CN104166489B - 显示面板、显示装置及显示驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示面板、显示装置及显示驱动方法，该显示面板包括：沿第一方向延伸的栅线和公共电极结构；沿第二方向延伸的数据线。所述栅线和所述公共电极结构与所述数据线彼此交叉并对应于一个亚像素；所述数据线的一端连接源极驱动电路，另一端连接触摸感应端子；所述公共电极结构的一端连接公共电压输入端子，另一端连接触摸发射端子。

Description

显示面板、显示装置及显示驱动方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种显示面板、显示装置及显示驱动方法。
背景技术
随着显示技术的发展，触摸屏(Touch Panel)已经逐渐普及，广泛应用至例如移动电话、平板电脑、笔记本电脑等产品之中。
目前，触摸屏按照工作原理可以分为电阻式、电容式、红外式、表面声波式等，按照组成结构可以分为：外挂式(Add-on)触摸屏、覆盖表面式(On-Cell)触摸屏、内嵌式(In-Cell)触摸屏等。例如，外挂式触摸屏是将触摸屏与显示面板分开生产，然后将二者贴合到一起得到的具有触摸功能的触摸屏。外挂式触摸屏存在制作成本较高、透光率较低、模组厚度较大等缺点。内嵌式触摸屏将触摸屏的触控电极制备在例如液晶显示屏内部，其可以减小模组整体的厚度，又可以大大降低触摸屏的制作成本，因此受到各大面板厂家青睐。
目前，电容式内嵌触摸屏可通过在薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)液晶显示面板中另外增加触控驱动电极和触控感应电极来实现。例如，在TFT阵列基板的表面上制作位于不同层上且彼此相交的条状氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)电极，这两层条状ITO电极分别作为实现触摸功能的触控驱动电极和触控感应电极。
图1为触控驱动电极和触控感应电极之间产生的电容示意图。如图1所示，在上的沿一个方向设置的触控驱动电极Te和在下的沿另一个方向设置的触控感应电极Re之间耦合产生互电容Cm(Mutual Capacitance)；图1为垂直于Te的延伸方向的截面图。例如当手指触碰屏幕时，由于人体为导体，因此手指的触碰会改变互电容Cm的值，触摸检测装置通过检测手指触碰前后互电容Cm对应的电流的改变量，可以判断是否存在触摸并检测出手指触摸点的位置。
发明内容
本发明的至少一个实施例提供了一种显示面板，该显示面板包括：沿第一方向延伸的栅线和公共电极结构；沿第二方向延伸的数据线。所述栅线和所述公共电极结构与所述数据线彼此交叉并对应于一个亚像素；所述数据线的一端连接源极驱动电路，另一端连接触摸感应端子；所述公共电极结构的一端连接公共电压输入端子，另一端连接触摸发射端子。
本发明的至少一个实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括如上所述的显示面板。
本发明的至少一个实施例提供了一种显示面板的驱动方法，所述显示面板包括沿第一方向延伸的栅线和公共电极结构以及沿第二方向延伸的数据线，所述栅线和所述公共电极结构与所述数据线彼此交叉并对应于一个亚像素。对所述亚像素的扫描时间包括显示时间段和触控时间段；在该显示时间段，对所述栅线施加栅开启信号，对数据线施加数据信号，对所述公共电极结构施加公共电压；在该触控时间段，对所述公共电极结构施加触摸驱动信号，对所述栅线施加栅关闭信号，对所述数据线无数据信号输入，并检测所述数据线上通过耦合所述触摸驱动信号导致的信号输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为触控驱动电极和触控感应电极之间产生的电容示意图。
图2示出了根据本发明一个实施例的显示面板的平面示意图。
图3示出了用于如图2所示的显示面板的驱动方法的信号时序图。
图4示出了图2所示的实施例的显示面板的示范性阵列基板结构。
图5(a)示出了由直接连接的公共电极构成的公共电极结构的示意图。
图5(b)示出了由独立的公共电极和公共电极线构成的公共电极结构的示意图。
图6示出了根据本发明另一个实施例的显示面板的平面示意图。
图7为用于本发明实施例的一种栅线驱动元件的示例的结构示意图。
图8示出了根据本发明另一个实施例的显示面板的平面示意图。
图9示出了用于如图8所示的显示面板的驱动方法的信号时序图。
