CN108287636B - 压力感应模组、驱动方法、压力感应电路和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压力感应模组、驱动方法、压力感应电路和显示装置。所述压力感应模组,包括压力感应单元、放大单元、选通单元、复位单元和压电感应输出端,复位单元用于在复位控制线的控制下,控制导通或断开放大单元的输入端与复位电压端之间的连接;选通单元用于在选通控制线的控制下控制导通或断开该选通单元的第一端和该选通单元的第二端之间的连接;放大单元用于放大来自其输入端的压电信号,得到放大后的压电信号,并通过该放大单元的输出端输出该放大后的压电信号。本发明解决现有技术中不能通过放大压电信号以提升测试精度的问题。
Description
技术领域
本发明涉及压电感应技术领域,尤其涉及一种压力感应模组、驱动方法、压力感应电路和显示装置。
背景技术
目前压力感应功能的使用越来越多,实现压力感应的方式有电容式,压电式,压阻式等等。现有的压力感应模组不能在压力感应的同时,对压力感应单元输出的压电信号进行放大,从而不能提升测试精度并减小测试难度。现有的压力感应电路难以实现阵列式行扫描,难以实现阵列式压感功能;现有的压力感应电路不能直接制作于显示基板上,从而使得现有的显示装置不能实现集成显示、触控和压力感应的功能于一体。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种压力感应模组、驱动方法、压力感应电路和显示装置,解决现有技术中不能通过放大压电信号以提升测试精度的问题。
为了达到上述目的,本发明提供了一种压力感应模组,包括压力感应单元、放大单元、选通单元、复位单元和压电感应输出端,其中,
所述压力感应单元用于感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;
所述复位单元的控制端与相应行复位控制线连接,所述复位单元用于在该行复位控制线的控制下,控制导通或断开所述放大单元的输入端与复位电压端之间的连接;
所述选通单元的控制端与相应行选通控制线连接;
所述选通单元的第一端与所述压电信号输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输入端连接,所述放大单元的输出端与压电感应输出端连接;或者,所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输入端与所述压电信号输出端连接;
所述选通单元用于在该行选通控制线的控制下控制导通或断开该选通单元的第一端和该选通单元的第二端之间的连接;
所述放大单元用于放大来自其输入端的压电信号,得到放大后的压电信号,并通过该放大单元的输出端输出该放大后的压电信号。
实施时,所述压力感应单元包括第一极板、第二极板和位于所述第一极板和所述第二极板之间的压电材料层;
所述第一极板与第一电压输入端连接,所述第二极板与所述压电信号输出端连接。
实施时,所述放大单元包括放大晶体管和外挂电阻;
所述放大晶体管的栅极为所述放大单元的输入端,所述放大晶体管的第一极为所述放大晶体管的输出端,所述放大晶体管的第二极与第一电压输入端连接;
所述外挂电阻的第一端与第二电压输入端连接,所述外挂电阻的第二端与所述压电感应输出端连接;
所述复位单元包括复位晶体管;所述复位晶体管的栅极与相应行复位控制线连接,所述复位晶体管的第一极与所述复位电压端连接,所述复位晶体管的第二极与所述放大单元的输入端连接。
实施时,所述选通单元包括选通晶体管;
所述选通晶体管的栅极与相应行选通控制线连接;
所述选通晶体管的第一极与所述压电信号输出端连接,所述选通晶体管的第二极与所述放大单元的输入端连接;或者,所述选通晶体管的第一极与所述压电感应输出端连接,所述选通晶体管的第二极与所述放大单元的输出端连接。
实施时,所述压力感应模组还包括采集单元和处理单元;
所述采集单元与所述压电感应输出端连接,用于采集所述压电感应输出端输出的放大后的压电信号;
所述处理单元与所述采集单元连接,用于根据放大后的压电信号判断所述压力感应单元是否感应到压力
本发明还提供了一种压力感应模组的驱动方法,用于驱动上述的压力感应模组,所述压力感应模组的驱动方法包括:
在相应行采集时间段,复位单元在相应行复位控制线的控制下,控制断开复位电压端与放大单元的输入端之间的连接;压力感应单元感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制导通该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接;放大单元放大来自其输入端的所述压电信号,得到放大后的压电信号,并将该放大后的压电信号输出至压电感应输出端;
在相应行复位时间段,复位单元在相应行复位控制线的控制下,控制导通复位电压端与放大单元的输入端之间的连接。
实施时,所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输出端与压电感应输出端连接;在相应行采集时间段和相应行复位时间段之间还设置有相应行压力感应时间段;
所述压力感应模组的驱动方法还包括:
在所述相应行复位时间段,所述选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制导通该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接,以将压电信号输出端的电位复位为复位电压;
在所述相应行压力感应时间段,复位单元在相应行复位控制线的控制下,控制导通复位电压端与放大单元的输入端之间的连接,以控制所述放大单元不工作;所述选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制断开该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接。
实施时,所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输入端与所述压电信号输出端连接;
