用于内嵌式触控屏幕及其驱动方法与流程

本发明涉及一种触控屏幕，特别是关于一种内嵌式(in-cell)触控屏幕。

背景技术：

触控屏幕为一种结合触控技术与显示技术的输出/输入装置，可让使用者直接与显示对象进行互动。电容式触控面板为一种常见触控面板，其利用电容耦合效应以检测触碰位置。当手指触碰到触控面板的表面时，相应位置的电容量会改变，因而得以检测到触碰位置。

为了制造更薄的触控屏幕，因此使用内嵌式技术，将电容制作于显示器内部，因而得以省略一些层级。然而，传统内嵌式触控屏幕具有相当的杂散电容，造成大负载，因而影响触控屏幕的灵敏度。因此，亟需提出一种驱动内嵌式触控屏幕的新颖机制，以增强灵敏度。

技术实现要素：

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种内嵌式触控屏幕的驱动方法，使得杂散电容不会对感测结果发生影响。

根据本发明实施例，触控屏幕的共电压层分割为多个共电压电极，于触控感测模式，作为感测点。将当前的共电压电极下方的多个源极线平均分为n群，其中n为大于1的整数。于每一感测周期的转换阶段，对当前的共电压电极施以第一电压V_A。对于每一群源极线，于连续n个感测周期，除了一个感测周期外，于转换周期施以第二电压V_B。对于每一感测周期，对于所有群源极线，除了一群源极线外，于转换周期施以第二电压V_B。其中第二电压V_B大约等于(n/(n-1))*V_A。

附图说明

图1显示本发明实施例的自电容内嵌式触控屏幕的透视图。

图2显示图1的共电压层。

图3显示图1的共电压电极、源极线与栅极线的等效电容的电路图。

图4显示图1的触控屏幕的操作时序图。

图5A显示本发明第一实施例的共电压电极与源极线之间的等效电容的电路图。

图5B显示图5A的触控屏幕的操作时序图。

图6A显示本发明第二实施例的共电压电极与源极线之间的等效电容的电路图。

图6B显示图6A的触控屏幕的操作时序图。

附图符号说明

100 自电容内嵌式触控屏幕

11 栅极线

13 源极线

15 共电压层

151 共电压电极

22 共电压单元

41 转换阶段

42 预充电阶段

G 栅极

S 源极

VCOM 共电压

VCOM1、VCOM2、VCOM3 共电压电极

S1、S2、S3 源极

G1、G2、G3 栅极

C_C1、C_C2 等效电容

C_S1、C_S2、C_S3 等效电容

C_G1、C_G2、C_G3 等效电容

V_A 电压/第一电压

V_B 第二电压

V_S 电压

V_G 电压

S_A 第一群源极线

S_B 第二群源极线

S_C 第三群源极线

C_{S_A} 第一等效电容

C_{S_B} 第二等效电容

C_{S_C} 第三等效电容

具体实施方式

图1显示本发明实施例的自电容(self-capacitance)内嵌式触控屏幕100的透视图。自电容内嵌式触控屏幕(以下简称触控屏幕)100主要包含栅极(G)线11、源极(S)线13及共电压(VCOM)层15，由下而上彼此隔离。为了简洁起见，触控屏幕100的一些组件未显示于图式中。例如，液晶层可设于共电压层15之上。

栅极线11横向或行向设置，源极线13则纵向或列向设置。共电压层15分割为多个共电压电极151，如图2所例示，于触控感测模式时，作为感测点(或接收(RX)电极)；且于显示模式时，连接至一共电压(例如直流电压)。

对于小型化触控屏幕100，共电压电极151、源极线13与栅极线11彼此非常接近，因此触控屏幕100具有杂散电容。图3显示共电压电极151、源极线13与栅极线11的等效电容的电路图。VCOM1、VCOM2与VCOM3表示三个相邻共电压电极151。C_C1与C_C2表示共电压电极151之间的等效电容。C_S1、C_S2与C_S3表示共电压电极151(亦即，VCOM1、VCOM2与VCOM3)与位于下方的源极线13之间的等效电容。C_G1、C_G2与C_G3表示共电压电极151(亦即，VCOM1、VCOM2与VCOM3)与位于下方的栅极线11之间的等效电容。每一感测点(或共电压电极151)具有总电容值为(C_CX+C_SX+C_GX)(其中X为1、2或3)，其所产生的负载会影响触控屏幕100的灵敏度。

图4显示触控屏幕100的操作时序图。每一感测周期包含转换阶段(conversion phase)41与预充电阶段(pre-charge phase)42。在一般的操作中，于转换阶段41，(图2的共电压单元22)对共电压电极151施以(正)电压V_A；于预充电阶段42，则不施以电压(或接地)。于整个感测周期，对位 于下方的源极线13施以固定电压V_S，且对位于下方的栅极线11施以固定电压V_G。令C_S表示共电压电极151与位于下方的源极线13之间的等效电容，C_G表示共电压电极151与位于下方的栅极线11之间的等效电容，Q_S/Q_G表示源极线13/栅极线11于转换阶段41对于共电压电极151所提供的电荷，且Q_S’/Q_G’表示源极线13/栅极线11于预充电阶段42对于共电压电极151所提供的电荷：

