側設置周邊觸控接收電極(RX)；當進行顯示行為操作時，透過觸控顯示控制單元傳送顯示控制訊號於畫素電極層與陰極電極層之間，驅動發光材料層致電發光，進行影像顯示；當進行觸控行為操作時，透過觸控顯示控制單元傳送觸控控 制訊號至畫素電極層或陰極電極層，使畫素電極層或陰極電極層做為觸控發射電極(TX)並發射觸控訊號。
較佳地，周邊觸控接收電極的上、下側不與任何導體形成非觸控之寄生電容。
較佳地，周邊觸控接收電極可為單一個設置於顯示區域電極的外側，透過偵測周邊觸控接收電極接收到的電極大小鑑別出碰觸點與周邊觸控接收電極的距離，以確認碰觸點在觸控顯示面板上所在的位置。
較佳地，周邊觸控接收電極可為至少兩個設置於顯示區域電極的外側，透過內插演算法計算出碰觸點在觸控顯示面板上所在的位置。
較佳地，觸控顯示控制單元具有畫面掃描電路及觸控偵測電路，且畫面掃描電路及觸控偵測電路可整合於同一顆驅動IC，或各別整合於該兩顆驅動IC，而驅動IC的封裝方式可為玻璃覆晶(COG)、捲帶封裝(TAB)或薄膜封裝COF。
<習知>
100‧‧‧面板
110‧‧‧顯示區域
111‧‧‧驅動電極
112‧‧‧訊號線
120‧‧‧非顯示區域
121‧‧‧空白電極
IC200‧‧‧顯示驅動
<本發明>
20‧‧‧觸控顯示面板
21‧‧‧畫素電極層
22‧‧‧發光材料層
23‧‧‧陰極電極層
24‧‧‧蓋板
240‧‧‧顯示區域電極
30‧‧‧周邊觸控接收電極(RX)
40‧‧‧屏蔽電極層
50‧‧‧觸控顯示控制單元
500‧‧‧畫面掃描電路
501‧‧‧觸控偵測電路
51‧‧‧第一訊號埠
52‧‧‧第二訊號埠
53‧‧‧第三訊號埠
圖1係習知觸控面板之剖視示意圖。
圖2係習知自容式感測座標示意圖。
圖3係習知具有自容式In-Cell觸控螢幕的顯示裝置示意圖。
圖4係本發明之觸控偵測裝置結構剖視示意圖(一)。
圖5係本發明之觸控偵測裝置結構剖視示意圖(二)。
圖6係本發明之觸控顯示控制單元與觸控偵測裝置結構電性連接平面示意圖。
圖7係本發明之周邊觸控接收電極設置於觸控偵測裝置結構之剖視示意圖。
圖8係本發明一實施例之觸控發送電極與周邊觸控接收電極用於操作觸控偵測之示意圖。
圖9係本發明另一實施例之觸控發送電極與周邊觸控接收電極用於操作觸控偵測之示意圖。
請參閱圖4至圖9示，配合以下文字說明本發明一種利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測裝置及方法，本發明之觸控偵測裝置係可應用於穿戴裝置、物聯網裝置、手持裝置及儀表，包括：觸控顯示面板20，觸控顯示面板20上縱向設置複數條畫素電極層21，各畫素電極層21上設置發光材料層22，發光材料層22上橫向設置複數條陰極電極層23，各陰極電極層23上設置蓋板24，其中畫素電極層21與陰極電極層23構成顯示區域電極240，於本實施例，畫素電極層21可為透明陽極，材質可以是TCO(Transparent conductive oxide)，例如：ITO、IZO、ZnO、SnO2，而以ITO為最佳材質；周邊觸控接收電極(RX)30，設置於觸控顯示面板20或蓋板24之任一側(如圖7所示)，且位於顯示區域電極240的外側，其中周邊觸控接收電極(RX)30係可與畫素電極層21或陰極電極層23於同一層製作，或是不同層製作；屏蔽電極層40，可設置於觸控顯示面板20或蓋板24的外側如圖4、圖5所示，當以觸控顯示面板20做為觸控側時，蓋板24為非觸控測，屏 蔽電極層40設置在蓋板24的外側並連接屏蔽電壓或參考地位準，反之，若以蓋板24做為觸控側時，觸控顯示面板20為非觸控測，屏蔽電極層40設置在觸控顯示面板20的外側並連接屏蔽電壓或參考地位準，藉由屏蔽電極層40可防止非觸控側產生訊號干擾；觸控顯示控制單元50，包括：畫面掃描電路500及觸控偵測電路501，且具有第一訊號埠51、第二訊號埠52及第三訊號埠53，第一訊號埠51電性連接觸控顯示控制單元50與各畫素電極層21，第二訊號埠52電性連接觸控顯示控制單元50與各陰極電極層23，第三訊號埠53電性連接觸控顯示控制單元50與周邊觸控接收電極30(RX)；其中，畫面掃描電路51及觸控偵測電路52係可整合於同一顆驅動IC，或各別整合於兩顆驅動IC，驅動IC的封裝方式可為玻璃覆晶(COG)、捲帶封裝(TAB)或薄膜封裝(COF)。
