TWI552131B - 閘極驅動電路及其閘極訊號同步方法 - Google Patents

Description

閘極驅動電路及其閘極訊號同步方法

本發明是有關於一種閘極驅動電路，尤其是有關於一種可以在觸控面板的感測期間而同步輸出感測訊號的閘極驅動電路。

習知技術中，觸控面板具有顯示期間以及感測期間，在顯示期間內，觸控面板用以顯示畫面，而在感測期間內，觸控面板用以感測觸碰訊號。目前已有將觸碰感測元件整合在觸控面板的畫素電路內部的技術，此技術是利用位於觸控面板周邊的感測訊號供應電路而在觸控面板的感測期間內，將感測訊號提供至畫素電路內部的共同電極，此時當有例如是手指等物體觸碰到觸控面板時，會使得共同電極與手指之間產生電容值的變化，藉此可以經由運算電路而得知觸碰座標。

然而，在觸控面板處於感測期間時，共同電極會接收前述的感測訊號，而資料線以及掃描線不接收訊號，所以畫素電路內部的共同電極與資料線、掃描線之間的寄生電容會降低感測訊號的傳遞效率而影響觸控面板的感測能力。習知技術利用提供資料訊號至資料線的資料訊號供應電路而在觸控面板處於感測期間時，同步地提供與感測訊號實質上 相同的資料訊號至資料線上，藉以使共同電極與資料線之間的寄生電容兩端的電位差相同來改善其對感測訊號的影響，但是在共同電極與掃描線之間的寄生電容尚未有適合的改善方案。

本發明提供一種閘極驅動電路，其可改善上述的寄生電容所造成的影響。

本發明另提供一種適用於上述閘極驅動電路的閘極訊號同步方法。

本發明提出的一種閘極驅動電路適用於觸控面板，其包括閘極訊號產生電路以及閘極訊號同步電路。閘極訊號產生電路用以接收輸入訊號、第一時序訊號以及第二時序訊號，並在觸控面板的顯示期間內依據所接收的輸入訊號、第一時序訊號以及第二時序訊號而輸出閘極訊號。閘極訊號同步電路電連接於閘極訊號產生電路，閘極訊號同步電路用以在觸控面板的感測期間接收控制訊號以及感測訊號，閘極訊號同步電路用以在控制訊號的致能期間控制閘極訊號產生電路同步地輸出感測訊號。

在本發明的較佳實施例中，上述之閘極驅動電路係用以依序操作於顯示期間以及感測期間，當操作於顯示期間，控制訊號處於禁能且閘極訊號產生電路依據輸入訊號、第一時序訊號以及第二時序訊號而至少一次輸出閘極訊號。當操作於感測期間，控制訊號處於致能，第一時序訊號以及第二時序訊號處於禁能，而使閘極訊號產生電路同步地輸出閘極訊號同步電路所接收的感測訊號。

本發明又提出一種適用於上述閘極驅動電路的 閘極訊號同步方法，此方法包括下列步驟：於觸控面板之顯示期間，提供輸入訊號、第一時序訊號以及第二時序訊號至閘極訊號產生電路並據以使閘極訊號產生電路輸出至少一閘極訊號；以及，於觸控面板之感測期間，禁能第一時序訊號以及第二時序訊號，並提供控制訊號以及感測訊號至閘極訊號同步電路，以使閘極訊號產生電路同步地輸出閘極訊號同步電路所接收的感測訊號。

本發明之閘極驅動電路因採用了閘極訊號同步電路來使閘極訊號產生電路在觸控面板的感測期間內同步地輸出與感測訊號實質上相同的同步訊號，因此可以改善觸控面板內的畫素電路中的共同電極與掃描線之間的寄生電容對於感測訊號的影響。

