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TWI489346B - 內嵌式觸控螢幕及其驅動裝置 - Google Patents

內嵌式觸控螢幕及其驅動裝置 Download PDF

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TWI489346B
TWI489346B TW102121821A TW102121821A TWI489346B TW I489346 B TWI489346 B TW I489346B TW 102121821 A TW102121821 A TW 102121821A TW 102121821 A TW102121821 A TW 102121821A TW I489346 B TWI489346 B TW I489346B
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TW
Taiwan
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switch
voltage
touch screen
common voltage
electrode substrate
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TW102121821A
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TW201500987A (zh
Inventor
張耀光
王偉松
Original Assignee
奇景光電股份有限公司
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  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
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Description

內嵌式觸控螢幕及其驅動裝置
本發明係有關一種內嵌式(in-cell)觸控螢幕，特別是關於一種內嵌式觸控螢幕的驅動裝置。
觸控螢幕為結合觸控技術與顯示技術的輸出入裝置，用以讓使用者直接與所顯示者進行互動。已有多種觸控螢幕的架構被提出並製造。為了讓觸控螢幕更薄(且輕)，因而有內嵌式觸控螢幕架構的提出，用以將感測電極層移至觸控螢幕的液晶模組內，而非堆疊於液晶模組上。
內嵌式觸控螢幕的缺點之一為靈敏度(或信號雜訊比)較低於其他型態的觸控螢幕。雖然有一些增加觸控靈敏度的機制被提出來，然而大部分的機制則具有副作用，例如低顯示品質。
因此亟需提出一種新穎機制，用以增加觸控靈敏度而不會有副作用的產生。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種內嵌式觸控螢幕的驅動裝置，用以增加傳送(TX)驅動信號的電壓振幅(swing)，因而增強觸控靈敏度而不會影響觸控螢幕的顯示品質。
根據本發明實施例，內嵌式觸控螢幕包含共電壓電極基板、傳送(TX)驅動單元、接收(RX)電極基板及RX偵測單元。TX驅動單元產生TX驅動信號耦接至共電壓電極基板，其相關於液晶模組。基於TX驅動信號而於RX電極基板上感應得到RX偵測信號。RX偵測單元用以偵測RX偵測信號。TX驅動信號的電壓振幅係根據液晶模組的薄膜電晶體單元晶胞之漏電流所決定。在一實施例中，TX驅動信號的電壓振幅為以下二數量的和：共電壓電極基板相關的共電壓的大小，及延伸負電壓的大小。
100‧‧‧內嵌式觸控螢幕
11‧‧‧傳送電極基板
111‧‧‧傳送電極線
12‧‧‧接收電極基板
121‧‧‧接收電極線
13‧‧‧傳送驅動單元
14‧‧‧接收偵測單元
200‧‧‧薄膜電晶體單元晶胞
TX‧‧‧傳送驅動信號
RX‧‧‧接收偵測信號
Vgs‧‧‧閘-源極電壓
Ids‧‧‧汲-源極電流
C‧‧‧電容
Vcom‧‧‧共電極
Vncom‧‧‧延伸負電壓
SW1‧‧‧第一開關
SW2‧‧‧第二開關
Φ‧‧‧切換控制信號
‧‧‧反相切換控制信號
第一圖顯示本發明實施例之內嵌式觸控螢幕的驅動裝置之示意圖。
第二A圖顯示薄膜電晶體單元晶胞的示意圖。
第二B圖及第三圖例示汲-源極電流Ids及相應的閘-源極電壓Vgs。
第四圖例示TX驅動信號的波形。
第五圖顯示TX驅動信號之產生電路的示意圖。
第一圖顯示本發明實施例之內嵌式觸控螢幕100的驅動裝置之示意圖。在本說明書中，內嵌式觸控螢幕係指感測電極層設於液晶模組內的電子顯示器。為了容易瞭解本實施例，第一圖僅顯示內嵌式觸控螢幕100的觸控部分。 根據本實施例的特徵之一，使用液晶模組的共電壓(common-voltage)電極基板作為傳送(TX)電極基板11，其上圖案化有複數平行的TX電極線111。雖然第一圖以直線形狀的TX電極線111作為例示，然而TX電極線111也可以為其他形狀，例如菱形。本實施例還包含接收(RX)電極基板12，其上圖案化有複數平行的RX電極線121。雖然第一圖以直線形狀的RX電極線121作為例示，然而RX電極線121也可以為其他形狀，例如菱形。TX電極線111可垂直於RX電極線121，但不限定於此。
如第一圖所示，TX電極線111分別接收TX驅動單元13所發出的TX驅動信號。RX偵測單元14自RX電極線121分別接收RX偵測信號。RX偵測信號係由TX電極線111與RX電極線121之間的電容所感應得到的，而該電容會受到RX電極基板12上的手指觸碰所影響。藉此，電容受到影響的RX偵測信號，連同被驅動的TX電極線，可被用以決定觸碰位置。
根據本實施例的另一特徵，提高TX驅動信號的電壓振幅但不惡化內嵌式觸控螢幕100之顯示部分的薄膜電晶體(TFT)單元晶胞的漏電流。第二A圖顯示薄膜電晶體單元晶胞200的示意圖，其閘極耦接至掃描線，汲極耦接至資料線，且源極經由電容C耦接至共電極Vcom。第二B圖例示汲-源極電流Ids及相應的閘-源極電壓Vgs。第二B圖還同時顯示了共電壓Vcom。值得注意的是，如果增加Vcom的電壓振幅(如圖示往左移動)以增強觸控螢幕(特別是內嵌式觸控螢幕)的觸控敏感度，則漏電流也會跟著增加，因而降低顯示品質。
在本實施例中，TX驅動信號的電壓振幅係考量薄膜電晶體單元晶胞的漏電流。如第三圖所示，電壓振幅為(正)共電壓Vcom加上延伸負電壓Vncom，其中延伸負電壓Vncom如圖示往右延伸。換句話說，本實施例之TX驅動信號的 電壓振幅係為以下二數量的和：共電壓Vcom的大小(亦即|Vcom|)，其相關於液晶模組之共電壓電極基板；延伸負電壓Vncom的大小(亦即|Vncom|)。因此，TX驅動信號的電壓振幅大於共電壓Vcom的大小(亦即|Vcom|)。如第三圖所例示，TX驅動信號的範圍從+5V(相應於-15V的Vgs)至-5V(相應於-5V的Vgs)。藉此，TX驅動信號的電壓振幅為5V之|Vcom|加上5V之|Vncom|，亦即10V的電壓振幅。第四圖例示TX驅動信號的波形，其範圍從+|Vcom|至-|Vncom|。雖然以方形波作為例示，然而也可以使用其他信號波形(例如弦波)。
本實施例的TX驅動信號可使用各種的電路設計技術來產生。如第五圖所示，藉由第一開關SW1與第二開關SW2分別交互耦接至+|Vcom|與-|Vncom|而得到TX驅動信號，該第一開關SW1與第二開關SW2分別受控於切換控制信號Φ及反相切換控制信號。此外，+|Vcom|與-|Vncom|可使用較小幅度之電壓並藉由泵浦電路(bump circuit)而得到。
根據上述實施例，TX驅動信號的電壓振幅可有效提高但不會影響內嵌式觸控螢幕100之顯示部分的薄膜電晶體單元晶胞的漏電流。因此，內嵌式觸控螢幕100的觸控敏感度可有效增強並能同時維持內嵌式觸控螢幕100的顯示品質。
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。
Vgs‧‧‧閘-源極電壓
Ids‧‧‧汲-源極電流
Vcom‧‧‧共電極
Vncom‧‧‧延伸負電壓

