CN105304008B - 栅极驱动器及具有该栅极驱动器的触控面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种栅极驱动器，其包括多级驱动单元(210)，其中，每一级驱动单元(210)包括：GOA驱动电路(211)和多级缓冲GOA驱动电路(212)；所述GOA驱动电路(211)在显示阶段用于输出输出信号，其中，输出信号被传递至栅极线且被传递至所述多级缓冲GOA驱动电路(212)；所述多级缓冲GOA驱动电路(212)在触控阶段对输出信号进行级传，并将输出信号传递至下一级驱动单元(210)的GOA驱动电路(211)。本发明还提供了一种具有该栅极驱动器的触控面板。本发明通过增加多级缓冲GOA驱动电路在触控阶段级传输出信号，从而避免输出信号在触控阶段被中断，进而降低了与栅极线连接的开关器件(例如薄膜晶体管)的漏电风险。

Description

栅极驱动器及具有该栅极驱动器的触控面板
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体地讲，涉及一种栅极驱动器及具有该栅极驱动器的触控面板。
背景技术
目前，较为常见的电容式触控屏通常采用OGS(One Glass Solution，即一体化触控)、On-Cell(外挂式)和In-Cell(内嵌式)三种技术。其中，采用In-Cell技术的电容式触摸屏由于其制作工艺上的优势，相比采用OGS技术和On-Cell技术的电容式触摸屏，具有更加轻薄、透光性更好、结构更加稳定等优点。
在采用In-Cell技术的电容式触控屏中，一般采用液晶面板或OLED显示面板作为显示屏。以液晶面板为例，通常采用阵列基板栅极驱动(Gate Driver On Array，GOA)技术将栅极驱动器制作在阵列基板上，从而实现对栅极线逐行扫描驱动。
在现有的一种采用In-Cell技术的高刷新频率(例如120Hz)的电容式触控屏中，沿着从上到下的顺序将液晶面板上的所有像素单元分为若干像素块。所述触控屏在显示扫描阶段利用GOA电路对相应的像素块进行驱动完毕后进入触控扫描阶段，这样可提高触控的灵敏度，但是会增加GOA电路失效的风险。这是因为在触控扫描阶段，GOA电路会暂停对栅极线进行扫描驱动，从而增加与栅极线连接的薄膜晶体管的栅极漏电的风险。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种栅极驱动器，包括多级驱动单元，其中，每一级驱动单元包括：GOA驱动电路和多级缓冲GOA驱动电路；所述GOA驱动电路在显示阶段用于输出输出信号，其中，输出信号被传递至栅极线且被传递至所述多级缓冲GOA驱动电路；所述多级缓冲GOA驱动电路在触控阶段对输出信号进行级传，并将输出信号传递至下一级驱动单元的GOA驱动电路。
进一步地，所述GOA驱动电路和每一级缓冲GOA驱动电路具有相同的电路结构。
进一步地，所述GOA驱动电路包括：级传模块，用于接收上一级的输出信号以及第二时钟信号，并根据上一级的输出信号及第二时钟信号输出第一控制信号；其中，第一级GOA驱动电路的级传模块接收的是预设的初始信号以及第二时钟信号；输出模块，用于接收第一控制信号和第一时钟信号，并根据第一控制信号和第一时钟信号输出输出信号，其中，第一时钟信号和第二时钟信号反向；下拉模块，用于接收第一控制信号和低电平信号，并根据第一控制信号和低电平信号使输出模块停止输出；下拉维持模块，用于接收高电平信号、低电平信号和第二时钟信号，并根据高电平信号、低电平信号和第二时钟信号输出下拉控制信号，其中，下拉控制信号使下拉模块保持输出模块停止输出。
进一步地，所述级传模块包括：第一开关管；其中，第一开关管的控制端用于接收第二时钟信号，第一开关管的输入端用于接收上一级的输出信号，第一开关管的输出端用于输出第一控制信号。
进一步地，所述输出模块包括：第二开关管和第三开关管；其中，第二开关管控制端连接到第一开关管的输出端，第二开关管的输入端都用于接收第一时钟信号，第二开关管的输出端用于输出输出信号；第三开关管控制端连接到第一开关管的输出端，第三开关管的输入端都用于接收第一时钟信号，第三开关管的输出端用于输出输出信号。