图10根据本发明实施例的显示面板的另一种示范性阵列基板结构。
图11示出了用于本发明实施例的显示面板的另一种驱动方法的信号时序图。
图12示出了根据本发明至少一个实施例的液晶显示面板的结构示意图。
图13示出了本发明实施例的显示面板用于指纹识别的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
目前的触摸技术，对于例如手机或者平板电脑的屏幕来讲，通常仅支持例如手指或触摸笔的触控操作。另外，随着市场发展的需求，例如由于手机支付和信息安全方面的需求，指纹识别变得越来越重要，例如苹果公司于2013年下半年推出了具有指纹识别功能的IPHONE 5S，获得了良好的市场反响。本申请的发明人意识到，如果触摸屏除了具有触控功能之外还可以支持指纹识别功能，则不但能够满足市场需要，而且对于手机等本身具有触摸屏的设备而言，也无需再单独提供指纹识别设备，这节省了制造成本，扩展了产品的应用领域。
目前，能够实现宽视角的液晶显示技术主要有平面内开关(IPS)技术、高级超维场开关(ADS)技术。ADS技术通过同一平面内狭缝电极边缘所产生的电场以及狭缝电极层与板状电极层间产生的电场形成多维电场，使液晶盒内狭缝电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转，从而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。高级超维场转换技术可以提高TFT-LCD产品的画面品质，具有高分辨率、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率、低色差、无挤压水波纹(push Mura)等优点。H-ADS(高开口率-高级超维场开关)是ADS技术的一种重要实现方式。
图2示出了根据本发明一个实施例的显示面板的平面示意图。该实施例的显示面板例如是ADS型的，但是本发明不限于此。
该显示面板1包括像素阵列，该像素阵列包括水平延伸的多条(例如n条)栅线8、竖直延伸的多条(例如m条)数据线7和水平延伸的多条(例如n条)公共电极结构6，这些栅线8和数据线7彼此交叉由此限定了例如排列为阵列的多个亚像素单元。例如，每个亚像素单元包括作为开关元件的薄膜晶体管(TFT)和用于控制液晶偏转的像素电极5和公共电极16。例如，对于每个亚像素的作为开关元件的薄膜晶体管，其栅极与相应的栅线8电连接，源极与相应的数据线7电连接，漏极与相应的像素电极5电连接；并且该薄膜晶体管例如在栅极被施加高电平信号时开启，使得相应的数据线7与像素电极5电连接，由此可对像素电极5进行充电。例如，设置在同一行中的亚像素单元的公共电极16彼此直接连接，由此得到水平延伸的公共电极结构6(参见图5(a))，或者同一行中的亚像素单元的公共电极都连接到该行亚像素单元对应的公共电极线，由此得到水平延伸的公共电极结构6(参见图5(b))。
在如图2所示的实施例中，对应于每一行亚像素分别提供单独的栅线8和单独的公共电极结构6，对于每一列亚像素分别提供单独的数据线。但是，本发明不限于此种阵列结构。例如，本发明至少一个实施例的显示面板可以采用双栅线结构，其中对每一行亚像素提供两条栅线，分别用于驱动半数的亚像素单元，对应地为每两列亚像素提供一条数据线。
如图2所示，该实施例的显示面板中，每条栅线8的起始端(图中的左端)与相应的栅极驱动电路G(G1、G2、G3……)连接；每条数据线7的一端(例如图中的上端)与源极驱动电路D(D1、D2、D3……)连接，另一端(例如图中的下端)则通过触摸感应端子Rx(Rx1、Rx2、Rx3……)与触摸检测电路(例如触摸芯片)连接；每条公共电极结构6的一端(例如图中的左端)与触摸发射端子Tx连接，另一端(例如图中的右端)与公共电压输入端子Vcom连接。
更具体而言，每条公共电极结构6的左端通过第一控制开关10与触摸发射端子Tx连接，而第一控制开关10受相应的触摸发射驱动电路T(T1、T2、T3……)控制。第一控制开关10为例如场效应晶体管(例如薄膜晶体管)的三端控制元件，其源极与触摸发射端子Tx连接，其漏极与对应的公共电极结构6连接，其栅极与相应的触摸发射驱动电路T连接。因此，第一控制开关10的控制端与相应的触摸发射驱动电路T连接。触摸发射驱动电路T输出第一控制信号至第一控制开关10。例如，该第一控制开关10为NMOS(N型金属氧化物半导体)晶体管，当第一控制信号为高电平时开启该第一控制开关10，对应于该第一控制开关10(或触摸发射驱动电路T)的公共电极结构6和触摸发射端子Tx彼此电连接，由此触摸发射端子Tx可施加触摸驱动信号至公共电极结构6。
