触控显示器及其感测方法.pdf

一种触控显示器及其感测方法。触控显示器包括一触控感测层及一主动屏蔽层。主动屏蔽层包括数个栅极线及一共同电极。感测方法包括以下步骤。在一触控模式期间，施加一触控感测信号至触控感测层。在触控模式期间，控制此些栅极线的一栅极信号同步于触控感测信号。在触控模式期间，控制共同电极的一共同信号同步于触控感测信号。

权利要求书
1.  一种触控显示器的感测方法，其中该触控显示器包括触控感测层及主动屏蔽层，该主动屏蔽层包括多个栅极线及共同电极，该感测方法包括：
在触控模式期间，施加触控感测信号至该触控感测层；
在该触控模式期间，控制这些栅极线的一栅极信号同步于该触控感测信号；以及
在该触控模式期间，控制该共同电极的共同信号同步于该触控感测信号。

2.  如权利要求1所述的感测方法，其中该栅极信号的周期(cycle)、该共同信号的周期、及该触控感测信号的周期皆被控制为相同。

3.  如权利要求1所述的感测方法，其中该栅极信号的振幅(amplitude)、该共同信号的振幅、及该触控感测信号的振幅皆被控制为相同。

4.  如权利要求1所述的感测方法，其中该主动屏蔽层还包括多个源极线，且在该触控模式期间，这些源极线被控制为浮接状态。

5.  一种触控显示器，包括：
触控感测层；
触控感测信号产生器，连接于该触控感测层，以在触控模式期间施加触控感测信号于该触控感测层；
主动屏蔽层，包括：
多个栅极线；及
共同电极；
栅极驱动器，用以施加栅极信号至这些栅极线；
共同信号驱动器，用以施加共同信号至该共同电极；以及
模式控制器，用以在该触控模式期间，控制该栅极信号同步于该触控感测信号，并控制该共同信号同步于该触控感测信号。

6.  如权利要求5所述的触控显示器，其中该模式控制器控制该栅极信号的周期(cycle)及该共同信号的周期相同于该触控感测信号的周期。

7.  如权利要求5所述的触控显示器，其中该模式控制器控制该栅极信号的振幅(amplitude)及该共同信号的振幅相同于该触控感测信号的振幅。

8.  如权利要求5所述的触控显示器，其中该主动屏蔽层还包括多个源极线，该触控显示器还包括：
源极驱动器(sourcedriver)，用以施加源极信号至这些源极线；以及
源极切换器(sourceswitch)，连接在这些源极线及该源极驱动器之间，并用以在该触控模式期间切换这些源极线至浮接状态。

