CN111290652B - 触控显示面板及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触控显示面板，其包含基板；形成在所述基板上的多条扫描线、多条数据线，所述多条扫描线和所述多条数据线相互交叉定义多个子像素单元；形成在所述基板上的多个第一薄膜晶体管(TFT)和多个第二TFT；所述触控显示面板还包括与扫描线平行且相邻的多条触控扫描线、与数据线平行的多条触控线，所述多条触控扫描线和触控线相互交叉定义多个感测单元。本发明提供的触控显示面板，其显示区域除可以实现显示功能及触控感测功能外，也可实现指纹感测功能。本发明还提供一种该触控显示面板的驱动方法。

Description

触控显示面板及其驱动方法
技术领域
本发明涉及触控显示领域，尤其涉及一种具有指纹识别功能的触控显示面板及其驱动方法。
背景技术
触控显示面板作为一种信息输入工具，其被广泛应用于设计、平板电脑及公共场所大厅的信息查询机等各种具有信息交互功能的的显示产品中。但是多数现有设备的显示区域可以同时提供显示及触碰功能，却无法提供指纹辨识功能，而是在非显示区域设有指纹识别装置，以实现指纹识别的功能。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种触控显示面板，其显示区域能够可以在提供显示及触控功能时，也可提供指纹识别功能。
基板；
形成在所述基板上的多条扫描线、多条数据线，所述多条扫描线和数据线相互交叉定义多个子像素单元；
形成在所述基板上的多个第一薄膜晶体管(TFT)和多个第二TFT；
形成在所述多个第一TFT和所述多个第二TFT上的公共电极层，其包含间隔设置的多个公共电极；
形成在所述公共电极上的多个像素电极，每一个子像素单元中对应设置有一个像素电极；
所述触控显示面板还包括与扫描线平行且相邻的多条触控扫描线、与数据线平行的多条触控线，所述多条触控扫描线和触控线相互交叉定义多个感测单元，所述第二TFT的栅极电性连接一条触控扫描线，源极连接一条触控线，漏极连接一个公共电极，且所述数据线与所述触控线同层设置，所述数据线与所述触控扫描线与所述扫描线同层设置。
本发明提供的另一种触控显示面板，包括：
基板；
形成在所述基板上的多条扫描线、多条数据线，所述多条扫描线和所述多条数据线相互交叉定义复数子像素单元；
形成在所述基板上的多个第一薄膜晶体管(TFT)和多个第二TFT；
形成在所述多个第一TFT和所述多个第二TFT上的间隔设置的多个公共电极；
形成在所述多个公共电极上的多个像素电极，每一个像素电极对应设置在一个子像素单元中，每一个子像素单元中设置有一个第一TFT，通过所述第一TFT控制所述像素电极与数据线的导通；
与扫描线平行且相邻的多条触控扫描线；
与数据线平行的多条触控线，所述多条触控线与所述多条触控扫描线相互交叉定义多个感测单元，所述第二TFT的栅极电性连接一条触控扫描线，源极连接一条触控线，漏极连接一个公共电极；及
驱动电路，与所述数据线、所述触控线、所述触控扫描线电性连接，在显示时段，驱动电路对所述复数公共电极施加公共电压信号，并对多个像素电极施加显示信号，以进行图像显示；在触控时段，驱动电路对所述多个公共电极施加触控驱动信号，以进行触控感测；在指纹感测时段，驱动电路对所述多个公共电极施加指纹感测信号，以进行指纹感测。
本发明还提供一种上述触控显示面板的驱动方法，包括：
奇数帧的每一帧内，包括交替的显示时段和触控时段，在显示时段，所述多个公共电极被施加公共电压信号，并且所述多个像素电极被施加显示信号以实现图像显示；在触控时段，所述多个公共电极被施加触控驱动信号，以实现触摸感测；
偶数帧的每一帧内，包括指纹感测时段，在指纹感测时段内，所述公共电极被施加指纹感测信号，以实现指纹感测；
所述奇数帧与所述偶数帧交替进行。
本发明所提供的触控显示面板，其显示区域除可以实现显示功能及触控感测功能外，也可实现指纹感测功能。对于包括所述触控面板的电子设备而言，指纹识别功能可以直接在显示区域实现，无需单独设置指纹感测装置，进一步提高电子设备的集成度，以降低电子设备的体积和重量。
附图说明
图1为触控面板的示意图。
图2为图1的II部放大示意图。
图3为图2的触控面板沿剖面线III-III方向的第一实施例剖面图。
图4为图2的触控面板沿剖面线IV-IV方向的第一实施例剖面图。