據此，藉由上述構件組成本發明之觸控偵測裝置，其第一實施例之操作方法如下：當操作畫面顯示時，透過觸控顯示控制單元50之畫面掃描電路500將顯示控制訊號藉由第一訊號埠51及第二訊號埠52傳送於畫素電極層21與陰極電極層23之間，使畫素電極層21與陰極電極層23做為顯示區域電極240使用，並藉由畫素電極層21與陰極電極層23驅動發光材料層22致電發光，達到影像顯示的效果；當操作觸控偵測時，透過觸控顯示控制單元50之觸控偵測電路501將觸控控制訊號藉由第一訊號埠51、第二訊號埠52及第三訊號埠53傳送至畫素電極層21、陰極電極層23及周邊觸控接收電極(RX)30，使畫素電極層21及陰極電極層23做為觸控發射電極(TX)，並藉由周邊觸控接收電極 (RX)30接收觸控發射電極(TX)的發射觸控訊號，達到互容式觸控偵測的效果。
除此，本發明之觸控偵測裝置，在操作觸控偵測時亦可採用第二實施例，其操作方法如下：當操作觸控偵測時，透過觸控顯示控制單元50之觸控偵測電路501將觸控控制訊號藉由第一訊號埠51及第三訊號埠53傳送至畫素電極層21及周邊觸控接收電極(RX)30，或是藉由第二訊號埠52及第三訊號埠53傳送觸控控制訊號至陰極電極層23與周邊觸控接收電極(RX)30，使畫素電極層21或陰極電極層23做為觸控發射電極(TX)，並藉由周邊觸控接收電極(RX)30接收觸控發射電極(TX)的發射觸控訊號，達到互容式觸控偵測的效果。
再者，值得一提的是，在進行觸控操作時，若以畫素電極層21做為觸控發射電極(TX)使用，陰極電極層23必需電性浮接或接至一固定準位(圖未示)，避免觸控訊號失效；同樣地，若以陰極電極層23做為觸控發射電極(TX)使用，畫素電極層21必需電性浮接或接至一固定準位(圖未示)，避免觸控訊號失效。
進一步說明，本發明的觸控偵測裝置具有以下觸控操作方式，如圖8所示，係為單一個周邊觸控接收電極(RX)30設置於顯示區域電極240的外側之實施例，於本實施例中，係以當手指碰觸S1訊號點時，觸控位置D1與周邊觸控接收電極(RX)30的距離較近，周邊觸控接收電極(RX)30可獲得較高的電極訊號值，而當手指碰觸S2訊號點時，觸控位置D2與周邊觸控接收電極(RX)30的距離較遠，周邊觸控接收電極(RX)30獲得的電極訊號值相對較低，因此透過偵測周邊觸控接收電極(RX)30接收到的電極大小鑑別出碰 觸點與周邊觸控接收電極(RX)30的距離，以確認碰觸點在觸控顯示面板上所在的位置；以及，如圖9所示，係為至少兩周邊觸控接收電極(RX)30設置於顯示區域電極240的外側之實施例，於本實施例中，當手指碰觸S3訊號點時，由於觸控位置D3介於兩周邊觸控接收電極(RX)30的中間，因此透過內插演算法可計算出實際觸控位置。
綜合上述說明，本發明的技術特徵及功效具有下列幾點：
一、習知1因為採用自容感測方式以大量的驅動電極達到觸控目的，造成寄生電容值過大，觸控靈敏度降低，而本發明係採用顯示面板上既有的畫素電極或陰極電極層做為觸控發送電極(TX)使用，並與周邊觸控接收電極(RX)30之間以互容的方式達到觸控功能，因此可確實避免OLED結構所產生的大電容影響觸控效果。
二、本發明的周邊觸控接收電極(RX)的上、下側不與任何導體形成非觸控之寄生電容，因此可避免為產生過大的寄生電容值。
三、本發明的觸控顯示面板可在未有觸控行為產生時，驅動畫素電極層及陰極電極層做為顯示區域電極使用，驅動發光材料層致電發光，達到影像顯示的效果；而在觸控行為產生時，驅動畫素電極層或陰極電極層做為觸控發送電極(TX)使用，並配合周邊觸控接收電極(RX)接收觸控發射電極(TX)發出的觸控訊號，達到觸控的效果。
上述實施例僅例示性說明本發明原及其功效，而非用於限制本發明，任何熟悉此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變，因此本發明之權利保護範圍，應如後述之 申請專利範圍所列。

Claims (10)

