触控显示装置及其方法与流程

1.本发明是有关于触控显示，且特别是有关于一种触控显示装置及用于触控显示面板的方法。


背景技术：

2.随着电子产品制造技术的进步，愈来愈多的电子设备，诸如智能手机、平板计算机等，均采用触控功能和显示功能，以方便使用者操作。目前已发展出用于显示装置的触控技术包含单片式触控技术(one glass solution；ogs)、表嵌式触控技术(on-cell touch)技术以及内嵌式触控(in-cell touch)技术等。在这些触控技术中，内嵌式触控技术是将触控电极制作在显示面板的液晶像素层中，因此其具有轻薄化显示面板厚度的优点。然而，使用者可能在各场景下使用具内嵌式触控(in-cell touch)技术的触控显示装置，例如握持在手上或放置于桌上等。如何确保此类触控显示装置的触控感测准确度为业界的一重要任务。


技术实现要素：

3.本发明的一方面是指一种触控显示装置，其包含触控显示面板和驱动电路。触控显示面板配置为进行显示和触控感测，其包含排列为多个触控感测组的多个触控感测垫。驱动电路耦接触控显示面板，其配置为驱动触控显示面板在图框周期内的显示阶段进行相对于共同电压信号的显示以及驱动触控显示面板在图框周期内的触控感测阶段通过同时对全部的触控感测垫施加触控侦测信号而进行触控感测。
4.依据本发明一或多个实施例，上述触控感测阶段包含区块触控感测阶段和全开触控感测阶段。驱动电路在区块触控感测阶段的期间依序施加触控侦测信号至触控感测组，且在全开触控感测阶段的期间同时施加触控侦测信号至全部的触控感测垫。
5.依据本发明一或多个实施例，上述驱动电路配置为在区块触控感测阶段重复进行一或多次依序施加触控侦测信号至此些触控感测组。
6.依据本发明一或多个实施例，上述驱动电路配置为在全开触控感测阶段重复进行一或多次同时施加触控侦测信号至全部的触控感测垫。
7.依据本发明一或多个实施例，上述此些触控感测组分别为对触控显示面板的显示及触控感测区划分的具有此些触控感测垫中的j
×
k个触控感测垫的区块，其中j、k均为大于1的正整数。
8.依据本发明一或多个实施例，上述此些触控感测组分别为此些触控感测垫的多行。
9.依据本发明一或多个实施例，上述此些触控感测组分别为此些触控感测垫的多列。
10.依据本发明一或多个实施例，上述触控侦测信号为交流电压信号。
11.依据本发明一或多个实施例，上述触控显示面板为内嵌式(in-cell)触控显示面
板。
12.依据本发明一或多个实施例，上述触控显示面板为液晶显示面板。
13.依据本发明一或多个实施例，上述驱动电路为触控与显示驱动晶片(touch and display driving integration circuit；tddi circuit)。
14.本发明的另一方面是指一种用于配置为进行显示及触控感测的一触控显示面板的方法，该触控显示面板包含排列为多个触控感测组的多个触控感测垫，该方法包含：驱动该触控显示面板在一图框周期内的一显示阶段进行相对于一共同电压信号的显示；以及驱动该触控显示面板在该图框周期内的一触控感测阶段通过同时对该些触控感测垫的全部施加一触控侦测信号而进行触控感测。
15.依据本发明一或多个实施例，上述方法另包含：在触控感测阶段的区块触控感测阶段依序施加触控侦测信号至此些触控感测组；以及在触控感测阶段的全开触控感测阶段同时施加触控侦测信号至全部触控感测垫。
16.依据本发明一或多个实施例，上述依序施加触控侦测信号至此些触控感测组的步骤在区块触控感测阶段重复进行一或多次。
17.依据本发明一或多个实施例，上述同时施加触控侦测信号至全部触控感测垫的步骤在全开触控感测阶段重复进行一或多次。
18.本发明的有益效果至少在于，本发明的触控显示装置在浮接状态且在大触碰区域下仍可进行高准确度的触控感测。此外，在本发明的触控显示装置中，即使在浮接状态且在大触碰区域下，每一电路可同时提供触控侦测信号至所有连接的触控感测垫以侦测触碰事件，故用以驱动触控感测垫的电路数量可显著减少。