图5为图2的触控面板沿剖面线III-III方向的第二实施例剖面图。
图6为图2的触控面板沿剖面线IV-IV方向的第二实施例剖面图。
图7为触控面板的示意图。
图8为触控面板不同时段的周期示意图。
图9为图4对应触控面板的显示阶段的时段电路图。
图10为图4对应的触控面板的触控阶段的时段电路图。
图11为图4对面板的指纹感测阶段的时段电路图。
主要元件符号说明
Figure BDA0001894965950000031
Figure BDA0001894965950000041
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请参阅图1，触控面板100包括一基板10，定义在基板10上的多个子像素单元41，所述多个子像素单元41成矩阵排列。沿图1所示第一方向D1相邻的三个子像素单元41定义一个像素单元42。
如图2所示，触控面板100包括沿第一方向D1延伸的多条扫描线23、沿第二方向D2延伸的多条数据线24，其中第二方向D2与第一方向D1垂直。本实施例，第二方向D2与第一方向D1正交。每相邻的两条扫描线23和每相邻的两条数据线24相互交叉定义一个子像素单元41。
如图2所示，触控面板100还包括形成在基板10上的多个第一TFT11和多个第二TFT12，形成在多个第一TFT11和多个第二TFT12上的多个公共电极31。
如图2所示，触控面板100还包括与扫描线23平行且相邻的多条触控扫描线22、与数据线24平行的多条触控线21，多条触控扫描线22和多条触控线21相互交叉定义多个感测单元20。
如图2所示，每一条触控扫描线22与一条扫描线23为相邻且成对出现，每一对触控扫描线22与扫描线23对应一行子像素单元41(沿图2所示第一方向D1)设置，该触控面板100中的扫描线23和触控扫描线22的数量基板相等。每一条数据线24对应一列子像素单元41(沿图2所示第二方向D2)设置，每一条触控线21对应一列像素单元42(沿图2所示第二方向D2)设置，则该触控面板100中的触控线21的数量要少于数据线24的数量。
如图2所示，该触控面板100还包括多个像素电极33。本实施例中，每一个公共电极31对应相邻的三个子像素单元41(一个像素单元42)，每一个像素电极33对应一个子像素单元41，即每一个公共电极31对应三个像素电极33。
如图1所示，该触控面板100还包括驱动电路40。驱动电路40与数据线24、触控线21电性连接。驱动电路40用以在显示时段对多个公共电极31施加公共电压信号，并对多个像素电极33施加显示信号，以实现图像显示。驱动电路40与触控线21、触控扫描线22电性连接。驱动电路40用以在触控时段对多个公共电极31施加触控驱动信号以实现触控感测；且在指纹感测时段，驱动电路40对公共电极31施加指纹感测信号，以实现指纹感测。
如图2所示，每一感测单元20对应一公共电极31设置，且每一感测单元20中对应设置有一个第二TFT12。每一个第二TFT12的栅极121与触控扫描线22电性连接，每一个第二TFT12的源极122与触控线21电性连接，每一个第二TFT12的漏极123与一个公共电极31电性连接。本实施例中，每一个感测单元20为矩形，其边长小于100μm，故感测单元20可以分别感测指纹上的的凸起与凹陷，以实现指纹感测。
本实施例中，每一个第一TFT11的栅极111与扫描线23电性连接，每一个第一TFT11的源极112与数据线24电性连接，每一个第一TFT11的漏极113与一个像素电极33电性连接。
请一并参阅图2、图3和图4。触控面板100包括设置于基板10上的多个金属层，依照距离基板10的远近和层叠在基板10的次序，扫描线23与触控扫描线22所在金属层定义第一金属层M1、数据线24与触控线21所在金属层定义第二金属层M2。不同金属层之间设有绝缘层，以电性绝缘。
如图3所示，在第一实施例中，基板10上设有第一金属层M1，扫描线23与触控扫描线22由第一金属层M1图案化形成。
如图3和图4所示，基板10设置有第一金属层M1的表面还设有第一绝缘层101。如图3所示，第一绝缘层101完全覆盖扫描线23与触控扫描线22。如图4所示，第一绝缘层101远离基板10的一侧设有第二金属层M2。数据线24与触控线21由第二金属层M2图案化形成。第一金属层M1与第二金属层M2之间设有第一绝缘层101，以使二者电性绝缘。
