专利名称：内嵌式多点触控液晶显示面板系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及触控面板领域，尤其涉及一种内嵌式多点触控液晶显示面板系统。
背景技术：
触控面板的技术原理是当手指或其它介质接触到屏幕时，依据不同感应方式，侦测电压、电流、声波或红外线等，进而测出触压点的坐标位置。例如电阻式触控面板即为利用上、下电极间的电位差，用以计算施压点位置检测出触控点所在。电容式触控面板是利用排列的透明电极与人体之间的静电结合所产生的电容变化，从所产生的电流或电压来检测其坐标。依据电容触控技术原理而言，其可分为表面式电容触控感测(SurfaceCapacitive)及投射式电容触控感测(Projected Capacitive)这两种技术。表面式电容感测技术架构虽构造简单，但不易实现多点触控以及较难克服电磁干扰(Electromagnetic Disturbance, EMI)及噪讯的问题,使得现今大多朝向投射电容式触控感测技术发展。投射式电容触控感测技术又可分为自感电容型(Self capacitance)及互感电容型(Mutual capacitance)。自感电容型是指触控物与导体线间产生电容稱合,并量测导体线的电容变化确定触碰发生，然而互感电容型则是当触碰发生，会在邻近两层导体线间产生电容耦合现象。习知的自感电容(self capacitance)感测技术是感测每一条导体线对地电容(Cs)，通过对地电容值变化判断是否有物体靠近电容式触控面板，其中，自感电容或对地电容并非实体电容，其为每一条导体线的寄生及杂散电容。图I为习知自感电容(selfcapacitance)感测的示意图，其在第一时间周期,先由第一方向的驱动及传感器110驱动第一方向的导体线，用以对第一方向的导体线的自感电容(Cs)充电。再于第二时间周期，驱动及传感器110侦测第一方向的导体在线的电压，用以获得m个数据。又于第三时间周期，由第二方向的驱动及传感器120驱动第二方向的导体线，以对第二方向的导体线的自感电容充电。再于第四时间周期，驱动及传感器120侦测第二方向的导体在线的电压，以获得n个数据。因此，总共可获得m+n个数据。图I中的习知自感电容(self capacitance)感测方法是在同一条导体在线同时连接有驱动电路及感测电路，先对导体线驱动后，再对同一导体线感测其信号的变化量，以决定自感电容大小。它的好处是(I)数据量较少，触控面板的单一影像(image)只有m+n笔数据，节省硬件成本；(2) 一个影像未处理数据(image raw data)取得快速,故感测触碰点所需的时间较小。因为所有第一方向导体线可同时感测(当然也可逐一感测)，然后再同时对第二方向所有的导体线进行驱动及感测，两次的不同方向导体线感测动作就可以做完一个图框，故数据量较少，同时在执行将感测信号由模拟信号转为数字信号所需的时间亦少很多；以及(3)由于数据处理的量较少，所以具有较低的功率消耗。但自感电容(self capacitance)感测方法相对应的缺点则为
(I)当触控面板上有浮接导体(如水滴，油溃等等)时，容易造成触碰点误判；以及(2)当触控面板上同时有多点触控时，会有鬼影的现象，导致自感电容(selfcapacitance)感测方法难以支持多点触控的应用。然而，电容式触控面板驱动的方法是感测互感应电容(mutual capacitance, Cm)的大小变化，用以判断是否有物体靠近 触控面板，同样地，互感应电容(Cm)并非实体电容，其为第一方向的导体线与第二方向的导体线之间互感应电容(Cm)。图2为习知互感应电容(Cm)感测的示意图，如图2所示，驱动器210配置于第一方向(Y)上，传感器220配置于第二方向00上，于第一时间周期Tl前半周期时，由驱动器210对第一方向的导体线230驱动，其使用电压Vy_l对互感应电容(Cm) 250充电，于第一时间周期Tl后半周期时，所有传感器220感测所有第二方向的导体线240上的电压(Vo_l，Vo_2,.. .，Vo_n)，以获得n个数据，经过m个驱动周期后，即可获得mXn个数据。互感应电容(Cm)感测方法的优点为(I)浮接导体和接地导体的信号不同方向，故可以很轻易的判断是否为人体触碰；以及(2)由于有每一个点的真实坐标，多点同时触摸时，可以分辨出每一个点的真实位置，互感应电容(Cm)感测方法容易支持多点触控的应用。习知的触控式平面显示器系将触控面板与平面显示器直接进行上下之迭合，因为所迭合的触控面板为透明的面板，因而平面显示器的影像可以穿透迭合在其上的触控面板进而显示影像，并通过触控面板作为输入的媒介或接口。然而这种习知的技术，因为于迭合时，必须增加一个触控面板的重量，使得平面显示器重量大幅地增加，不符合现时市场对于显示器轻薄短小的要求，更进一步说明，而直接迭合触控面板以及平面显示器时，在厚度上，增加了触控面板本身的厚度，降低了光线的穿透率，增加反射率与雾度，使屏幕显示的质量大打折扣。针对前述的缺点，触控式平面显示器改采嵌入式触控技术。嵌入式触控技术目前主要的发展方向可分为On-Cell及In-Cell两种技术。