內嵌式觸控面板及其驅動方法、觸控顯示器與流程

2024-03-26 15:22:05 1

本發明涉及觸控顯示技術領域，尤其是涉及一種內嵌式觸控面板及其驅動方法、觸控顯示器。

背景技術：

隨著顯示技術的飛速發展，觸控面板(Touch Panel)已經被廣泛的應用於手機、平板電腦等各種電子產品中。目前，觸控面板按照組成結構可以分為：外掛式觸控面板(Add on Mode Touch Panel)以及內嵌式觸控面板(In Cell Touch Panel)。其中，外掛式觸控面板是將觸控面板與液晶顯示屏(Liquid Crystal Display，LCD)分開生產，然後貼合到一起成為具有觸摸功能的液晶顯示屏，其存在製作成本較高、光透過率較低、模組較厚等缺點。而內嵌式觸控面板將觸控面板的觸控電極內嵌在液晶顯示屏內部，可以減薄模組整體的厚度，透光性好、結構穩定，又可以大大降低觸控面板的製作成本，受到各大面板廠家青睞。

目前，現有的內嵌式觸控面板是利用互電容或自電容的原理實現檢測手指觸摸位置。參考圖1，現有技術中公共電壓銦錫氧化物導電薄膜示意圖。以自電容為例，常見的做法是將公共電壓銦錫氧化物(ITO)導電薄膜分割成規則排列的ITO Pad作為觸控感應的感應墊(Sensor Pad)。在顯示階段(Display term)時，ITO Pad作為一般的公共電極使用，公共電極為相應的像素PX提供公共電壓。在觸控階段(TP term)時，觸控掃描信號被施加到公共電極上，ITO Pad作為自打自收的感應墊。

參考圖2-3，其中圖2為現有的內嵌式觸控面板中的像素的驅動架構圖，圖3為現有的內嵌式觸控面板的驅動時序圖。圖2中，按行方向延伸的為柵極線Gi，按列方向延伸的為源極線Sj；每個像素PX包括開關元件T、液晶電容器LC。開關元件T被布置在柵極線Gi和源極線Sj之間的交匯處，開關元件T可以是薄膜電晶體(TFT)。開關元件T包括連接到柵極線Gi的控制端、連接到源極線Sj的輸入端、以及連接到液晶電容器LC的輸出端。每個像素PX包括像素電極(未示出)，該像素電極連接到開關元件T的輸出端(圖示A端)。液晶電容器LC另一端連接到公共電壓端(Vcom端)。

在顯示階段時，柵極線Gi控制開關元件T的打開與關閉，源極線Sj用於給液晶電容器LC充電，Vcom端為一直流準位，其作為電壓基準，通過控制像素電極與Vcom端之間的跨壓，即A端與Vcom端之間的跨壓來控制液晶偏轉的角度，從而顯示所需的畫面。在觸控階段時，Vcom端為一幅值為5V的交流信號，為防止由於柵極線Gi以及源極線Sj對Vcom端和像素電極A端的耦合效應對顯示及觸控效果造成影響，柵極線Gi以及源極線Sj也會為一幅值為5V的交流信號，我們稱之為全驅。

理想情況下，在觸控階段時，當Vcom端有幅值為5V的波動時，由於像素電極A端為浮置(Floating)狀態，其也會隨著Vcom端的幅值為5V波動而相應的有幅值為5V的波動，相應的柵極線Gi以及源極線Sj也會為幅值為5V的交流信號，以此保證顯示效果及觸控效果不變。然而實際工作過程中，由於液晶無法完全純化，所以其特性不會如真正電容特性好，且電路之間存在耦合效應；所以像素電極A端並不會完全隨著Vcom端幅值為5V的波動而同樣的有幅值為5V波動，而可能只有幅值為4.5～4.8V之間的波動。但此時柵極線Gi以及源極線Sj是由集成電路(IC)內部的控制端直接輸出，所以其波動依然是幅值為5V，以此導致柵極線Gi以及源極線Sj與像素電極A端的電壓波動範圍不一致，從而使得柵極線Gi以及源極線Sj對像素電極的耦合較重，造成顯示及觸控不良。

因此，需要對現有的內嵌式觸控面板進行改善，以解決現有的內嵌式觸控面板在觸控階段時由於全驅而導致的顯示及觸控不良問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於，提供一種內嵌式觸控面板及其驅動方法、觸控顯示器，以對現有的內嵌式觸控面板進行改善，解決現有的內嵌式觸控面板在觸控階段時由於全驅而導致的顯示及觸控不良問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種內嵌式觸控面板，包括：按行方向延伸的柵極線以及按列方向延伸的源極線，且所述柵極線和所述源極線交叉設置；開關元件，所述開關元件設置於所述柵極線和所述源極線的交叉處，且所述開關元件的控制端連接所述柵極線、輸入端連接所述源極線、輸出端連接至像素電極端；偵測單元，所述偵測單元的輸入端連接所述像素電極端，所述偵測單元的輸出端分別連接至所述柵極線的控制端以及所述源極線的控制端；在觸控階段，所述偵測單元實時偵測所述像素電極端的電壓變化量，並反饋至所述柵極線的控制端以及所述源極線的控制端，所述柵極線的控制端依據所述電壓變化量控制所述柵極線的輸出，所述源極線的控制端依據所述電壓變化量控制所述源極線的輸出，使所述柵極線和所述源極線與像素電極端的電壓變化量保持一致。

