新型双向扫描阵列集成栅极驱动电路设计及其在触控显示中的抗噪可靠性研究

本文提出了一种基于非晶硅(a-Si)的双功能栅极驱动电路(GOA)创新设计，通过可控时间分割驱动(TDDM)模块实现内嵌式触控显示。该电路创新性地整合了噪声消除模块，有效解决了传统设计中驱动TFT在触控阶段承受直流应力导致的节点退化问题，并支持双向扫描以增强面板灵活性。实验证明该电路在85℃高温下仍能稳定工作2000μs，适用于5.3英寸全高清内嵌触控面板，为大型交互式触控应用提供了可靠解决方案。

　　

Highlight

本研究的创新亮点在于提出具有双功能噪声消除模块的栅极驱动电路，该模块在显示阶段下拉预充电节点确保抗噪性，在触控阶段则通过高电平存储实现节点自动刷新，显著提升电路可靠性。

Operation of the proposed gate driver

图3(a)展示了本研究的核心电路架构，包含预充电TFTs(T1-T2)、驱动TFT(T3)、触控下拉TFT(T4)及双功能噪声消除模块(T5-T12)。该设计通过12个TFT和2个电容器实现双向扫描功能，关键信号线包括时钟信号CLK、互补时钟XCK、触控使能TPD等。特别值得注意的是，噪声消除模块在触控期间能动态维持预充电节点Q[n]的电位，避免传统设计中需要额外应力转移模块的缺陷。

Simulation of the proposed gate driver

采用Utmost工具建立的非晶硅TFT模型(level 35)进行仿真，关键参数包括：电源电压V_DD=15V，V_SS=-12V。仿真结果显示，该电路在1000μs触控周期后输出波形仍保持完美，证明其能有效抑制触控阶段的漏电流现象。高温(85℃)仿真进一步验证了电路的稳定性。

Measurement of the proposed gate driver

实测系统采用Chroma信号发生器和MPI探针卡搭建，输入电压范围-12V至15V。如图12所示，测试电路成功实现了2000μs触控间隔下的稳定工作，输出波形无畸变，满足全高清(720RGB1280)内嵌触控面板的严苛要求。

Conclusion

本研究提出的新型栅极驱动电路通过创新性双功能设计，既消除了传统TDDM方案中所需的额外应力转移模块，又通过动态电压控制有效抑制了漏电流。该设计支持自由设定触控时序，并具备双向扫描能力，为大型交互式触控面板提供了高可靠性解决方案。