如图3和图4所示，第一绝缘层101远离基板10的一侧层叠有第二绝缘层102。如图4所示，第二绝缘层102完全覆盖数据线24与触控线21。如图3和图4所示，在第二绝缘层102远离基板10一侧设有多个公共电极31。第二绝缘层102远离基板10的一侧层叠有第三绝缘层103，第三绝缘层103完全覆盖公共电极31。第三绝缘层103远离基板10一侧设有像素电极33。公共电极31与像素电极33之间设有第三绝缘层103，以使二者电性绝缘。
基板10包括有第一TFT11与第二TFT12(图3-4未示，仅示出于图2中)。在不同金属层与公共电极31、像素电极33之间所设置的绝缘层设有过孔(图未示)，即像素电极33、第一TFT11与位于第一金属层M1的扫描线23、位于第二金属层M2的数据线24可通过在第一绝缘层101、第二绝缘层102、第三绝缘层103设置过孔以进行电性连接。公共电极31、第二TFT12与位于第一金属层M1的触控扫描线22、第二金属层M2的触控线21也可通过在上述绝缘层设置过孔以进行电性连接。
请一并参阅图2、图5、图6，为另一变更施例的剖面图。本实施例中，扫描线23与触控扫描线22所在金属层定义第一金属层M1、数据线24所在金属层定义第二金属层M2，触控线21所在金属层定义第三金属层M3。即数据线24与触控线21位于不同的层，由不同的金属层图案化形成。
如图5和图6所示，基板10设置有第一金属层M1的表面还设有第一绝缘层101，如图5所示，第一绝缘层101完全覆盖扫描线23与触控扫描线22。如图6所示，第一绝缘层101远离基板10的一侧设置第二金属层M2。数据线24由第二金属层M2图案化形成。第一金属层M1与第二金属层M2之间设有第一绝缘层101，以使二者电性绝缘。
如图5和图6所示，第一绝缘层101远离基板10的一侧层叠有第二绝缘层102。如图6所示，第二绝缘层102完全覆盖数据线24。如图5所示，在第二绝缘层102远离基板10一侧设有第三金属层M3。触控线21由第三金属层M3图案化形成。在第二绝缘层102远离基板10一侧层叠有第三绝缘层103，第三绝缘层103完全覆盖触控线21。第三绝缘层103远离基板10的一侧设置有多个公共电极31。第三绝缘层103远离基板10的一侧层叠有第四绝缘层104，第四绝缘层104完全覆盖公共电极31。第四绝缘层104远离基板10一侧设有多个间隔设置的像素电极33。公共电极31与像素电极33之间设有第四绝缘层104，以使二者电性绝缘。
第一绝缘层101、第二绝缘层102、第三绝缘层103设有过孔(图未示)。触控扫描线22、扫描线23、第二TFT12与公共电极31之间可通过绝缘层中的过孔进行电性连接。即第二TFT12与位于第一金属层M1的触控扫描线22、第三金属层M3的触控线21可绝缘层的通孔进行电性连接。
请一并参阅图7-图10。图7所示的触控面板的显示分辨率720RGB*1280。
图7所示的触控面板100的驱动被划分为多个帧，该多个帧包括多个奇数帧和多个偶数帧。如图8所示，触控面板100的驱动包括显示时段、触控时段和指纹感测时段，其中显示时段(DP)、触控时段(TP)共享一帧(奇数帧)，指纹感测时段(FP)需与显示时段、触控时段分时在另外的帧(偶数帧)进行。显示时段与触控时段在同一奇数帧内交替进行，比如，假设在每一奇数帧内，包括显示时段和触控时段的数量n皆为16，则在每一奇数帧内，每两个显示时段之间有一个触控时段。而包含指纹感测的偶数帧又与该显示时段与触控时段所在的奇数帧交替。例如，第1帧，包括显示时段与触控时段，即在第1帧中触控面板100分时进行显示和触控感测，第2帧为指纹感测时段，即在第2帧中触控面板100进行指纹感测，第3帧为包括显示时段与触控时段，第4帧为指纹感测时段，依次类推。触控面板得以完成显示、触控感测与指纹感测。