On-Cell技术是将投射电容式触控技术的感应电极(Sensor)制作在面板彩色滤光片(Color Filter, CF)的背面(即贴附偏光板面)，整合为彩色滤光片的结构。In-Cell技术则是将感应电极(Sensor)置入液晶胞OXD Cell)的结构当中，In Cell技术将触控组件整合于显示面板内，使得显示面板本身就具备触控功能，因此不需要另外进行与触控面板贴合或是组装的制程，这样技术通常都是由TFT IXD面板厂开发。内嵌式多点触控面板(In-Cell Multi-Touch Panel)技术渐渐成熟，触控功能直接整合于面板生产制程中，不需再加一层触控玻璃，因此可维持原面板的薄度进而减少成本。图3A为习知内嵌式多点触控面板(In-Cell Multi-Touch Panel) 300的架构示意图，由下而上依序为下偏光层(lower polarizer) 310、下玻璃基板320、薄膜晶体管层(TFTor LTPS) 330、液晶层340、共通电极及触控驱动层350、彩色滤光层(color filter) 360,上玻璃基板370、感应电极层380、及上偏光层(upper polarizer) 390。如图3A所示，为了节省成本，其将触控感应器整合进入液晶显示面板中，并将液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动共享同一层，以形成该共通电极及触控驱动层350，以节省成本。感应电极层380则位于该上玻璃基板370的上方。该薄膜晶体管层(TFTor LTPS) 330由薄膜晶体管或低温多晶娃薄膜晶体管(Low-Temperature Poly-Si ThinFilmTransistors, LTPS TFTs) 332 及透明电极 331 所组成。图3B为习知内嵌式多点触控面板的另一架构示意图。其与图3A的差别在于感应电极层380位于上玻璃基板370的下方。图3C为习知内嵌式多点触控面板的又一架构示意图。其与图3A的差别在于该共通电极及触控驱动层350位于液晶层340的下方。图3D为习知内嵌式多点触控面板的又一架构示意图。其与图3C的差别在于感应电极层380位于上玻璃基板370的下方。不论是图3A、图3B、图3C、或图3D的内嵌式多点触控面板架构，其均是利用分时法，将一个显示巾贞(frame)的时间内切成显示周期(display cycle)和触控感测周期(touch cycle)，达到共享显示面板的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动层的目的。 其时钟分别如如图4A、图4B、图4C、或及图4D所示。如图4A所示，其将一个显示图框帧的时间内分割成一显示周期和一触控感测周期，而且先执行显示面板的帧图框显示，再执行触控感测。如图4B所示，其先执行触控感测，再执行显示面板的帧图框显示。如图4C所示，其在时段A中先执行显示图框帧的部分线条，再执行触控感测，最后于时段B中执行显示该图框帧的剩余线条。如图4D所示，其改变显示的垂直同步信号(Vsync)，以当垂直同步信号(Vsync)为高电位时，执行显示面板的帧显示，当垂直同步信号(Vsync)为低电位时，执行触控感测。于美国专利早期公开案US 2012/0050217中，其第一实施例的FIG. 8的时钟采取与图4A相同的策略，先执行显示面板的图框帧显示，再执行触控感测。其显示第二实施例的FIG. 17的时钟则采取与图4C相同的策略，其先在时段A中先执行显示图框帧的部分线条，再执行触控感测，最后于时段B中执行显示该图框帧的剩余线条。其显示第三实施例的FIG. 19的显不时钟与其第一实施例相同,亦即米取与图4A相同的策略,其与第一实施例差别在于利用显示的共通电极层(Vcom)双态触变(toggle)作为触发，以进行触控侦测。其第一实施例及第三实施例为使用分时的方法将触控感测分散在每一条显示线中，而第二实施例使用分时的方法将触控感测分散每一显示图框帧中(frame)，不论第一实施例、第三实施例或第二实施例，均会牺牲显示数据及触控数据的安定时间(Settling time)。然而,此种分时工作(time sharing)方式随着显示面板的分辨率越来越高,显示驱动集成电路所需推动的像素也越来越多，因此需要的时间也越来越长。但是由于显示帧更新率(display frame rate)必须维持在60Hz以上，也就是每一巾贞都只有16. 6毫秒,然而在由于显示面板的分辨率越来越高，于16. 6毫秒内要执行显像及触控感测，也越来越困难，也限制着影像分辨率的提升，习知技术中存在着触控显示面板分辨率无法提升的问题。因此，习知内嵌式多点触控液晶显示面板系统实仍有改善的空间。
发明内容
本发明提供了一种内嵌式多点触控面板系统，以解决习知技术中显示面板分辨率无法提升的问题，同时无需改变既有显示面板的显示时钟，并可让液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动仍然可以共享同一层透明导电体，以节省成本。
