触控显示装置以及触控显示装置的控制方法与流程

本发明关于一种触控显示装置，且特别是一种无须额外设置电极单元，而使用一般显示装置的像素电极作为电极单元来获取触控信息的触控显示装置及其使用的控制方法。

背景技术：

现有触控显示装置具有触控显示面板，触控显示面板可以分为外挂式(on-cell)触控显示面板或内嵌式(in-cell)触控显示面板。外挂式触控显示面板是由彼此贴合的显示面板与触控面板而形成，而内嵌式触控显示面板则是使用半导体制程将显示面板与触控面板整合为单个面板。

显示面板具有多个像素电极，且多个像素电极依据用以目前要显示的影像，分别被施加多个像素电压，以藉此显示所述影像。触控面板配置有多个电极单元，以感测信号量，并且触控显示装置所连接的控制器可以依据电极单元感测的信号量来获取触控信息。不管是外挂式触控显示面板或内嵌式触控显示面板，目前都需要设置额外的电极单元来感测信号量。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种触控显示装置的控制方法，其中触控显示装置包括多个像素电极以显示影像，且控制方法的步骤说明如下。根据影像，获得多个像素电极中N个像素电极所对应的增益补偿值，其中N为大于等于1的正整数。然后，对N个像素电极施加N个像素电压，并检测N 个像素电极的电容变化量，其中N个像素电压根据影像产生。接着，依据增益补偿值对电容变化量进行补偿，以获得电容感应值，其中电容感应值用于计算触碰信息。

本发明实施例还提供一种触控显示装置，此触控显示装置包括多个像素电极与控制单元，其中控制单元用以执行上述控制方法。

综合以上所述，上述控制显示装置可以使用显示面板作为触控显示面板，亦即无须额外地增设电极单元来进行触碰检测，从而减少触控显示装置的厚度与制造成本。

为使本发明所属技术领域具有通常知识者能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1A是本发明实施例的触控显示装置的电路示意图。

图1B是本发明另一实施例的触控显示装置的电路示意图。

图1C是本发明另一实施例的触控显示装置的电路示意图。

图1D是本发明另一实施例的触控显示装置的电路示意图。

图2是本发明实施例的触控显示装置的一个像素单元的布局示意图。

图3是本发明实施例的触控显示装置的触控显示面板的剖面示意图。

图4是本发明实施例的用于触控显示装置的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种触控显示装置及此触控显示装置所使用的控制方法。通过所述控制方法，触控显示装置可以在N个像素电极被施加N个像素电压以显示影像，同时感测N个像素电极的电容变化量，其中N为大于等于1的正整数。也就是说，在栅极线被使能(enabled)的期间，此栅极在线的多个像素电极会被施加多个像素电压，其中每N个像素电极会被选作为一个电极单元，以感测每一电极单元的电容变化量。由于触控显示装置的分辨率高，各像素电极之间的距离小，因此在用来做触碰检测的用途时，若欲对手指或触控笔等对象进行检测，则N可以对应对象尺寸选择为大于等于2，也就是把两个以上的像素电极选作为一个电极单元；若欲对指纹进行辨识时，则N可以选择为1或2等较小的数量，以利进行指纹辨识的用途。

由于多个像素电极依据影像分别被施加不同的像素电压，因此，需要预先地根据影像计算同一电极单元中N个像素电极的增益补偿值，以在感测每N个像素电极的电容变化量之后，对感测到的电容变化量依据相应的增益补偿值进行补偿，从而获得每一电极单元的电容感应值，其中此电容感应值可用于计算触碰信息，其中该触碰信息可用于手指触碰检测或指纹辨识等。

由于所述触控显示装置是在N个像素电极被施加N个像素电压以显示影像时，同时感测N个像素电极的电容变化量，因此，所述触控显示装置无须额外地设置用以获取触控信息的电极单元，而可以使用一般的显示装置来实现所述触控显示装置。

接着，请参照图1A，图1A是本发明实施例的触控显示装置的电路示意图。触控显示装置1A包括了控制单元与触控显示面板14。控制单元包括源极驱动电路11、栅极驱动电路12、自容感测电路13、增益补偿值产生器15以及显示电路16。显示电路16电性连接源极驱动电路11、栅极 驱动电路12与增益补偿值产生器15。栅极驱动电路12通过多条栅极线G₁～G₅电性连接触控显示面板14，而源极驱动电路11与自容感测电路13通过多条数据线S₁～S₄电性连接触控显示面板14。