对应地，每条公共电极结构6的右端通过第二控制开关12与公共电压输入端子Vcom连接，而第二控制开关12受相应的公共电压驱动电路TB(TB1、TB2、TB3……)控制。第二控制开关12为例如场效应晶体管(例如薄膜晶体管)的三端控制元件，其源极与对应的公共电极结构6连接，其漏极与公共电压输入端子Vcom连接，其栅极与相应的公共电压驱动电路TB连接。因此，第二控制开关12的控制端与相应的公共电压驱动电路TB连接。公共电压驱动电路TB输出第二控制信号至第二控制开关12。例如，该第二控制开关12为NMOS晶体管，当该第二控制信号为高电平时开启该第二控制开关12，对应于该第二控制开关12(或公共电压驱动电路TB)的公共电极结构6和公共电压输入端子Vcom彼此电连接，由此公共电压输入端子Vcom施加公共电压至公共电极结构6。
图3示出了用于如图2所示的显示面板的驱动方法的信号时序图。该实施例的驱动方法例如为逐行扫描方法，但本发明的实施例不限于此，该实施例的驱动方法也可以使用隔行扫描方法。本发明实施例对每一行亚像素的扫描时间包括显示时间段和触控时间段，即本发明实施例采用了分时驱动方式。由于采用了分时驱动方式，所以本发明实施例可以尽量避免显示过程和触控过程彼此之间的影响。下面，以对每一行亚像素扫描时先进行触控扫描后进行显示扫描为例进行说明。
如图3所示，在扫描第一行亚像素的过程中，在t1时刻，触摸发射驱动电路T1输出高电平的第一控制信号至第一行的第一控制开关10，栅极驱动电路G1输出低电平的栅线扫描信号(栅关闭信号)至第一行栅线，公共电压驱动电路TB1输出低电平的第二控制信号至第一行的第二控制开关12，所有的数据线7不施加数据信号，触摸发射端子Tx输出触摸驱动信号。在此时，第一行的第一控制开关10被开启，将第一行公共电极结构6和触摸发射端子Tx彼此电连接，由此触摸发射端子Tx施加触摸驱动信号至该公共电极结构6；第一行中的各亚像素单元的薄膜晶体管仍然保持关闭状态，因此其像素电极5保持为非充电状态；第一行的第二控制开关12保持关闭状态，公共电极结构6与公共电压输入端子Vcom之间非电连接。因此此时，显示面板的第一行亚像素处于触控状态，第一行公共电极结构6作为触控驱动电极，而各数据线7作为触控感应电极，在彼此交叉之处，第一行公共电极结构6与各数据线7相互耦合形成相应的微小的互电容，该互电容可以作为触摸电容使用。当人体或者触控笔等未触摸该显示面板时，第一行中的各触摸电容的电容值为一固定值；当人体触摸该显示面板时，被触摸位置的触摸电容的电容值受到影响而改变，该电容值的变化所导致的电流等信息经相应的触摸感应端子Rx，被与数据线7相连的触控检测电路(例如触控侦测芯片)检测到并记录，即检测数据线7上通过耦合所述触摸驱动信号导致的信号输出，由此可以判断出像素阵列的第一行中触控位置。
时序前进到t2时刻，触摸发射驱动电路T1输出低电平的第一控制信号至第一行的第一控制开关10，栅极驱动电路G1输出高电平的栅线扫描信号(栅开启信号)至第一行栅线，公共电压驱动电路TB1输出高电平的第二控制信号至第一行的第二控制开关12，源极驱动电路D在所有的数据线7上施加相应的数据信号。在此时，第一行的第一控制开关10被关闭，第一行公共电极结构6和触摸发射端子Tx之间的电连接被断开；第一行亚像素中各薄膜晶体管都被开启，各数据线7上的数据线信号通过相应的薄膜晶体管被施加至相应的像素电极5之上，这些像素电极5被充电；第一行的第二控制开关12被开启，将第一行公共电极结构6和公共电压输入端子Vcom彼此电连接，由此公共电压输入端子Vcom施加公共电压至该第一行公共电极结构6。因此此时，显示面板的第一行亚像素处于显示状态，在第一行中每个亚像素的被施加了数据信号的像素电极5和被施加了公共电压的公共电极之间存在一定的电压差，产生一定的电场，该电场驱动与该亚像素对应的液晶分子偏转，控制通过该亚像素的光的偏振状态，从而起到调节亮度明暗的作用，达到显示图像的效果。此时，为了节省电能，例如触摸发射端子Tx可输出低电平信号或无信号输出。
时序前进到t3时刻，第一行亚像素的扫描时间结束，触摸发射驱动电路T1输出低电平的第一控制信号，栅极驱动电路G1输出低电平的栅线扫描信号(栅关闭信号)，公共电压驱动电路TB1输出高电平的第二控制信号，由此第一行中的第一控制开关10以及各亚像素单元中的薄膜晶体管都处于关闭状态，而第二控制开关12处于开启状态；同时，第二行亚像素的扫描时间自此开始。