所述压力感应模组的驱动方法还包括:在所述相应行复位时间段,所述选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制断开该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接。
本发明还提供了一种压力感应电路,包括多行复位控制线、多行选通控制线、多列读取线和阵列排布的N行M列上述的压力感应模组;N和M为大于1的整数;
第n行第m列所述压力感应模组包括的第n行第m列复位单元的控制端与第n行复位控制线连接;
第n行第m列所述压力感应模组包括的第n行第m列选通单元的控制端与第n行选通控制线连接;
第n行第m列所述压力感应模组包括的第n行第m列压电感应输出端与第m列读取线连接;
n为小于或等于N的正整数;m为小于或等于M的正整数。
本发明还提供了一种显示装置,包括显示基板,还包括设置于所述显示基板上的上述的压力感应电路。
与现有技术相比,本发明所述的压力感应模组、驱动方法、压力感应电路和显示装置采用压力感应单元感应压力,将压力信号转换为相应的压电信号,通过复位单元在复位时间段在相应行复位控制线的控制下对放大单元的控制端和压电信号输出端进行复位,通过选通单元在采集时间段在选通控制线的控制下采集所述压电信号,通过放大单元放大该压电信号并通过压电感应输出端输出放大后的压电信号;本发明实施例所述的压力感应模组能够实现压力感应定位的功能,并能够对压力感应单元输出的压电信号进行放大,提高测试精度,减小测试难度。并且包括多行多列本发明实施例所述的压力感应模组的压力感应电路能够实现阵列式行扫描。
附图说明
图1是本发明所述的压力感应模组的第一具体实施例的结构图;
图2是本发明所述的压力感应模组的第一具体实施例、第二具体实施例和第三具体实施例的工作时序图;
图3是本发明所述的压力感应模组的第二具体实施例的结构图;
图4是本发明所述的压力感应模组的第三具体实施例的电路图;
图5是本发明所述的压力感应模组的第四具体实施例的结构图;
图6是本发明所述的压力感应模组的第四具体实施例、第五具体实施例和第六具体实施例的工作时序图;
图7是本发明所述的压力感应模组的第五具体实施例的结构图;
图8是本发明所述的压力感应模组的第六具体实施例的电路图;
图9是本发明所述的压力感应电路的第一具体实施例的电路图;
图10是本发明所述的压力感应电路的第一具体实施例的工作时序图;
图11是本发明所述的压力感应电路的第二具体实施例的电路图;
图12是本发明所述的压力感应电路的第二具体实施例的工作时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
本发明所有实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件。在本发明实施例中,为区分晶体管除栅极之外的两极,将其中一极称为第一极,另一极称为第二极。在实际操作时,所述第一极可以为漏极,所述第二极可以为源极;或者,所述第一极可以为源极,所述第二极可以为漏极。
本发明实施例所述的压力感应模组包括压力感应单元、放大单元、选通单元、复位单元和压电感应输出端,其中,
所述压力感应单元用于感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;
所述复位单元的控制端与相应行复位控制线连接,所述复位单元用于在该行复位控制线的控制下,控制导通或断开所述放大单元的输入端与复位电压端之间的连接;
所述选通单元的控制端与相应行选通控制线连接;
所述选通单元的第一端与所述压电信号输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输入端连接,所述放大单元的输出端与压电感应输出端连接;或者,所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输入端与所述压电信号输出端连接;
所述选通单元用于在该行选通控制线的控制下控制导通或断开该选通单元的第一端和该选通单元的第二端之间的连接;
所述放大单元用于放大来自其输入端的压电信号,得到放大后的压电信号,并通过该放大单元的输出端输出该放大后的压电信号。
本发明实施例所述的压力感应模组采用压力感应单元感应压力,将压力信号转换为相应的压电信号,通过复位单元在复位时间段在相应行复位控制线的控制下对放大单元的控制端和压电信号输出端进行复位,通过选通单元在采集时间段在选通控制线的控制下采集所述压电信号,通过放大单元放大该压电信号并通过压电感应输出端输出放大后的压电信号;本发明实施例所述的压力感应模组能够实现压力感应定位的功能,并能够对压力感应单元输出的压电信号进行放大,提高测试精度,减小测试难度。并且包括多行多列本发明实施例所述的压力感应模组的压力感应电路能够实现阵列式行扫描,阵列式行扫描的具体内容将在下面详细介绍。
根据一种具体实施方式,所述压力感应单元可以包括第一极板、第二极板和位于所述第一极板和所述第二极板之间的压电材料层;
所述第一极板与第一电压输入端连接,所述第二极板与所述压电信号输出端连接。
在实际操作时,所述第一电压输入端可以为地端、低电压输入端或公共电极端,但不以此为限。
以上列举的压力感应单元的具体结构仅用于举例,并不对压力感应单元的结构加以限定,
所述压电材料层例如可以由压电陶瓷制成,但不以此为限。
具体的,所述放大单元可以包括放大晶体管和外挂电阻;
所述放大晶体管的栅极为所述放大单元的输入端,所述放大晶体管的第一极为所述放大晶体管的输出端,所述放大晶体管的第二极与第一电压输入端连接;
所述外挂电阻的第一端与第二电压输入端连接,所述外挂电阻的第二端与所述压电感应输出端连接;
所述复位单元可以包括复位晶体管;所述复位晶体管的栅极与相应行复位控制线连接,所述复位晶体管的第一极与所述复位电压端连接,所述复位晶体管的第二极与所述放大单元的输入端连接;
所述压力感应模组还可以包括采集单元和处理单元;
所述采集单元与所述压电感应输出端连接,用于采集所述压电感应输出端输出的放大后的压电信号;
所述处理单元与所述采集单元连接,用于根据放大后的压电信号判断所述压力感应单元是否感应到压力。
在实际操作时,所述第二电压输入端可以为高电压输入端,但不以此为限。
本发明实施例的压力感应模组中的放大单元包括的放大晶体管在放大压电信号时,该放大晶体管工作于放大区。
具体的,所述选通单元可以包括选通晶体管;