触控显示面板14包括多个像素单元及共电极COM，其中多条栅极线G₁～G₅电性绝缘于多条数据线S₁～S₄。每一个像素单元包括薄膜晶体管TFT与像素电极PE_i,j，每一个像素单元的薄膜晶体管TFT的汲极电性连接其像素电极PE_i,j。同一列的像素单元的薄膜垫晶体管TFT的栅极电性连接同一条栅极线G_i，同一行的像素单元的薄膜垫晶体管TFT的源极电性连接同一条数据线S_j，其中i例如为1～4的整数，而j例如为1～5的整数。触控显示面板14并没有额外地设置有电极单元来进行触碰检测，而是一般的显示面板。

显示电路16用以提供影像的像素数据给源极驱动电路11、栅极驱动电路12以及增益补偿值产生器15，使得源极驱动电路11、栅极驱动电路12以及增益补偿值产生器15根据影像的像素数据实现对应的功能。

源极驱动电路11接收影像的像素数据，并且依据影像产生对应像素电极PE_i,j的像素电压，以使像素电极PE_i,j可以显示影像的第i列第j行的像素。一般来说，源极驱动电路11会对像素数据作伽玛校正(gamma correction)，以产生对应的多个像素电压。栅极驱动电路12用以使能栅极线G_i，以选择电性连接栅极线G_i的像素单元的像素电极PE_i,1～PE_i,4。

在源极驱动电路11接收影像的像素数据时，增益补偿值产生器15也会接收影像的像素数据，并且产生被选作为电极单元的N个像素电极PE_i,j～PE_i,j+N-1对应的增益补偿值。因此，在自容感测电路13感测到此N个像素电极PE_i,j～PE_i,j+N-1的电容变化量时，会依据增益补偿值对此电容变化量进行补偿，而产生此N个像素电极PE_i,j～PE_i,j+N-1的电容感应值，其中电容感应值可以用来计算触碰信息。

于此实施例中，N可以为2，位于栅极线G_i上且分别对应数据线S₁与S₂的两个像素电极PE_i,1、PE_i,2可以被选作为一个电极单元(以下简称第一电极单元)，而位于栅极线G_i上且分别对应数据线S₃与S₄的两个像素电极PE_i,3、PE_i,4可以被选作为另一个电极单元(以下简称第二电极单元)。增益补偿值产生器15分别计算出上述两个电极单元所对应的增益补偿值。

在栅极线G_i被使能时，栅极线G_i上分别对应数据线S₁～S₄的像素电极PE_i,1～PE_i,4会被分别施加对应的4个像素电压，同时像素电极PE_i,1、PE_i,2的电容变化量以及像素电极PE_i,3、PE_i,4的电容变化量会被感测。然后，自容感测电路13会对像素电极PE_i,1、PE_i,2的电容变化量以及像素电极PE_i,3、PE_i,4的电容变化量分别根据两个计算出来的增益补偿值进行补偿，以藉此获得第一及第二电极单元的电容感测值。

以下进一步地介绍自容感测电路13的其中一种实现方式，然而，此自容感测电路13的实现方式并非用以限制本发明。于此实施例中，自容感测电路13包括补偿单元131与转换单元132，其中补偿单元13电性连接所有数据线S₁～S₄、增益补偿值产生器15与转换单元132。

补偿单元131包括多个放大器AMP，其中每一个放大器AMP用以接收对应像素电极PE_i,j的电容变化量，并根据其接收的增益补偿值对其接收的电容变化量进行补偿。转换单元132包括多个模拟数字转换器ADC，其中每一个模拟数字转换器ADC电性连接对应的放大器AMP，用以将补偿后的电容变化量进行模拟数字转换。

另外，自容感测电路13还包括了运算电路(未绘于图1A)用以将数位的像素电极PE_i,j、PE_i,j+N-1的电容变化量转换为电容感应值来作为前述第一电极单元所对应的触碰信息。接着，自容感测电路13中的触控电路(未绘于图1A)根据电容感应值执行对应的触控功能。

以下进一步地介绍增益补偿值产生器15的其中一种实现方式，然而，此增益补偿值产生器15的实现方式并非用以限制本发明。于此实施例中，增益补偿值产生器15包括校正单元151、平均单元152与增益补偿值产生单元153，其中校正单元151电性连接平均单元152，而增益补偿值产生单元153电性连接平均单元152与自容感测电路13的补偿单元131。

附带一提，于此实施例中，增益补偿值产生器15独立于自容感测电路13与显示电路16。然而，本发明并不以此为限。于其它实施例中，增益补偿值产生器15可以包含于自容感测电路13或显示电路16之中。

