TWI761224B

TWI761224B - 觸控顯示驅動方法及其相關觸控顯示系統

Info

Publication number: TWI761224B
Application number: TW110120596A
Authority: TW
Inventors: 張勁淳; 沈介俊
Original assignee: 力領科技股份有限公司
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2022-04-11
Also published as: CN113485571A; TW202248822A

Abstract

一種觸控顯示驅動方法，用於一觸控顯示系統，其中該觸控顯示系統包含一顯示器及一觸控感測器，該觸控顯示驅動方法包含有以一控制單元傳送一觸控掃描訊號至該觸控感測器，以驅動該觸控感測器於一時間區間內進行觸控感測；其中，該時間區間位於該顯示器之一閘極驅動電路的一掃描線驅動波形之內，且位於該顯示器之一源極驅動電路的複數個資料線驅動波形之外。此驅動方法及觸控顯示系統能夠提供良好的觸控精準度並降低系統成本。

Description

觸控顯示驅動方法及其相關觸控顯示系統

本發明係指一種觸控顯示驅動方法及其相關觸控顯示系統，尤指一種提高觸控報點率的驅動方法及其相關觸控顯示系統。

隨著觸控感應技術的進步與發展，觸控顯示器已廣泛地應用於各種電子裝置，例如行動電話、平板電腦、個人數位助理、筆記型電腦及其他固定式或可攜式觸控顯示裝置等，以透過觸控感測技術取代傳統鍵盤、滑鼠等輸入裝置，進而實現更直覺的人機介面。然而，由於使用者對現有的電子裝置的厚度與品質要求越來越高，製造商持續開發外型更輕薄、高屏占且觸控精準度更高的觸控顯示器，因此，觸控顯示器也由傳統的外掛式（Out-cell）架構逐漸演進為內嵌式（On-cell 、In-cell）架構，透過整合顯示面板與觸控感測器的製程，以減少工序並降低觸控顯示器的厚度。然而，觸控感測器卻因此更為靠近顯示面板干擾源，而導致觸控精準度及靈敏度受到影響。

由於驅動顯示面板掃描線與資料線的訊號都會對觸控感測器構成干擾，為了提高觸控感測器的訊號雜訊比（Signal to Noise Ratio，SNR），現有技術一般會於顯示驅動的垂直空白（Vertical Blanking）區間進行觸控感測。然而，為了提供足夠的觸控感測時間，垂直空白區間需要加寬，在幀率（Frame Rate）固定的情形下，影像數據的傳輸速率將需要大幅上升，造成傳輸線、匯流排以及顯示驅動晶片等整體系統的要求提高。

另一方面，現有技術需也可以在顯示器的圖框（Frame）中暫停一次或一次以上的掃描線與資料線驅動時序，以於暫停期間進行觸控感測，然而，在此情形下，顯示驅動晶片需要另外增加緩衝記憶體，以暫存大量的影像資料，同樣會造成系統負擔。

因此，現有的觸控顯示驅動方法對於顯示驅動晶片與顯示驅動方法有額外的需求，如何在不影響觸控顯示器驅動的條件下，設計與改良觸控顯示器成為業界亟力探討的議題。

為了解決上述的問題，本發明提供一種觸控顯示驅動方法及其相關觸控顯示系統，在不改變顯示器的驅動時序的情形下，提高觸控報點率，以提供良好的觸控精準度並降低系統成本。

本發明揭露一種觸控顯示驅動方法，用於一觸控顯示系統，其中該觸控顯示系統包含一顯示器及一觸控感測器，該觸控顯示驅動方法包含有以一控制單元傳送一觸控掃描訊號至該觸控感測器，以驅動該觸控感測器於一時間區間內進行觸控感測；其中，該時間區間位於該顯示器之一閘極驅動電路的一掃描線驅動波形之內，且位於該顯示器之一源極驅動電路的複數個資料線驅動波形之外。