100‧‧‧閘極驅動電路

101‧‧‧閘極訊號產生電路

102‧‧‧閘極訊號同步電路

Bi‧‧‧輸入訊號

CK‧‧‧第一時序訊號

XCK‧‧‧第二時序訊號

Gn、Gn-1、Gn+1‧‧‧閘極訊號

TP_EN‧‧‧控制訊號

TP_GOA‧‧‧感測訊號

10‧‧‧上拉單元

20‧‧‧下拉單元

30‧‧‧驅動單元

Vgl‧‧‧參考電位

S1‧‧‧上拉訊號

C1、C2‧‧‧電容

M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、MS‧‧‧電晶體

M1-1、M2-1、M3-1、M4-1、M5-1、M6-1、M7-1、MS-1、C1-1、C2-1‧‧‧第一端

M1-2、M2-2、M3-2、M4-2、M5-2、M6-2、M7-2、MS-2、C1-2、C2-2‧‧‧第二端

M1-3、M2-3、M3-3、M4-3、M5-3、M6-3、M7-3、MS-3‧‧‧控制端

S401、S402‧‧‧步驟

圖1為本發明一實施例之閘極驅動電路的方塊圖；圖2為本發明一實施例之閘極驅動電路的時序圖；圖3為本發明一實施例之閘極驅動電路的電路圖；圖4為本發明一實施例之閘極訊號同步方法的流程圖。

圖1為本發明一實施例之閘極驅動電路的方塊圖。如圖1所示，閘極驅動電路100適用於觸控面板(圖未示)，其包括閘極訊號產生電路101以及閘極訊號同步電路102。閘極訊號產生電路101用以接收輸入訊號Bi、第一時序訊號CK以及第二時序訊號XCK，並在觸控面板的顯示期間內依據所接收的輸入訊號Bi、第一時序訊號CK以及第二時序訊號XCK 而輸出閘極訊號Gn，此閘極訊號Gn係於觸控面板的顯示期間提供至觸控面板的掃描線(圖未示)。閘極訊號同步電路102電連接於閘極訊號產生電路101。閘極訊號同步電路102用以在觸控面板的感測期間接收控制訊號TP_EN以及感測訊號TP_GOA，此感測訊號TP_GOA係為觸控面板周邊的感測訊號供應電路(圖未示)在觸控面板的感測期間內所提供至觸控面板的共同電極(圖未示)之感測訊號。閘極訊號同步電路102用以在控制訊號TP_EN的致能期間，也就是觸控面板的感測期間內，控制閘極訊號產生電路101輸出閘極訊號Gn的一端同步地輸出實質上與感測訊號TP_GOA相同的同步訊號。

圖2為本發明一實施例之閘極驅動電路的時序圖。請共同參照圖1以及圖2，閘極驅動電路100係用以依序操作於顯示期間以及感測期間。當操作於顯示期間，控制訊號TP_EN處於禁能且閘極訊號產生電路101依據輸入訊號Bi、第一時序訊號CK以及第二時序訊號XCK而至少一次輸出閘極訊號Gn。當操作於感測期間，控制訊號TP_EN處於致能，第一時序訊號CK以及第二時序訊號XCK處於禁能，因此閘極訊號產生電路101此時並不輸出閘極訊號Gn，而是同步地輸出閘極訊號同步電路102所接收的感測訊號TP_GOA。

承上述，在本實施例中，第一時序訊號CK以及第二時序訊號XCK互為反相，因此圖2中僅示出第二時序訊號XCK的波形，此外，第二時序訊號XCK以及感測訊號TP_GOA分別在顯示期間以及感測期間內多次致能，圖2中所示的波形數量僅用以示意而不用以限制本發明。如此一來，當觸控面板操作於感測期間內，其掃描線上的訊號係與共同電極上的感測訊號TP_GOA實質上相同，也就是說，共同電極與掃描線之間的寄生電容的兩端具有實質上相同的電位，因此可以改善所述的寄生電容對於感測訊號TP_GOA的 影響。

圖3為本發明一實施例之閘極驅動電路的電路圖。圖3與圖1中相同的標號表示相同的元件或訊號。如圖3所示，閘極訊號同步電路102包括同步電晶體MS。同步電晶體MS的第一端MS-1電連接於閘極訊號產生電路101輸出閘極訊號Gn的一端，同步電晶體MS的控制端MS-3用以接收控制訊號TP_EN，同步電晶體MS的第二端MS-2用以接收感測訊號TP_GOA。