所述选通晶体管的栅极与相应行选通控制线连接;
所述选通晶体管的第一极与所述压电信号输出端连接,所述选通晶体管的第二极与所述放大单元的输入端连接;或者,所述选通晶体管的第一极与所述压电感应输出端连接,所述选通晶体管的第二极与所述放大单元的输出端连接。
下面结合附图通过具体实施例来说明本发明所述的压力感应模组。
如图1所示,本发明所述的压力感应模组的第一具体实施例包括压力感应单元11、放大单元12、选通单元13、复位单元14和压电感应输出端Vout,其中,
所述压力感应单元11用于感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;所述压电信号输出端与压电节点A连接;
所述复位单元14的控制端与相应行复位控制线Gate2连接,所述复位单元14用于在该行复位控制线Gate2的控制下,控制导通或断开所述放大单元12的输入端与复位电压端之间的连接;所述复位电压端用于输入复位电压Vcc;
所述选通单元13的控制端与相应行选通控制线Gate1连接;
所述选通单元13的第一端与所述压电信号输出端连接(也即,所述选通单元13的第一端与所述压电节点A连接),所述选通单元13的第二端与所述放大单元12的输入端连接,所述放大单元12的输出端与压电感应输出端Vout连接;
所述选通单元13用于在该行选通控制线Gate1的控制下控制导通或断开该选通单元13的第一端和该选通单元13的第二端之间的连接;
所述放大单元12用于放大来自其输入端的压电信号,得到放大后的压电信号,并通过该放大单元12的输出端输出该放大后的压电信号至压电感应输出端Vout。
如图2(图2中的各控制信号的波形是以本发明如图1所示的压力感应模组的第一具体实施例包括的晶体管为n型晶体管为例说明的,在实际操作时,以上晶体管也可以被替换为p型晶体管,晶体管类型改变时需相应改变控制信号的波形)所示,本发明如图1所示的压力感应模组的第一具体实施例在工作时,
在采集时间段S1,Gate1输出高电平,Gate2输出低电平,复位电压端输出的Vcc为低电平,在Gate2的控制下,复位单元14控制断开复位电压端与放大单元12的输入端之间的连接,所述压力感应单元11用于感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;在Gate1的控制下,选通单元13控制导通压电信号输出端与放大单元12的输入端之间的连接,以采集压电信号,放大单元12放大该压电信号并通过Vout输出放大后的压电信号;
在复位时间段S2,Gate1输出高电平,Gate2输出高电平,Vcc为高电平,在Gate1的控制下,选通单元13控制导通压电信号输出端与放大单元12的输入端之间的连接,在Gate2的控制下,复位单元14控制导通复位电压端与放大单元12的输入端之间的连接,以将压电信号输出端的电位(也即压电节点A的电位)复位为Vcc;
在设置于采集时间段S1和复位时间段S2之间的压力感应时间段S0内,Gate1输出低电平,Gate2输出高电平,Vcc为低电平,在Gate1的控制下,选通单元13控制断开压电信号输出端与放大单元12的输入端之间的连接,在Gate2的控制下,复位单元14控制导通复位电压端与放大单元12的输入端之间的连接,以控制所述放大单元12不工作。
在压力感应时间段S0内,所述压力感应单元11可以感应压力,将压力信号转换为相应的压电信号,在所述采集时间段S1选通单元13控制导通压电信号输出端与放大单元12的输入端之间的连接,以采集该压电信号。
如图3所示,在图1所示的压力感应模组的第一具体实施例的基础上,本发明所述的压力感应模组的第二具体实施例还包括采集单元15和处理单元16;
所述采集单元15与所述压电感应输出端Vout连接,用于采集所述压电感应输出端输出的放大后的压电信号;
所述处理单元16与所述采集单元15连接,用于根据放大后的压电信号判断所述压力感应单元11是否感应到压力。
具体的,所述采集单元15可以在采集时间段采集所述放大后的压电信号;所述处理单元16用于根据该放大后的压电信号判断在所述采集时间段所述压力感应单元11是否感应到压力。
如图4所示,在本发明如图3所示的压力感应模组的第二具体实施例的基础上,在本发明所述的压力感应模组的第三具体实施例中(在图4所示的压力感应模组的第三具体实施例中,所述第一电压输入端为地端GND,所述第二电压输入端为高电压输入端,该高电压输入端用于输入高电压Vdd;在图4中,未示出采集单元15和处理单元16),
所述压力感应单元11可以包括压电陶瓷片PZT,所述压电陶瓷片PZT的上极板即为所述压力感应单元11的压电信号输出端,所述压电陶瓷片PZT的上极板与压电节点A连接;所述压电陶瓷片PZT的下极板与地端GND连接;
所述放大单元12包括放大晶体管T3和外挂电阻R;
所述放大晶体管T3的栅极为所述放大单元12的输入端,所述放大晶体管T3的漏极为所述放大晶体管T3的输出端,所述放大晶体管T3的源极与地端GND连接;所述放大晶体管T3的漏极与压感电压输出端Vout连接;
所述外挂电阻R的第一端与高电压输入端连接,所述外挂电阻R的第二端与所述压电感应输出端Vout连接;所述高电压输入端用于输入高电压Vdd;
所述复位单元14包括复位晶体管T2;所述复位晶体管T2的栅极与相应行复位控制线Gate2连接,所述复位晶体管T2的漏极与所述复位电压端连接,所述复位晶体管T2的源极与所述放大晶体管T3的栅极连接;所述复位电压端用于输入复位电压Vcc;
所述选通单元13包括选通晶体管T1;
所述选通晶体管T1的栅极与相应行选通控制线Gate1连接;
所述选通晶体管T1的漏极与所述压电信号输出端连接(也即T1的漏极与压电节点A连接),所述选通晶体管T1的源极与所述放大晶体管T3的栅极连接。
在图4所示的压力感应模组的第三具体实施例中,所有的晶体管都为n型晶体管,但是在实际操作时,如上晶体管也可以被替换为p型晶体管,在此对晶体管的类型不作限定。
多行多列阵列排布的本发明如图4所示的压力感应模组的第三具体实施例构成的压力感应电路可以实现阵列式行扫描,并本发明如图4所示的压力感应模组的第三具体实施例可以提高压感功能的精度和分辨率。在本发明如图4所示的压力感应模组的第三具体实施例中,T1和T2作为开关使用,T1用于控制压电节点A的电位的复位和采集,T2用于控制压电节点A的电位复位和T3的通断,Vdd由外部提供,R的电阻值例如可以为10M欧,但不以此为限。R与T3一起放大由压电节点A输出的压电信号。