9.  如权利要求5所述的触控显示器，其中该模式控制器包括一栅极切换器，该栅极切换器连接于这些栅极线及该触控感测信号产生器之间。

10.  如权利要求9所述的触控显示器，其中该模式控制器包括偏移单元，该偏移单元连接于该触控感测信号产生器及该栅极切换器之间，该偏移单元用以偏移该触控感测信号。

11.  如权利要求5所述的触控显示器，其中该模式控制器包括共同信号切换器，该共同信号切换器连接于该共同电极及该触控感测信号产生器之间。

说明书触控显示器及其感测方法
技术领域
本发明涉及一种电子装置及其控制方法，且特别涉及一种触控显示器及其感测方法。
背景技术
随着显示科技的发展，各式显示装置不断推陈出新。部分显示器包括显示面板及触控面板。触控面板设置在显示面板之上。使用者可以触控显示在显示面板上的元件，以输入信号。
为了缩小显示装置的尺寸，发展出一种TOD技术(touchondisplay)。在TOD技术中，触控面板与显示面板整合为同一个元件。也就是说，显示面板的部分元件作为触控面板的部分元件。然而，由于触控面板与显示面板整合为同一个元件，触控得检测变得容易受到干扰。
发明内容
本发明涉及一种触控显示器(touchsensingdisplay)及其感测方法。在一触控模式期间(touchmodeperiod)，栅极线(gatelines)与共同电极(commonelectrode)被控制同步于触控感测信号(touchsensingsignal)。因此，手指的触控可以精确地检测出来而不受任何的干扰。
根据本发明的第一方面，提出一种触控显示器(touchsensingdisplay)。触控显示器包括一触控感测层(touchsensorlayer)及一主动屏蔽层(activeshieldlayer)。主动屏蔽层包括数个栅极线(gatelines)及一共同电极(commonelectrode)。感测方法包括以下步骤。在一触控模式期间(touchmodeperiod)，施加一触控感测信号(touchsensingsignal)至触控感测层。在触控模式期间，控制此些栅极线的一栅极信号(gatesignal)同步于触控感测信号。在触控模式期间，控制共同电极的一共同信号(commonsignal)同步于触控感测信号。
根据本发明的一第二方面，提供一种触控显示器(touchsensingdisplay)。触控显示器包括一触控感测层(touchsensorlayer)、一触控感测信号产生器 (touchsensingsignalgenerator)、一主动屏蔽层(activeshieldlayer)、一栅极驱动器(gatedriver)、一共同信号驱动器(commonsignaldriver)及一模式控制器(modecontroller)。触控感测信号产生器连接在触控感测层，以在一触控模式期间(touchmodeperiod)施加一触控感测信号(touchsensingsignal)于触控感测层。主动屏蔽层包括数个栅极线(gatelines)及一共同电极(commonelectrode)。栅极驱动器用以施加一栅极信号(gatesignal)至此些栅极线。共同信号驱动器用以施加一共同信号(commonsignal)至共同电极。模式控制器用以在触控模式期间，控制栅极信号同步于触控感测信号，并控制共同信号同步于触控感测信号。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示触控显示器的示意图。
图2绘示触控显示器的触控功能布局图。
图3绘示触控显示器的主动屏蔽层的示意图。
图4A～图4C绘示画面显示的数个实施例。
图5绘示触控显示器的电路布局图。
图6绘示在显示模式期间及触控模式期间的触控感测信号、栅极信号、共同信号及源极信号的示意图。
【符号说明】
100：触控显示器
A00：主动屏蔽层
BL：背光模块
C00：共同电极
C01：共同信号产生器
C02：共同信号驱动器
C03：共同信号切换器
C1：第一电容
C2：第二电容
C21、C22、C23：电容
C3：第三电容
C4：第四电容
F00：手指
G00：栅极线
G01：栅极信号产生器
G02：栅极驱动器
G03：栅极切换器
G04：偏移单元
G1：彩色滤光片基板
G2：薄膜晶体管基板
MC00：模式控制器
P00：期间
P01：显示模式期间
P02：触控模式期间
P1：第一偏光板
P2：第二偏光板
R00：参考接地层
S00：源极线
S02：源极驱动器
S03：源极切换器
T00：触控感测层
T01：触控感测信号产生器
T03：触控电荷积分器
T1～T10：时间点
VC：共同信号
VG：栅极信号
VS：源极信号
VT：触控感测信号
具体实施方式