本发明采用的技术手段如下一种内嵌式多点触控液晶显示面板系统，包括触控液晶显不面板，其具有薄膜晶体管层，其具有K条栅极驱动线及L条源极驱动线，依据显示像素信号及显示驱动信号，用以驱动对应的晶体管及电容，进而执行显示操作，其中，K、L为正整数；感应电极层，其具有M条第一导体线，依据触控驱动信号，用以感应是否有外部对象接近，其中，M为正整数；以及共通电极及触控驱动层，其具有N条第二导体线，用以于执行所述显示操作时，接受共同电压，以及执行触控感应时，接受所述触控驱动信号，其中，N为正整数，且K大于N，所述M条第一导体线及L条源极驱动线位于第一方向，所述K条栅极驱动线及N条第二导体线位于第二方向；以及
触控显示控制子系统，连接至所述薄膜晶体管层、感应电极层、共通电极及触控驱动层，用于依序供应所述显示驱动信号至所述K条栅极驱动线，以将对应的所述晶体管开启，并供应所述显示像素信号至所述L条源极驱动线，进而执行所述显示操作，以及所述触控显示控制子系统用于供应所述触控驱动信号至所述N条第二导体线，并由所述M条第一导体线取样感应电压，以侦测是否有外部对象靠近；所述K条栅极驱动线分成N组，每一组栅极驱动线分别对应至一条第二导体线，当一组栅极驱动线接收到所述显示驱动信号时，其相对应的所述第二导体线则连接至所述共同电压，当所述触控显示控制子系统欲供应所述触控驱动信号至第i条第二导体线时，所述触控显示控制子系统先判断同时间是否有供应所述显示驱动信号至第i组栅极驱动线，若否，所述触控显示控制子系统供应所述触控驱动信号至第i条第二导体线。采用本发明提供的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，除了可将触控感测电路整合至习知的液晶显示面板中，同时，可将液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动共享同一层透明导电体，进而节省成本。并且，本发明透过不同的驱动时钟可同时驱动液晶显示与进行触控感测，亦可以完全解决习知技术中显示及触控感测分时驱动后时间不足的问题，进而不会阻碍显示面板分辨率提升。
图I为习知自感电容感测的示意图；图2为习知互感应电容感测的示意图；图3A至图3D为习知内嵌式多点触控面板的架构示意图；图4A至图4D为习知内嵌式多点触控面板的时钟示意图；图5为本发明内嵌式多点触控液晶显示面板系统的方块图；图6为本发明触控显示控制子系统同时进行显像及触控感测一实施例的时钟图；图7为本发明触控显示控制子系统同时进行显像及触控感测另一实施例的时钟图；图8为本发明触控显示控制子系统同时进行显像及触控感测又一实施例的时钟图；图9为本发明触控显示控制子系统同时进行显像及触控感测又一实施例的时钟图10为图9实施例对触控驱动信号进行触控侦测的差分解调结构图；图11为图9实施例对触控驱动信号进行触控侦测的差分解调处理过程图；图12为图9实施例将弦波电压整个上移到DC-VCOM以上的扩展；图13为图9实施例将弦波改为方波的扩展；图14为图9实施例将弦波改为方波，并将输出准位全部移到DC-VCOM上方的扩展；图15为本发明内嵌式多点触控液晶显示面板系统的详细电路图；图16为本发明该触控显示控制子系统520同时进行显像及触控感测一实施例的 时钟图；主要组件符元说明驱动及传感器110驱动及传感器120驱动器210传感器220下偏光层310下玻璃基板320薄膜晶体管层330液晶层340共通电极及触控驱动层350彩色滤光层360上玻璃基板370感应电极层380上偏光层390内嵌式多点触控液晶显不面板系统500触控液晶显示面板510触控显示控制子系统520源极驱动装置905栅极驱动装置910感测装置915触控驱动信号产生装置920共同电压产生装置925切换装置930控制装置935可程序増益放大器940模拟至数字转换器945坐标判断装置950显示时钟控制器9351触控时钟控制器9353;
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进ー步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。图5为本发明内嵌式多点触控液晶显不面板系统500的方块图,该内嵌式多点触控液晶显不面板系统500包含ー触控液晶显不面板510、及一触控显不控制子系统520。该触控液晶显不面板510具有一薄膜晶体管层330、ー感应电极层380、一共通电极及触控驱动层(Vcom) 350，且该触控液晶显示面板510的薄膜晶体管层330、共通电极及触控驱动层(Vcom) 350、及感应电极层380的堆栈方式的排列组合可为图3A至图3D中的任ー种。该薄膜晶体管层330具有K条栅极驱动线(Gl，G2，. . .，GK)及L条源极驱动线(SOURCE I, S0URCE2, . . .，S0URCEL)，用以依据一显示像素信号及ー显示驱动信号，来驱动液晶显示面板上的像素对应的晶体管及电容，以执行显示操作，其中，K、L为正整数。为方便说明起见，于本实施例中，K为800，L为600。该薄膜晶体管层330的主动组件于本实施例中为薄膜晶体管(TFT)，于其它实施例中可为低温多晶娃薄膜晶体管(Low Temperature Poly-silicon TFT>LTPS TFT)、氧化铟嫁锋薄膜晶体管(Indium Gallium Zinc Oxide TFT>IGZO TFT)、或连续娃粒子(continuousgrain silicon, CGS)。