在实际操作时,随着压电陶瓷片PZT受到压力时极化方向的变化,压电节点A的电压在PZT受到压力时的变化方向也不同,具体如下:
当压电陶瓷片PZT受到压力时,PZT的上极板积聚正电荷,而PZT的下极板积聚负电荷时,压电陶瓷片PZT受到压力时压电节点A的电位大于PZT不受到压力时压电节点的电位,PZT受到较大压力时压电节点A的电位大于PZT受到较小压力时压电节点A的电位,由于T3为n型晶体管,当压电节点A的电位较大时,T3的栅源电流Igs也较大,由于此时T3工作于放大区,则T3的漏源电流Ids也较大,则Vout输出的压感电压的电压值较小;
当压电陶瓷片PZT受到压力时,PZT的上极板积聚负电荷,而PZT的下极板积聚正电荷时,压电陶瓷片PZT受到压力时压电节点A的电位小于PZT不受到压力时压电节点的电位,PZT受到较大压力时压电节点A的电位小于PZT受到较小压力时压电节点A的电位,由于T3为n型晶体管,当压电节点A的电位较小时,T3的栅源电流Igs也较小,由于此时T3工作于放大区,则T3的漏源电流Ids也较小,则Vout输出的压感电压的电压值较大。
如图2所示,本发明如图4所示的压力感应模组的第三具体实施例在工作时,
在采集时间段S1,Gate1输出高电平,Gate2输出低电平,Vcc为低电平,在Gate2的控制下,T2关断,以控制断开复位电压端与T3的栅极之间的连接,在Gate1的控制下,T1导通,以控制导通压电节点A与T3的栅极之间的连接,以采集压电信号,T3放大该压电信号并通过Vout输出放大后的压电信号,采集单元15采集该放大后的压电信号,并将该放大后的压电信号传送至处理单元16;所述处理单元16根据该放大后的压电信号判断PZT是否感应到压力,实现压感定位;在图4所示的第三具体实施例中,所述压电信号为第一电压差值信号ΔVA;ΔVA为在采集时间段S1压电节点A的电位与Vcc之间的电压差值信号;经过T3放大后的压电信号即为第二电压差值信号ΔVo,ΔVo即为在采集时间段S1压电感应输出端Vout输出的电压与在复位时间段S2压电感应输出端Vout输出的电压之间的电压差值信号;
在复位时间段S2,Gate1输出高电平,Gate2输出高电平,Vcc为高电平,在Gate1的控制下,T1导通,以控制导通压电节点A与T3的栅极之间的连接,在Gate2的控制下,T2导通,以控制导通复位电压端与T3的栅极之间的连接,以将压电信号输出端的电位(也即压电节点A的电位)复位为高电平;
在采集时间段S1和复位时间段S2之间的时间段内,Gate1输出低电平,Gate2输出高电平,Vcc为低电平,在Gate1的控制下,T1关断,以控制断开压电信号输出端与T3的栅极之间的连接(也即断开压电节点A与T3的栅极之间的连接),在Gate2的控制下,T2导通,以控制导通复位电压端与T3的栅极之间的连接,以使得T3的栅极的电位为低电平,T3关断。
如图5所示,本发明所述的压力感应模组的第四具体实施例包括压力感应单元11、放大单元12、选通单元13、复位单元14和压电感应输出端Vout,其中,
所述压力感应单元11用于感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;所述压电信号输出端与压电节点A连接;
所述复位单元14的控制端与相应行复位控制线Gate2连接,所述复位单元用于在该行复位控制线Gate2的控制下,控制导通或断开所述放大单元12的输入端与复位电压端之间的连接;所述复位电压端用于输入复位电压Vcc;
所述选通单元13制端与相应行选通控制线Gate1连接;
所述选通单元13的第一端与所述压电感应输出端Vout连接,所述选通单元13的第二端与所述放大单元12的输出端连接;所述放大单元12的输入端与所述压电信号输出端连接;也即,所述放大单元12的输入端与所述压电节点A连接;
所述选通单元13用于在该行选通控制线Gate1的控制下控制导通或断开该选通单元13的第一端和该选通单元13的第二端之间的连接;
所述放大单元12用于放大来自其输入端的压电信号,得到放大后的压电信号,并通过该放大单元12的输出端输出该放大后的压电信号。
如图6(图6中的各控制信号的波形是以本发明如图5所示的压力感应模组的第四具体实施例包括的晶体管为n型晶体管为例说明的,在实际操作时,以上晶体管也可以被替换为p型晶体管,晶体管类型改变时需相应改变控制信号的波形)所示,
在采集时间段S1,Gate1输出高电平,Gate2输出低电平,在Gate2的控制下,复位单元14控制断开所述放大单元12的输入端与复位电压端之间的连接;所述压力感应单元11感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号至压电节点A;所述放大单元12放大该压电信号,并通过所述放大单元12的输出端输出放大后的压电信号,在Gate1的控制下,选通单元13控制导通所述放大单元12的输出端与所述压电感应输出端Vout之间的连接,以将该放大后的压电信号传输至Vout;
在复位时间段S2,Gate1输出低电平,Gate2输出高电平,在Gate2的控制下,复位单元14控制导通所述放大单元12的输入端与复位电压端之间的连接,以使得所述放大单元12的输入端的电位和压电节点A的电位都变为Vcc;在Gate1的控制下,选通单元13控制断开所述放大单元12的输出端与所述压电感应输出端Vout之间的连接。
如图7所示,在图5所示的压力感应模组的第四具体实施例的基础上,本发明所述的压力感应模组的第五具体实施例还包括采集单元15和处理单元16;
所述采集单元15与所述压电感应输出端Vout连接,用于采集所述压电感应输出端输出的放大后的压电信号;
所述处理单元16与所述采集单元15连接,用于根据放大后的压电信号判断所述压力感应单元11是否感应到压力。
具体的,所述采集单元15可以在采集时间段采集所述放大后的压电信号;所述处理单元16用于根据该
放大后的压电信号判断在所述采集时间段所述压力感应单元11是否感应到压力。
如图8所示,在本发明如图7所示的压力感应模组的第五具体实施例的基础上,在本发明所述的压力感应模组的第六具体实施例中(在图8所示的压力感应模组的第六具体实施例中,所述第一电压输入端为地端GND,所述第二电压输入端为高电压输入端,该高电压输入端用于输入高电压Vdd,在图8中未示出采集单元15和处理单元16),