本發明另揭露一種觸控顯示系統，包含有一顯示器，該顯示器包含一顯示面板、一閘極驅動電路及一源極驅動電路；一觸控感測器；以及一控制單元，耦接於該顯示器及該觸控感測器，該控制單元傳送一觸控掃描訊號以驅動該觸控感測器於一時間區間內進行觸控感測。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例之一觸控顯示系統10之示意圖。觸控顯示系統10可為智慧手機、平板電腦等具有觸控功能的顯示系統。觸控顯示系統10包含有一顯示器102、一觸控感測器104及一控制單元106。顯示器102包含一顯示面板，其中顯示面板可為一閘極驅動電路基板（Gate Driver on Array，GOA）面板，或者顯示器102可包含一閘極驅動電路（Gate Driver）晶片，以利用閘極驅動電路來驅動顯示面板；顯示器102還包含一源極驅動電路（Source Driver）晶片，以利用源極驅動電路來驅動顯示面板，所述閘極驅動電路晶片及源極驅動電路晶片可整合為單晶片，惟本發明並不以此為限。顯示器102可另包含時序控制電路（Timing Controller）或公共驅動電路（Common Driver）等，其中源極驅動電路、閘極驅動器及/或公共驅動電路可根據時序控制電路的同步訊號驅動顯示面板的各個像素。

請參照第1圖所示，顯示器102可包含有觸控感測器104（即觸控感測器104內嵌設置於顯示器102的顯示面板中），也可與觸控感測器104相互獨立設置（即觸控感測器104外掛設置於顯示器102的顯示面板上）。控制單元106用來傳送一觸控掃描訊號，以驅動觸控感測器104於一時間區間T內進行觸控感測。其中，時間區間T係位於閘極驅動電路之掃描線驅動波形之內，並且位於源極驅動電路的複數個資料線驅動波形之外，也就是說，時間區間T可以是顯示器102的掃描線驅動時序以內且資料線驅動時序以外的區間。在一實施例中，控制單元106可以是觸控感測器104的驅動單元，以發送觸控掃描訊號至驅動觸控感測器104的感應電極，並由驅動觸控感測器104的接收電極接收觸控感測訊號，以驅動觸控感測器104進行觸控感測。如此一來，藉由在上述時間區間T中執行觸控感測，本發明之觸控顯示系統10不需改變顯示器102的驅動時序即可執行觸控感測，以提供更高的觸控報點率（Report Rate）。

更詳言之，以閘極驅動電路基板面板（以下簡稱GOA面板）為例，GOA面板會將閘極驅動電路製作在一薄膜電晶體（Thin-Film Transistor， TFT）陣列基板上，以代替外接由矽晶圓製作的閘極驅動晶片，並應用於面板周圍，進而減少製作程序及降低產品成本，並符合電子產品窄邊框需求。現有的GOA面板的閘極驅動電路所產生的掃描線驅動波形具有預充電的功能，對應於掃描線驅動波形的資料線驅動波形，會落在該掃描線驅動波形的下降緣前後。為了使顯示面板的像素具有足夠的充電時間，而不會閉鎖錯誤的顯示驅動電壓，資料線驅動波形於對應之掃描線驅動波形的下降緣前後需要滿足一最小建立時間與一最小維持時間，本發明的觸控顯示系統10係於掃描線驅動波形之內且於資料線驅動波形之外的時間區間T，進行觸控感測。如此一來，本發明的觸控顯示系統10不需要暫停掃描線與資料線驅動，不需要增加顯示器的資料傳輸速率，也不需要改變顯示器的驅動時序及額外的資料緩衝，即可在不影響顯示效果的情形下，達到更高的觸控報點率。

請參考第2圖，其為本發明實施例之一顯示器102之一驅動時序之示意圖。如第2圖所示，兩個掃描線驅動訊號Gate(n)、Gate(n+1)分別具有一掃描線驅動波形G _n及一掃描線驅動波形G _n+1，兩個掃描線驅動訊號Gate(n)、Gate(n+1)分別被輸出至顯示面板上相鄰的兩條掃描線。其中，掃描線驅動波形G _n+1具有一掃描區間T _Gn+1，掃描區間T _Gn+1係由前一掃描線驅動波形G _n的下降緣至該掃描線驅動波形G _n+1的下降緣。而一資料線驅動訊號Source被輸出至顯示面板上的一條資料線，該兩條掃描線橫跨該資料線，該資料線驅動訊號Source對應上述二掃描線驅動波形G _n、G _n+1分別具有一資料線驅動波形S _n及一資料線驅動波形S _n+1。其中，資料線驅動波形S _n及資料線驅動波形S _n+1分別具有建立區間P _sn、P _sn+1及維持區間P _hn、P _hn+1。所述建立區間P _sn、P _sn+1係指資料線驅動波形開始上升到顯示驅動電壓，並且維持到掃描線驅動波形之下降緣的區間；所述維持區間P _hn、P _hn+1係指資料線驅動波形在掃描線驅動波形之下降緣結束後，仍然保持在顯示驅動電壓的區間。由於在對應於掃描線驅動波形G _n+1的掃描區間T _Gn+1內，將與前一資料線驅動波形S _n的維持區間P _hn及該掃描線驅動波形G _n+1所對應之資料線驅動波形S _n+1的建立區間P _sn+1重疊，故於掃描線驅動波形G _n+1的掃描區間T _Gn+1之內且於資料線驅動波形S _n、S _n+1之外即具有前述時間區間T，在此時間區間T之內，顯示器102的源極驅動電路並未驅動資料線，因此，控制單元106可於時間區間T傳送一觸控掃描訊號TP驅動觸控感測器104進行觸控感測。