在t3时刻，触摸发射驱动电路T2输出高电平的第一控制信号至第二行的第一控制开关10，栅极驱动电路G2输出低电平的栅线扫描信号(栅关闭信号)至第二行栅线，公共电压驱动电路TB2输出低电平的第二控制信号至第二行的第二控制开关12，源极驱动电路D在所有的数据线7不施加数据信号，触摸发射端子Tx输出触摸驱动信号。在此时，第二行的第一控制开关10被开启，将第二行公共电极结构6和触摸发射端子Tx彼此电连接，由此触摸发射端子Tx施加触摸驱动信号至该公共电极结构6；第二行中的各亚像素单元的薄膜晶体管仍然保持关闭状态，因此其像素电极5保持为非充电状态；第二行的第二控制开关12保持关闭状态，公共电极结构6与公共电压输入端子Vcom之间非电连接。因此此时，显示面板的第二行亚像素处于触控状态，第二行公共电极结构6作为触控驱动电极，而各数据线7作为触控感应电极，在彼此交叉之处第二行公共电极结构6与各数据线7相互耦合形成相应的微小的互电容，该互电容可以作为触摸电容使用。当人体或者触控笔等未触摸该显示面板时，第二行中的各触摸电容的电容值为一固定值；当人体触摸该显示面板时，被触摸位置的触摸电容的电容值受到影响而改变，该电容值的变化所导致的电流等信息经相应的触摸感应端子Rx，被与数据线7相连的触控检测电路(例如触控侦测芯片)检测到并记录，即检测数据线7上通过耦合所述触摸驱动信号导致的信号输出，由此可以判断出第二行中的触控位置。
时序前进到t4时刻，触摸发射驱动电路T2输出低电平的第一控制信号至第二行的第一控制开关10，栅极驱动电路G2输出高电平的栅线扫描信号(栅开启信号)至第二行栅线，公共电压驱动电路TB2输出高电平的第二控制信号至第二行的第二控制开关12，源极驱动电路D在所有的数据线7上施加相应的数据信号。在此时，第二行的第一控制开关10被关闭，第二行公共电极结构6和触摸发射端子Tx之间的电连接被断开；第二行亚像素中各薄膜晶体管都被开启，各数据线7上的数据线信号通过相应的薄膜晶体管被施加至相应的像素电极5之上，这些像素电极5被充电；第二行的第二控制开关12被开启，将第二行公共电极结构6和公共电压输入端子Vcom彼此电连接，由此公共电压输入端子Vcom施加公共电压至该第二行公共电极结构6。因此此时，显示面板的第二行亚像素处于显示状态，在第二行中每个亚像素的被施加了数据信号的像素电极5和被施加了公共电压的公共电极之间存在一定的电压差，产生一定的电场，该电场驱动与该亚像素的液晶分子偏转，控制通过该亚像素的光的偏振状态，从而起到调节亮度明暗的作用，达到显示图像的效果。此时，为了节省电能，例如触摸发射端子Tx可输出低电平信号或无信号输出。
如图2所示的显示面板的第三行至第n行亚像素这些剩余的亚像素行以相同的方式被扫描。由此，各行亚像素的显示操作整体上实现了一帧图像的显示；相应地，从各行亚像素的检测到的触控操作数据，同样整体上获取了“一帧”触控操作“图像”。该触控操作“图像”是二维图像，不但可以用于系统操作，而且可以作为一种数据输入，例如用于实现指纹识别。
在上述逐行扫描方法之中，对每一亚像素行的扫描过程，先进行了触控扫描，然后进行了显示扫描，但是也可以先进行显示扫描，然后进行触控扫描。本发明的实施例不限于该顺序。
当本发明的实施例使用隔行扫描方法时，对每一行亚像素的扫描时间同样包括显示时间段和触控时间段。该隔行扫描方法与逐行扫描方法相比，虽然亚像素行的扫描顺序发生变化，但是对同一行亚像素的扫描方式是不变的，对应的扫描时间同样包括显示时间段和触控时间段，因此这里不再详述。
图4示出了图2所示的实施例的显示面板的示范性阵列基板结构。图中的像素阵列的每行示出了两个亚像素单元，但是这仅出于便于描述的目的，本发明的实施例不限于此。
本发明实施例的显示面板的阵列基板包括横向延伸的多条栅线8和纵向延伸的多条数据线7，这些栅线8和数据线7彼此交叉由此限定了排列为例如矩阵的亚像素单元，每个亚像素单元包括作为开关元件的薄膜晶体管和用于控制液晶的排列的像素电极5和公共电极(图中位于像素电极5之下，所以图中未示出)。每个亚像素单元的薄膜晶体管的栅极与相应的栅线一体形成，源极与相应的数据线一体形成，漏极与相应的像素电极5一体形成。在每个亚像素单元中，像素电极5形成在公共电极16(参见图2和图4)之上。例如，像素电极5可以为包括多条彼此平行的狭缝的狭缝电极。
图5(a)示出了由彼此连接的公共电极16构成的公共电极结构6的示例示意图。如图5(a)所示，同一行中的四个亚像素单元的公共电极16彼此电连接，从而构成水平延伸的公共电极结构6在像素阵列中的部分。例如，每个公共电极16可以为板状电极，或者可以为包括多条彼此平行的狭缝161的狭缝电极。