所述压力感应单元11可以包括压电陶瓷片PZT,所述压电陶瓷片PZT的上极板即为所述压力感应单元11的压电信号输出端,所述压电陶瓷片PZT的上极板与压电节点A连接;所述压电陶瓷片PZT的下极板与地端GND连接;
所述放大单元12包括放大晶体管T3和外挂电阻R;
所述放大晶体管T3的栅极为所述放大单元12的输入端,所述放大晶体管T3的漏极为所述放大晶体管T3的输出端,所述放大晶体管T3的源极与地端GND连接;所述放大晶体管T3的栅极与所述压电节点A连接;
所述外挂电阻R的第一端与高电压输入端连接,所述外挂电阻R的第二端与所述压电感应输出端Vout连接;所述高电压输入端用于输入高电压Vdd;
所述复位单元14包括复位晶体管T2;所述复位晶体管T2的栅极与相应行复位控制线Gate2连接,所述复位晶体管T2的漏极与所述复位电压端连接,所述复位晶体管T2的源极与所述放大晶体管T3的栅极连接;所述复位电压端用于输入复位电压Vcc;
所述选通单元13包括选通晶体管T1;
所述选通晶体管T1的栅极与相应行选通控制线Gate1连接;
所述选通晶体管T1的漏极与所述压电感应输出端Vout连接,所述选通晶体管T1的源极与所述放大晶体管T3的漏极连接。
在图8所示的压力感应模组的第六具体实施例中,所有的晶体管都为n型晶体管,但是在实际操作时,如上晶体管也可以被替换为p型晶体管,在此对晶体管的类型不作限定。
本发明如图8所示的压力感应模组的第六具体实施例在工作时,在相应行复位时间段,Vcc为高电平;在其他时间段,Vcc可以随意取值(由于在其他时间段,T2关断,因此Vcc的电压值不会对T3的栅极电位产生影响)。
多行多列阵列排布的本发明如图8所示的压力感应模组的第六具体实施例构成的压力感应电路可以实现阵列式行扫描,并本发明如图8所示的压力感应模组的第六具体实施例可以提高压感功能的精度和分辨率。在本发明如图8所示的压力感应模组的第六具体实施例中,T1和T2作为开关使用,T2用于控制压电节点A的电位的复位,T1用于控制采集放大后的压电信号,Vdd由外部提供,R的电阻值例如可以为10M(兆)欧,但不以此为限。R与T3一起放大由压电节点A输出的压电信号。
在实际操作时,随着压电陶瓷片PZT受到压力时极化方向的变化,压电节点A的电压在PZT受到压力时的变化方向也不同,具体如下:
当压电陶瓷片PZT受到压力时,PZT的上极板积聚正电荷,而PZT的下极板积聚负电荷时,压电陶瓷片PZT受到压力时压电节点A的电位大于PZT不受到压力时压电节点的电位,PZT受到较大压力时压电节点A的电位大于PZT受到较小压力时压电节点A的电位,由于T3为n型晶体管,当压电节点A的电位较大时,T3的栅源电流Igs也较大,由于此时T3工作于放大区,此时Ids随着Igs变化而变化,则T3的漏源电流Ids也较大,则Vout输出的压感电压的电压值较小;
当压电陶瓷片PZT受到压力时,PZT的上极板积聚负电荷,而PZT的下极板积聚正电荷时,压电陶瓷片PZT受到压力时压电节点A的电位小于PZT不受到压力时压电节点的电位,PZT受到较大压力时压电节点A的电位小于PZT受到较小压力时压电节点A的电位,由于T3为n型晶体管,当压电节点A的电位较小时,T3的栅源电流Igs也较小,由于此时T3工作于放大区,此时Ids随着Igs变化而变化,则T3的漏源电流Ids也较小,则Vout输出的压感电压的电压值较大。
如图6所示,本发明如图8所示的压力感应模组的第六具体实施例在工作时,
在采集时间段S1,Gate1输出高电平,Gate2输出低电平,在Gate2的控制下,T2关断,以控制断开压电节点A与复位电压端之间的连接;PZT感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号至压电节点A;T3放大该压电信号,在Gate1的控制下,T1导通,以控制导通T3的漏极与所述压电感应输出端Vout之间的连接,以将该放大后的压电信号传输至Vout;采集单元15采集该放大后的压电信号,并将该放大后的压电信号传送至处理单元16;所述处理单元16根据该放大后的压电信号判断PZT是否感应到压力,实现压感定位;所述压电信号为第一电压差值信号ΔVA;ΔVA为在采集时间段S1压电节点A的电位与Vcc之间的电压差值信号;经过T3放大后的压电信号即为第二电压差值信号ΔVo,ΔVo即为在采集时间段S1压电感应输出端Vout输出的电压与在复位时间段S2压电感应输出端Vout输出的电压之间的电压差值信号;
在复位时间段S2,Gate1输出低电平,Gate2输出高电平,在Gate2的控制下,T2导通,以控制导通T3的栅极与复位电压端之间的连接,以使得压电节点A的电位都变为Vcc;在Gate1的控制下,T1关断,以控制断开T3的漏极与所述压电感应输出端Vout之间的连接。
本发明实施例所述的压力感应模组的驱动方法,用于驱动上述的压力感应模组,所述压力感应模组的驱动方法包括:
在相应行采集时间段,复位单元在相应行复位控制线的控制下,控制断开复位电压端与放大单元的输入端之间的连接;压力感应单元感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制导通该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接;放大单元放大来自其输入端的所述压电信号,得到放大后的压电信号,并将该放大后的压电信号输出至压电感应输出端;
在相应行复位时间段,复位单元在相应行复位控制线的控制下,控制导通复位电压端与放大单元的输入端之间的连接。
本发明实施例所述的压力感应模组的驱动方法采用压力感应单元感应压力,将压力信号转换为相应的压电信号,通过复位单元在复位时间段在相应行复位控制线的控制下对放大单元的控制端和压电信号输出端进行复位,通过选通单元在采集时间段在选通控制线的控制下采集所述压电信号,通过放大单元放大该压电信号并通过压电感应输出端输出放大后的压电信号;本发明实施例所述的压力感应模组的驱动方法能够实现压力感应定位的功能,并能够对压力感应单元输出的压电信号进行放大,提高测试精度,减小测试难度。