该感应电极层380具有M条第一导体线(RX1，RX2, . .，RXM)，依据ー触控驱动信号，用以感应接近的外部对象，其中，M为正整数，于本实施例中，M为12。该共通电极及触控驱动层(Vcom) 350其具有N条第二导体线(Vcoml, Vcom2,. . . , VcomN),在显示时,接受一共同电压(Vcom),以及在触控感应时,接受该触控驱动信号，其中，N为正整数，且K大于N，于本实施例中，N 为20。该M 条第一导体线(RX1，RX2,. .，RXM)及 L 条源极驱动线(SOURCE I, SOURCE2，…，SOURCE L)位于ー第一方向(Y)，该K条栅极驱动线(Gl，G2，. . .，GK)及该N条第ニ导体线(Vcoml, Vcom2, ...,VcomN)位于ー第二方向(X)。其中，该第一方向与该第二方向互相垂直。于本实施例中，该K条栅极驱动线(G1，G2，一，GK)与该N条第二导体线(Vcoml, Vcom2, ...,VcomN)存在对应关系，亦即栅极驱动线Gl至G40对应至第二导体线Vcoml，栅极驱动线G41至G80对应至第二导体线Vcom2，依序类推。亦即，栅极驱动线Gl至G40为第一组，栅极驱动线G41至G80为第二组，…，栅极驱动线G761至G800为第二十组。更进ー步说明，第一组栅极驱动线Gl至G40系在该薄膜晶体管层330，而对应的第二导体线Vcoml系在该共通电极及触控驱动层(Vcom) 350中相同位置处，其它亦是如此。此处，SP使K是N的整数倍，也不需要一定平均分组，仅需要将K条栅极驱动线分成N组，建立对应关系即可。当K不为N的整数倍时，例如，K为802，N为20时，栅极驱动线Gl至G41对应至第ニ导体线Vcoml，栅极驱动线G42至G82对应至第二导体线Vcom2，栅极驱动线G83至G122对应至第二导体线Vcom3，依序类推。当然，亦可按照其他方式将K条栅极驱动线分成N群，分别对应N条第二导体线。该触控显示控制子系统520连接至该薄膜晶体管层330、该感应电极层380、及该共通电极及触控驱动层(Vcom) 350，该触控显示控制子系统520依序供应该显示驱动信号至该K(SOO)条栅极驱动线，用以将对应的晶体管开启，并供应该显示像素信号至该L(600)条源极驱动线，以执行显示操作，该触控显示控制子系统520依序供应该触控驱动信号至该N条第二导体线(Vcoml, Vcom2, . . .，Vcom20),并由该M条第一导体线(RXI, RX2,..，RX12)取样感应电压，用以侦测是否有外部对象接近。该K(SOO)条栅极驱动线分成N(20)组，每ー组栅极驱动线对应至一条第二导体线，当其中ー组栅极驱动线接收到该显示驱动信号吋，对应的该第二导体线则连接至该共同电压(Vcom)，用以作为显示时的接地。本发明的该触控显示控制子系统520的工作原理为当该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第i条第二导体线吋，该触控显示控制子系统520先判断是否同时有供应该显示驱动信号至第i组栅极驱动线，若否，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第i条第二导体线。藉此，同时实现显像及触控感測。若是，改变触控讯号驱动的顺序，例如先驱动i+Ι条第二导体线。图6为本发明该触控显示控制子系统520同时进行显像及触控感测的一实施例的时钟图。首先，当该触控显示控制子系统520供应该显示驱动信号至第I组栅极驱动线吋，该触控显示控制子系统520供应该共同电压(Vcom)至该N条第二导体线，以让该N条第二导体线连接至该共同电压(Vcom)。当该触控显示控制子系统5 20供应该显示驱动信号至第i组栅极驱动线吋，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第i-Ι条第二导体线，其中，i=2、。当该触控显示控制子系统520供应该显示驱动信号至第N组栅极驱动线之后，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第N条第二导体线。图6的时钟图中，显示部分的时钟完全无需改变，亦即该触控显示控制子系统520供应显示驱动信号至K条栅极驱动线(Gl，G2，. . .，G800)的时钟跟原先IXD面板的时钟相同。由图6可知，当垂直同步信号(Vsync)来了以后，第一组栅极驱动线Gl至G40，也就是在第二导体线Vcoml相同位置的栅极驱动线Gl至G40先依序驱动，此时第二导体线Vcoml不变动，即该触控显示控制子系统520并不供应该触控驱动信号至该第二导体线Vcoml。该触控显示控制子系统520供应该共同电压(Vcom)至第二导体线Vcoml及其它N-I条的第ニ导体线，以让该N条第二导体线连接至该共同电压(Vcom)。随着栅极驱动线依序被驱动到G40之后，该触控显示控制子系统520开始供应该触控驱动信号至该第二导体线Vcoml，并由该M条第一导体线(RX1，RX2,. .，RX12)取样感应电压，用以侦测该第二导体线Vcoml区域是否有该外部对象接近。