[發(fā)明專利]觸控單元電路、觸控面板陣列和顯示面板

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310385228.2
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103488362A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張盛東;廖聰維;胡治晉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕;彭家恩

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及觸摸屏領(lǐng)域，尤其涉及一種觸控單元電路、觸控面板陣列和顯示面板。

背景技術(shù)

近年來，觸摸屏技術(shù)發(fā)展迅速。由于其可以提供良好的人機(jī)交互界面，因此被廣泛地應(yīng)用于消費(fèi)類以及工用電子產(chǎn)品中。對于移動電話等消費(fèi)類電子產(chǎn)品，觸摸屏的設(shè)計要求包括：響應(yīng)靈敏、低噪聲、易于與顯示面板集成。從而，具有觸控功能的顯示面板仍然保持質(zhì)量輕、厚度薄、顯示對比度高、低功耗等特征。現(xiàn)有的觸摸屏技術(shù)是out-cell類型的，即具有觸摸控制功能的膜層是通過貼合的方式與顯示面板結(jié)合在一起。采用這種方式實(shí)現(xiàn)觸摸控制功能是以增加顯示面板的厚度、犧牲顯示亮度或者增加功耗以及降低成品率等為代價。近年來，in-cell型觸摸屏開始受到研究者們的廣泛關(guān)注。不同于out-cell技術(shù)，in-cell型觸控屏在TFT面板的內(nèi)部集成了觸控功能模塊，不再需要在外部貼合觸控屏等，因此有可能減少工藝步驟，提高成品率，而且整個顯示模組更加輕薄、緊湊。

但是，現(xiàn)在還沒有適合于大規(guī)模生產(chǎn)、技術(shù)成熟的in-cell技術(shù)。當(dāng)觸控電路集成到顯示面板的內(nèi)部之后，手指與觸控感應(yīng)電極之間的距離更遠(yuǎn)，觸摸動作在觸控模塊的輸入端口引起的信號量的幅度更小。而且對于in-cell技術(shù)而言，還需要考慮顯示信號對于觸控模塊工作的干擾等問題。此外值得一提的是，in-cell的觸控電路只能由TFT等適合于面板制造的器件構(gòu)成。而傳統(tǒng)的非晶硅或者多晶硅TFT由于遷移率、均勻性等原因并不適合于in-cell觸控電路的實(shí)現(xiàn)。而幸運(yùn)的是，金屬氧化物TFT因?yàn)榫哂羞w移率高、均勻性好、制造成本低廉、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，有可能成為主流的TFT技術(shù)，而逐步地取代硅基的TFT，例如非晶硅或者多晶硅TFT等。因此，金屬氧化物TFT有可能促成in-cell型觸控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。然而迄今為止，還很少見到基于氧化物TFT的in-cell電路。

基于氧化物TFT的電路設(shè)計仍然存在一些挑戰(zhàn)。首先，較實(shí)用的氧化物TFT仍然是電子導(dǎo)電類型(N型)。雖然有研究表明，氧化亞銅，氧化錫等材料有可能制成空穴導(dǎo)電類型的TFT(P型)，但是這些氧化物TFT工藝與當(dāng)今主流的TFT工藝難于兼容，而且空穴的遷移率還遠(yuǎn)低于電子的遷移率，因此還難于用于電路設(shè)計。總之，對于氧化物TFT的電路設(shè)計而言，也只能用到N型器件，于是不能采用現(xiàn)在最主流的CMOS集成電路的設(shè)計方法。其次，氧化物TFT雖然較之于a-Si?TFT遷移率高出1～2個數(shù)量級，但是還是顯著地小于單晶硅器件。同時，氧化物TFT的穩(wěn)定性雖然比a-Si?TFT明顯地改善，但是還是比單晶硅器件差。由于以上這些原因，如何設(shè)計新結(jié)構(gòu)的基于氧化物TFT的觸控電路，使得其具有較簡單的結(jié)構(gòu)、響應(yīng)靈敏、抗噪聲能力強(qiáng)，仍然是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N適合于集成到顯示面板內(nèi)部，而且結(jié)構(gòu)簡單、控制靈敏、響應(yīng)速度快的觸控單元電路、觸控面板陣列和顯示面板。

根據(jù)本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N觸控單元電路，包括：

第一晶體管，其第一電極耦合到預(yù)充電電壓線，預(yù)充電電壓線用于提供預(yù)充電電壓，第二電極耦合到第一節(jié)點(diǎn)，柵極耦合到第一柵極掃描信號線，第一柵極掃描信號線用于提供第一柵極掃描信號，所述第一晶體管在第一柵極掃描信號的控制下通過預(yù)充電電壓對第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充電或放電。

放大電路，其包括閾值電壓為負(fù)的上拉負(fù)載晶體管和閾值電壓為正的下拉驅(qū)動晶體管，上拉負(fù)載晶體管的第一電極耦合到高電平端，第二電極耦合到放大電路的輸出端，柵極耦合到第二電極；下拉驅(qū)動晶體管的第一電極耦合到放大電路的輸出端，第二電極耦合到地電平端，柵極作為放大電路的輸入端耦合到第一節(jié)點(diǎn)；所述放大電路用于將第一節(jié)點(diǎn)的觸控信號放大后輸出到放大電路的輸出端。

第二晶體管，其第一電極耦合到放大電路的輸出端，第二電極耦合到用于輸出觸控信號的輸出節(jié)點(diǎn)，柵極耦合到第二柵極掃描信號線，第二柵極掃描信號線用于提供第二柵極掃描信號，所述第二晶體管在和第二柵極掃描信號的控制下將放大電路的輸出端的信號輸出到輸出節(jié)點(diǎn)；所述第一柵極掃描信號的高電平先于第二柵極掃描信號的高電平到來。

觸控電容，其第一端耦合到第一節(jié)點(diǎn)，第二端耦合到地電平端。

自舉電容，其第一端耦合到第一節(jié)點(diǎn)，第二端耦合到第二柵極掃描信號線。

根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N觸控面板陣列，包括：

觸控陣列，所述觸控陣列包括M*N個陣列排布的上述的觸控單元電路，M、N為正整數(shù)。