一种触控显示面板的制作方法
【专利说明】一种触控显示面板
[0001]本申请为在2013年I月9日提交中国专利局、申请号为201310007356.3、发明名称为“内嵌式多点触控液晶显示面板系统”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及触控面板技术领域，特别涉及一种内嵌式触控显示面板。
【背景技术】
[0003]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，以计算施压点位置进而检测出触控点所在。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。
[0004]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)和投射式电容触控感测(Projected Capacitive)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(ElectromagneticDisturbance，EU)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。
[0005]投射式电容触控感测(Projected Capacitive)技术又可分为自感电容型(Selfcapacitance)和互感电容型(Mutual capacitance)。自感电容型是指触控物与导体线间产生电容耦合，用于量测导体线的电容变化以确定触碰发生，互感电容型则是当触碰发生时，会在邻近两层导体线间产生电容耦合现象。
[0006]已有的自感电容感测技术为感测每一条导体线对地电容Cs，由对地电容值的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，而是每一条导体线的寄生及杂散电容。图1为已有自感电容感测的示意图，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，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线上的电压，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线上的电压，以获得η个数据。因此，总共可获得m+n个数据。
[0007]图1中的已有自感电容感测方法为在同一条导体线上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:
[0008](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；
[0009](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少。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帧，故数据量较少，再者，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也少很多；以及
[0010](3)由于数据处理的量较少，所以具有较低的功率消耗。
[0011 ] 但自感电容感测方法相对应的缺点则为:
[0012](I)当触控面板上有浮接导体(如水滴，油渍等等)时，容易造成触碰点误判；以及
[0013](2)当触控面板上同时有多点触控时，会有鬼影的现象，导致自感电容感测方法难以支持多点触控的应用。
[0014]另一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，以判断是否有物体靠近触控面板，其中，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为已有互感应电容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(X)上，在第一时间周期Tl前半周期时，由驱动器210对第一方向的导体线230进行驱动，使用电压Vy_l对互感应电容Cm250进行充电，以及在第一时间周期Tl后半周期时，所有传感器220感测第二方向的导体线240上的电压(Vo_l，Vo_2,…，Vo_n)，以获得η个数据，即经过m个驱动周期后，即可获得mXn个数据。
[0015]互感应电容Cm感测方法的优点为:
[0016](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
[0017](2)由于有每一个点的真实坐标，当进行多点同时触摸时，可以分辨出每一个点的真实位置，即互感应电容Cm感测方法容易支持多点触控的应用。
[0018]而已有的触控式平面显示器是将触控面板与平面显示器直接进行上下的迭合，因为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而显示影像，并由触控面板作为输入的媒介或接口。
[0019]然而这种已有的技术，因为在迭合时，必须增加一个触控面板的重量，使得平面显示器的重量大幅地增加，不符合现在市场对于显示器轻薄短小的要求。再者，直接迭合触控面板以及平面显示器时，在厚度考虑上，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。
[0020]针对上述的缺点，触控式平面显示器改为嵌入式触控技术。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，其中，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IXDCell的结构当中，InCell技术将触控组件整合于显示面板之内，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TFTIXD面板厂开发。由于，内嵌式多点触控面板(In-Cell Mult1-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。
[0021]图3A为一已有内嵌式多点触控面板(In-Cell Mult1-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(TFT or LTPS)330、液晶层340、共通电极及触控驱动层350、彩色滤光层(colorfilter) 360、上玻璃基板370、感应电极层380和上偏光层(upper polarizer) 390。如图3A所示，为了节省成本，其是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，以形成该共通电极和触控驱动层350。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(TFT orLTPS) 330由薄膜晶体管或低温多晶娃薄膜晶体管(Low-Temperature Poly-Si Thin FilmTransistors, LTPS TFTs) 332 和透明电极 331 所组成。
[0022]图3B为已有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。
[0023]图3C为已有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和触控驱动层350位于液晶层340的下方。
[0024]图3D为已有内嵌式多点触控面板的再一架构示意图。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。
[0025]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，将一个显示帧(frame)的时间内切成显示周期(display cycle)和触控感测周期(touch cycle)，进而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，其时序分别如如图4A、图4B、图4C或图4D所示。
[0026]如图4A所示，其将一个显示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显示。如图4C所示，其在时段A中先执行显示一帧的部分线条，再执行触控感测，最后在时段B中执行显示该帧的剩余线条。如图4D所示，其是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，控制显示像素信号并通过水平同步信号Hsync控制栅极驱动信号，以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。
[0027]美国专利US 2012/0050217中，其第一实施例的FIG.8的时序采取与图4A相同的策略，先执行显示面板的帧显示，再执行触控感测。其第二实施例的FIG.17的时序则采取与图4C相同的策略，其先在时段A中先执行显示一帧的部分线条，再执行触控感测，最后在时段B中执行显示该帧的剩余线条。
[0028]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。但是显示帧更新率(display frame rate)必须维持在60Hz以上，即每一帧都只有16.6毫秒。由于显示面板的分辨率越来越高，在16.6毫秒内要执行显像及触控感测，随着影像分辨率提高，而越发困难，同时也限制着影像分辨率的提升，因此已有的技术中存在着显示面板分辨率无法提升的问题。因此，已有的内嵌式多点触控液晶显示面板系统仍有改善的空间。
【发明内容】
[0029]本发明所要解