进一步地，所述下拉模块包括：第四开关管和第五开关管；其中，第四开关管的控制端用于接收下拉控制信号，第四开关管的输入端连接到第三开关管的输出端，第四开关管的输出端用于接收低电平信号；第五开关管的控制端用于接收下拉控制信号，第五开关管的输入端连接到第一开关管的输出端，第五开关管的输出端用于接收低电平信号。
进一步地，所述下拉维持模块包括：第六开关管、第七开关管、第八开关管和电容器；其中，第六开关管的控制端连接到第一开关管的输出端，第六开关管的输入端连接到第五开关管的控制端，第六开关管的输出端用于接收低电平信号；第七开关管的控制端连接到第八开关管的输入端，第七开关管的输入端用于接收高电平信号，第七开关管的输出端连接到第五开关管的控制端；第八开关管的控制端连接到第一开关管的输出端，第八开关管的输出端用于接收低电平信号；电容器的一端用于接收第二时钟信号，电容器的另一端连接到第八开关管的输入端。
进一步地，第一开关管至第八开关管均为N型开关管，其中，第一开关管至第八开关管中每一个的控制端为N型开关管的栅极，第一开关管至第八开关管中每一个的输入端为N型开关管的源极，第一开关管至第八开关管中每一个的输出端为N型开关管的漏极。
进一步地，所述第一时钟信号和所述第二时钟信号在触控阶段时的周期逐渐增大。
本发明的另一目的还在于提供一种触控面板，其包括上述的栅极驱动器。
本发明的有益效果：本发明通过增加多级缓冲GOA驱动电路在触控阶段级传输出信号，从而避免输出信号在触控阶段被中断，进而降低了与栅极线连接的开关器件(例如薄膜晶体管)的漏电风险。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例的触控面板的结构示意图；
图2是根据本发明的实施例的栅极驱动器的模块图；
图3是根据本发明的实施例的GOA驱动电路的模块图；
图4是根据本发明的实施例的时钟信号的波形图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。相同的标号在附图中始终表示相同的元件。
将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。
需要说明的是，在本实施例中，采用In-Cell技术的电容式触控屏为例进行说明。而在采用的In-Cell技术的电容式触控屏中，可以以液晶面板或有机发光二极管(OLED)显示面板作为示例。在本实施例中，以液晶面板作为示例。
图1是根据本发明的实施例的触控面板的结构示意图。
参照图1，触控面板100上布置传送栅极信号的多条栅极线G1至Gn和传送数据信号的多条数据线D1至Dm。栅极线G1至Gn按行方向延伸并且彼此平行，而数据线D1至Dm按列方向延伸并且彼此平行。
每个像素PX包括：开关器件，连接到相应的栅极线和相应的数据线；以及液晶电容器，连接到该开关器件。如果必要，每个像素PX也可以包括存储电容器，其中，该存储电容器与液晶电容器并联连接。在本实施例中，开关器件可为薄膜晶体管TFT，但本发明并不限制于此。
栅极驱动器200连接到栅极线G1至Gn。继续参照图1，在触控面板100的一侧布置栅极驱动器200，并且栅极线G1至Gn都连接到该栅极驱动器200。然而，本发明不限于此。也就是说，可以在触控面板100的两侧提供和布置两个栅极驱动器，并且栅极线G1至Gn都连接到两个栅极驱动器的每一个。例如，在大尺寸触控面板的情况下，很难仅通过使用一个栅极驱动器就将栅极信号从栅极线G1至Gn的一端传送到另一端。为了解决这个问题，可以提供两个栅极驱动器。一个栅极驱动器可以连接到栅极线G1至Gn的一端，而另一个栅极驱动器可以连接到栅极线G1至Gn的另一端。
数据驱动器300连接到触控面板100上的数据线D1至Dm，并向像素PX施加由灰度电压产生器(未示出)产生的灰度电压作为数据电压。如果灰度电压产生器不是提供所有的灰度电压而是仅提供基准灰度电压，则数据驱动器300可以通过将基准灰度电压分压而产生各种灰度电压，并选择各种灰度电压中的一个作为数据电压。施加到每个像素PX的数据电压和由公共电极(未示出)提供的公共电压Vcom之间的差可以被解释为是利用其对每个像素PX的液晶电容器充电的电压，即像素电压。液晶层内的液晶分子的排列根据像素电压的幅度而变化，因而通过液晶层传送的光的极性也可以变化，从而导致液晶层的透射率的变化。
根据本发明的实施例的触控面板100采用显示与触控分时扫描：在显示图像(即显示阶段)时，公共电极为相应的像素PX提供公共电压Vcom；在触控扫描(即触控阶段)时，公共电极可作为驱动电极使用，用于产生驱动信号。