具体的,当所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输出端与压电感应输出端连接时;在相应行采集时间段和相应行复位时间段之间还设置有相应行压力感应时间段;
所述压力感应模组的驱动方法还包括:
在所述相应行复位时间段,所述选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制导通该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接,以将压电信号输出端的电位复位为复位电压;
在所述相应行压力感应时间段,复位单元在相应行复位控制线的控制下,控制导通复位电压端与放大单元的输入端之间的连接,以控制所述放大单元不工作;所述选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制断开该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接。
在压力感应时间段内,所述压力感应单元可以感应压力,将压力信号转换为相应的压电信号,在所述采集时间段选通单元控制导通压电信号输出端与放大单元的输入端之间的连接,以采集该压电信号。
具体的,当所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输入端与所述压电信号输出端连接;
所述压力感应模组的驱动方法还包括:在所述相应行复位时间段,所述选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制断开该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接。
本发明实施例所述的压力感应电路包括多行复位控制线、多行选通控制线、多列读取线和阵列排布的N行M列上述的压力感应模组;N和M为大于1的整数;
第n行第m列所述压力感应模组包括的第n行第m列复位单元的控制端与第n行复位控制线连接;
第n行第m列所述压力感应模组包括的第n行第m列选通单元的控制端与第n行选通控制线连接;
第n行第m列所述压力感应模组包括的第n行第m列压电感应输出端与第m列读取线连接;
n为小于或等于N的正整数;m为小于或等于M的正整数。
本发明实施例所述的压力感应电路可以实现阵列式行扫描,并能够提高压感定位功能的精度和分辨率。
本发明实施例所述的压力感应电路包括多行复位控制线、多行选通控制线、多列读取线和阵列排布的N行M列上述的压力感应模组,采用行扫描方式。首先在开机使用时,对整个阵列进行复位,之后开始采集复位模式。
本发明所述的压力感应电路的第一具体实施例包括N行M列如图4所示的压力感应模组的第三具体实施例;在本发明所述的压力感应电路的第一具体实施例中,N和M都为大于4的整数;
在图9中仅示出了本发明所述的压力感应电路的第一具体实施例中的四行四列压力感应模组;
本发明所述的压力感应电路的第一具体实施例包括第一行选通控制线Gate11、第一行复位控制线Gate12、第二行选通控制线Gate21、第二行复位控制线Gate22、第三行选通控制线Gate31、第三行复位控制线Gate32、第四行选通控制线Gate41和第四行复位控制线Gate42、第一列读取线Vout1、第二列读取线Vout2、第三列读取线Vout3和第四列读取线Vout4;
在图9中,标号为Vdd的为高电压,标号为Vcc1的为第一行复位电压,标号为Vcc2的为第二行复位电压,标号为Vcc3的为第三行复位电压,标号为Vcc4的为第四行复位电压;标号为GND的为地端;标号为T1的为选通晶体管,标号为T2的为复位晶体管,标号为T3的为放大晶体管,标号为R1的为第一外挂电阻;标号为R2的为第二外挂电阻;标号为R3的为第三外挂电阻;标号为R4的为第四外挂电阻;各外挂电阻的电阻值例如可以为10M(兆)欧;每一列压力感应模组共用一外挂电阻;
位于第一行的压力感应模组包括的选通晶体管T1的栅极与第一行选通控制线Gate11连接,位于第一行的压力感应模组包括的复位晶体管T2的栅极与第一行复位选通线Gate12连接;
位于第二行的压力感应模组包括的选通晶体管T1的栅极与第二行选通控制线Gate21连接,位于第二行的压力感应模组包括的复位晶体管T2的栅极与第二行复位选通线Gate22连接;
位于第三行的压力感应模组包括的选通晶体管T1的栅极与第三行选通控制线Gate31连接,位于第三行的压力感应模组包括的复位晶体管T2的栅极与第三行复位选通线Gate32连接;
位于第四行的压力感应模组包括的选通晶体管T1的栅极与第四行选通控制线Gate41连接,位于第四行的压力感应模组包括的复位晶体管T2的栅极与第四行复位选通线Gate42连接;
位于第一列的压力感应模组包括的压电感应输出端与第一列读取线Vout1连接;
位于第二列的压力感应模组包括的压电感应输出端与第二列读取线Vout2连接;
位于第三列的压力感应模组包括的压电感应输出端与第三列读取线Vout3连接;
位于第四列的压力感应模组包括的压电感应输出端与第四列读取线Vout4连接。
在本发明所述的压力感应电路的第一具体实施例中,仅以N和M都等于4为例说明,在实际操作时,N和M可以为任意大于1的整数。
本发明如图9所示的压力感应电路的第一具体实施例采用行扫描方式,首先在开机使用时,对整个阵列进行复位,之后开始采集复位模式;
如图10所示,本发明如图9所示的压力感应电路的第一具体实施例在工作时,
首先扫描第一行压力感应模组,在第一采集时间段S11,Gate11输出高电平,Gate12输出低电平,Gate11控制第一行压力感应模组包括的T1打开,Gate12控制第一行压力感应模组包括的T2关断,Gate22、Gate32和Gate42都输出高电平,第二行压力感应模组包括的T2、第三行压力感应模组包括的T2和第四行压力感应模组包括的T2都打开(除了第一行压力感应模组之外,其他行压力感应模组包括的T2都打开),Vcc21、Vcc31和Vcc41都为低电平,以将第二行压力感应模组包括的T3、第三行压力感应模组包括的T3和第四行压力感应模组包括的T3都关闭(除了第一行压力感应模组之外,其他行压力感应模组包括的T3都关闭),不对第一行压力感应模组中的信号进行干扰,第一行压力感应模组包括的T3开启放大模式,第一行压力感应模组包括的T3和R对第一行压力感应模组包括的PZT输出的压电信号进行放大后输出;第一行第一列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第一列读取线Vout1输出,第一行第二列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第二列读取线Vout2输出,第一行第三列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第三列读取线Vout3输出,第一行第四列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第四列读取线Vout4输出;