于转换阶段41(例如t₀至t₁)

Q_S＝(V_A-V_S)*C_S

Q_G＝(V_A-V_G)*C_G

于预充电阶段42(例如t₁至t₂)

Q_S’＝(0-V_S)*C_S

Q_G’＝(0-V_G)*C_G

于感测周期(例如t₀至t₂)

ΔQ_S＝Q_S-Q_S’＝V_A*C_S

ΔQ_G＝Q_G-Q_G’＝V_A*C_G

于感测周期，由于源极线13与栅极线11分别对共电压电极151提供电荷，因而会影响触控感测结果。为了减轻杂散电容对触控感测结果的影响，因此提出以下的实施例。

图5A显示本发明第一实施例的共电压电极151(例如VCOM1)与源极线13之间的等效电容的电路图。图5B显示图5A的触控屏幕100的操作时序图。

在本实施例中，共电压电极151(例如VCOM1)的下方有多条源极线13，将其平均分为二群：第一群源极线S_A与第二群源极线S_B。共电压电极151与第一群源极线S_A之间的第一等效电容为C_{S_A}，共电压电极151与第二群源极线S_B之间的第二等效电容为C_{S_B}。第一等效电容C_{S_A}的值大约是(原始)等效电容C_S的一半，且第二等效电容C_{S_B}的值大约是(原始)等效电容C_S的一半，亦即，C_{S_A}＝C_{S_B}＝(1/2)*C_S。

如图5B所示，于转换阶段41，对共电压电极151施以第一电压V_A；于预充电阶段42，则不施以电压(或接地)。于第偶数个感测周期的转换阶段41，对第一群源极线S_A施以第二电压V_B；于其它阶段，则不施以电压(或接地)。于第奇数个感测周期的转换阶段41，对第二群源极线S_B施以第二电压V_B；于其它阶段，则不施以电压(或接地)。

令Q_{S_A}表示第一群源极线S_A对于共电压电极151所提供的电荷，且Q_{S_B}表示第二群源极线S_B对于共电压电极151所提供的电荷：

于第偶数个感测周期的转换阶段41(例如t₀至t₁)

Q_{S_A}＝(V_A-V_B)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(V_A-0)*C_{S_B}

于第偶数个感测周期的预充电阶段42(例如t₁至t₂)

Q_S__A＝(0-0)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(0-0)*C_{S_B}

于整个第偶数个感测周期(例如t₀至t₂)

ΔQ_{S_A}＝(V_A-V_B)*C_{S_A}

ΔQ_{S_B}＝V_A*C_{S_B}

ΔQ_{S_A}+ΔQ_{S_B}＝(2V_A-V_B)*0.5*C_S

如果第二电压V_B为第一电压V_A的二倍(亦即，V_B＝2V_A)，则提供给共电压电极151的净电荷为零，因此杂散电容对于触控感测结果没有影响。第奇数个感测周期也有类似的情形：

于第奇数个感测周期的转换阶段41(例如t₂至t₃)

Q_{S_A}＝(V_A-0)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(V_A-V_B)*C_{S_B}

于第奇数个感测周期的预充电阶段42(例如t₃至t₄)

Q_S__A＝(0-0)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(0-0)*C_{S_B}

于整个第奇数个感测周期(例如t₂至t₄)

ΔQ_{S_A}＝(V_A-V-_B)*C_{S_A}

ΔQ_{S_B}＝V_A*C_{S_B}

ΔQ_{S_A}+ΔQ_{S_B}＝(2V_A-V_B)*0.5*C_S

类似于第偶数个感测周期，如果于第奇数个感测周期当中，第二电压V_B为第一电压V_A的二倍(亦即，V_B＝2V_A)，则提供给共电压电极151的净电荷为零，因此杂散电容对于触控感测结果没有影响。

图6A显示本发明第二实施例的共电压电极151(例如VCOM1)与源极线13(例如S1)之间的等效电容的电路图。图6B显示图6A的触控屏幕100的操作时序图。

在本实施例中，共电压电极151(例如VCOM1)下方的多条源极线13平均分为三群：第一群源极线S_A、第二群源极线S_B与第三群源极线S_C。共电压电极151与第一群源极线S_A之间的第一等效电容为C_{S_A}，共电压电极151与第二群源极线S_B之间的第二等效电容为C_{S_B}，共电压电极151与第三群源极线S_C之间的第三等效电容为C_{S_C}。第一等效电容C_{S_A}的值大约是(原始)等效电容C_S的三分之一，第二等效电容C_{S_B}的值大约是(原始)等效电容C_S的三分之一，且第三等效电容C_{S_C}的值大约是(原始)等效电容C_S的三分之一，亦即，C_{S_A}＝C_{S_B}＝C_{S_C}＝(1/3)*C_S。