以下将对根据本发明的实施例的栅极驱动器200进行详细说明。图2是根据本发明的实施例的栅极驱动器的模块图。
参照图2，根据本发明的实施例的栅极驱动器200包括多级驱动单元210。在本实施例中，由于每一级驱动单元210的结构都相同，因此以下将以其中第n级驱动单元210为例进行介绍。
第n级驱动单元210包括：GOA驱动电路211和多级缓冲GOA驱动电路212。在本实施例中，GOA驱动电路211和每一级缓冲GOA驱动电路212的结构都相同，但是两者仅有的区别在于：GOA驱动单元211在显示阶段输出输出信号，其中，输出信号一方面作为扫描信号驱动触控面板的显示区(AA区)的像素，另一方面作为级传信号传递到多级缓冲GOA驱动单元212；而每一级缓冲GOA驱动单元212输出的输出信号仅作为级传信号被传递到下一级缓冲GOA驱动单元212。这里，最后一级缓冲GOA驱动单元212将输出的输出信号传递到下一级驱动单元210的GOA驱动单元211。这样，多级缓冲GOA驱动电路212在触控阶段保持对输出信号的级传，并把输出信号传递至下一级驱动单元210的GOA驱动单元211。
在本实施例中，通过在每一级驱动单元210中增加多级缓冲GOA驱动电路212来保持对输出信号的传递延续性。例如，当在显示阶段时，GOA驱动电路211向栅极线提供输出信号；当在触控阶段时，GOA驱动电路211暂停向栅极线提供输出信号，多级缓冲GOA驱动电路212对GOA驱动电路211的输出信号保持级传，并且最后一级缓冲GOA驱动电路212将级传的输出信号在下一次显示阶段开始时传递给下一级驱动单元210的GOA驱动电路211。
由于GOA驱动电路211和每一级缓冲GOA驱动电路212的结构都相同，因此这里选取第n级驱动单元210的GOA驱动电路211进行描述介绍。
GOA驱动电路211接收低电平信号VGL、高电平信号VGH、上一级的输出信号(即上一级驱动单元210的输出信号)Gn-1、第一时钟信号CK以及第二时钟信号XCK。其中，第一级驱动单元210的GOA驱动电路211接收的上一级的输出信号为预设的初始信号。
应当理解的是，每一级缓冲GOA驱动电路212也都接收低电平信号VGL、高电平信号VGH、上一级的输出信号(即GOA驱动电路211的输出信号或者上一级缓冲GOA驱动电路212的输出信号)、第一时钟信号CK以及第二时钟信号XCK。
图3是根据本发明的实施例的GOA驱动电路的电路结构图。
参照图3，根据本发明的实施例的GOA驱动电路211包括：级传模块2111、输出模块2112、下拉模块2113以及下拉维持模块2114。
级传模块2111用于接收上一级的输出信号Gn-1以及第二时钟信号XCK，并根据上一级的输出信号Gn-1及第二时钟信号XCK输出第一控制信号K1。第一控制信号K1输出到第一节点Qn，其中，第一节点Qn为用于控制驱动信号输出的点。
输出模块2112用于接收第一控制信号K1和第一时钟信号CK，并根据第一控制信号K1和第一时钟信号CK输出输出信号Gn。其中，第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK反向。
下拉模块2113用于接收第一控制信号K1和低电平信号VGL，并根据第一控制信号K1和低电平信号VGL拉低第一节点Qn的电位。
下拉维持模块2114用于接收高电平信号VGH、低电平信号VGL和第二时钟信号XCK，并根据高电平信号VGH、低电平信号VGL和第二时钟信号XCK输出下拉控制信号C1，其中，下拉控制信号C1输出到第二节点Pn，第二节点Pn为用于控制在电路非作用期间保持电路稳定输出的点。
可选地，级传模块2111包括第一开关管T1。其中，第一开关管T1的控制端用于接收第二时钟信号XCK，第一开关管T1的输入端用于接收上一级的输出信号STn-1，第一开关管T1的输出端用于输出第一控制信号K1。具体地，第一开关管T1的输出端连接到第一节点Qn，以将第一控制信号K1输出到第一节点Qn。