图5(b)示出了由彼此独立的公共电极16以及将这些公共电极16电连接的公共电极线60构成的公共电极结构6的示例的示意图。如图5(b)所示，同一行中的四个亚像素单元的公共电极16彼此独立，但是均电连接到对应于该行亚像素的水平延伸的公共电极线60，从而构成水平延伸的公共电极结构6。例如，每个公共电极16可以为板状电极，或者可以为包括多条彼此平行的狭缝161的狭缝电极。
例如，像素电极5和公共电极16可以均为透明导电材料(例如ITO、IZO等)形成，由此增加了亚像素单元的开口率和透光率。
返回图4，公共电极结构6在两端分别与第一控制开关10和第二控制开关12连接，该第一控制开关10和第二控制开关12均为薄膜晶体管，例如N型薄膜晶体管。第一控制开关10的漏极公共电极结构6连接，源极与触摸发射端子信号线11连接，栅极与相应的触摸发射驱动线101连接。第二控制开关12连接的源极与公共电极结构6连接，漏极与公共电压输入线9连接，栅极与相应的公共电压驱动线121连接。例如，触摸发射端子信号线11、公共电压输入线9与数据线7可以位于同一层，例如使用金属材料(例如铝、铝合金等)制备；公共电极结构6、公共电极16、栅线8、触摸发射驱动线101和公共电压驱动线121可以形成在另一层，例如使用透明导电材料(例如ITO、IZO等)制备。
基于上述结构，可以在制备亚像素单元的像素结构的薄膜晶体管时，制备相应的第一控制开关10和第二控制开关12，从而本发明实施例的显示面板的阵列基板的制备工艺可以与传统的阵列基板工艺相兼容，因此节省了制造成本。
图6示出了根据本发明另一个实施例的显示面板的平面示意图。该实施例的显示面板与图2所示的实施例区别如下所述。图6所示的实施例的显示面板不包括位于右侧的公共电压驱动电路TB；第二控制开关12的类型与第一控制开关10的类型相反，即开启二者所需要的信号相反，例如第一控制开关10为NMOS晶体管，而第二控制开关为PMOS(P型金属氧化物半导体)晶体管，或者第一控制开关10为PMOS晶体管，而第二控制开关为NMOS晶体管；第二控制开关12的栅极与位于左侧的触摸发射驱动电路T(T1、T2、T3……)电连接，即也受相应的触摸发射驱动电路T(T1、T2、T3……)控制。
图6所示的实施例的显示面板的驱动方法的实施例的信号时序与图2所示的实施例的基本相同，除了不再包括公共电压驱动电路TB输出的信号之外。由于第二控制开关12的类型与第一控制开关10的类型相反，因此源自同一个触摸发射驱动电路T的信号可以使得第二控制开关12的工作状态(开启或关闭)与第一控制开关10的工作状态(关闭或开启)相反，从而使得每一行的公共电极结构6不会同时与触摸发射端子Tx和公共电压输入端子Vcom连接而导致误操作。
在图2和图6所示的实施例中，显示面板的栅线均采用单侧驱动，即仅在一侧(例如左侧)设置栅线驱动电路G(G1、G2、G3……)，同时触摸发射驱动电路T(T1、T2、T3……)也设置在一侧(例如左侧)。栅线驱动电路G和触摸发射驱动电路T可以设置同一侧(如图2和图6所示)，也可以在不同侧(未示出)；在后一种示范性的设置中，如果显示面板还同时设置有公共电压驱动电路TB，则栅线驱动电路G与公共电压驱动电路TB设置在同一侧。
当栅线驱动电路G和触摸发射驱动电路T设置同一侧时，二者可以各自设置在单独的芯片之中，或者可以设置在同一个驱动芯片之中。由如图3所示的逐行驱动方法的时序图之中，可以看出触摸发射驱动电路T1、T2、T3……与栅线驱动电路G1、G2、G3……交替开启，且信号类型相同，因此触摸发射驱动电路可以用栅线驱动电路实现。例如，可将栅驱动芯片中的依次级联的栅线驱动电路中位于奇数位(或者偶数位)的作为上述实施例的触摸发射驱动电路T使用，而将位于偶数位(或者奇数位)的作为上述实施例的栅线驱动电路G使用。这种设置方式易于实现，制造成本低。
图7为用于本发明实施例的一种栅线驱动元件的示例的结构示意图。该驱动元件采用GOA(Gate-driver on Array)驱动电路技术。在该技术中，栅极驱动电路被直接制作在阵列基板上，因此可降低制造成本。本发明不限于该示范性结构。