請參照圖3，閘極訊號產生電路101包括上拉單元10、下拉單元20以及驅動單元30。上拉單元10用以接收輸入訊號Bi並輸出上拉訊號S1。驅動單元30用以接收並依據上拉訊號S1而輸出閘極訊號Gn。下拉單元20用以接收上拉訊號S1以及閘極訊號Gn並用以將所接收的上拉訊號S1以及閘極訊號Gn下拉至參考電位Vgl。

請參照圖3，在本實施例中的閘極訊號產生電路101所輸出的係為第n級的閘極訊號Gn。上拉單元10包括第一電晶體M1以及第二電晶體M2。第一電晶體M1的第一端M1-1以及第二電晶體M2的第一端M2-1互相電連接並用以接收輸入訊號Bi。第一電晶體M1的第二端M1-2以及第二電晶體M2的第二端M2-2互相電連接並用以輸出上拉訊號S1。第一電晶體M1的控制端M1-3用以接收第n-1級的閘極訊號Gn-1，第二電晶體M2的控制端M2-3用以接收第n+1級的閘極訊號Gn+1，n為正整數。此外，雖然本實施例所述的上拉單元10中的第一電晶體M1以及第二電晶體M2的第一端M1-1以及M2-1係用以共同接收輸入訊號Bi，然而本領域通常知識者可以理解，第一電晶體M1以及第二電晶體M2的第一端M1-1以及M2-1亦可以分別接收不同的輸入訊號(圖未示)，因此本實施例僅為舉例而非用以限制本發明。

請參照圖3，下拉單元20包括第三電晶體M3、第四電晶體M4、第五電晶體M5、第六電晶體M6以及第一電容C1。第一電容C1的第一端C1-1接收第一時序訊號CK，第三電晶體M3的控制端M3-3電連接第二電晶體M2的第二端M2-2，第三電晶體M3的第一端M3-1電連接於第一電容C1的第二端C1-2，第四電晶體M4的第一端M4-1電連接於第二電晶體M2的第二端M2-2，第四電晶體M4的控制端M4-3電連接於第三電晶體M3的第一端M3-1，第五電晶體M5的控制端M5-3電連接於第三電晶體M3的第一端M3-1，第六電晶體M6的控制端M6-3接收第二時序訊號XCK，第六電晶體M3的第一端M6-1電連接於第五電晶體M5的第一端M5-1，第三電晶體M3、第四電晶體M4、第五電晶體M5以及第六電晶體M6的第二端M3-2、M4-2、M5-2、M6-2接收參考電位Vgl。

請參照圖3，驅動單元30包括第七電晶體M7以及第二電容C2，第七電晶體M7的第一端M7-1接收第一時序訊號CK，第七電晶體M7的第二端M7-2電連接第六電晶體M6的第一端M6-1並用以輸出第n級的閘極訊號Gn，第七電晶體M7的控制端M7-3電連接第二電晶體M2的第二端M2-2，第二電容C2的第一端C2-1電連接第七電晶體M7的控制端M7-3，第二電容C2的第二端C2-2電連接於第七電晶體M7的第二端M7-2。

上述的上拉單元10、下拉單元20以及驅動單元30之電路架構僅為本發明的閘極訊號產生電路101之較佳實施方式，並不用以限制本發明。此外，本發明技術著重在閘極訊號同步電路102之電路架構以及操作方式，而閘極訊號產生電路101係用以輔助說明，因此有關於閘極訊號產生電路101中的上拉單元10、下拉單元20以及驅動單元30的操 作細節不在此贅述。另外，舉凡具有上拉單元10、下拉單元20以及驅動單元30的任何閘極訊號產生電路均適合與本發明所提出之閘極訊號同步電路配合使用，不需要額外地改變原有的閘極訊號產生電路架構亦能達成改善共同電極與掃描線之間的寄生電容對於感測訊號所帶來的影響。