当栅极驱动线依序被驱动到G80之后，该触控显示控制子系统520开始供应该触控驱动信号至该第二导体线Vcom2，并由该M条第一导体线(RX1，RX2,. .，RX12)取样感应电压，用以侦测该第二导体线Vcom2区域是否有外部对象接近。依序类推。如图6所示,依序将第二导体线Vcomf Vcom20区域内的显示及触控数据全部做完，其中作为显示的时钟完全不会因为要执行触控侦测而需要做分时或缩短驱动时间。图7为本发明该触控显示控制子系统520同时进行显像及触控感测另ー实施例的时钟图。如图7所示，该触控显示控制子系统520依ー预设时间后同时供应该显示驱动信号至该N组栅极驱动线(Gl，G2，. . .，G800)及供应该触控驱动信号至该N条第二导体线(Vcoml, Vcom2，"^Vcon^Oh如图7所示，该触控显示控制子系统520在垂直同步信号(Vsync)之后经过ー VBP时间(该VBP时间的选取依应用确定)，该触控显示控制子系统520于该预设时间(VBP时间后)依序供应该显示驱动信号至第I组栅极驱动线至第N组栅极驱动线。同吋，该触控显示控制子系统520于该预设时间(VBP时间后)依序供应该触控驱动信号至第2条第二导体线至第N条第二导体线、及第I条第二导体线。图7所示为另ー种相同概念的控制时钟，其假设驱动一条第二导体线Vcoml所需的时间小于驱动一群栅极驱动线Gl至G40所需的时间，因此，当垂直同步信号(Vsync)过后，该触控显示控制子系统520先依序驱动第一组栅极驱动线Gl至G40，其中，该第一组栅极驱动线Gl至G40在该薄膜晶体管层330的位置与该第二导体线Vcoml在该共通电极及触控驱动层(Vcom) 350的位置相同。该触控显示控制子系统520先依序驱动第一群栅极驱动线Gl至G40吋，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至第二导体线Vcom2，并依序供应该触控驱动信号至第二导体线Vcom3、Vcom4,. ..，Vcom20,最后供应该触控驱动信号至第二导体线Vcoml，进而完成一整个触控画面的触控扫瞄程序。更进ー步说明，采用本发明的驱动方法，只需要确认供应该触控驱动信号至第二导体线Vcoml吋，该触控显示控制子系统520供应该显示驱动信号已经到G40之后，就不会有问题。同时，请注意触控线的扫瞄频率不一定要等于显示线的扫瞄频率。触控屏幕的扫瞄频率也不一定要等于显示屏幕的扫瞄频率。触控屏幕的开头扫瞄时间也不一定要与显示屏幕开头显示时间同歩。另外，触控驱动信号在第二导线体(Vcom)上的驱动频率，亦不需与显示线扫描频率相同，举例来说，当显示屏幕的更新频率为60Hz时，触控屏幕的扫瞄频率可以不受限于60Hz。图8为本发明该触控显示控制子系统520同时进行显像及触控感测又一实施例的时钟图。当该触控显示控制子系统520非循序地(non-sequential)供应该触控驱动信号至第i条第二导体线吋，该触控显示控制子系统520先判断是否同时有供应该显示驱动信号至第i组栅极驱动线，若有，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至除了 第i条第二导体线以外的其它第二导体线，若没有，该触控显示控制子系统520供应该触控驱动信号至该第i条第二导体线。如图8所示，该触控显示控制子系统520非循序地(non-sequential)供应该触控驱动信号至第i条第二导体线。图9为本发明触控显示控制子系统520同时进行显像机触控感测又一实施例的时钟图。当该触控显示控制子系统520同时供应复数触控驱动信号至第i条第二导体线时，也就是同一时间有多数个VCOM同时作为触控驱动端。这些触控驱动信号，在同一时间对面板的偶合电量的总和趋近0，可以有效降低对面板上其它显示信号的干扰，以及增加后端信号的放大倍数。參看图9，以两个触控驱动信号同时用弦波驱动为例，可发现两两ー对同时驱动，其振幅、频率相同，相位相差180度，因此对面板上其它信号的偶合效应，就可以对消，进而大幅减轻触控信号对其他信号的干扰。再利用先前专利US2012/0050217的算法(Demodulate Method Of Differential Sensing Capacitive Touch,如图 10 及图 11,具体做法參见US2012/0050217，此处不再赘述)，可顺利将数据解调出来，完成触控侦測。基于复数触控驱动信号同时驱动第二导体线，并消除耦合效应干扰显示系统，有以下优点触控驱动信号几乎不干扰液晶显示面板的显示，可与显示驱动同时完成触控驱动，不占用显示时间；触控驱动信号不受限于显示信号，可任意调整频率，以闪避环境噪声；较单ー触控驱动信号而言，触控驱动信号可以使用更大的振幅而不干扰显示面板的显示，亦即SNR将可获得显著提升。图12为图9的扩展，只是将弦波电压整个上移到DC-VCOM以上。此种波形较容易于实际实现，且不会对效能产生太大影响。图13为图9的扩展，只是将弦波改为方波。方波较弦波容易实现。图14为图9的扩展，只是将弦波改为方波，并将输出准位全部移到DC-VCOM上方。