如图7所示，栅线驱动元件位于显示面板的显示区(AA区域)之外的边缘处，包括信号线SL和多个彼此级联的GOA单元。位于奇数位置的GOA单元的输出端连接一条触摸发射驱动线，输出第一控制信号，即该GOA单元作为触摸发射驱动电路T使用。位于偶数位置的GOA单元的输出端连接一条栅线，输出栅线扫描信号，即该GOA单元仍作为栅线驱动电路G使用，该栅线连接到该显示面板的显示区中的一行亚像素。另外，每一GOA单元的输出端还通过导线连接到下一GOA单元的输入端，用以开启下一GOA单元。例如，在显示面板的工作过程中，这些彼此级联的GOA单元依次开始工作，依次输出第一控制信号和栅线扫描信号。
图8示出了根据本发明另一个实施例的显示面板的平面示意图。该实施例的显示面板与图2所示的实施例区别如下所述。图8所示的实施例的显示面板的栅线是双侧驱动的，即在显示面板的两侧针对同一条栅线8均设置有栅线驱动电路G(G1、G2、G3……)。这样实现了栅线扫描信号在栅线两侧的对称性；从原理上讲，栅线扫描信号越对称，显示面板的整体显示效果会越好，可避免由于栅线上的电压延迟而导致的显示不均匀的问题。第二控制开关12的类型与第一控制开关10的类型相反，即开启二者所需要的信号的相位相反，例如第一控制开关10为NMOS晶体管，而第二控制开关为PMOS晶体管，或者第一控制开关10为PMOS晶体管，而第二控制开关为NMOS晶体管。
图9示出了用于如图8所示的显示面板的驱动方法的信号时序图。该实施例的驱动方法例如也为逐行扫描方法，并且针对每一行亚像素的扫描时间包括显示时间段和触控时间段。与图3所示的信号时序图的区别在于，图9所示的信号时序图中，公共电压驱动电路TB(TB1、TB2、TB3……)输出的第二控制信号与触摸发射驱动电路T(T1、T2、T3……)输出的第一控制信号相同，该区别对应于第二控制开关12的类型与第一控制开关10的类型相反这一改变。由此，每一行的公共电极结构6不会同时与触摸发射端子Tx和公共电压输入端子Vcom连接而导致误操作。
同样地，当该实施例的显示面板的所有亚像素行的扫描操作完成之后，各行亚像素的显示操作整体上实现了一帧图像的显示；相应地，从各行亚像素的检测到的触控操作数据，同样整体上获取了“一帧”触控操作“图像”。该触控操作“图像”是二维图像，不但可以用于系统操作，而且可以作为一种数据输入，例如用于实现指纹识别。
在图8所示的实施例中，同在显示面板左侧的栅线驱动电路G和触摸发射驱动电路T可以各自设置在单独的芯片之中，或者可以设置在同一个驱动芯片之中。例如，可将栅驱动芯片中的依次级联的栅线驱动电路中位于奇数位(或者偶数位)的作为上述实施例的触摸发射驱动电路T使用，将位于偶数位(或者奇数位)的作为上述实施例的栅线驱动电路使用。同样地，同在显示面板右侧的栅线驱动电路G和公共电压驱动电路TB可以各自设置在单独的芯片之中，或者可以设置在同一个驱动芯片之中。例如，可将栅驱动芯片中的依次级联的栅线驱动电路中位于奇数位(或者偶数位)的作为上述实施例的公共电压驱动电路TB使用，将位于偶数位(或者奇数位)的作为上述实施例的栅线驱动电路使用。这种设置方式易于实现，因此制造成本低。
图10根据本发明实施例的显示面板的另一种示范性阵列基板结构。图10中像素阵列的每行包括两个亚像素单元，但是这仅出于便于描述的目的，本发明的实施例不限于此。图10所示的像素结构与图4所示的像素结构的区别在于，在每个亚像素单元中，另外还提供了触摸感应延伸电极14，该触摸感应延伸电极14与该亚像素单元的数据线7电连接，并且例如与数据线7相交叉。该触摸感应延伸电极14例如可以与相应的亚像素单元的公共电极彼此重叠或非重叠。如图10所示，触摸感应延伸电极14例如数据线7形成在不同层上，例如可以与公共电极结构6形成在同一层上，并通过过孔与数据线7连接，此时触摸感应延伸电极14可由透明导电材料形成。或者，触摸感应延伸电极14与数据线7一体形成，即从数据线7分支而形成，此时触摸感应延伸电极14可由金属导电材料形成。
触摸感应延伸电极14可进一步提高触摸灵敏度。如果仅用数据线7作为触摸感应电极，则由于数据线7通常较细，因此相应的触摸感应面积也较小，那么触摸操作所产生的信号也变得微弱，该微弱的信号感测对触摸控制芯片的要求较高。触摸感应延伸电极有效地增加了触摸感应电极的面积，可以更加灵敏地用于触摸信号的检测。
图11示出了例如用于本发明实施例的显示面板的另一种驱动方法的信号时序图。该实施例的驱动方法例如为逐行扫描方法，但本发明的实施例不限于此，该实施例的驱动方法也可以使用隔行扫描方法。虽然该实施例中，对每一行亚像素的扫描时间包括显示时间段和触控时间段，但是该显示时间段和触控时间段并非连续进行，而是间隔进行。
