CN109670466A - 显示面板及其驱动方法和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示面板及其驱动方法和显示装置。显示面板包括：多个阵列排布的公共电极，在触控阶段，公共电极复用为自电容触控电极；指纹识别模组，指纹识别模组包括光电二极管和开关单元，光电二极管的第一极连接到公共电极，光电二极管的第二极连接到开关单元；驱动芯片，开关单元连接到驱动芯片。本发明公共电极在触控阶段还能够复用为自电容触控电极使用，在指纹检测阶段能够向第一极提供电压信号，无须额外的增加触控电极膜层和向光电二极管的第二极提供电压的信号线膜层，有利于显示面板的薄型化要求。

Description

显示面板及其驱动方法和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，更具体地，涉及一种显示面板及其驱动方法和显示装置。

背景技术

随着科技的发展，市场上出现了多种带有指纹识别功能的显示装置，如手机、平板电脑以及智能可穿戴设备等。指纹对于每一个人而言是与身俱来的，是独一无二的，采用指纹识别功能能够提高显示装置的安全系数。

现有的指纹识别技术又分为电容式指纹识别和光学指纹识别，将光学指纹识别集成在显示面板中实现在显示面板的显示区内的指纹识别是目前研究的热点。

因此，提供一种在显示区内集成有触控和指纹识别功能的显示面板及其驱动方法和显示装置，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种显示面板及其驱动方法和显示装置，解决了在显示区内集成触控和指纹识别功能的技术问题。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种显示面板，包括：

多个阵列排布的公共电极，在触控阶段，公共电极复用为自电容触控电极；

指纹识别模组，指纹识别模组包括光电二极管和开关单元，光电二极管的第一极连接到公共电极，光电二极管的第二极连接到开关单元；

驱动芯片，开关单元连接到驱动芯片。

基于同一发明构思，第二方面，本发明提供一种显示面板的驱动方法，其特征在于，显示面板包括多个阵列排布的公共电极，指纹识别模组和驱动芯片，指纹识别模组包括光电二极管和开关单元，光电二极管的第一极连接到公共电极，光电二极管的第二极连接到开关单元，开关单元连接到驱动芯片，驱动芯片包括显示驱动单元、触控驱动单元和指纹驱动单元，驱动方法包括：

显示阶段，显示驱动单元控制向公共电极通入第一恒定电压信号；

触控阶段，触控驱动单元控制向公共电极通入脉冲电压信号；

指纹检测阶段，指纹驱动单元控制向公共电极通入第二恒定电压信号，并完成指纹检测。

基于同一发明构思，第三方面，本发明提供一种显示装置，包括本发明提供的任意一种显示面板。

与现有技术相比，本发明提供的显示面板及其驱动方法和显示装置，至少实现了如下的有益效果：

本发明提供的显示面板包括指纹识别模组，指纹识别模组中的光电二极管连接到公共电极，在指纹识别阶段时，通过公共电极向光电二极管的第一极施加电压信号，光电二极管受光照后把光信号转化成电信号，光电二极管第二极上的电压产生变化，然后通过开关单元把变化后的电压信号传递给驱动芯片，最终完成指纹识别的检测运算。本发明中公共电极在触控阶段还能够复用为自电容触控电极使用，无须额外的增加触控电极膜层和向光电二极管的第二极提供电压的信号线膜层，有利于显示面板的薄型化要求。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例提供的显示面板俯视示意图；

图2为本发明实施例提供的显示面板截面示意图；

图3为本发明实施例提供的显示面板一种可选实施方式截面示意图；

图4为本发明实施例提供的显示面板中指纹识别模组电路结构示意图；

图5为本发明实施例提供的显示面板一种可选实施方式示意图；

图6为本发明实施例提供的显示面板的驱动方法的一种可选实施方式流程图；

图7为本发明实施例提供的显示面板的驱动方法的时序图；

图8为本发明实施例提供的显示面板的驱动方法的另一种可选实施方式流程图；

图9为本发明实施例提供的显示装置示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明实施例提供的显示面板俯视示意图，图2为本发明实施例提供的显示面板截面示意图。