圖4為本發明一實施例之閘極訊號同步方法的流程圖。上述的閘極驅動電路100在觸控面板的感測期間同步輸出感測訊號TP_GOA的操作內容可以歸納出一種閘極訊號同步方法，此閘極訊號同步方法包括如圖4所示的步驟S401~S402。請共同參照圖1以及圖4來閱讀以下的說明。步驟S401：於觸控面板之顯示期間，提供輸入訊號Bi、第一時序訊號CK以及第二時序訊號XCK至閘極訊號產生電路101並據以使閘極訊號產生電路101輸出至少一閘極訊號Gn。步驟S402：於觸控面板之感測期間，禁能第一時序訊號CK以及第二時序訊號XCK，並提供控制訊號TP_EN以及感測訊號TP_GOA至閘極訊號同步電路102，以使閘極訊號產生電路101同步地輸出閘極訊號同步電路102所接收的感測訊號TP_GOA。

承上述，在上述的閘極訊號同步方法中，在控制訊號TP_EN致能一次的期間內，感測訊號TP_GOA係致能多次。此外，如圖2所示，第二時序訊號XCK(或第一時序訊號CK)的振幅大於感測訊號TP_GOA的振幅，因此一般而言閘極訊號Gn的振幅亦會大於感測訊號TP_GOA的振幅。

綜上所述，本發明所提出的閘極驅動電路之中包含了閘極訊號產生電路以及閘極訊號同步電路，並藉由閘極訊號同步電路在觸控面板的感測期間內來控制閘極訊號產生電路的輸出，以使閘極訊號產生電路在觸控面板的感測期間內能夠同步地輸出與感測訊號實質上相同的同步訊號，因此 可以使觸控面板內的掃描線在觸控面板的感測期間內接收到實質上與感測訊號相同的同步訊號，藉此使在感測期間內接收感測訊號的共同電極與掃描線之間的寄生電容兩端具有實質上相同的電位，故能有效改善此寄生電容對於感測訊號的影響，並使感測訊號的傳遞更有效率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧閘極驅動電路

101‧‧‧閘極訊號產生電路

102‧‧‧閘極訊號同步電路

Bi‧‧‧輸入訊號

CK‧‧‧第一時序訊號

XCK‧‧‧第二時序訊號

Gn‧‧‧閘極訊號

TP_EN‧‧‧控制訊號

TP_GOA‧‧‧感測訊號

Claims (9)