附图说明
19.为了更完整了解实施例及其优点，现参照结合所附附图所做的下列描述，其中：
20.图1a为依据本发明一些实施例的触控显示装置的剖面示意图；
21.图1b为依据本发明一些实施例的感测层的触控感测垫的示意图；
22.图2a为依据本发明一些实施例的图1a的触控显示面板的操作时序示意图；
23.图2b为依据本发明其他一些实施例的图1a的触控显示面板的操作时序示意图；
24.图3a绘示依据本发明一些实施例的图1a的驱动电路中的电路分别耦接图1b的触控感测垫的触控感测组；
25.图3b绘示依据本发明一些实施例的图3a的每一电路的示意图；
26.图4示例性地示出依据一些示例的图1a的触控显示面板的触控扫描方向；
27.图5a示例性地示出图1a的触控显示装置在良好接地状态下的触控操作；
28.图5b示例性地示出图1a的触控显示装置在浮接下的触控操作；
29.图6示例性地示出依据本发明一些实施例的图1a的触控显示面板的全开触控扫描；
30.图7为依据本发明一些实施例的图1a的触控显示面板在触控感测阶段的操作时序的示意图；
31.图8为依据本发明一些实施例的用于触控显示面板的触控感测方法的流程图。
32.【符号说明】
33.10:触控显示装置
34.100:触控显示面板
35.100a:显示及触控感测区
36.110:薄膜晶体管基板
37.112:扫描线
38.114:数据线
39.116:触控感测层
40.120:彩色滤光基板
41.122:彩色滤光层
42.130:液晶层
43.140:覆盖基板
44.142:粘着层
45.150:驱动电路
46.310(1)-310(n):电路
47.312(1,i)-312(m,i):选择单元
48.314(i):多工单元
49.316(i):积分单元
50.800:触控感测方法
51.c,cf:电容
52.in1:第一输入端
53.in2:第二输入端
54.op:运算放大器
55.out:输出端
56.p1:显示阶段
57.p2:触控感测阶段
58.p21:区块触控感测阶段
59.p22:全开触控感测阶段
60.s810,s820:步骤
61.t(1,1)-t(m,n):触控感测垫
62.t1:第一端
63.t2:第二端
64.t3:第三端
65.t4:第四端
[0066]vcom
:共同电压信号
[0067]vtd
:触控侦测信号
[0068]
vc(i):电压信号
[0069]
x1,x2:节点
具体实施方式
[0070]
以下仔细讨论本发明的实施例。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论、揭示的实施例仅供说明，并非用以限定本发明的范围。
[0071]
在本文中所使用的用语仅是为了描述特定实施例，非用以限制申请专利范围。除非另有限制，否则单数形式的“一”或“该”用语也可用来表示复数形式。此外，空间相对性用语的使用是为了说明元件在使用或操作时的不同方位，而不只限于附图所绘示的方向。元件也可以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，而在此使用的空间相对性描述也可以相同方式解读。
[0072]
以下说明和权利要求书可使用术语“耦接”及其衍生词。在特定实施例中，“耦接”可指二或多个元件相互直接实体或电性接触，或是不彼此直接接触。“耦接”还可指二或多个元件相互操作或动作。
[0073]
为了简化和明确说明，本文可能会在各种实施例中重复使用元件符号和/或字母，但这并不表示所讨论的各种实施例及/或配置之间有因果关系。
[0074]