如图1所示，显示面板包括：多个阵列排布的公共电极101，在触控阶段，公共电极101复用为自电容触控电极；即本发明提供的显示面板为液晶显示面板，在显示阶段，各公共电极101上施加恒定的公共电压信号，公共电极与像素电极公共作用形成电场以控制液晶分子发生偏转。在触控阶段，通过检测触摸前后公共电极上的电容变化来检测触摸位置。显示面板还包括指纹识别模组ZW，图1中仅示意性表示出指纹识别模组ZW的位置，实际中可以是显示面板的部分区域具有指纹识别功能，也可以显示面板的整面均具有指纹识别功能。如图2的截面示意图所示的，指纹识别模组ZW包括光电二极管102和开关单元103，图2中以开关单元103为薄膜晶体管进行示意，光电二极管102的第一极a连接到公共电极101，光电二极管102的第二极b连接到开关单元103，光电二极管102还包括PIN结c；显示面板还包括驱动芯片IC，开关单元103连接到驱动芯片IC。开关单元103需要通过设置在显示面板中的连接导线连接到驱动芯片IC，图中并未示意出连接导线的位置。

本发明提供的显示面板包括指纹识别模组，指纹识别模组中的光电二极管连接到公共电极，在指纹识别阶段时，通过公共电极向光电二极管的第一极施加电压信号，光电二极管受光照后把光信号转化成电信号，光电二极管第二极上的电压产生变化，然后通过开关单元把变化后的电压信号传递给驱动芯片，最终完成指纹识别的检测运算。本发明中公共电极在触控阶段还能够复用为自电容触控电极使用，无须额外的增加触控电极膜层和向光电二极管的第二极提供电压的信号线膜层，有利于显示面板的薄型化要求。

本发明提供的显示面板为液晶显示面板，显示面板还包括阵列层、彩膜基板和液晶分子层，液晶分子层位于阵列层和彩膜基板之间。可选的，指纹识别模组可以复用阵列层的制作工艺来制作。或者也可以将指纹识别模组制作在阵列层与液晶分子层之间。

在一种实施例中，图3为本发明实施例提供的显示面板一种可选实施方式截面示意图。如图3所示，在垂直于显示面板方向上，与同一个公共电极101交叠的多个光电二极管102的第一极a连接到该同一个公共电极101。实际中光电二极管通常为阵列排布，通过对大量的光电二极管检测到的电信号进行运算处理，得到完整的指纹信息。多个光电二极管与同一个公共电极交叠，将多个光电二极管连接到该同一个公共电极上，如图所示的仅需要在光电二极管的第一极与公共电极之间的绝缘层上制作过孔就能实现电连接，不需要设置负载的电路走线且制作工艺成熟简单。

在一种实施例中，图4为本发明实施例提供的显示面板中指纹识别模组电路结构示意图。如图4所示，开关单元103包括控制端、第一端和第二端，光电二极管102的第二极连接到开关单元103的第一端；图中以开关单元103包括一个晶体管为例。指纹识别模组还包括：第一信号线X1和第二信号线X2，第一信号线X1连接到开关单元103的控制端，第一信号线X1用于控制开关单元103的打开或关闭；第二信号线X2连接到开关单元103的第二端，第二信号线X2用于输出光电二极管检测到的指纹信号。可选的，指纹识别模组中包括多个阵列排布的光电二极管102，与同一行的光电二极管102相连的开关单元103的控制端均电连接到同一条第一信号线X1，与同一列的光电二极管102的相连的开关单元103的第二端电连接到同一条第二信号线X2。第二信号线X2连接到驱动芯片IC，实现开关单元103与驱动芯片IC的电连接。

可同时参考图4电路图和图2对应的膜层结构图来理解。本发明中光电二极管的第一极连接到公共电极，在指纹识别阶段包括：电容预充电阶段，向公共电极101输入恒定的电压信号Vbias，向第一信号线X1输入有效电平信号控制开关单元103打开，则在光电二极管的第一极和第二极之间形成电容；光感阶段，控制开关单元103关闭，当光线照射到光电二极管后，光电二极管打开则第二极上的电压产生变化；检测阶段，再次控制开关单元103打开后，变化后的电压信号(即检测到的指纹电信号)会通过第二信号线传输到驱动芯片IC，最终完成指纹检测处理。