例如，如图11所示的实施例的驱动时序图中，将显示面板显示每一帧(V-sync)的时间分成显示时间段(Display)和触控时间段(Touch)。例如，图11所示的实施例的驱动时序图中显示面板的显示一帧图像的时间为16.67ms，选取其中前4ms作为触控时间段，其余的12.67ms作为显示时间段，但是本发明不限于此，也可以显示时间段在前，而触控时间段在后。当然还可以根据该显示面板的处理能力适当的调整这两种时间的时长，本发明的实施例不做具体限定。
对应于图2所示的显示面板，在显示时间段，对应于显示面板中的每行栅线的栅极驱动电路G1，G2，G3……依次施加栅线扫描信号以逐行开启亚像素单元；同时，显示面板中的数据信号线施加数据信号，以逐行地对亚像素单元的像素电极充电；触摸发射驱动电路T1，T2，T3……均施加低电平的第一控制信号，以将全部第一控制开关10保持为关闭状态，断开触摸发射端子Tx与公共电极结构6之间的电连接；公共电极驱动电路TB均施加高电平的第二控制信号，以将全部第二控制开关12保持为开启状态，使得公共电极结构6与公共电极输入端子Vcom电连接，对公共电极结构6施加公共电压。此时，实现了显示面板的显示功能，以完整显示一帧图像。
对应于图2所示的显示面板，在触控时间段，对应于显示面板中的每行栅线的栅极驱动电路G1，G2，G3……不施加栅线扫描信号或施加低电平信号，因此像素阵列中的各个亚像素单元中的薄膜晶体管处于关闭状态；对显示面板中的数据信号线不施加数据信号，但是触控检测电路Rx检测各数据线信号上的耦合信号输出；对应于显示面板中的每行公共电极结构的触摸发射驱动电路T1，T2，T3……依次施加高电平的第一控制信号以逐行开启第一控制开关10，使得各行公共电极结构依次与触摸发射端子Tx电连接，相应地触摸发射端子Tx施加触摸驱动信号至相应的公共电极结构6；公共电极驱动电路TB均施加低电平的第二控制信号，以将全部第二控制开关12保持为关闭状态，断开各条公共电极结构6与公共电压输入端子Vcom的电连接。由此，实现了显示面板的触控功能，获取了一帧触控操作“图像”。
在上述实施例中，以每一行亚像素的公共电极结构6彼此独立作为触摸驱动电极为例进行说明。本发明的实施例可以实现高解析度的触摸显示面板。目前，市场上常见的显示面板的显示精度是100～300ppi，即每英寸有100～300个像素。本发明的实施例中，如果每行亚像素的公共电极结构作为独立的触摸驱动电极，则在每个像素有三个亚像素(RGB)的情况下，触摸电容(或触摸传感器)密度应再乘以3，达到300～900ppi。该触摸精度完全可以满足对指纹的微细差异的识别。
虽然液晶显示屏的精度通常在微米级，但是触摸屏的触摸精度通常为毫米级即可以满足通常的触控操作的要求。因此，可以仅选择某些亚像素行的公共电极结构6作为触摸驱动电极，例如每隔一行或多行亚像素选择公共电极结构6作为触摸驱动电极；或者，将彼此相邻的两行或多行亚像素的公共电极结构6彼此并联作为一个触摸驱动电极。对于本发明至少一个实施例的触摸精度较低的显示面板，在驱动时亚像素行在被扫描时的时间仍然包括显示时间段和触控时间段，并且如上所述该显示时间段和触控时间段可以彼此连续，或者彼此间隔进行；而且该驱动方法也可以是逐行扫描或隔行扫描。
本发明实施例的显示面板可以是液晶显示面板，图12示出了根据本发明至少一个实施例的液晶显示面板的结构示意图。如图12所示，该液晶显示面板包括：对置基板100、阵列基板200以及位于对置基板100和阵列基板200之间的液晶层300。该对置基板100例如为彩膜基板，当阵列基板200上形成有滤色片时，则对置基板100上无需也形成有滤色片。上述实施例中的栅线、数据线、公共电极结构等结构形成在阵列基板之中。该液晶显示面板可以是反射型、投射型或半反半透型，对于后二者，本发明实施例的液晶显示面板还包括背光源500。
图13示出了本发明实施例的显示面板用于指纹识别的原理示意图。通常人的指纹表面形成有纹路，因此微观结构是凹凸不平的。如图13所示，由于手指表面4是凹凸不平的，因此当手指表面4与显示面板1的表面接触时，手指表面4上凸出的部分和凹入的部分与显示面板1的触摸电路部分(包括触摸驱动电极、触摸感应电极等)在不同的位置形成不同的感应电容3，并且显示面板1中的触摸驱动电极和触摸感应电极之间的触摸电容2(传感器)受到该感应电容3的影响而改变，该改变导致的电流变化等信息能够被检测并输出。因此，由于在本发明的至少一个实施例中，显示面板上形成有密度很高的感应电容2，可以感应出指纹的凹入与凸起部分，并获得对应于指纹的触摸图像，该触摸图像可以用于进行指纹识别。指纹识别例如可以进一步用于安全验证等应用。