图15为本发明内嵌式多点触控液晶显示面板系统500的详细电路图，该触控显示控制子系统520包含一源极驱动装置905、ー栅极驱动装置910、ー感测装置915、一触控驱动信号产生装置920、一共同电压产生装置925、一切换装置930、ー控制装置935、一组可程序増益放大器940、一组模拟至数字转换器945、及ー坐标判断装置950。该源极驱动装置905连接至该触控液晶显示面板510，用以依据该显示像素信号驱动该触控液晶显示面板510。该栅极驱动装置910连接至该触控液晶显示面板510，产生该显示驱动信号，用以驱动该触控液晶显示面板510。该感测装置915连接至该触控液晶显示面板510，用以感测该触控液晶显示面板510的信号。该触控驱动信号产生装置920，用以产生该触控驱动信号VIN，其中，该触控驱动信号产生装置920可以产生自感电容(selfcapacitance)感测技术或互感应电容(mutualcapacitance)感测技术所需的触控驱动信号VIN。该共同电压产生装置925用以产生一共同电压(Vcom)，该共同电压可为直流共同·电压(DC-Vcom)或交流共同电压(AC-Vcom)。该切换装置930连接至该触控液晶显示面板510、该触控驱动信号产生装置920、及该共同电压产生装置925。该控制装置935包含一显示时钟控制器9351、及一触控时钟控制器9353。该控制装置935连接至该源极驱动装置905、该栅极驱动装置910、该共同电压产生装置925、该感测装置915、该触控驱动信号产生装置920、及该切换装置930、该ー组可程序増益放大器940、该ー组模拟至数字转换器945、及该坐标判断装置950，用以设定该切换装置930，以将该触控驱动信号或该共同电压(Vcom)提供至该N条第二导体线，设定该栅极驱动装置910依序输出该显示驱动信号至该K条栅极驱动线，及设定该源极驱动装置905输出该显示像素信号至该L条源极驱动线。该显示时钟控制器9351连接至该源极驱动装置905、该栅极驱动装置910、及该共同电压产生装置925，用以供应该源极驱动装置905及该栅极驱动装置910输出该显示像素信号及该显示驱动信号的时钟，及控制该共同电压产生装置产生该共同电压(Vcom)的时钟。该触控时钟控制器9353连接至该显示时钟控制器9351、该感测装置915、该触控驱动信号产生装置920、及该切换装置930，用以设定该切换装置930，以将该触控驱动信号或该共同电压(Vcom)提供至该N条第二导体线。该ー组可程序増益放大器940连接至该感测装置915，用以对该M个侦测信号进行放大，进而产生M个放大侦测信号。该ー组模拟至数字转换器945连接至该ー组可程序増益放大器940，用以将该M个放大侦测信号转换为M个数字侦测信号。该坐标判断装置950连接至该ー组模拟至数字转换器器945，依据该M个数字侦测信号，用以判断接近的外部对象的坐标位置。该M条第一导体线与该N条第二导体线分别具有寄生电容及杂散电容，该M条第一导体线与该N条第二导体线之间的相迭处分别形成互感电容互感应电容(mutual capacitance, Cm)。第一导体线(RXl, RX2,. . , RX12)及第 ニ 导体线(Vcoml, Vcom2, . . . , Vcom20)中的姆一条导体线的对地电容为自感电容(Cs)。该感测装置915中具有M个感测电路，用以侦测前述互感电容，进而产生相对应的M个侦测信号。该感测装置915的每ー个感测电路由ー运算放大器9151及一回授电容所组成9153，该回授电容9153的一端连接至该运算放大器9151的反相输入端，另一端连接至该运算放大器9151的输出端，该运算放大器9151的反相输入端连接至该M条第一导体线其中之一，该运算放大器9151的非反相输入端连接至该共同电压(Vcom)。图16为本发明该触控显示控制子系统520同时进行显示及触控感测一实施例的时钟图。其与图7主要差异为该共同电压产生装置925产生交流共同电压(AC-Vcom)，亦即该触控显示控制子系统520依序供应该显示驱动信号至第I组栅极驱动线G1V40吋，于同时间，该共同电压产生装置925产生交流共同电压(AC-Vcom)给对应的该第二导体线Vcoml,该第二导体线Vcoml上为交流共同电压(AC-Vcom),而非该触控驱动信号。此时,该触控显示控制子系统520则供应该触控驱动信号至第二导体线Vcom2。由前述说明可知，本发明除了可将触控感测电路整合至习知的液晶显示面板中，同时，并将液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动共享同一层，进而 节省成本。相较于习知技术，用以将显示及触控感测采用分时工作，而非本发明于液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感测的驱动仍然可以共享同一层透明导电体，更进ー步说明，本发明透过不同的驱动时钟可同时驱动液晶显示与进行触控感测，亦可以完全解决习知技术显示及触控感测分时驱动后时间不足的问题。美国专利早期公开案US 2012/0050217的实施例一使用分时的方法将触控感测分散在每一条显示线中，而实施例ニ使用分时的方法将触控感测分散每ー显示图框中(frame),因此会牺牲显示数据及触控数据的安定时间(Settling time)。