在一种实施例中，图5为本发明实施例提供的显示面板一种可选实施方式示意图。如图5所示，显示面板包括第三信号线X3，一个公共电极101至少电连接一条第三信号线X3；第三信号线X3电连接到驱动芯片IC，驱动芯片IC包括显示驱动单元11、触控驱动单元22和指纹驱动单元33，其中，显示阶段，显示驱动11单元控制向第三信号线X3输入第一恒定电压信号；触控阶段，触控驱动22单元控制向第三信号线X3输入脉冲电压信号；指纹识别阶段，指纹驱动单元33控制向第三信号线X3输入第二恒定电压信号。

需要说明的是，图5中仅以一个公共电极电连接一条第三信号线进行示意，可选的，一个公共电极也可以同时电连接有两条或者多条第三信号线。图中示意出一个公共电极与多个光电二极管交叠。可选的，可以是仅在显示面板的部分区域设置有光电二极管，即仅有部分公共电极与光电二极管存在交叠。图5中以显示面板包括一个驱动芯片，显示驱动单元、触控驱动单元和指纹驱动单元集成在同一驱动芯片中进行示意，可选的，显示驱动单元、触控驱动单元和指纹驱动单元也可以集成在不同的驱动芯片中。

本发明提供的显示面板，通过在不同的工作阶段向公共电极通入不同的电压信号，实现公共电极既能够复用为触控阶段的自电容电极，又能够复用为指纹检测阶段向光电二极管的第二极提供电压的信号线，将触控功能和指纹识别功能均集成在显示区，并保证显示阶段、触控阶段和指纹识别阶段互不干扰，保证显示面板性能稳定性。另外，该方法实现对公共电极的两种复用，无须额外的增加触控电极膜层和向光电二极管的第二极提供电压的信号线膜层，有利于显示面板的薄型化要求。

本发明还提供一种显示面板的驱动方法，能够应用于本发明提供的任意一种显示面板。显示面板包括多个阵列排布的公共电极，指纹识别模组和驱动芯片，指纹识别模组包括光电二极管和开关单元，光电二极管的第一极连接到公共电极，光电二极管的第二极连接到开关单元，开关单元连接到驱动芯片，驱动芯片包括显示驱动单元、触控驱动单元和指纹驱动单元，显示面板的结构可以参考上述关于显示面板的实施例说明。本发明提供的驱动方法包括：

显示阶段，显示驱动单元控制向公共电极通入第一恒定电压信号；显示面板中还包括有像素电极，在显示阶段，通过向公共电极通入第一恒定电压，同时通过像素驱动电路控制向像素电极施加电压，从而在像素电极和公共电极之间形成控制驱动液晶分子偏转的电场。

触控阶段，触控驱动单元控制向公共电极通入脉冲电压信号；当有触摸主体(例如手指)触摸显示面板时，公共电极上的脉冲电压信号会发生变化，通过检测公共电极上脉冲电压信号的变化实现触摸检测功能。

指纹检测阶段，指纹驱动单元控制向公共电极通入第二恒定电压信号，并完成指纹检测。在进行指纹识别时光电二极管的第一极与公共电极相连接通入恒定电压信号，光电二极管接收光照后打开产生电压信号的变化时，与光电二极管电连接的开关单元会将检测到的电压信号(指纹信号)传输给指纹驱动单元，进而完成指纹识别的检测运算。

本发明中提供的驱动方法，通过在显示面板的不同的工作阶段向公共电极通入不同的电压信号，实现公共电极既能够复用为触控阶段的自电容电极，又能够复用为指纹检测阶段向光电二极管的第二极提供电压的信号线，将触控功能和指纹识别功能均集成在显示区，并保证显示阶段、触控阶段和指纹识别阶段互不干扰，保证显示面板性能稳定性。另外，该方法实现对公共电极的两种复用，无须额外的增加触控电极膜层和向光电二极管的第二极提供电压的信号线膜层，有利于显示面板的薄型化要求。

在一种实施例中，图6为本发明实施例提供的显示面板的驱动方法的一种可选实施方式流程图。如图6所示，在一帧画面显示过程中，显示驱动单元和触控驱动单元交替控制向公共电极通入电压信号；在完成一帧画面显示后，进入指纹检测阶段，并完成指纹检测。在完成指纹检测后，继续进入下一帧画面显示。即将指纹识别检测设置在相邻的两帧画面显示之间，在进行指纹识别检测时，显示面板维持上一帧画面的显示，该驱动方式，在实现指纹识别功能的同时不影响显示效果，且对触控功能也没有影响。