请参照图1及图2，图1绘示触控显示器(touchsensingdisplay)100的 示意图，图2绘示触控显示器100的触控功能布局图。请参照图1，触控显示器100包括一触控感测层(touchsendinglayer)T00、一主动屏蔽层(activeshieldlayer)A00、一参考接地层(referencegroundlayer)R00、一第一偏光板(polarizer)P1、一第二偏光板P2、一背光模块(backlightmodule)BL、一彩色滤光片基板(colorfiltersubstrate)G1及一薄膜晶体管基板(thinfilmtransistorsubstrate)G2。主动屏蔽层A00也是触控显示器100的主动区域矩阵。背光模块BL用以提供一背光。第一偏光板P1设置在彩色滤光片基板G1上。第二偏光板P2设置在薄膜晶体管基板G2之下。手指F00触控(绘示于图2)或触控探棒可以通过精确电容测量的手段来检测出来。触控感测层T00、主动屏蔽层A00及参考接地层R00皆具有导电性。主动屏蔽层A00可以同时提供屏蔽给触控感测层T00内的传感器。非导电且绝缘的材质设置在触控感测层T00、主动屏蔽层A00及参考接地层R060之间。举例来说，非导电且绝缘的材质可以是空气、玻璃、或聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate，PET)。或者，触控感测层T00、主动屏蔽层A00及参考接地层R00之间隙可以是真空空间。触控感测层T00、主动屏蔽层A00及参考接地层R00之间形成有效电容。
请参照图1，触控感测层T00可以是彩色滤光片基板G1上的氧化铟锡(IndiumTinOxidelayer，ITOlayer)。在一实施例中，触控感测层T00可以是形成于彩色滤光片基板G1上的乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalatefilm，PETfilm)或保护玻璃(OGS)。主动屏蔽层A00可以是薄膜晶体管基板G2上的主动区域矩阵。参考接地层R00可以是金属框罩。
请参照图2，第一电容C1形成于手指F00及触控感测层T00之间。第二电容C2形成于触控感测层T00及主动屏蔽层A00之间。第三电容C3形成于主动屏蔽层A00及参考接地层R00之间。为了准确地检测手指F00，第一电容C1的数值必须正确地测量而不受干扰。
再者，第四电容C4通过远域(farfield)形成于连接于身体的手指F00与参考接地层R00之间。
请参照图3，其绘示触控显示器100的主动屏蔽层A00的示意图。主动屏蔽层A00包括多个栅极线(gatelines)G00、多个源极线(sourcelines)S00及一共同电极(commonelectrode)C00。触控显示器100还包括一栅极驱动器(gatedriver)G02、一源极驱动器(sourcedriver)S02及一共同信号驱动 器(commonsignaldriver)C02。栅极驱动器G02用以驱动栅极线G00。源极驱动器S02用以驱动源极线S00。共同信号驱动器C02用以驱动共同电极C00。
请参照图3，在一触控模式期间，触控显示器100的画素并未被驱动(addressed)。在阵列没有主动元件操作的情况下，仅有被动元件(例如是寄生电容(parasiticcapacitances))在操作。电容C22形成于栅极线G00与源极线S00之间。电容C23形成于栅极线G00与共同电极C00之间。电容C21形成于源极线S00与共同电极C00之间。电容C21、C22、C23影响且连接于第二电容C2及欲测量的第一电容C1。在触控感测期间，若施加适当的信号于栅极线G00、源极线S00及共同电极C00，则可使得电容C21、C22、C23对第一电容C1的测量有较少的干扰。
请参照图4A～图4C，其绘示画面显示的数个实施例。在每一帧(frame)期间P00包括显示模式期间(displaymodeperiod)P01(即驱动时间(addressingtime))及触控模式期间(touchmodeperiod)P02(即间隔时间(blankingtime))。在显示模式期间P01，触控显示器100逐条扫描以显示一画面。在没有进行扫描的触控模式期间P02，维持显示画面在屏幕上并且启动触控功能。在图4A的每一帧(frame)期间P00中，显示模式期间P01的次数为一，且触控模式期间P02的次数为一。
在图4B的每一帧(frame)期间P00中，显示模式期间P01的次数为二，且触控模式期间P02的次数为二。在各个显示模式期间P01，各自扫描一半的画面。
在图4C的每一帧(frame)期间P00中，显示模式期间P01的次数为一，且触控模式期间P02的次数为二。在各个显示模式期间P01，扫描了整个画面且扫描频率高于图4A及图4B的扫描频率。
请参照图5，其绘示触控显示器100的电路布局图。触控感测信号产生器(touchsensingsignalgenerator)T01可以产生一电压(voltagestep)至触控感测层T00，以施加一触控感测信号(touchsensingsignal)VT。栅极驱动器G02用以施加一栅极信号(gatesignal)VG于栅极线G00(图3亦有绘示)。共同信号驱动器C02用以施加一共同信号VC于共同电极C00(图3亦有绘示)。源极驱动器S02用以施加一源极信号(sourcesignal)VS于源极线S00(图3亦有绘示)。