再扫描第二行压力感应模组,在第二采集时间段S21,Gate21输出高电平,Gate22输出低电平,Gate21控制第二行压力感应模组包括的T1打开,Gate22控制第二行压力感应模组包括的T2关断,Gate12、Gate32和Gate42都输出高电平,第一行压力感应模组包括的T2、第三行压力感应模组包括的T2和第四行压力感应模组包括的T2都打开(除了第二行压力感应模组之外,其他行压力感应模组包括的T2都打开),Vcc11、Vcc31和Vcc41都为低电平,以将第一行压力感应模组包括的T3、第三行压力感应模组包括的T3和第四行压力感应模组包括的T3都关闭(除了第二行压力感应模组之外,其他行压力感应模组包括的T3都关闭),不对第二行压力感应模组中的信号进行干扰,第二行压力感应模组包括的T3开启放大模式,第二行压力感应模组包括的T3和R对第二行压力感应模组包括的PZT输出的压电信号进行放大后输出;第二行第一列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第一列读取线Vout1输出,第二行第二列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第二列读取线Vout2输出,第二行第三列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第三列读取线Vout3输出,第二行第四列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第四列读取线Vout4输出;
再扫描第三行压力感应模组,在第三采集时间段S31,Gate31输出高电平,Gate32输出低电平,Gate31控制第三行压力感应模组包括的T1打开,Gate32控制第三行压力感应模组包括的T2关断,Gate12、Gate22和Gate42都输出高电平,第一行压力感应模组包括的T2、第二行压力感应模组包括的T2和第四行压力感应模组包括的T2都打开(除了第三行压力感应模组之外,其他行压力感应模组包括的T2都打开),Vcc11、Vcc21和Vcc41都为低电平,以将第一行压力感应模组包括的T3、第二行压力感应模组包括的T3和第四行压力感应模组包括的T3都关闭(除了第三行压力感应模组之外,其他行压力感应模组包括的T3都关闭),不对第三行压力感应模组中的信号进行干扰,第三行压力感应模组包括的T3开启放大模式,第三行压力感应模组包括的T3和R对第三行压力感应模组包括的PZT输出的压电信号进行放大后输出;第三行第一列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第一列读取线Vout1输出,第三行第二列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第二列读取线Vout2输出,第三行第三列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第三列读取线Vout3输出,第三行第四列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第四列读取线Vout4输出;
再扫描第四行压力感应模组,在第四采集时间段S41,Gate41输出高电平,Gate42输出低电平,Gate41控制第四行压力感应模组包括的T1打开,Gate42控制第四行压力感应模组包括的T2关断,Gate12、Gate22和Gate32都输出高电平,第一行压力感应模组包括的T2、第二行压力感应模组包括的T2和第三行压力感应模组包括的T2都打开(除了第四行压力感应模组之外,其他行压力感应模组包括的T2都打开),Vcc11、Vcc21和Vcc31都为低电平,以将第一行压力感应模组包括的T3、第二行压力感应模组包括的T3和第三行压力感应模组包括的T3都关闭(除了第四行压力感应模组之外,其他行压力感应模组包括的T3都关闭),不对第四行压力感应模组中的信号进行干扰,第四行压力感应模组包括的T3开启放大模式,第四行压力感应模组包括的T3和R对第四行压力感应模组包括的PZT输出的压电信号进行放大后输出;第四行第一列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第一列读取线Vout1输出,第四行第二列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第二列读取线Vout2输出,第四行第三列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第三列读取线Vout3输出,第四行第四列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第四列读取线Vout4输出;
依次类推,直至扫描完N行压力感应模组;
之后对第一行压力感应模组进行复位,在第一复位时间段S12,Gate11和Gate12都输出高电平,Gate11控制第一行压力感应模组包括的T1打开,Gate12控制第一行压力感应模组包括的T2打开,Vcc1为高电平,Vcc2、Vcc3和Vcc4都为低电平,以对第一行压力感应模组中的压电信号输出端的电位进行复位;
之后对第二行压力感应模组进行复位,在第二复位时间段S22,Gate21和Gate22都输出高电平,Gate21控制第二行压力感应模组包括的T1打开,Gate22控制第二行压力感应模组包括的T2打开,Vcc2为高电平,Vcc1、Vcc3和Vcc4都为低电平,以对第二行压力感应模组中的压电信号输出端的电位进行复位;