校正单元151用以接收影像的像素数据，以对影像的像素数据进行校正，其中此校正对应于源极驱动电路11对影像的像素数据所进行的校正。例如，源极驱动电路11会对影像的像素数据进行伽玛校正，故校正单元151也需要对应地对影像的像素数据进行伽玛校正，以产生像素电极PE_i,j、PE_i,j+N-1的像素电压。接着，平均单元152会将像素电极PE_i,j、PE_i,j+N-1的像素电压作一般或加权平均运算，以获得像素电极PE_i,j、PE_i,j+N-1的平均电压值。

之后，增益补偿值产生单元153会接收像素电极PE_i,j、PE_i,j+N-1的平均电压值，以产生对应像素电极PE_i,j、PE_i,j+N-1的增益补偿值，其中像素电极PE_i,j、PE_i,j+N-1的像素电压越高，则对应的增益补偿值越低，相反地，像素电极PE_i,j、PE_i,j+N-1的像素电压越低，则对应的增益补偿值越高。举例来说，增益补偿值产生单元153可以例如是一个倒数计算单元，用以计算像素电极PE_i,j、PE_i,j+N-1的平均电压值的倒数，来做为该电极单元所对应的增益补偿值。然而，本发明并不以增益补偿值产生单元153的实现方式为限。

以上述N为2的例子，平均单元152会计算像素电极PE_i,1、PE_i,2的像素电压的平均电压值，以及计算像素电极PE_i,3、PE_i,4的像素电压的平均电压值。然后，增益补偿值产生单元153会计算像素电极PE_i,1、PE_i,2的像素 电压的平均电压值的倒数，以及计算像素电极PE_i,3、PE_i,4的像素电压的平均电压值的倒数，以藉此产生对应第一及第二电极单元的增益补偿值。

接着，请参照图1B，图1B是本发明另一实施例的触控显示装置的电路示意图。相较于图1A的触控显示装置1，图1B的触控显示装置1’中的增益补偿值产生器15’不具有平均单元。图1B的实施例仅用于N为1的情况，也就是每一个电极单元仅包含一个像素电极PE_i,j，且增益补偿值产生单元153是计算像素电极PE_i,j的像素电压的倒数，以产生对应该电极单元的增益补偿值。

然后，请参照图1C，图1C是本发明另一实施例的触控显示装置的电路示意图。相较于图1A的触控显示装置1，图1C的触控显示装置1”中的增益补偿值产生器15”不是接收影像的像素数据，而是另外自源极驱动电路11获取各像素电极PE_i,j的像素电压，因此增益补偿值产生器15”并不具有校正单元。

再者，请参照图1D，图1D是本发明另一实施例的触控显示装置的电路示意图。相较于图1C的触控显示装置1”，图1D的触控显示装置1”’中的增益补偿值产生器15”’不具有平均单元。图1D的实施例仅用于N为1的情况，也就是每一个电极单元仅有一个像素电极PE_i,j，且增益补偿值产生单元153是计算像素电极PE_i,j的像素电压的倒数，以产生对应像素电极PE_i,j的增益补偿值。

在此请注意，图1A～1D的触控显示面板14可以是横向电场效应(IPS)显示面板，亦即，触控显示装置1为横向电场效应显示装置，其中每一个像素单元的布局说明如下。然而，本发明并不以触控显示装置1的触控显示面板14的类型为限。

请参照图2，图2是本发明实施例的触控显示装置的一个像素单元的布局示意图。于像素单元2中，栅极线G_i与数据线S_j位于不同层，且彼 此未电性连接。像素电极PE_i,j与数据线S_j位于同一层，但与共电极COM位于不同层，且彼此未电性连接，而能在彼此有电压差时形成一个横向电场。薄膜晶体管TFT的栅极、源极与汲极分别电性连接栅极线G_i、数据线S_j与像素电极PE_i,j。

在此请注意，图2仅是像素单元2的一种布局方式，且本发明并不限制像素单元2的布局方式，亦即，不限制像素电极PE_i,j与数据线S_j位于同一层，也不限制像素电极PE_i,j与共电极COM位于不同层，其它种布局方式能使像素电极PE_i,j能够与接触的对象产生电容耦合效应的像素单元2皆能够应用于本发明。