图7为本发明实施例提供的显示面板的驱动方法的时序图。如图7所示，示出了公共电极上的电压信号V的时序图，包括一帧画面的显示时间t1和指纹检测阶段的用时t2。一帧画面的显示时间t1又包括在显示阶段t11和触控阶段t12，即在一帧画面显示过程中，公共电极上交替通入第一恒定电压信号和脉冲信号，即显示阶段t11和触控阶段t12交替进行，在触控阶段时维持上一次显示阶段的显示画面。在完成一帧画面显示后进入指纹检测阶段，向公共电极上通入第二恒定电压信号，图7中示意出第一恒定电压信号和第二恒定电压信号相同的情况，可选的，第一恒定电压信号和第二恒定电压信号的电压大小也可以不相等。

在一种实施例中，图8为本发明实施例提供的显示面板的驱动方法的另一种可选实施方式流程图。如图8所示，驱动方法包括：

在一帧画面显示过程中，显示驱动单元和触控驱动单元交替控制向公共电极通入电压信号。

在完成一帧画面显示后，判断是否需要进入指纹检测阶段；

当判断需要进入指纹检测阶段时，触控驱动单元控制关闭向公共电极通入脉冲电压信号的控制逻辑。然后进入指纹检测阶段，指纹驱动单元控制向公共电极通入第二恒定电压信号，并完成指纹检测。

在完成指纹识别检测后，触控驱动单元开启向公共电极通入脉冲电压信号的控制逻辑。继续进入下一帧画面显示。

当判断不需要进入指纹检测阶段时，继续进入下一帧画面显示，显示驱动单元和触控驱动单元交替控制向公共电极通入电压信号。

该实施方式提供的驱动方法，设置是否进入指纹检测阶段的判断过程，能够保证在需要进行指纹识别检测时才开启指纹检测功能，保证在不需要指纹识别检测时显示每一帧画面之间的连续性，也能够降低显示面板的功耗和驱动芯片的运算量。在需要进行指纹识别检测时，此时关闭向公共电极通入脉冲电压信号的控制逻辑，避免脉冲电压信号影响指纹检测，公共电压通入恒定电压信号，保证指纹检测功能的可靠性，同时公共电压上的恒定电压信号能够保证维持液晶分子的偏转，显示面板的显示不受影响。

参考上述图4示意出的指纹识别模组电路结构图和图7示意的向公共电极通入电压信号的时序图，在指纹识别阶段包括电容预充电阶段、光感阶段和检测阶段，需要占用一定的时间，在保证公共电极能够复用自电容触控电极，同时能够复用向第一电极提供信号的信号线的情况下，在一帧画面显示过程中，同时实现触控检测和完成指纹识别检测是比较困难的，而本发明中通过驱动控制在相邻的两帧画面显示之间进行指纹识别检测，保证显示阶段、触控阶段和指纹识别阶段互不干扰，保证显示面板性能稳定性。

可选的，一帧画面显示的时间为t1，完成一次指纹检测阶段的用时为t2，其中，t2≥N*t1，N为正整数。即完成一次指纹检测的时间大于等于一帧画面的显示时间，即两帧画面显示之间间隔了指纹检测的时间，实际中可以设计降低显示画面的刷新频率来适应指纹识别检测，相应的降低刷新频率后能够在一定程度上降低显示功耗。

可选的，一帧画面显示的时间为t1，完成一次指纹检测阶段的用时为t2，其中，t2<t1。即完成一次指纹识别检测的时间小于一帧画面的显示时间，在相邻的两帧画面之间增加一次指纹识别检测，用时很短，保证显示阶段、触控阶段和指纹识别阶段互不干扰，保证显示面板性能稳定性。

本发明还提供一种显示装置，图9为本发明实施例提供的显示装置示意图，如图9所示显示装置包括本发明任意实施例提供的显示面板100。本发明实施例提供的显示装置可以是任何具有显示功能的电子产品，包括但不限于以下类别：电视机、笔记本电脑、桌上型显示器、平板电脑、数码相机、手机、智能手环、智能眼镜、车载显示器、医疗设备、工控设备、触摸交互终端等。