输出模块2112包括第二开关管T2和第三开关管T3。其中，第二开关管T2和第三开关管T3的控制端均连接到第一节点Qn，以从第一节点Qn接收第一控制信号K1；第二开关管T2和第三开关管T3的输入端都用于接收第一时钟信号CK，第二开关管T2和第三开关管T3的输出端均输出输出信号Gn。其中，第二开关管T2的输出端输出的输出信号Gn可作为级传信号，第三开关管T3的输出端输出的输出信号Gn可用于驱动触控面板的显示区的像素。这里，应当说明的是，针对缓冲GOA驱动电路212而言，第二开关管T2和第三开关管T3的输出端输出的输出信号Gn都作为级传信号。
下拉模块2113包括第四开关管T4和第五开关管T5。其中，第四开关管T4和第五开关管T5都连接到第二节点Pn，以从第二节点Pn接收下拉控制信号C1。第四开关管T4的输入端连接到第三开关管T3的输出端，第四开关管T4的输出端用于接收低电平信号VGL。第五开关管T5的输入端连接到第一节点Qn，以从第一节点Qn接收第一控制信号K1；第五开关管T5的输出端用于接收低电平信号VGL。
下拉维持模块2114包括第六开关管T6、第七开关管T7、第八开关管T8和电容器C。其中，第六开关管T6的控制端连接到第一节点Qn，以从第一节点Qn接收第一控制信号K1；第六开关管T6的输入端连接到第二节点Pn，第六开关管T6的输出端用于接收低电平信号VGL。第七开关管T7的控制端连接到第八开关管T8的输入端，第七开关管T7的输入端用于接收高电平信号VGH，第七开关管T7的输出端连接到第二节点Pn，以向第二节点Pn输出下拉控制信号C1。第八开关管T8的控制端连接到第一节点Qn，以从第一节点Qn接收第一控制信号K1，第八开关管T8的输出端用于接收低电平信号VGL。电容器C的一端用于接收第二时钟信号XCK，电容器C的另一端连接到第八开关管T8的输入端。
在本实施例中，第一开关管T1至第八开关管T8均为N型开关管，其控制端为N型开关管的栅极，输入端为N型开关管的源极，输出端为N型开关管的漏极。
图4是根据本发明的实施例的时钟信号的波形图。其中，第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK反向。
参照图3和图4，在显示阶段时，GOA驱动电路211的驱动包括四个阶段：
级传阶段：第二时钟信号XCK和上一级的输出信号STn-1都为高电位，第一开关管T1打开，高电位信号STn-1作为第一控制信号K1将第一节点Qn拉高到高电位。第二开关管T2和第三开关管T3的控制端都为高电位，因此第二开关管T2和第三开关管T3均被打开。第八开关管T8和第六开关管T6的控制端都为高电位，因此第八开关管T8和第六开关管T6都被打开。此时，高电位的第二时钟信号XCK对电容器C进行充电，使第七开关管T7的控制端为低电位，因此第七开关管T7被关闭。此时，低电位的下拉控制信号C1被输出到第二节点Pn，第五开关管T5和第四开关管T4的控制端都为低电位，因此第五开关管T5和第四开关管T4都被关闭，使得输出信号Gn为低电位。
输出阶段：第一时钟信号CK为高电位，此时，第一节点Qn被保持为高电位，第二开关管T2和第三开关管T3均被打开，由第二开关管T2的输出端输出的输出信号Gn作为级传信号，而由第三开关管T3的输出端输出的输出信号Gn驱动触控面板的显示区的像素。
下拉阶段：第二时钟信号XCK再次为高电位时，第一开关管T1再次被打开，此时低电位的第一控制信号K1将第一节点Qn拉低到低电位。此时，第二开关管T2和第三开关管T3的控制端都为低电位，因此第二开关管T2和第三开关管T3均被关闭。这时，第二开关管T2和第三开关管T3的输出端的输出被截止。
下拉保持阶段：而当第二时钟信号XCK再次为高电位时，由于电容器C与第八开关管T8的输入端连接的另一端为断路，因此第七开关管T7的控制端被耦合为高电位，第七开关管T7被打开。第七开关管T7的输入端输入的高电平信号VGH作为下拉控制信号C1被输出到第二节点Pn。第五开关管T5和第四开关管T4的控制端都为高电位，因此第五开关管T5和第四开关管T4都被打开，从而使第一节点Qn和第二节点Pn分别保持在低电位和高电位。
在触控阶段时，每一级缓冲GOA驱动电路212利用上述的四个阶段的驱动保持对输出信号的级传。应当说明的是，在上述的输出阶段，第二开关管T2和第三开关管T3的输出端输出的输出信号Gn都作为级传信号。