為實現上述目的，本發明還提供了一種觸控顯示器，包括本發明所述的內嵌式觸控面板。

為實現上述目的，本發明還提供了一種內嵌式觸控面板的驅動方法，所述內嵌式觸控面板包括按行方向延伸的柵極線以及按列方向延伸且與柵極線交叉設置的源極線，設置於所述柵極線和所述源極線的交叉處且控制端連接所述柵極線、輸入端連接所述源極線、輸出端連接至像素電極端的開關元件，以及輸入端連接所述像素電極端、輸出端分別連接至所述柵極線的控制端以及所述源極線的控制端的偵測單元；所述驅動方法包括：在觸控階段，利用所述偵測單元實時偵測所述像素電極端的電壓變化量，並反饋至所述柵極線的控制端以及所述源極線的控制端；所述柵極線的控制端依據所述電壓變化量控制所述柵極線的輸出，所述源極線的控制端依據所述電壓變化量控制所述源極線的輸出，使所述柵極線和所述源極線與像素電極端的電壓變化量保持一致。

本發明的優點在於，通過增設偵測單元，在觸控階段實時偵測像素電極變化量並匹配柵極線、源極線的輸出，從而保證柵極線、源極線與像素電極端的波動幅值一致，減小了柵極線、源極線對像素電極的耦合，達到改善顯示和觸控質量的目的，解決了現有內嵌式觸控螢幕在觸控階段由於全驅而導致的顯示及觸控不良問題。

附圖說明

圖1，現有技術中公共電壓銦錫氧化物導電薄膜示意圖；

圖2，現有的內嵌式觸控面板中的像素的驅動架構圖；

圖3，現有的內嵌式觸控面板的驅動時序圖；

圖4，本發明所述的內嵌式觸控面板一實施例的結構示意圖；

圖5，本發明所述的內嵌式觸控面板驅動方法一實施例的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明提供的內嵌式觸控面板及其驅動方法、觸控顯示器作詳細說明。

參考圖4，本發明所述的內嵌式觸控面板一實施例的結構示意圖。所述的內嵌式觸控面板包括：按行方向延伸的柵極線G1-Gm和按列方向延伸的源極線S1-Sn、連接到柵極線和源極線並按陣列排列的多個像素PX、以及偵測單元。柵極線G1-Gm彼此平行，源極線S1-Sn彼此平行，且柵極線G1-Gm和源極線S1-Sn交叉設置；每個像素PX包括：像素電極、連接到相應柵極線和相應源極線以及相應像素電極端的開關元件、以及連接到該開關元件的液晶電容器；偵測單元可以為一電壓感測器；偵測單元可以為一個，用於偵測所有像素PX的像素電極端的電壓變化量；偵測單元也可以為多個，用於分別偵測每一像素PX的像素電極端的電壓變化量。圖4中僅示意性的示出了一條柵極線Gi和一條源極線Sj、一個像素PX以及相應偵測單元41。

柵極線Gi按行方向延伸，源極線Sj按列方向延伸，且柵極線Gi和源極線Sj交叉設置。

每個像素PX包括開關元件T、液晶電容器LC以及像素電極(未示出)。開關元件T設置於柵極線Gi和源極線Sj的交叉處，且開關元件T的控制端連接柵極線Gi、輸入端連接源極線Sj、輸出端連接至像素電極端A。開關元件T可以是薄膜電晶體(TFT)，薄膜電晶體的柵極連接到柵極線Gi、源極連接到源極線Sj、漏極連接到像素電極端A。液晶電容器LC一端連接到像素電極端A、另一端連接到公共電壓端Vcom。

偵測單元41的輸入端連接像素電極端A、輸出端分別連接至柵極線Gi的控制端以及源極線Sj的控制端。其中，偵測單元41可以集成在集成電路(IC)內部。

在顯示階段時，偵測單元41不啟動；觸控面板工作方式不做改變，即與常規觸控面板工作方式相同。

在觸控階段，偵測單元41實時偵測像素電極端A的電壓變化量δt，並反饋至柵極線Gi的控制端以及源極線Sj的控制端；柵極線Gi的控制端依據電壓變化量δt控制柵極線Gi的輸出，源極線Sj的控制端依據電壓變化量δt控制源極線Sj的輸出，使柵極線Gi和源極線Sj與像素電極端A的電壓變化量保持一致。