如图9所示，当显示扫描频率为60HZ时，1帧包括交替的n个显示时段(DP)和n个触控时段(TP)。在第1显示时段(DP1)，扫描线第1条至第80条(GL-1～GL-80)被逐一施加扫描信号，同时所有的数据线DL被施加方波信号，以控制数据线24与像素电极33的导通，使像素电极33被施加显示信号；同时触控扫描线第1条至第80条(TGL-1～TGL-80)被逐一施加扫描信号，以控制公共电极31与触控线21的导通，同时所有的触控线TL被施加显示驱动信号(公共电压信号)，使公共电极31被施加显示驱动信号(公共电压信号)。即所有触控线TL维持公共电压，数据线第1条至第2160条(DL-1～DL-2160)给予像素电极33显示信号。在第2显示时段(DP2)，扫描线第81条至第160条(GL-81～GL-160)与触控扫描线第81条至第160条(TGL-81～TGL-160)均被逐一施加扫描信号，触控线第1条至第720条(TL-1～TL-720)维持低电平信号(公共电压信号)，数据线第1条至第2160条(DL-1～DL-2160)给予像素电极33显示信号。依此类推，其余第3显示时段(DP3)至第n显示时段(DPn)的讯号模式以此类推完成全屏扫描。每完成一次全屏扫描可得一帧完整的显示图像。
请参阅图10,在第1触控时段(TP1)，若干个相邻的公共电极31作为一个触控电极，通过触控线21向触控电极提供触控感测信号，且对触控电极进行自电容检测，以实现触摸感测。
显示扫瞄频率为60Hz且触控扫瞄频率为120Hz，在第1触控时段(TP1)，此时图像显示不做显示图像更新，所有的扫描线第1条至第N条(GL-1～GL-N)被施加低电平信号,所有的数据线DL-1～DL-N接地,使像素电极33浮接；触控扫描线第1条至第40条(TGL-1～TGL-40)被同时施加扫描信号，所有的触控线第1条至第720条(GL-1～GL-720)施加触控驱动信号，从而对第1-40行的公共电极31施加触控驱动信号；然后触控扫描线第1条至第40条(TGL1～GL40)停止施加扫描信号，而触控扫描线第41条至第80条(TGL-41～TGL-80)被同时施加扫描信号，所有的触控线第21条至第720条(TL-21～TL-720)给予触控感测讯号，从而对第41-80行的公共电极31施加触控感测信号，依次类推，直至完成121-160行的公共电极31被施加触控感测信号。
在第2触控时段(TP2)需依次完成161-320行的公共电极31被施加触控驱动信号。在第2/n触控时段(TP2/n)完成最后一行后的公共电极31被施加触控驱动信号又从第1行公共电极31开始，从而在每一帧图像(60Hz)下扫瞄全屏2次为120Hz的触控扫描频率。
请参阅图11，指纹感测阶段，每一个公共电极31作为一个指纹感测电极，驱动电路40通过触控线21向公共电极31提供指纹感测信号，且对公共电极31进行自电容检测，以实现指纹感测。
在进行指纹感测时，需要一个帧完整的图像，此时图像显示不做显示图像更新，所有的扫描线GL被施加低电平信号,所有的数据线DL接地,使像素电极33浮接；所有的触控扫描线TGL则逐一被施加扫描信号，所有的触控线TL被施加指纹感测信号，从第1行的公共电极31开始施加指纹感测信号，依次类推，直至完成1280行的公共电极31被施加指纹感测信号。完成扫描后，可以得到完整全屏的指纹采集影像。
且上述的显示分辨率、触控分辨率、显示时段与触控时段的数量N可随不同应用而调整，上述仅为说明其不同模式下，不同线路之状态之举例。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，图示中出现的上、下、左及右方向仅为了方便理解，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种触控显示面板，其包括：
基板；
形成在所述基板上的多条扫描线、多条数据线，所述多条扫描线和所述多条数据线相互交叉定义多个子像素单元；
形成在所述基板上的多个第一薄膜晶体管(TFT)和多个第二TFT；
形成在所述多个第一TFT和所述多个第二TFT上的间隔设置的多个公共电极；
形成在所述多个公共电极上的多个像素电极，每一个像素电极对应设置在一个子像素单元中，所述公共电极与所述像素电极设置于不同层；
其特征在于：
所述触控显示面板还包括与扫描线平行且相邻的多条触控扫描线、与数据线平行的多条触控线，所述多条触控扫描线和触控线相互交叉定义多个感测单元，所述第二TFT的栅极电性连接一条触控扫描线，源极连接一条触控线，漏极连接一个公共电极。
2.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：所述触控显示面板的驱动包括显示时段、触控时段和指纹感测时段，
显示时段，所述多个公共电极被施加公共电压信号，以实现图像显示；