Claims (12)

  1. 一種內嵌式觸控螢幕的驅動裝置，該內嵌式觸控螢幕包含一接收(RX)電極基板及內設有共電壓電極基板的液晶模組，該驅動裝置包含：一傳送(TX)驅動單元，用以產生TX驅動信號耦接至該共電壓電極基板，該RX電極基板感應得到RX偵測信號，而被RX偵測單元所偵測；其中該TX驅動信號的電壓振幅係根據該液晶模組的薄膜電晶體單元晶胞之漏電流所決定；其中該TX驅動信號的電壓振幅為以下二數量的和：該共電壓電極基板相關的共電壓的大小，及一延伸負電壓的大小。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述內嵌式觸控螢幕的驅動裝置，其中該共電壓電極基板之上圖案化有複數的TX電極線，用以接收該TX驅動信號。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述內嵌式觸控螢幕的驅動裝置，其中該RX電極基板之上圖案化有複數的RX電極線，其耦接至該RX偵測單元。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述內嵌式觸控螢幕的驅動裝置，其中該TX驅動信號的電壓振幅大於該共電壓的大小。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述內嵌式觸控螢幕的驅動裝置，其中該TX驅動信號的範圍從正電壓至負電壓。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述內嵌式觸控螢幕的驅動裝置，其中該TX驅動單元包含：一第一開關，其第一端耦接至該共電壓，藉此當該第一開關閉合時，該共電壓可控地自該第一開關的第二端輸出作為該TX驅動信號；及 一第二開關，其第一端耦接至該延伸負電壓，藉此當該第二開關閉合時，該延伸負電壓可控地自該第二開關的第二端輸出作為該TX驅動信號；其中該第一開關及該第二開關分別受控於切換控制信號及反相切換控制信號，藉由該第一開關及該第二開關分別交互耦接至該共電壓及該延伸負電壓而得到該TX驅動信號。
  7. 一種內嵌式觸控螢幕，包含：一共電壓電極基板，其相關於一液晶模組；一傳送(TX)驅動單元，用以產生TX驅動信號耦接至該共電壓電極基板；一接收(RX)電極基板，基於該TX驅動信號而於該RX電極基板上感應得到RX偵測信號；及一RX偵測單元，用以偵測該RX偵測信號；其中該TX驅動信號的電壓振幅係根據該液晶模組的薄膜電晶體單元晶胞之漏電流所決定；其中該TX驅動信號的電壓振幅為以下二數量的和：該共電壓電極基板相關的共電壓的大小，及一延伸負電壓的大小。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控螢幕，其中該共電壓電極基板之上圖案化有複數的TX電極線，用以接收該TX驅動信號。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述之內嵌式觸控螢幕，其中該RX電極基板之上圖案化有複數的RX電極線，其耦接至該RX偵測單元。
  10. 根據申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控螢幕，其中該TX驅動信號的電壓振幅大於該共電壓的大小。
  11. 根據申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控螢幕，其中該TX驅動信號的範圍從正電壓至負電壓。
  12. 根據申請專利範圍第7項所述之內嵌式觸控螢幕，其中該TX驅動單元包含：一第一開關，其第一端耦接至該共電壓，藉此當該第一開關閉合時，該共電壓可控地自該第一開關的第二端輸出作為該TX驅動信號；及一第二開關，其第一端耦接至該延伸負電壓，藉此當該第二開關閉合時，該延伸負電壓可控地自該第二開關的第二端輸出作為該TX驅動信號；其中該第一開關及該第二開關分別受控於切換控制信號及反相切換控制信號，藉由該第一開關及該第二開關分別交互耦接至該共電壓及該延伸負電壓而得到該TX驅動信號。
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