请参照图1a，图1a为依据本发明一些实施例的触控显示装置10的剖面示意图。触控显示装置10包含触控显示面板100和用以驱动触控显示面板100进行显示和触控感测的驱动电路150。触控显示面板100为内嵌式(in-cell)触控显示面板，且在触控显示面板100中，薄膜晶体管(thin-film transistor；tft)基板110和彩色滤光(color filter；cf)基板120为对向设置，且液晶层130设置在薄膜晶体管基板110与彩色滤光基板120之间。扫描线112、数据线114、像素晶体管(图未绘示)、像素电极(图未绘示)和共同电极(例如在触控感测层116中)设置在薄膜晶体管基板110上以用于显示。触控感测层116亦使用于触控感测(例如侦测由触控物件产生的触碰事件)。彩色滤光层122设置在彩色滤光基板120上且具有多个彩色滤光单元，此些彩色滤光单元分别对应至触控显示面板100中的像素并使特定色彩的光通过。覆盖基板140通过粘着层142粘着至彩色滤光基板120，其至少提供保护功能和触控操作界面。如图1a所示，当触控物件触碰覆盖基板140的表面时会产生电容cf。触控物件可以是人指、触控笔或其他合适物件。驱动电路150可以是触控与显示驱动晶片(touch and display driving integration circuit；tddi circuit)或数个可共同对触控显示面板进行电路和触控感测的电路。
[0075]
图1b为依据本发明一些实施例的触控感测层116的触控感测垫t(1,1)～t(m,n)的示意图。如图1b所示，触控感测垫t(1,1)-t(m,n)可在触控显示面板100的显示及触控感测区100a中排列为m行及n列的阵列格式。每一触控感测垫t(1,1)-t(m,n)可在特定区块中由多个像素的共同电极形成。触控感测垫t(1,1)-t(m,n)可区分为多个触控感测组。依据触控显示面板100和驱动电路150的设计，触控感测组可以分别是触控感测垫t(1,1)-t(m,n)的多行，或可以分别是触控感测垫t(1,1)-t(m,n)的多行，或可以分别是对显示及触控感测区100a划分的具有触控感测垫t(1,1)-t(m,n)中的j
×
k个触控感测垫的区块，其中j、k为大于1的正整数。
[0076]
图2a为依据本发明一些实施例的触控显示面板100的操作时序的示意图。触控显示面板100的每一图框周期包含显示阶段p1和触控感测阶段p2。在同一图框周期内的显示阶段p1与触控感测阶段p2可不重叠。在显示阶段p1中，驱动电路150施加共同电压信号vcom
至触控显示面板100以进行显示。接着，在触控感测阶段p2中，驱动电路150施加触控侦测信号vtd至触控显示面板100以进行触控感测。在显示阶段p1期间，施加至触控显示面板100的共同电压信号vcom可以是直流电压信号，且在触控感测阶段p2期间，施加至触控显示面板100的触控侦测信号vtd可以是具正弦波、三角波、锯齿波、梯形波或其他相似波形的交流电压信号。
[0077]
依据本发明其他一些实施例，触控显示面板100的每一图框周期可包含多个显示阶段p1和多个触控感测阶段p2。如图2b所示，显示阶段p1和触控感测阶段p2在同一图框周期内交替排列。触控显示面板100在每一图框周期内的完整影像显示可区分为分别在显示阶段p1进行的多个部分。相似地，触控显示面板100在每一图框周期内的完整触控感测可区分为分别在触控感测阶段p2的多个部分。
[0078]
请参照图3a，其绘示依据本发明一些实施例的驱动电路150的电路310(1)-310(n)分别耦接触控感测垫t(1,1)-t(m,n)的触控感测组。依据触控显示面板100和驱动电路150的设计，电路310(1)-310(n)可分别连接触控感测垫t(1,1)-t(m,n)的各行，或可分别连接触控感测垫t(1,1)-t(m,n)的各列，或可分别连接对显示及触控感测区100a划分的触控感测垫t(1,1)-t(m,n)的各区块。在图3a的实施例中，驱动电路150的电路310(1)-310(n)分别电性连接显示及触控感测区100a中触控感测垫t(1,1)-t(m,n)的各列。也就是说，驱动电路150的电路310(i)(i为1至n的正整数)电性连接至触控感测垫t(1,i)-t(m,i)。请同时参照图3b，电路310(i)包含选择单元312(1,i)-312(m,i)、多工单元314(i)和积分单元316(i)。选择单元312(1,i)-312(m,i)的第一端t1分别耦接至触控感测垫t(1,i)-t(m,i)。选择单元312(1,i)-312(m,i)的第二端t2耦接至积分单元316(i)。选择单元312(1,i)-312(m,i)的第三端t3耦接至提供共同电压信号vcom的节点x1，且选择单元312(1,i)-312(m,i)的第四端t4耦接至提供触控侦测信号vtd的节点x2。