另外其实施例三利用显示的共通电极层(Vcom)双态触变(toggle)作为触发，以进行触控侦测，虽然同样是显示与触控同时进行，但却是共享显示的共通电极层(Vcom)为触控的信号，但触控侦测会受限于显示的时钟，因此无法选择适当的触控侦测频率。鉴于此，可知本发明的优点如下I.可延用原有的架构上，液晶显示面板中的共通电极层(Vcom)与触控感应器中的驱动仍然可以共享同一层透明导电体，用以节省成本。2.当液晶显示面板在驱动时，除了正在显示的栅极驱动线(G1，G2，. . .，GK)所对应的第二导体线外，其余的第二导体线中至少有一条可同时进行驱动用以侦测触控。亦即，本发明于面板显示及触控侦测可同时进行，且使用各自的信号(DC-VCOm、AC-VCOm、VIN)在不同条的第二导体线(Vcoml, Vcom2, ...,VcomN)同时打出，所以不需要牺牲任何面板显示及触控侦测的时间。3.液晶显示面板的栅极驱动线(Gl，G2，. . .，GK)及源极驱动线(SOURCE I, SOURCE2，…，SOURCE L)的时钟不必配合触控感测而做变动，完全由该触控时钟控制器经由读取液晶显示面板相关信号(例如Vsync/Hsync)来做出运算,用以闪避液晶显示面板正在更新区域所对应的第二导体线(Vcoml, Vcom2, . . . , VcomN)。4.本发明的技术，可使触控信号会自动闪避正在显示的栅极驱动线(Gl, G2，. . .，GK)所对应的第二导体线(Vcoml, Vcom2, . . .，VcomN)，用以免同时供应该共同电压(Vcom)及该触控驱动信号在同一条第二导体线(Vcoml, Vcom2,. . . , VcomN)。如此,面板显示的时钟(display timing)不需要做任何更动。亦即，触控侦测亦不需与面板显示同步，可以轻易实现如面板显示为60Hz，但触控侦测却是IOOHz等异步的状況。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内 。
权利要求
1.一种内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，包括 触控液晶显不面板，其具有 薄膜晶体管层，其具有K条栅极驱动线及L条源极驱动线，依据显示像素信号及显示驱动信号，用以驱动对应的晶体管及电容，进而执行显示操作，其中，K、L为正整数； 感应电极层，其具有M条第一导体线，依据触控驱动信号，用以感应是否有外部对象接近，其中，M为正整数；以及 共通电极及触控驱动层，其具有N条第二导体线，用以于执行所述显示操作时，接受共同电压，以及执行触控感应时，接受所述触控驱动信号，其中，N为正整数，且K大于N，所述M条第一导体线及L条源极驱动线位于第一方向，所述K条栅极驱动线及N条第二导体线位于第二方向；以及 触控显示控制子系统，连接至所述薄膜晶体管层、感应电极层、共通电极及触控驱动层，用于依序供应所述显示驱动信号至所述K条栅极驱动线，以将对应的所述晶体管开启，并供应所述显示像素信号至所述L条源极驱动线，进而执行所述显示操作，以及所述触控显示控制子系统用于供应所述触控驱动信号至所述N条第二导体线，并由所述M条第一导体线取样感应电压，以侦测是否有外部对象靠近； 所述K条栅极驱动线分成N组，每ー组栅极驱动线分别对应至一条第二导体线，当一组栅极驱动线接收到所述显示驱动信号时，其相对应的所述第二导体线则连接至所述共同电压，当所述触控显示控制子系统欲供应所述触控驱动信号至第i条第二导体线时，所述触控显示控制子系统先判断同时间是否有供应所述显示驱动信号至第i组栅极驱动线，若否，所述触控显示控制子系统供应所述触控驱动信号至第i条第二导体线。
2.根据权利要求I所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在干，当所述触控显示控制子系统供应所述显示驱动信号至第i组栅极驱动线时，所述触控显示控制子系统供应所述触控驱动信号至第i_l条第二导体线，当中，i=2、。
3.根据权利要求2所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在干，当所述触控显示控制子系统供应所述显示驱动信号至第I组栅极驱动线时，所述触控显示控制子系统供应所述共同电压至所述N条第二导体线，用以使所述N条第二导体线连接至所述共同电压。
4.根据权利要求3所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在干，当所述触控显示控制子系统供应该显示驱动信号至第N组栅极驱动线之后，所述触控显示控制子系统供应所述触控驱动信号至第N条第二导体线。
5.根据权利要求I所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述触控显示控制子系统依据预设时间后同时地供应所述显示驱动信号至所述N组栅极驱动线及所述触控驱动信号至所述N条第二导体线，所述触控显示控制子系统于所述预设时间后依序供应所述显示驱动信号于第I组栅极驱动线至第N组栅极驱动线，所述触控显示控制子系统于所述预设时间后依序供应所述触控驱动信号于第2条第二导体线至第N条第二导体线，以及第I条第二导体线。