值得注意的是，於掃描區間T _Gn+1之內，掃描線驅動波形G _n+1並沒有狀態變化，因此不會對觸控感測造成影響。類似地，於資料線驅動波形S _n、S _n+1之外，資料線驅動訊號也沒有狀態變化，因此不會對觸控感測造成影響。如此一來，本發明之觸控顯示系統10於顯示器102驅動掃描線時，不需要增加垂直空白區間（Vertical Blanking Period）的寬度、不需要暫停驅動掃描線或資料線驅動，即可有效增加觸控感測器104的報點率，以提高觸控精準度。

以下進行一簡易的估算，在一實施例中，以具有一高清畫質解析度（High Definition，HD）顯示面板的顯示器為102例，HD顯示面板具有1280條掃描線，若其幀率（Frame Rate）為60 Hz，則一條掃描線的掃描時間約為12.4微秒（µs）。假設觸控感測器的負載為5K歐姆（Ω）、電容為200皮法（pF）、傳送端電壓為2.2伏特（V）並且接收端的充電率為45%的情形下，觸控感測器104的一次充放電時間（即執行觸控感測所需的時間）將小於1.5 µs。也就是說，保留給資料線驅動波形的建立區間及維持區間時間尚有大於10us，對於建立顯示驅動電壓而言是非常充裕的。其中，由於觸控感測器104是根據控制單元106所傳送的觸控掃描訊號TP才執行觸控感測，因此，當觸控掃描訊號TP被控制在時間區間T中傳送，並達到要求的電壓位準時，即可執行觸控感測，而不干擾顯示器102的驅動訊號。

值得注意的是，掃描線驅動波形及資料線驅動波形並不限於第2圖中的波形，根據不同顯示器102將有不同掃描線驅動波形及資料線驅動波形。控制單元106在時間區間T內驅動觸控感測器104執行觸控感測的次數並不限於一次，控制單元106可根據時間區間T的長度、掃描線驅動波形G _n、G _n+1的掃描區間的長度、資料線驅動波形S _n、S _n+1的建立區間P _sn、P _sn+1及維持區間P _hn、P _hn+1的長度，調整觸控感測器104執行觸控感測的次數。舉例來說，在上述實施例中，由於掃描區間T _Gn+1為12.4µs，而觸控感測器104每次執行觸控感測的時間小於1.5 µs，在此例中，控制單元106可驅動觸控感測器104執行兩次觸控感測。如此一來，觸控顯示系統10的觸控報點率即可隨著觸控感測器104的感測次數增加而提升，而在60 Hz的顯示面板上，達到等於或大於120Hz的觸控報點率。