  1. 一種利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測方法，包括：觸控顯示面板，該觸控顯示面板設置複數條畫素電極層，各該畫素電極層上設置發光材料層，該發光材料層上設置複數條陰極電極層，各該陰極電極層上設置蓋板，其中該畫素電極層與該陰極電極層構成顯示區域電極；周邊觸控接收電極，設置於該顯示區域電極外側；觸控顯示控制單元，具有第一訊號埠、第二訊號埠及第三訊號埠，該第一訊號埠電性連接該觸控顯示控制單元與各該畫素電極層，該第二訊號埠電性連接該觸控顯示控制單元與各該陰極電極層，該第三訊號埠電性連接該觸控顯示控制單元與該周邊觸控接收電極；當操作畫面顯示時，該觸控顯示控制單元透過該第一訊號埠及該第二訊號埠傳送顯示控制訊號於該畫素電極層與該陰極電極層之間，使該畫素電極層與該陰極電極層做為顯示區域電極使用，用以驅動該發光材料層致電發光，達到影像顯示；當進行觸控行為操作時，透過觸控顯示控制單元透過該第一訊號埠及/或第二訊號埠傳送觸控控制訊號至畫素電極層及/或陰極電極層，使畫素電極層及/或陰極電極層做為觸控發射電極(TX)並發射觸控訊號，並由周邊觸控接收電極(RX)接收發射觸控訊號，進行觸控偵測。
  2. 如請求項1所述之利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測 方法，其中，該周邊觸控接收電極的上、下側不與任何導體形成非觸控之寄生電容。
  3. 如請求項1所述之利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測方法，其中，該周邊觸控接收電極可為單一個設置於該顯示區域電極的外側，透過偵測該周邊觸控接收電極接收到的電極大小鑑別出碰觸點與該周邊觸控接收電極的距離，以確認碰觸點在該觸控顯示面板上所在的位置。
  4. 如請求項1所述之利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測方法，其中，該周邊觸控接收電極可為至少兩個設置於該顯示區域電極的外側，透過內插演算法計算出碰觸點在該觸控顯示面板上所在的位置。
  5. 如請求項1所述之利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測方法，其中，該周邊觸控接收電極可與該畫素電極層或該陰極電極層於同一層一併製作，或是不同層一併製作。
  6. 如請求項1所述之利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測方法，其中，僅以該畫素電極層做為該觸控發射電極時，該陰極電極層係電性浮接或接至一固定準位，僅以該陰極電極層做為該觸控發射電極時，該畫素電極層電性浮接或接至一固定準位。
  7. 如請求項1所述之利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測方法，其中，更包括屏蔽電極層設置於該非觸控側，並連接屏蔽電壓或參考地位準。
  8. 如請求項1所述之利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測方法，其中，該觸控顯示控制單元具有畫面掃描電路及觸控偵測電路，且該畫面掃描電路及該觸控偵測電路可整合於同一顆驅動IC，或各別整合於該兩顆驅動IC，而驅動IC的封裝方式可為玻璃覆晶(COG)、捲帶封裝(TAB)或薄膜封裝(COF)。
  9. 如請求項1所述之利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測方法，其中，該觸控偵測裝置可應用於穿戴裝置、物聯網裝置、手持裝置或儀表。
  10. 一種利用顯示器周邊電極與顯示電極之觸控偵測裝置，包括：觸控顯示面板，該觸控顯示面板設置複數條畫素電極層，各該畫素電極層上設置發光材料層，該發光材料層上設置複數條陰極電極層，各該陰極電極層上設置蓋板，其中該畫素電極層與該陰極電極層構成顯示區域電極；周邊觸控接收電極，設置於該顯示區域電極外側；觸控顯示控制單元，具有第一訊號埠、第二訊號埠及第三訊號埠，該第一訊號埠電性連接該觸控顯示控制單元與各該畫素電極層，該第二訊號埠電性連接該觸控顯示控制單元與各該陰極電極層，該第三訊號埠電性連接該觸控顯示控制單元與該周邊觸控接收電極；當操作畫面顯示時，該觸控顯示控制單元透過該第一訊號埠及該第二訊號埠傳送顯示控制訊號於該畫素電極層與該陰極電極層之間，使該畫素電極層與該陰極電極層做為顯示區域電極使 用，用以驅動該發光材料層致電發光，達到影像顯示；當進行觸控行為操作時，透過觸控顯示控制單元透過該第一訊號埠及/或第二訊號埠傳送觸控控制訊號至畫素電極層及/或陰極電極層，使畫素電極層及/或陰極電極層做為觸控發射電極(TX)並發射觸控訊號，並由周邊觸控接收電極(RX)接收發射觸控訊號，進行觸控偵測。
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