触控时段，所述多个公共电极被施加触控驱动信号，以实现触摸感测；
指纹感测时段，所述公共电极被施加指纹感测信号，以实现指纹感测。
3.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：触控面板的驱动被划分为多个奇数帧和多个偶数帧，其中每个奇数帧包括交替进行显示时段和触控时段，每个偶数帧包括指纹感测时段，所述奇数帧与偶数帧交替进行。
4.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：所述多条触控扫描线与所述多条扫描线为同层设置；所述多条触控线与所述多条数据线为同层设置，且所述多条触控扫描线与所述多条触控线设置于不同的层。
5.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：所述多条触控扫描线与所述多条扫描线同层设置；所述多条触控扫描线与所述多条触控线设置于不同的层；所述多条数据线与所述多条触控扫描线、所述触控线设置于不同的层。
6.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：所述子像素单元成矩阵排列成多行和多列，同一行相邻的至少三个子像素单元定义一个像素单元，每一条触控扫描线与一条扫描线相邻且成对，每一对触控扫描线与扫描线对应一行子像素单元设置；每一条触控线对应一列像素单元设置，每一条数据线对应一列子像素单元设置。
7.如权利要求6所述的触控显示面板，其特征在于：每个像素单元中对应设置有一个公共电极和一个第二TFT。
8.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：每一个感测单元为矩形，其边长小于100μm。
9.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：每一个子像素单元中设置有一个第一TFT，每一个第一TFT的栅极电性连接一扫描线，源极连接一数据线，漏极连接一像素电极，通过所述第一TFT控制所述像素电极与数据线的导通。
10.如权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于：指纹感测时段，所述扫描线被施加低电平信号,所述数据线接地,使所述像素电极浮接；所述触控扫描线则逐一被施加扫描信号，所述触控线被施加指纹感测信号，以完成指纹感测。
11.一种触控显示面板，其特征在于，包括：
基板；
形成在所述基板上的多条扫描线、多条数据线，所述多条扫描线和所述多条数据线相互交叉定义复数子像素单元；
形成在所述基板上的多个第一薄膜晶体管(TFT)和多个第二TFT；
形成在所述多个第一TFT和所述多个第二TFT上的间隔设置的多个公共电极；
形成在所述多个公共电极上的多个像素电极，每一个像素电极对应设置在一个子像素单元中，所述公共电极与所述像素电极设置于不同层；每一个子像素单元中设置有一个第一TFT，通过所述第一TFT控制所述像素电极与数据线的导通；
与扫描线平行且相邻的多条触控扫描线；
与数据线平行的多条触控线，所述多条触控线与所述多条触控扫描线相互交叉定义多个感测单元，所述第二TFT的栅极电性连接一条触控扫描线，源极连接一条触控线，漏极连接一个公共电极；及
驱动电路，与所述数据线、所述触控线、所述触控扫描线电性连接，在显示时段，驱动电路对复数公共电极施加公共电压信号，并对多个像素电极施加显示信号，以进行图像显示；在触控时段，驱动电路对所述多个公共电极施加触控驱动信号，以进行触控感测；在指纹感测时段，驱动电路对所述多个公共电极施加指纹感测信号，以进行指纹感测。
12.一种如权利要求1-10任意一项所述的触控显示面板的驱动方法，包括：
奇数帧的每一帧内，包括交替的显示时段和触控时段，在显示时段，所述多个公共电极被施加公共电压信号，并且所述多个像素电极被施加显示信号以实现图像显示；在触控时段，所述多个公共电极被施加触控驱动信号，以实现触摸感测；
偶数帧的每一帧内，包括指纹感测时段，在指纹感测时段内，所述公共电极被施加指纹感测信号，以实现指纹感测；
所述奇数帧与所述偶数帧交替进行。
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