通过上述实施例可知，本发明提供的显示面板及其驱动方法和显示装置，至少实现了如下的有益效果：

本发明提供的显示面板包括指纹识别模组，指纹识别模组中的光电二极管连接到公共电极，在指纹识别阶段时，通过公共电极向光电二极管的第一极施加电压信号，光电二极管受光照后把光信号转化成电信号，光电二极管第二极上的电压产生变化，然后通过开关单元把变化后的电压信号传递给驱动芯片，最终完成指纹识别的检测运算。本发明中公共电极在触控阶段还能够复用为自电容触控电极使用，无须额外的增加触控电极膜层和向光电二极管的第二极提供电压的信号线膜层，有利于显示面板的薄型化要求。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种显示面板，其特征在于，包括：

多个阵列排布的公共电极，在触控阶段，所述公共电极复用为自电容触控电极；

指纹识别模组，所述指纹识别模组包括光电二极管和开关单元，所述光电二极管的第一极连接到所述公共电极，所述光电二极管的第二极连接到所述开关单元；

驱动芯片，所述开关单元连接到所述驱动芯片。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，

在垂直于所述显示面板方向上，与同一个所述公共电极交叠的多个所述光电二极管的第一极连接到该同一个所述公共电极。

3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，

所述开关单元包括控制端、第一端和第二端，所述光电二极管的第二极连接到所述开关单元的第一端；

所述指纹识别模组还包括：

第一信号线，所述第一信号线连接到所述开关单元的控制端，所述第一信号线用于控制所述开关单元的打开或关闭；

第二信号线，所述第二信号线连接到所述开关单元的第二端，所述第二信号线用于输出所述光电二极管检测到的指纹信号。

4.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，还包括：

第三信号线，一个所述公共电极至少电连接一条所述第三信号线；

所述第三信号线电连接到所述驱动芯片，所述驱动芯片包括显示驱动单元、触控驱动单元和指纹驱动单元，其中，

显示阶段，所述显示驱动单元控制向所述第三信号线输入第一恒定电压信号；

触控阶段，所述触控驱动单元控制向所述第三信号线输入脉冲电压信号；

指纹识别阶段，所述指纹驱动单元控制向所述第三信号线输入第二恒定电压信号。

5.一种显示面板的驱动方法，其特征在于，所述显示面板包括多个阵列排布的公共电极，指纹识别模组和驱动芯片，所述指纹识别模组包括光电二极管和开关单元，所述光电二极管的第一极连接到所述公共电极，所述光电二极管的第二极连接到所述开关单元，所述开关单元连接到所述驱动芯片，所述驱动芯片包括显示驱动单元、触控驱动单元和指纹驱动单元，所述驱动方法包括：

显示阶段，所述显示驱动单元控制向所述公共电极通入第一恒定电压信号；

触控阶段，所述触控驱动单元控制向所述公共电极通入脉冲电压信号；

指纹检测阶段，所述指纹驱动单元控制向所述公共电极通入第二恒定电压信号，并完成指纹检测。

6.根据权利要求5所述的显示面板的驱动方法，其特征在于，

在一帧画面显示过程中，所述显示驱动单元和所述触控驱动单元交替控制向所述公共电极通入电压信号；

在完成一帧画面显示后，进入所述指纹检测阶段，并完成指纹检测。

7.根据权利要求6所述的显示面板的驱动方法，其特征在于，

在完成一帧画面显示后，还包括：判断是否需要进入所述指纹检测阶段；

当需要进入所述指纹检测阶段时，所述触控驱动单元控制关闭向所述公共电极通入脉冲电压信号的控制逻辑。

8.根据权利要求7所述的显示面板的驱动方法，其特征在于，还包括：

完成指纹识别检测后，所述触控驱动单元开启向所述公共电极通入脉冲电压信号的控制逻辑。

9.根据权利要求6所述的显示面板的驱动方法，其特征在于，

一帧画面显示的时间为t1，完成一次所述指纹检测阶段的用时为t2，其中，t2≥N*t1，N为正整数。

10.根据权利要求6所述的显示面板的驱动方法，其特征在于，

一帧画面显示的时间为t1，完成一次所述指纹检测阶段的用时为t2，其中，t2<t1。

11.一种显示装置，其特征在于，包括：权利要求1至4任一项所述的显示面板。