[发明专利]触控单元电路、触控面板阵列和显示面板

说明书

技术领域

本申请涉及触摸屏领域，尤其涉及一种触控单元电路、触控面板阵列和显示面板。

背景技术

近年来，触摸屏技术发展迅速。由于其可以提供良好的人机交互界面，因此被广泛地应用于消费类以及工用电子产品中。对于移动电话等消费类电子产品，触摸屏的设计要求包括：响应灵敏、低噪声、易于与显示面板集成。从而，具有触控功能的显示面板仍然保持质量轻、厚度薄、显示对比度高、低功耗等特征。现有的触摸屏技术是out-cell类型的，即具有触摸控制功能的膜层是通过贴合的方式与显示面板结合在一起。采用这种方式实现触摸控制功能是以增加显示面板的厚度、牺牲显示亮度或者增加功耗以及降低成品率等为代价。近年来，in-cell型触摸屏开始受到研究者们的广泛关注。不同于out-cell技术，in-cell型触控屏在TFT面板的内部集成了触控功能模块，不再需要在外部贴合触控屏等，因此有可能减少工艺步骤，提高成品率，而且整个显示模组更加轻薄、紧凑。

但是，现在还没有适合于大规模生产、技术成熟的in-cell技术。当触控电路集成到显示面板的内部之后，手指与触控感应电极之间的距离更远，触摸动作在触控模块的输入端口引起的信号量的幅度更小。而且对于in-cell技术而言，还需要考虑显示信号对于触控模块工作的干扰等问题。此外值得一提的是，in-cell的触控电路只能由TFT等适合于面板制造的器件构成。而传统的非晶硅或者多晶硅TFT由于迁移率、均匀性等原因并不适合于in-cell触控电路的实现。而幸运的是，金属氧化物TFT因为具有迁移率高、均匀性好、制造成本低廉、稳定性好等优势，有可能成为主流的TFT技术，而逐步地取代硅基的TFT，例如非晶硅或者多晶硅TFT等。因此，金属氧化物TFT有可能促成in-cell型触控技术的实现。然而迄今为止，还很少见到基于氧化物TFT的in-cell电路。

基于氧化物TFT的电路设计仍然存在一些挑战。首先，较实用的氧化物TFT仍然是电子导电类型(N型)。虽然有研究表明，氧化亚铜，氧化锡等材料有可能制成空穴导电类型的TFT(P型)，但是这些氧化物TFT工艺与当今主流的TFT工艺难于兼容，而且空穴的迁移率还远低于电子的迁移率，因此还难于用于电路设计。总之，对于氧化物TFT的电路设计而言，也只能用到N型器件，于是不能采用现在最主流的CMOS集成电路的设计方法。其次，氧化物TFT虽然较之于a-Si TFT迁移率高出1～2个数量级，但是还是显著地小于单晶硅器件。同时，氧化物TFT的稳定性虽然比a-Si TFT明显地改善，但是还是比单晶硅器件差。由于以上这些原因，如何设计新结构的基于氧化物TFT的触控电路，使得其具有较简单的结构、响应灵敏、抗噪声能力强，仍然是一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种适合于集成到显示面板内部，而且结构简单、控制灵敏、响应速度快的触控单元电路、触控面板阵列和显示面板。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种触控单元电路，包括：

第一晶体管，其第一电极耦合到预充电电压线，预充电电压线用于提供预充电电压，第二电极耦合到第一节点，栅极耦合到第一栅极扫描信号线，第一栅极扫描信号线用于提供第一栅极扫描信号，所述第一晶体管在第一栅极扫描信号的控制下通过预充电电压对第一节点进行充电或放电。

放大电路，其包括阈值电压为负的上拉负载晶体管和阈值电压为正的下拉驱动晶体管，上拉负载晶体管的第一电极耦合到高电平端，第二电极耦合到放大电路的输出端，栅极耦合到第二电极；下拉驱动晶体管的第一电极耦合到放大电路的输出端，第二电极耦合到地电平端，栅极作为放大电路的输入端耦合到第一节点；所述放大电路用于将第一节点的触控信号放大后输出到放大电路的输出端。

第二晶体管，其第一电极耦合到放大电路的输出端，第二电极耦合到用于输出触控信号的输出节点，栅极耦合到第二栅极扫描信号线，第二栅极扫描信号线用于提供第二栅极扫描信号，所述第二晶体管在和第二栅极扫描信号的控制下将放大电路的输出端的信号输出到输出节点；所述第一栅极扫描信号的高电平先于第二栅极扫描信号的高电平到来。

触控电容，其第一端耦合到第一节点，第二端耦合到地电平端。

自举电容，其第一端耦合到第一节点，第二端耦合到第二栅极扫描信号线。

根据本申请的第二方面，本申请提供了一种触控面板阵列，包括：

触控阵列，所述触控阵列包括M*N个阵列排布的上述的触控单元电路，M、N为正整数。