此外，为了减少缓冲GOA驱动电路212的级数(即数量)，在本实施例中，当在触控阶段时，第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK的周期逐渐增大，并且第一时钟信号CK和第二时钟信号XCK仍然反向。这样，在延续缓冲GOA驱动电路212级传信号能力的同时，可以减少缓冲GOA驱动电路212所占的空间。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (10)

1.一种栅极驱动器，包括多级驱动单元(210)，其特征在于，每一级驱动单元(210)包括：GOA驱动电路(211)和多级缓冲GOA驱动电路(212)；
所述GOA驱动电路(211)在显示阶段用于输出输出信号，其中，输出信号被传递至栅极线且被传递至所述多级缓冲GOA驱动电路(212)；
所述多级缓冲GOA驱动电路(212)在触控阶段对输出信号进行级传，并将输出信号传递至下一级驱动单元(210)的GOA驱动电路(211)。
2.根据权利要求1所述的栅极驱动器，其特征在于，所述GOA驱动电路(211)和每一级缓冲GOA驱动电路(212)具有相同的电路结构。
3.根据权利要求2所述的栅极驱动器，其特征在于，所述GOA驱动电路(211)包括：
级传模块(2111)，用于接收上一级的输出信号以及第二时钟信号，并根据上一级的输出信号及第二时钟信号输出第一控制信号；其中，第一级GOA驱动电路(211)的级传模块(2111)接收的是预设的初始信号以及第二时钟信号；
输出模块(2112)，用于接收第一控制信号和第一时钟信号，并根据第一控制信号和第一时钟信号输出输出信号，其中，第一时钟信号和第二时钟信号反向；
下拉模块(2113)，用于接收第一控制信号和低电平信号，并根据第一控制信号和低电平信号使输出模块(2112)停止输出；
下拉维持模块(2114)，用于接收高电平信号、低电平信号和第二时钟信号，并根据高电平信号、低电平信号和第二时钟信号输出下拉控制信号，其中，下拉控制信号使下拉模块(2113)保持输出模块(2112)停止输出。
4.根据权利要求3所述的栅极驱动器，其特征在于，所述级传模块(2111)包括：第一开关管；
其中，第一开关管的控制端用于接收第二时钟信号，第一开关管的输入端用于接收上一级的输出信号，第一开关管的输出端用于输出第一控制信号。
5.根据权利要求4所述的栅极驱动器，其特征在于，所述输出模块(2112)包括：第二开关管和第三开关管；
其中，第二开关管控制端连接到第一开关管的输出端，第二开关管的输入端都用于接收第一时钟信号，第二开关管的输出端用于输出输出信号；
第三开关管控制端连接到第一开关管的输出端，第三开关管的输入端都用于接收第一时钟信号，第三开关管的输出端用于输出输出信号。
6.根据权利要求5所述的栅极驱动器，其特征在于，所述下拉模块(2113)包括：第四开关管和第五开关管；
其中，第四开关管的控制端用于接收下拉控制信号，第四开关管的输入端连接到第三开关管的输出端，第四开关管的输出端用于接收低电平信号；
第五开关管的控制端用于接收下拉控制信号，第五开关管的输入端连接到第一开关管的输出端，第五开关管的输出端用于接收低电平信号。
7.根据权利要求6所述的栅极驱动器，其特征在于，所述下拉维持模块(2114)包括：第六开关管、第七开关管、第八开关管和电容器；
其中，第六开关管的控制端连接到第一开关管的输出端，第六开关管的输入端连接到第五开关管的控制端，第六开关管的输出端用于接收低电平信号；
第七开关管的控制端连接到第八开关管的输入端，第七开关管的输入端用于接收高电平信号，第七开关管的输出端连接到第五开关管的控制端；
第八开关管的控制端连接到第一开关管的输出端，第八开关管的输出端用于接收低电平信号；
电容器的一端用于接收第二时钟信号，电容器的另一端连接到第八开关管的输入端。
8.根据权利要求7所述的栅极驱动器，其特征在于，第一开关管至第八开关管均为N型开关管，其中，第一开关管至第八开关管中每一个的控制端为N型开关管的栅极，第一开关管至第八开关管中每一个的输入端为N型开关管的源极，第一开关管至第八开关管中每一个的输出端为N型开关管的漏极。
9.根据权利要求3至8任一项所述的栅极驱动器，其特征在于，所述第一时钟信号和所述第二时钟信号在触控阶段时的周期逐渐增大。
10.一种触控面板，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的栅极驱动器。
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