如图6B所示，于转换阶段41，对共电压电极151施以第一电压V_A；于预充电阶段42，则不施以电压(或接地)。对于每一群源极线，于连续三个感测周期，除了一个感测周期外，于转换周期41施以第二电压V_B。对于每一感测周期，对于所有群源极线，除了一群源极线外，于转换周期41施以第二电压V_B。

令Q_{S_A}表示第一群源极线S_A对于共电压电极151所提供的电荷，Q_{S_B}表示第二群源极线S_B对于共电压电极151所提供的电荷，且Q_{S_C}表示第三群源极线S_C对于共电压电极151所提供的电荷：

于第(3m-2)个(m为正整数)感测周期的转换阶段41(例如t₀至t₁)

Q_{S_A}＝(V_A-V_B)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(V_A-0)*C_{S_B}

Q_{S_C}＝(V_A-V_B)*C_{S_C}

于第(3m-2)个感测周期的预充电阶段42(例如t₁至t₂)

Q_S__A＝(0-0)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(0-0)*C_{S_B}

Q_{S_C}＝(0-0)*C_{S_C}

于整个第(3m-2)个感测周期(例如t₀至t₂)

ΔQ_{S_A}＝(V_A-V_B)*C_{S_A}

ΔQ_{S_B}＝V_A*C_{S_B}

ΔQ_{S_C}＝(V_A-V_B)*C_{S_C}

ΔQ_{S_A}+ΔQ_{S_B}+ΔQ_{S_C}＝(3V_A-2V_B)*(1/3)*C_S

如果第二电压V_B为第一电压V_A的一倍半(亦即，V_B＝1.5V_A)，则提供给共电压电极151的净电荷为零，因此杂散电容对于触控感测结果没有影响。第(3m-1)个感测周期也有类似的情形：

于第(3m-1)个感测周期的转换阶段41(例如t₂至t₃)

Q_{S_A}＝(V_A-V_B)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(V_A-V_B)*C_{S_B}

Q_{S_C}＝(V_A-0)*C_{S_C}

于第(3m-1)个感测周期的预充电阶段42(例如t₃至t₄)

Q_S__A＝(0-0)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(0-0)*C_{S_B}

Q_{S_C}＝(0-0)*C_{S_C}

于整个第(3m-1)个感测周期(例如t₂至t₄)

ΔQ_{S_A}＝(V_A-V_B)*C_{S_A}

ΔQ_{S_B}＝(V_A-V_B)*C_{S_B}

ΔQ_{S_C}＝V_A*C_{S_C}

ΔQ_{S_A}+ΔQ_{S_B}+ΔQ_{S_C}＝(3V_A-2V_B)*(1/3)*C_S

类似于第(3m-2)个感测周期，如果于第(3m-1)个感测周期当中，第二电压V_B为第一电压V_A的一倍半(亦即，V_B＝1.5V_A)，则提供给共电压电极151的净电荷为零，因此杂散电容对于触控感测结果没有影响。第3m个感测周期也有类似的情形：

于第3m个感测周期的转换阶段41(例如t₄至t₅)

Q_{S_A}＝(V_A-0)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(V_A-V_B)*C_{S_B}

Q_{S_C}＝(V_A-V_B)*C_{S_C}

于第3m个感测周期的预充电阶段42(例如t₅至t₆)

Q_S__A＝(0-0)*C_{S_A}

Q_{S_B}＝(0-0)*C_{S_B}

Q_{S_C}＝(0-0)*C_{S_C}

于整个第3m个感测周期(例如t₄至t₆)

ΔQ_{S_A}＝V_A*C_{S_A}

ΔQ_{S_B}＝(V_A-V_B)*C_{S_B}

ΔQ_{S_C}＝(V_A-V_B)*C_{S_C}

ΔQ_{S_A}+ΔQ_{S_B}+ΔQ_{S_C}＝(3V_A-2V_B)*(1/3)*C_S

类似于第(3m-1)个感测周期，如果于第3m个感测周期当中，第二电压V_B为第一电压V_A的一倍半(亦即，V_B＝1.5V_A)，则提供给共电压电极151的净电荷为零，因此杂散电容对于触控感测结果没有影响。

一般来说，共电压电极151下方的多条源极线13平均分为n群(n为大于1的整数)。于转换阶段41，对共电压电极151施以第一电压V_A；于预充电阶段42，则不施以电压(或接地)。对于每一群源极线，于连续n个感测周期，除了一个感测周期外，于转换周期41施以第二电压V_B。对于每一感测周期，对于所有群源极线，除了一群源极线外，于转换周期41施以第二电压V_B。如果第二电压V_B大约等于(n/(n-1))*V_A，则提供给共电压电极151的净电荷为零，因此杂散电容对于触控感测结果没有影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明的权利要求内。