在另一實施例中，控制單元106可進一步地根據一同步訊號驅動觸控感測器104。詳細來說，控制單元106可根據顯示器102之時序控制電路（未繪示於圖）所產生之同步訊號的一水平空白區間（Horizontal Blanking Period）中的水平同步脈衝時序（Horizontal Porch，H-porch），更精準地控制顯示器102與觸控感測器104之間的驅動波形的同步關係。所述水平同步脈衝時序H-porch可指水平同步波形連帶水平前肩（Horizon Front Porch，HFP）、水平後肩（Horizon Back Porch，HBP）的總和區間。明確而言，請參考第3圖，其為本發明實施例之顯示器102之一驅動時序之示意圖。如第3圖所示，各個掃描線驅動訊號Gate(n)、Gate(n+1)及Gate(n+2)分別具有掃描線驅動波形G _n、G _n+1、G _n+2，其中，一資料線驅動訊號Source具有分別對應對應二掃描線驅動波形G _n及G _n+1的一資料線驅動波形S _n及一資料線驅動波形S _n+1。由於顯示器102的掃描線驅動訊號與資料線驅動訊號可透過水平同步脈衝時序H-porch訊號來同步，舉例來說，顯示器102的源極驅動電路可根據水平同步脈衝時序H-porch決定顯示器102的掃描線驅動訊號與資料線驅動訊號的驅動時序，例如，在前一掃描線驅動波形G _n的下降緣結束讓對應的資料線驅動波形S _n進入維持區間P _hn；或者，在前一資料線驅動波形S _n結束並延遲一特定時間後讓下一資料線驅動波形S _n+1進入建立區間P _sn+1。而在水平同步脈衝時序H-porch中資料線驅動訊號是不會產生狀態變化的。也就是說，水平同步脈衝時序H-porch必定位在前述時間區間T當中。如此一來，在水平空白區間中的各個水平同步脈衝時序H-porch之內，觸控感測器104可以依據控制單元106所輸出的觸控掃描訊號TP進行觸控感測。

控制單元106可將水平空白區間中的各個水平同步脈衝時序H-porch作為同步訊號，讓觸控感測器104所接收的觸控驅動波形（觸控掃描訊號TP）與顯示器102之顯示面板所接收的顯示驅動波型（資料線驅動訊號Source）同步，如此可以更精準地控制觸控感測器104的驅動波形與顯示器102的驅動波形的相對關係。然而觸控與顯示同步的方法可以是由顯示器102提供同步信號給觸控感測器104，也可以是顯示器102和觸控感測器104與系統端同步，本發明並不侷限觸控與顯示同步的方法。值得注意的是，控制單元106在水平同步脈衝時序H-porch的訊號內傳送觸控掃描訊號TP，以驅動觸控感測器104執行觸控感測的次數亦不限於一次。也就是說，在本實施例中控制單元106可根據水平同步脈衝時序H-porch的訊號，長度調整觸控感測器104執行觸控感測的次數，而不以此為限。

需注意的是，前述實施例係用以說明本發明之精神，本領域具通常知識者當可據以做適當之修飾，而不限於此。具體而言，考量系統實際報點率的需求及功耗，觸控感測器104可不需於每個時間區間T（或水平同步脈衝時序H-porch）內均執行觸控感測，而可根據系統需求調整感測頻率以及次數。例如針對前述HD顯示面板，若以每80條掃描線為一週期，只要在一週期內進行兩次觸控感測，即可在一個圖框中進行至少32次感測，獲得超過30Hz的的觸控報點率；而只要在一週期內進行四次觸控感測，即可獲得超過60Hz的的觸控報點率，皆屬本發明之範疇。

綜上所述，本發明各實施例於特定時間區間內，驅動觸控感測器進行觸控感測，藉此於顯示器驅動掃描線時，不需要增加垂直空白區間的寬度、不需要暫停驅動掃描線或資料線驅動，即可有效增加觸控感測器的報點率。如此一來，本發明各實施例不需要增加顯示器的資料傳輸速率，也不需要改變顯示器的驅動時序及額外的資料緩衝，即可在不影響顯示效果的情形下，提高觸控精準度。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。

10:觸控顯示系統 102:顯示器 104:觸控感測器 106:控制單元 Gate(n)、Gate(n+1)、Gate(n+2):掃描線驅動訊號 G _n、G _n+1、G _n+2:掃描線驅動波形 H-porch:水平同步脈衝時序 P _sn、P _sn+1:建立區間 P _hn、P _hn+1:維持區間 Source:資料線驅動訊號 S _n、S _n+1:資料線驅動波形 T:時間區間 T _Gn+1:掃描區間 TP:觸控掃描訊號

第1圖為本發明一實施例之觸控顯示系統的示意圖。第2圖為本發明一實施例之顯示器及觸控感測器的驅動時序示意圖。第3圖為本發明另一實施例之顯示器及觸控感測器的驅動時序示意圖。