1. 一種閘極驅動電路，適用於一觸控面板，該閘極驅動電路包括：一閘極訊號產生電路，用以接收一輸入訊號、一第一時序訊號以及一第二時序訊號，並在該觸控面板的一顯示期間內依據所接收的該輸入訊號、該第一時序訊號以及該第二時序訊號而輸出一閘極訊號；以及一閘極訊號同步電路，電連接於該閘極訊號產生電路，該閘極訊號同步電路用以在該觸控面板的一感測期間接收一控制訊號以及一感測訊號，該閘極訊號同步電路用以在該控制訊號的致能期間控制該閘極訊號產生電路同步地輸出該感測訊號；其中該閘極驅動電路係用以依序操作於該顯示期間以及該感測期間，當操作於該顯示期間，該控制訊號處於禁能且該閘極訊號產生電路依據該輸入訊號、該第一時序訊號以及該第二時序訊號而至少一次輸出該閘極訊號，當操作於該感測期間，該控制訊號處於致能，該第一時序訊號以及該第二時序訊號處於禁能，而使該閘極訊號產生電路同步地輸出該閘極訊號同步電路所接收的該感測訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動電路，其中該閘極訊號同步電路包括一同步電晶體，該同步電晶體具有一第一端、一第二端以及一控制端，該同步電晶體的該第一端電連接該閘極訊號產生電路輸出閘極訊號的一端，該同步電晶體的該控制端用以接收該控制訊號，該同步電晶體的該 第二端用以接收該感測訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之閘極驅動電路，其中該閘極訊號產生電路包括一上拉單元、一下拉單元以及一驅動單元，該上拉單元用以接收該輸入訊號並輸出一上拉訊號，該驅動單元用以接收並依據該上拉訊號而輸出該閘極訊號，該下拉單元用以接收該上拉訊號以及該閘極訊號並用以將所接收的該上拉訊號以及該閘極訊號下拉至一參考電位。
4. 如申請專利範圍第3項所述之閘極驅動電路，其中該閘極訊號產生電路所輸出係為第n級的閘極訊號，上拉單元包括一第一電晶體以及一第二電晶體，該第一電晶體以及該第二電晶體各自具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一電晶體的該第一端電連接於該第二電晶體的該第一端並用以接收該輸入訊號，該第一電晶體的該第二端電連接於該第二電晶體的該第二端並用以輸出該上拉訊號，該第一電晶體的該控制端用以接收第n-1級的閘極訊號，該第二電晶體的該控制端用以接收第n+1級的閘極訊號，n為正整數。
5. 如申請專利範圍第4項所述之閘極驅動電路，其中該下拉單元包括一第三電晶體、一第四電晶體、一第五電晶體、一第六電晶體以及一第一電容，該第三電晶體、該第四電晶體、該第五電晶體以及該第六電晶體各自具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一電容的其中一端接收該第一時序訊號，該第三電晶體的該控制端電連接該第二電晶體的該第二端，該第三電晶體的該第一端電連接於該第一電 容的另外一端，該第四電晶體的該第一端電連接於該第二電晶體的該第二端，該第四電晶體的該控制端電連接於該第三電晶體的該第一端，該第五電晶體的該控制端電連接於該第三電晶體的該第一端，該第六電晶體的該控制端接收該第二時序訊號，該第六電晶體的該第一端電連接於該第五電晶體的該第一端，該第三電晶體、該第四電晶體、該第五電晶體以及該第六電晶體的該些第二端接收該參考電位。
6. 如申請專利範圍第5項所述之閘極驅動電路，其中該驅動單元包括一第七電晶體以及一第二電容，該第七電晶體具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第七電晶體的該第一端接收該第一時序訊號，該第七電晶體的該第二端電連接該第六電晶體的該第一端並用以輸出該第n級的閘極訊號，該第七電晶體的該控制端電連接該第二電晶體的該第二端，該第二電容的其中一端電連接該第七電晶體的該控制端，該第二電容的另外一端電連接於該第七電晶體的該第二端。
7. 一種閘極訊號同步方法，適用於一觸控面板之閘極驅動電路，該閘極驅動電路包括一閘極訊號產生電路以及一閘極訊號同步電路，該閘極訊號同步方法包括：於該觸控面板之一顯示期間，提供一輸入訊號、一第一時序訊號以及一第二時序訊號至該閘極訊號產生電路並據以使該閘極訊號產生電路輸出至少一閘極訊號；以及於該觸控面板之一感測期間，禁能該第一時序訊號以及該第二時序訊號，並提供一控制訊號以及一感測訊號至該閘 極訊號同步電路，以使該閘極訊號產生電路同步地輸出該閘極訊號同步電路所接收的感測訊號；其中該閘極驅動電路係用以依序操作於該顯示期間以及該感測期間，當操作於該顯示期間，該控制訊號處於禁能且該閘極訊號產生電路依據該輸入訊號、該第一時序訊號以及該第二時序訊號而至少一次輸出該閘極訊號，當操作於該感測期間，該控制訊號處於致能，該第一時序訊號以及該第二時序訊號處於禁能，而使該閘極訊號產生電路同步地輸出該閘極訊號同步電路所接收的該感測訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述的閘極訊號同步方法，其中在該控制訊號的一次致能期間內，該感測訊號被致能多次。
9. 如申請專利範圍第7項所述的閘極訊號同步方法，其中該閘極訊號的振幅大於該感測訊號的振幅。