6.根据权利要求5所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述触控显示控制子系统非循序地供应所述触控驱动信号至第i条第二导体线。
7.根据权利要求5所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述触控显示控制子系统供应复数个所述触控驱动信号至第i条第二导体线。
8.根据权利要求7所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述复数个触控驱动信号为两个，且所述两个触控驱动信号振幅、频率相同，相位相差180度。
9.根据权利要求8所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述触控驱动信号为弦波或者方波。
10.根据权利要求6所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述触控显示控制子系统包含 源极驱动装置，连接至所述触控液晶显示面板，用以依据所述显示像素信号驱动所述触控液晶显示面板； 栅极驱动装置，连接至所述触控液晶显示面板，用以产生所述显示驱动信号，进而驱动所述触控液晶显示面板； 感测装置，连接至所述触控液晶显示面板，用以感测所述触控液晶显示面板的信号； 触控驱动信号产生装置，用以产生所述触控驱动信号； 共同电压产生装置，用以产生所述共同电压； 切換装置，连接至所述触控液晶显示面板、所述触控驱动信号产生装置，以及所述共同电压产生装置；以及 控制装置，连接至所述源极驱动装置、栅极驱动装置、共同电压产生装置、感测装置、触控驱动信号产生装置及切換装置，用以设定所述切换装置，进而将所述触控驱动信号或所述共同电压提供至所述N条第二导体线，设定所述栅极驱动装置依序输出所述显示驱动信号至所述K条栅极驱动线，以及设定所述源极驱动装置输出所述显示像素信号至所述L条源极驱动线。
11.根据权利要求10所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述控制装置包含 显示时钟控制器，连接至所述源极驱动装置、栅极驱动装置及共同电压产生装置，用以供应所述源极驱动装置及所述栅极驱动装置输出所述显示像素信号及所述显示驱动信号的时钟，以及所述共同电压产生装置产生所述共同电压的时钟；以及 触控时钟控制器，连接至所述显示时钟控制器、感测装置、触控驱动信号产生装置及切换装置，用以设定切換装置，以将所述触控驱动信号或所述共同电压提供至所述N条第二导体线。
12.根据权利要求11所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述M条第一导体线与所述N条第二导体线分别具有寄生电容及杂散电容，所述M条第一导体线与所述N条第二导体线之间的相迭处分别形成互感电容。
13.根据权利要求12所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述感测装置具有M个感测电路，用以侦测所述互感电容，进而产生相对应的M个侦测信号。
14.根据权利要求13所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述触控显示控制子系统更包含 一组可程序増益放大器，连接至所述感测装置，用以对所述M个侦测信号进行放大，进而产生M个放大侦测信号； 一组模拟至数字转换器，连接至所述组可程序増益放大器，以将所述M个放大侦测信号转换为M个数字侦测信号；以及 坐标判断装置，连接至所述ー组模拟至数字转换器器，依据所述M个数字侦测信号，以判断所述接近的外部对象的坐标位置。
15.根据权利要求14所述的内嵌式多点触控液晶显示面板系统，其特征在于，所述M个感测电路分别由运算放大器及回授电容所组成，所述回授电容的一端连接至所述运算放大器的反相输入端，另一端连接至所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的反相输入端连接至所述M条第一导体线其中之一，所述运算放大器的非反相输入端连接至所述共同电压。
全文摘要
本发明提供了一种内嵌式多点触控液晶显示面板系统，包括触控液晶显示面板及触控显示控制子系统。触控液晶显示面板具有薄膜晶体管层、感应电极层及共通电极及触控驱动层。薄膜晶体管层具有K条栅极驱动线及L条源极驱动线，以执行显示操作；感应电极层具有M条第一导体线，依据触控驱动信号，用以感应接近的外部对象；共通电极及触控驱动层具有N条第二导体线，以在显示时，接受共同电压，以及在触控感应时，接受触控驱动信号。其中，K条栅极驱动线分成N组，每一组栅极驱动线对应至前述N条第二导体线其中之一，当一组栅极驱动线有显示驱动信号时，其相对应的第二导体线则连接至共同电压。
文档编号G02F1/1362GK102707480SQ20121021817
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者黄建颖, 黄彦霖 申请人:旭曜科技股份有限公司