模式控制器MC00用以控制触控模式与显示模式之间的切换。模式控制 器MC00包括一栅极切换器(gateswitch)G03、一偏移单元(offsettingunit)G04及一共同信号切换器(commonsignalswitch)C03。触控显示器100还包括一栅极信号产生器(gatesignalgenerator)G01、一共同信号产生器(commonsignalgenerator)C01、一源极切换器(sourceswitch)S03及一触控电荷积分器(touchchargeintegrator)T03。
在显示模式期间P01，栅极切换器G03连接栅极信号产生器G01及栅极驱动器G02。栅极信号产生器G01提供栅极信号VG至栅极驱动器G02。栅极信号VG之一电压电平被控制使得主动区域中已选择的薄膜晶体管能维持在栅极关闭状态(GATEOFFstate)。在显示模式期间P01，在低温多晶硅(LTPS)中，此电平被设定为-8V，且由栅极驱动器G02提供给所有的栅极线G00。共同信号切换器C03连接于共同信号产生器C01及共同信号驱动器C02。源极切换器S03连接源极驱动器S02及源极线S00(绘示于图3)。
在触控模式期间P02，触控感测信号产生器T01施加触控感测信号VT于触控感测层T00。触控电荷积分器T03用以分析第一电容C1的电荷，以检测手指F00或触控探棒的触碰。栅极切换器G03连接于偏移单元G04及栅极驱动器G02。偏移单元G04用以偏移(offset)触控感测信号VT。在低温多晶硅中，通过偏移单元G04，栅极信号VG的电平可以由栅极驱动器G02提供至所有的栅极线G00且变化于-6V及-10V之间。共同信号切换器C03连接于触控感测信号产生器T01。源极切换器S03切断源极驱动器S02与源极线S00(绘示于图3)的连接。
如此一来，在触控模式期间P02，模式控制器MC00控制栅极信号VG同步于触控感测信号VT，模式控制器MC00控制共同信号VC同步于触控感测信号VT，且源极切换器S02控制源极线S00位于浮接状态(floating)。如此一来，在栅极信号VG及共同信号VC与触控感测信号VT同步的情况下，触控感测层T00及主动屏蔽层A00(包括共同电极C00、栅极线G00及源极线S00)将呈现一致且相同的电压变化(voltagestep)。因此没有电流流经触控感测层T00及主动屏蔽层A00之间，使得寄生电容(例如第二电容C2及电容C21、C22、C23)不会影响第一电容C1的测量。
在一实施例中，模式控制器MC00的栅极切换器G03、偏移单元G04及共同信号切换器C03整合于一显示器驱动芯片中。源极切换器S03设置于薄膜晶体管基板G2之上(绘示于图1)。
请参照图6，其绘示在显示模式期间P01及触控模式期间P02的触控感测信号VT、栅极信号VG、共同信号VC及源极信号VS的示意图。在时间点T1，触控显示器100位于显示模式期间P01。触控显示器100系逐条扫描以显示一画面。
在时间点T1，显示模式期间P01至触控模式期间P02的转换开始进行。源极信号VS被控制在源极信号范围的一预定值。举例来说，源极信号VS可以被控制为0V。
在时间点T2，共同信号VC被控制在触控感测信号VT的低电平，例如是0V。
在时间点T3，栅极信号VG被控制在触控感测信号VT的低电平的一偏移值，例如是-10V。
在时间点T4，源极信号VS被控制在浮接状态(floating)，且将会跟随着栅极信号VG及共同信号VC变化。
在时间点T5，触控感测信号VT施加于触控感测层T00。触控感测信号VT为一周期波。
在触控模式期间P02，栅极信号VG及共同信号VC被控制为同步于触控感测信号VT。举例来说，触控感测信号VT的周期、栅极信号VG的周期及共同信号VC的周期皆相同，且触控感测信号VT的振幅、栅极信号VG的振幅及共同信号VC的振幅皆为4V。此外，在触控模式期间P02，为了维持主动区域的画素值不被影响，栅极信号VG的最大电平及最小电平均被控制，使得主动区域的薄膜晶体管维持在关闭状态。如此一来，栅极信号VG必须位维持在薄膜晶体管处于关闭状态的范围内。举例来说，若触控感测信号VT的振幅为4V，则栅极信号VG的最小电平为-10V且栅极信号VG的最大电平为-6V(-10V+4V＝-6V)。
在时间点T6，触控模式期间P02至显示模式期间P01的转换正在进行。触控感测信号VT被控制为0V，栅极信号VG被控制为-10V，且共同信号VC被控制为0V。
在时间点T7，源极切换器S03连接源极线S00及源极驱动器S02。源极线S00被控制在源极信号范围的一预定值。举例来说，源极线S00可以被驱动为0V。
在时间点T8，栅极信号VG被控制为一般的栅极关闭电压电平，例如是 -8V。
在时间点T9，共同信号VC被控制为显示器共同电极电平(VCOMlevel)以最小化闪烁情况，例如是0.2V。
在时间点T10，触控显示器100位于显示模式期间P01。
如上所述，在触控模式期间P02，栅极信号VG及共同信号VC被控制为同步于触控感测信号VT。第一电容C1的数值不会被主动屏蔽层A00所干扰，且手指F00可以准确地检测出来。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。