本发明至少一个实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述任一实施例所述的显示面板。该显示装置可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (17)

1.一种显示面板，包括：
沿第一方向延伸的栅线和公共电极结构；
沿第二方向延伸的数据线；
与所述数据线电连接的触摸感应延伸电极，其中，所述栅线和所述公共电极结构与所述数据线彼此交叉并对应于一个亚像素；
其中，所述数据线的一端连接源极驱动电路，另一端连接触摸感应端子；所述公共电极结构的一端连接公共电压输入端子，另一端连接触摸发射端子。
2.根据权利要求1的显示面板，其中，所述公共电极结构的一端通过第一控制开关与所述触摸发射端子连接。
3.根据权利要求2的显示面板，其中，所述第一控制开关与触摸发射驱动电路连接，且所述触摸发射驱动电路输出第一控制信号控制所述第一控制开关，以连接或断开所述公共电极结构和所述触摸发射端子。
4.根据权利要求3的显示面板，其中，所述栅线的一端连接栅极驱动电路，所述触摸发射驱动电路和所述栅极驱动电路彼此级联。
5.根据权利要求3或4的显示面板，其中，所述公共电极结构的另一端通过第二控制开关与所述公共电压输入端子连接。
6.根据权利要求5的显示面板，其中，所述第二控制开关与公共电压驱动电路连接，且所述公共电压驱动电路输出第二控制信号控制所述第二控制开关，以连接或断开所述公共电极结构和所述公共电压输入端子。
7.根据权利要求3的显示面板，其中，所述公共电极结构的另一端通过第二控制开关与所述公共电压输入端子连接，所述第二控制开关与公共电压驱动电路连接，且所述公共电压驱动电路输出第二控制信号控制所述第二控制开关，以连接或断开所述公共电极结构和所述公共电压输入端子；
所述栅线的一端连接栅极驱动电路，所述公共电压驱动电路和所述栅极驱动电路彼此级联。
8.根据权利要求6或7的显示面板，其中，所述第一控制开关和第二控制开关是相同类型的晶体管，且所述第一和第二控制信号相位相反；或者，所述第一控制开关和第二控制开关是相反类型的晶体管，且所述第一和第二控制信号相同。
9.根据权利要求5的显示面板，其中，所述第一控制开关和第二控制开关是相反类型的晶体管，且所述第二控制开关与所述触摸发射驱动电路连接，所述触摸发射驱动电路输出所述第一控制信号以控制所述第一控制开关和所述第二控制开关处于相反的工作状态。
10.根据权利要求1-4、6-7和9任一的显示面板，包括：
沿所述第一方向延伸的多条栅线；
沿所述第一方向延伸的多条公共电极结构；
沿所述第二方向延伸的多条数据线；
与至少部分所述数据线电连接的触摸感应延伸电极，
其中，所述多条栅线和所述多条数据线彼此交叉定义了亚像素阵列；所述多条数据线每条的一端连接源极驱动电路，另一端连接触摸感应端子；所述多条公共电极结构每条的一端连接公共电压输入端子，另一端连接触摸发射端子。
11.根据权利要求10的显示面板，其中，所述多条公共电极结构每条对应于所述亚像素阵列中的一行亚像素。
12.根据权利要求10的显示面板，其中，所述亚像素每个包括公共电极与像素电极，
一行亚像素单元的公共电极与对应的公共电极结构连接，以形成一条公共电极结构，或者
一行亚像素单元的公共电极彼此直接连接，以形成一条公共电极结构。
13.根据权利要求12的显示面板，其中，所述公共电极与所述像素电极位于不同层上。
14.一种显示装置，包括根据权利要求1-13任一的显示面板。
15.一种显示面板的驱动方法，其中，所述显示面板包括沿第一方向延伸的栅线和公共电极结构，沿第二方向延伸的数据线，以及与所述数据线电连接的触摸感应延伸电极，所述栅线和所述公共电极结构与所述数据线彼此交叉并对应于一个亚像素，
所述方法包括：
对所述亚像素的扫描时间包括显示时间段和触控时间段；
在所述显示时间段，对所述栅线施加栅开启信号，对数据线施加数据信号，对所述公共电极结构施加公共电压；
在所述触控时间段，对所述公共电极结构施加触摸驱动信号，对所述栅线施加栅关闭信号，对所述数据线无数据信号输入，并检测所述数据线上通过耦合所述触摸驱动信号导致的信号输出。
16.根据权利要求15的驱动方法，其中，所述显示面板包括具有多行亚像素的亚像素阵列，且所述驱动方法为逐行扫描方法或隔行扫描方法。
17.根据权利要求15或16的驱动方法，其中，所述显示时间段和所述触控时间段连续进行或间隔进行。
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