具體為：進入觸控階段後，偵測單元41啟動並實時偵測像素電極端A的電壓變化量δt，並將δt反饋給柵極線Gi、源極線Sj的控制端，柵極線Gi、源極線Sj的控制端得到δt後便會控制柵極線Gi、源極線Sj的全驅波動幅值也同時為δt，從而保證柵極線Gi、源極線Sj與像素電極端A的波動幅值一致，以此來減小柵極線Gi、源極線Sj對像素電極的耦合，達到改善顯示和觸控質量的目的。

本發明還提供了一種觸控顯示器，所述的觸控顯示器包括本發明所述的內嵌式觸控面板。採用本發明所述的內嵌式觸控面板的觸控顯示器，通過偵測像素電極變化量並匹配柵極線、源極線的輸出，改善了內嵌式觸控面板全驅的方式，解決了現有內嵌式觸控螢幕在觸控階段由於全驅而導致的顯示及觸控不良問題。

參考圖5，本發明所述的內嵌式觸控面板驅動方法一實施例的流程圖。所述內嵌式觸控面板包括按行方向延伸的柵極線G1-Gm以及按列方向延伸且與柵極線G1-Gm交叉設置的源極線S1-Sn，設置於柵極線G1-Gm和源極線S1-Sn的交叉處且控制端連接柵極線、輸入端連接源極線、輸出端連接至像素電極端的開關元件，以及輸入端連接像素電極端、輸出端分別連接至柵極線的控制端以及源極線的控制端的偵測單元。

具體為：柵極線G1-Gm彼此平行，源極線S1-Sn彼此平行，且柵極線G1-Gm和源極線S1-Sn交叉設置。多個像素PX連接到柵極線和源極線並按陣列排列，每個像素PX包括：像素電極、連接到相應柵極線和相應源極線以及相應像素電極端的開關元件、以及連接到該開關元件的液晶電容器。開關元件T設置於柵極線Gi和源極線Sj的交叉處，且開關元件T的控制端連接柵極線Gi、輸入端連接源極線Sj、輸出端連接至像素電極端A。開關元件T可以是薄膜電晶體(TFT)，薄膜電晶體的柵極連接到柵極線Gi、源極連接到源極線Sj、漏極連接到像素電極端A。液晶電容器LC一端連接到像素電極端A、另一端連接到公共電壓端Vcom。偵測單元的輸入端連接像素電極端A、輸出端分別連接至柵極線Gi的控制端以及源極線Sj的控制端；其中，偵測單元可以集成在集成電路(IC)內部；偵測單元可以為一個，用於偵測所有像素PX的像素電極端的電壓變化量；偵測單元也可以為多個，用於分別偵測每一像素PX的像素電極端的電壓變化量。

本發明所述的內嵌式觸控面板驅動方法包括如下步驟：S51：在觸控階段，利用偵測單元實時偵測像素電極端的電壓變化量，並反饋至柵極線的控制端以及源極線的控制端；S52：柵極線的控制端依據電壓變化量控制柵極線的輸出，源極線的控制端依據電壓變化量控制源極線的輸出，使柵極線和源極線與像素電極端的電壓變化量保持一致；以下給出詳細解釋。

S51：在觸控階段，利用偵測單元實時偵測像素電極端的電壓變化量，並反饋至柵極線的控制端以及源極線的控制端。

也即：進入觸控階段後，偵測單元41啟動並實時偵測像素電極端A的電壓變化量δt，並將δt反饋給柵極線Gi、源極線Sj的控制端。

S52：柵極線的控制端依據電壓變化量控制柵極線的輸出，源極線的控制端依據電壓變化量控制源極線的輸出，使柵極線和源極線與像素電極端的電壓變化量保持一致。

也即：柵極線Gi、源極線Sj的控制端得到δt後，分別控制柵極線Gi、源極線Sj的輸出，使其與像素電極端A的電壓變化量保持一致；即柵極線Gi、源極線Sj的波動也為δt，從而減小柵極線Gi、源極線Sj對像素電極的耦合，達到改善顯示和觸控質量的目的。

具體可以為：柵極線Gi、源極線Sj的控制端得到δt後便會控制柵極線Gi、源極線Sj的全驅波動幅值也同時為δt，從而保證柵極線Gi、源極線Sj與像素電極端A的波動幅值一致，以此來減小柵極線Gi、源極線Sj對像素電極的耦合，達到改善顯示和觸控質量的目的。

其中，步驟S51之前可以進一步包括S50：在顯示階段時，偵測單元不啟動。也即，在顯示階段時，觸控面板工作方式不做改變，即與常規觸控面板工作方式相同。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。