10:觸控顯示系統

102:顯示器

104:觸控感測器

106:控制單元

Claims

一種觸控顯示驅動方法，用於一觸控顯示系統，其中該觸控顯示系統包含一顯示器及一觸控感測器，該觸控顯示驅動方法包含有：以一控制單元傳送一觸控掃描訊號至該觸控感測器，以驅動該觸控感測器於一時間區間內進行觸控感測；其中，該時間區間位於該顯示器之一閘極驅動電路的一掃描線驅動波形之內，且位於該顯示器之一源極驅動電路的複數個資料線驅動波形之外。
如請求項1所述之觸控顯示驅動方法，其中另包含：該閘極驅動電路分別輸出一第一掃描線驅動訊號及一第二掃描線驅動訊號至一顯示面板的兩條掃描線，該第一掃描線驅動訊號具有一第一掃描線驅動波形，該第二掃描線驅動訊號具有一第二掃描線驅動波形，該第二掃描線驅動波形具有一掃描區間，該掃描區間係由該第一掃描線驅動波形的下降緣至該第二掃描線驅動波形的下降緣，該時間區間位於該掃描區間之內。
如請求項2所述之觸控顯示驅動方法，其中另包含：該源極驅動電路輸出一資料線驅動訊號至該顯示面板的一條資料線，該資料線驅動訊號對應該第一掃描線驅動波形具有一第一資料線驅動波形，對應該第二掃描線驅動波形具有一第二資料線驅動波形，該時間區間位於該第一資料線驅動波形及該第二資料線驅動波形之外。
如請求項1所述之觸控顯示驅動方法，其中另包含：該顯示器包含一同步訊號，該同步訊號具有一水平空白區間（Horizontal Blanking Interval），該水平空白區間中的一水平同步脈衝時序（Horizontal Porch）位於該時間區間當中，且該控制單元於該水平同步脈衝時序傳送該觸控掃描訊號至該觸控感測器。
如請求項4所述之觸控顯示驅動方法，其中該同步訊號由一時序控制電路產生，該源極驅動電路及該閘極驅動器根據該同步訊號驅動一顯示面板。
如請求項1所述之觸控顯示驅動方法，其中，該顯示器包含一閘極驅動電路基板（Gate Driver on Array，GOA）面板。
如請求項1所述之觸控顯示驅動方法，其中，該控制單元在該時間區間內驅動該觸控感測器執行數次。
一種觸控顯示系統，包含有：一顯示器，該顯示器包含一顯示面板、一閘極驅動電路及一源極驅動電路；一觸控感測器；以及一控制單元，耦接於該顯示器及該觸控感測器，該控制單元傳送一觸控掃描訊號以驅動該觸控感測器於一時間區間內進行觸控感測；其中，該時間區間係位於該閘極驅動電路的一掃描線驅動波形之內，且位於該源極驅動電路的複數個資料線驅動波形之外。
如請求項8所述之觸控顯示系統，其中另包含：該閘極驅動電路分別輸出一第一掃描線驅動訊號及一第二掃描線驅動訊號至該顯示面板的兩條掃描線，該第一掃描線驅動訊號具有一第一掃描線驅動波形，該第二掃描線驅動訊號具有一第二掃描線驅動波形，該第二掃描線驅動波形具有一掃描區間，該掃描區間係由該第一掃描線驅動波形的下降緣至該第二掃描線驅動波形的下降緣，該時間區間位於該掃描區間之內。
如請求項9所述之觸控顯示系統，其中另包含：該源極驅動電路輸出一資料線驅動訊號至該顯示面板的一條資料線，該資料線驅動訊號對應該第一掃描線驅動波形具有一第一資料線驅動波形，對應該第二掃描線驅動波形具有一第二資料線驅動波形，該時間區間位於該第一資料線驅動波形及該第二資料線驅動波形之外。
如請求項8所述之觸控顯示系統，其中該顯示器包含一時序控制電路，該時序控制電路產生一同步訊號，該源極驅動電路及該閘極驅動器根據該同步訊號驅動該顯示面板。
如請求項11所述之觸控顯示系統，其中該同步訊號具有一水平空白區間，該水平空白區間中的一水平同步脈衝時序位於該時間區間當中，且該控制單元於該水平同步脈衝時序傳送該觸控掃描訊號至該觸控感測器。
如請求項8所述之觸控顯示系統，其中該顯示面板為一閘極驅動電路基板面板。
如請求項8所述之觸控顯示系統，其中該控制單元在該時間區間內驅動該觸控感測器執行數次。