[0079]
多工单元314(i)配置为将节点x1或节点x2耦接至积分单元316(i)。当触控显示面板100操作于显示阶段p1时，多工单元314(i)切换为使第一输入端in1连接至输出端out，以将节点x1耦接至积分单元316(i)。相对地，当触控显示面板100操作于触控感测阶段p2时，多工单元314(i)切换为使第二输入端in2连接至输出端out，以将节点x2耦接至积分单元316(i)。
[0080]
积分单元316(i)包含运算放大器op和电容c。运算放大器op的正输入端耦接至多工单元314(i)的输出端out，运算放大器op的负输入端耦接至选择单元312(1,i)-312(m,i)的第二端t2，且运算放大器op的输出端用以输出电压信号vc(i)。电容c的两端分别耦接至运算放大器op的负输入端和输出端。模拟至数字转换器(图未绘示)可用以将电压信号vc(1)-vc(n)转换为触控数据。
[0081]
图4示例性地示出依据一些示例的触控显示面板100的触控扫描方向。如图4所示，触控显示面板100的触控扫描方向为触控感测垫t(1,1)-t(m,n)的第一行至最后一行。在此例中，选择单元312(1,1)-312(m,n)用以分别且逐行(row-by-row)切换为使第一端t1连接至第二端t2；意即，触控感测垫t(1,1)-t(m,n)逐行被扫描以进行显示。举例而言，当阵列的第m行(1《m《m)在显示阶段p1期间开始被扫描以进行显示时，选择单元312(m,1)-312(m,n)分别切换为使触控感测垫t(m,1)-t(m,n)电性连接积分单元316(1)-316(n)，且其他选择单元312(1,1)-312(m-1,n)、312(m 1,1)-312(m,n)分别切换为使触控感测垫t(1,1)-t(m-1,
n)、t(m 1,1)-t(m,n)电性连接节点x1；当阵列的第m行在触控感测阶段p2期间开始被扫描以进行触控感测时，选择单元312(m,1)-312(m,n)分别切换为使触控感测垫触控感测垫t(m,1)-t(m,n)电性连接积分单元316(1)-316(n)，且其他选择单元312(1,1)-312(m-1,n)、312(m 1,1)-312(m,n)分别切换为使触控感测垫t(1,1)-t(m-1,n)、t(m 1,1)-t(m,n)电性连接节点x2。
[0082]
然而，当施加触控侦测信号vtd至触控感测垫以进行触控感测时(即触控感测垫在活动触控感测组以进行触控感测)，此些触控感测垫亦可能分别与扫描线和数据线产生寄生电容。此些不需要的寄生电容可能诱发显著的面板负载且不利地影响触控感测准确度。为了降低面板负载，驱动电路150亦提供电位与触控侦测信号vtd相同的负载消除信号至对应的扫描线和数据线以消除寄生电容。再者，对于不在活动触控感测组的触控感测垫而言(即未施加触控侦测信号vtd的期间)，驱动电路150亦施加具相同电位的负载消除信号至对应的扫描线和数据线。
[0083]
图5a示例性地示出触控显示装置10在良好接地状态下(例如，触控显示装置10由使用者所握持)的触控操作。如图5a所示，由于触控显示装置10为良好接地，故负载消除信号流至地端且不耦合至触控物件而影响触控感测。
[0084]
然而，在一些例子中，例如触控显示装置10为浮接时，负载消除信号可能造成触控感测问题。图5b示例性地示出触控显示装置10在浮接状态下(例如放置于桌上)的触控操作。如图5b所示，由于触控显示装置10为浮接，故负载消除信号耦合至触控物件而产生耦合信号。此耦合信号可与触控物件的触碰区域尺寸成比例。在大触碰区域的情形下，耦合信号可能大至减弱或甚至消除在活动触控感测组中的触控侦测信号，导致无法准确侦测触控事件。