由于上述实施例是将至少一个像素电极PE_i,j选择作为用以进行触碰检测的至少一电极单元，因此，像素电极PE_i,j本身需要能够与触碰的对象能够产生电容耦合效应。横向电场效应显示面板中的像素电极PE_i,j本身不会被遮蔽，而能够触碰的对象能够产生电容耦合效应，故其可以用来实现本发明实施例的触控显示装置。然而，本发明并不限制触控显示装置的触控显示面板14仅能为横向电场效应显示面板，其它像素电极PE_i,j不会被遮蔽而能够与接近的对象产生电容耦合效应的显示面板皆可以用来实现上述触控显示面板14。

接着，进一步地对横向电场效应显示面板的堆栈结构作进一步的说明。请参照图3，图3是本发明实施例的触控显示装置的触控显示面板的剖面示意图。于图3中，触控显示面板14为横向电场效应显示面板，且包括显示基板DP、液晶层LC、色滤波器CF、光遮蔽层BM与玻璃基板GL。液晶层LC位于显示基板DP与色滤波器CF之间，玻璃基板GL位于色滤波器之上。在玻璃基板GL的周围定义有非可视区，而非可视区底下与色滤波器CF之间设有光遮蔽层BM。

显示基板DP具有栅极线(未绘于图3)、数据线S_j、像素电极PE_i,j与共电极COM。栅极线、数据线S_j与共电极COM位于显示面板DP的不 同层，且彼此未电性连接。像素电极PE_i,j与数据线S_j位于显示面板DP的同一层，但彼此未电性连接。当像素电极PE_i,j被施加像素电压时，像素电极PE_i,j与共电极COM会产生一个横向的电场，以影响液晶层LC中的液晶的偏转，从而显示对应影像。

在此请注意，像素电极PE_i,j并没有被其它导体所遮蔽，因此，当对象(例如：手指FG)接近触控显示面板14时，手指FG可以与像素电极PE_i,j发生电容场耦合效应，而在彼此之间衍生一个感应电容C_I。因此，像素电极PE_i,j可以被选择作为电极单元，以感测其代表电容变化的信号量，并且触控显示装置可通过此信号量得到手指FG的触碰信息。

接着，请参照图4，图4是本发明实施例的用于触控显示装置的控制方法的流程示意图。所述控制方法可以执行于上述图1A～图1D实施例的触控显示装置的控制单元中，且本发明并不以此为限。

首先，在步骤S41中，增益补偿值产生器依据影像获得N个像素电极所对应的增益补偿值，其中N为大于等于1的正整数。于步骤S41中，增益补偿值产生器可以直接获得源极驱动电路所产生的N个像素电极的像素电压；或者增益补偿值产生器接收影像的像素数据，对像素数据进行伽玛校正，以获得N个像素电极的像素电压。接着，若N等于1，则直接计算像素电压的倒数，以获得增益补偿值；若N大于1，则先计算N个像素电极的像素电压的平均电压，然后，计算计算平均电电压的倒数，以获得增益补偿值。

然后，在步骤S42中，源极驱动电路对N个像素电极施加N个像素电压，同时自容感测电路检测N个像素电极的电容变化量，其中N个像素电压是根据影像所产生。再者，在步骤S43中，自容感测电路会依据增益感补偿值对N个像素电极的电容变化量进行补偿，以获得电容感应值，其中电容感应值用于计算触碰信息。

综合以上所述，本发明实施例所提供的控制显示装置及此控制显示装置的控制方法在像素电极被施加像素电压以显示影像时，对像素电极的电容变化量进行感测与补偿，以获得电容感应值，而通过电容感应值来获得触碰信息。触控显示装置可以使用显示面板作为触控显示面板，亦即无须额外地增设电极单元来进行触碰检测，从而减少触控显示装置的厚度与制造成本。

以上所述仅是本发明的实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

符号说明

1、1’、1”、1”’：触控显示装置

11：源极驱动电路

12：栅极驱动电路

13：自容感测电路

131：补偿单元

132：转换单元

14：触控显示面板

15、15’、15”、15”’：增益补偿值产生器

16：显示电路

151：校正单元

152：平均单元

153：增益补偿值产生单元

2：像素单元

ADC：模拟数字转换器

AMP：放大器

BM：光遮蔽层

CF：色滤波器

C_I：感应电容

COM：共电极

DP：显示基板

FG：手指

G₁～G₅、G_i：栅极线

GL：玻璃基板

LC：液晶层

PE_1,1、PE_1,2、PE_1,3、PE_1,4、PE_i,j：像素电极

S₁～S₄、S_j：数据线

S41～S43：步骤流程

TFT：薄膜晶体管