[0085]
图6示例性地示出依据本发明一些实施例的触控显示面板100的全开触控扫描。在图6中，触控显示面板100的触控感测垫t(1,1)-t(m,n)同时被扫描以进行触控感测。换言之，触控侦测信号vtd同时被施加至所有触控感测垫t(1,1)-t(m,n)以进行触控感测。在此例中，图3a、3b实施例的每一选择单元312(1,1)-312(m,n)用以切换为使第一端t1连接至第二端t2。由于触控感测垫t(1,1)-t(m,n)在同一时间均为活动状态(active)以进行触控感测，无论触控显示装置10在良好接地状态或是浮接状态，触控显示面板100都可侦测触控物件的触碰事件，即使其具有大触控区域。此外，在此配置下，驱动电路150可不提供负载消除信号至任何扫描线和数据线，其避免影响触控显示面板100在浮接状态的触控感测，且使触控显示面板100的触控驱动方法更为简单。
[0086]
图7为依据本发明一些实施例的触控显示面板100在触控感测阶段p2的操作时序的示意图。触控显示面板100的触控感测阶段p2区分为区块触控感测阶段p21和全开触控感测阶段p22。在区块触控感测阶段p21，驱动电路150依序施加共同电压信号vcom至触控显示面板100的触控感测组(例如图4实施例的逐行方式)。触控显示装置10可在区块触控感测阶段p21重复一或多次扫描第一行至最后一行的触控感测垫t(1,1)-t(m,n)以进行触控感测。接着，在全开触控感测阶段p22，驱动电路150同时施加触控侦测信号vtd至所有触控感测垫t(1,1)-t(m,n)以进行触控感测。相似地，在全开触控感测阶段p22，触控显示装置10可重复一或多次触控感测垫t(1,1)-t(m,n)的全开扫描以进行触控感测。
[0087]
图8为依据本发明一些实施例的用于触控显示面板的触控感测方法800的流程图。
触控感测方法800可由驱动电路进行，例如触控与显示驱动晶片或数个可共同对触控显示面板进行电路和触控感测的电路，且由触控感测方法800所控制的触控显示面板可以是图1a的触控显示面板100或其他相似的具有排列为触控感测组的触控感测垫的触控显示面板。触控感测方法800包含步骤s810和s820。在步骤s810中，在触控显示面板的图框周期的显示阶段，驱动触控显示面板以进行相对于共同电压信号的显示。在显示阶段期间，施加至触控显示面板的共同电压信号可以是直流电压信号。在步骤s820中，在触控显示面板的图框周期的触控感测阶段，驱动触控显示面板，以通过同时对触控感测组中的全部触控感测垫施加触控侦测信号而进行触控感测。在触控感测阶段期间，施加至触控显示面板的触控侦测信号可以是具正弦波、三角波、锯齿波、梯形波或其他相似波形的交流电压信号。
[0088]
特别地，在一些实施例中，每一图框周期可分为区块触控感测阶段和全开触控感测阶段，且步骤s820包含下列步骤：在区块触控感测阶段，通过依序施加触控侦测信号至触控感测组以驱动触控显示面板，且在全开触控感测阶段，通过同时施加触控侦测信号至所有触控感测垫以驱动触控显示面板。依据触控显示面板和用于驱动触控显示面板的电路的设计，通过依序施加触控侦测信号至触控感测组以驱动触控显示面板的步骤可在区块触控感测阶段重复进行一或多次，且/或通过同时施加触控侦测信号至所有触控感测垫以驱动触控显示面板的步骤可在全开触控感测阶段重复进行一或多次。
[0089]
通过实施本发明实施例，即使在浮接状态且在大触碰区域下，触控显示装置仍可进行高准确度的触控感测。此外，即使在浮接状态且在大触碰区域下，每一电路可同时提供触控侦测信号至所有连接的触控感测垫以侦测触碰事件，故用以驱动触控感测垫的电路数量(例如图3a所示的电路310(1)-310(n))可显著减少。
[0090]
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。