之后对第三行压力感应模组进行复位,在第三复位时间段S32,Gate31和Gate32都输出高电平,Gate31控制第三行压力感应模组包括的T1打开,Gate32控制第三行压力感应模组包括的T2打开,Vcc3为高电平,Vcc1、Vcc2和Vcc4都为低电平,以对第三行压力感应模组中的压电信号输出端的电位进行复位;
之后对第四行压力感应模组进行复位,在第四复位时间段S42,Gate41和Gate42都输出高电平,Gate41控制第四行压力感应模组包括的T1打开,Gate42控制第四行压力感应模组包括的T2打开,Vcc4为高电平,Vcc1、Vcc2和Vcc3都为低电平,以对第四行压力感应模组中的压电信号输出端的电位进行复位;
依次类推,直至完成对N行压力感应模组的复位,之后开启下一帧扫描模式。
本发明如图9所述的压力感应电路的第一具体实施例可以实现阵列式压感功能,提高压感精确度,大大减小测试信号的难度。
本发明所述的压力感应电路的第二具体实施例包括N行M列如图8所示的压力感应模组的第六具体实施例;在本发明所述的压力感应电路的第二具体实施例中,N和M都为大于4的整数;
在图11中仅示出了本发明所述的压力感应电路的第二具体实施例中的四行四列压力感应模组;
本发明所述的压力感应电路的第二具体实施例包括第一行选通控制线Gate11、第一行复位控制线Gate12、第二行选通控制线Gate21、第二行复位控制线Gate22、第三行选通控制线Gate31、第三行复位控制线Gate32、第四行选通控制线Gate41和第四行复位控制线Gate42、第一列读取线Vout1、第二列读取线Vout2、第三列读取线Vout3和第四列读取线Vout4;
在图11中,标号为Vdd的为高电压,标号为Vcc1的为第一行复位电压,标号为Vcc2的为第二行复位电压,标号为Vcc3的为第三行复位电压,标号为Vcc4的为第四行复位电压;标号为GND的为地端;标号为T1的为选通晶体管,标号为T2的为复位晶体管,标号为T3的为放大晶体管,标号为R1的为第一外挂电阻;标号为R2的为第二外挂电阻;标号为R3的为第三外挂电阻;标号为R4的为第四外挂电阻;各外挂电阻的电阻值例如可以为10M(兆)欧;每一列压力感应模组共用一外挂电阻;
位于第一行的压力感应模组包括的选通晶体管T1的栅极与第一行选通控制线Gate11连接,位于第一行的压力感应模组包括的复位晶体管T2的栅极与第一行复位选通线Gate12连接;
位于第二行的压力感应模组包括的选通晶体管T1的栅极与第二行选通控制线Gate21连接,位于第二行的压力感应模组包括的复位晶体管T2的栅极与第二行复位选通线Gate22连接;
位于第三行的压力感应模组包括的选通晶体管T1的栅极与第三行选通控制线Gate31连接,位于第三行的压力感应模组包括的复位晶体管T2的栅极与第三行复位选通线Gate32连接;
位于第四行的压力感应模组包括的选通晶体管T1的栅极与第四行选通控制线Gate41连接,位于第四行的压力感应模组包括的复位晶体管T2的栅极与第四行复位选通线Gate42连接;
位于第一列的压力感应模组包括的压电感应输出端与第一列读取线Vout1连接;
位于第二列的压力感应模组包括的压电感应输出端与第二列读取线Vout2连接;
位于第三列的压力感应模组包括的压电感应输出端与第三列读取线Vout3连接;
位于第四列的压力感应模组包括的压电感应输出端与第四列读取线Vout4连接。
在本发明所述的压力感应电路的第二具体实施例中,仅以N和M都等于4为例说明,在实际操作时,N和M可以为任意大于1的整数。
本发明如图11所示的压力感应电路的第二具体实施例采用行扫描方式,首先在开机使用时,对整个阵列进行复位,之后开始采集复位模式;
如图12所示,本发明如图11所示的压力感应电路的第二具体实施例在工作时,
首先扫描第一行压力感应模组,在第一采集时间段S11,Gate11输出高电平,Gate12输出低电平,Gate21、Gate22、Gate31、Gate32、Gate41和Gate42都输出低电平,第一行压力感应模组包括的T2关断,第一行压力感应模组包括的T1导通,第一行压力感应模组包括的PZT感应压力并输出相应的压电信号,第一行压力感应模组包括的T3开启放大模式,第一行压力感应模组包括的T3和R对该压电信号进行放大,并通过导通的T1传送至相应的压电感应输出端;此时第二行压力感应模组中的T1、第三行压力感应模组中的T1和第四行压力感应模组中的T1都关断(除了第一行压力感应模组之外,其他行压力感应模组中的T1都关断),以免影响第一行压力感应模组的信号采集;第一行第一列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第一列读取线Vout1输出,第一行第二列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第二列读取线Vout2输出,第一行第三列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第三列读取线Vout3输出,第一行第四列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第四列读取线Vout4输出;
再扫描第二行压力感应模组,在第二采集时间段S21(所述第二采集时间段S21也为第一复位时间段,在S21同时对第一行压力感应模组进行复位),Gate12输出高电平,Gate11输出低电平,Gate21输出高电平,Gate22输出低电平,Gate31、Gate32、Gate41和Gate42都输出低电平,第一行压力感应模组包括的T1关断,第一行压力感应模组包括的T2导通,以对第一行压力感应模组中的压电信号输出端(也即PZT的上极板)进行复位;第二行压力感应模组包括的T2关断,第二行压力感应模组包括的T1导通,第二行压力感应模组包括的PZT感应压力并输出相应的压电信号,第二行压力感应模组包括的T3开启放大模式,第二行压力感应模组包括的T3和R对该压电信号进行放大,并通过导通的T1传送至相应的压电感应输出端;此时第一行压力感应模组中的T1、第三行压力感应模组中的T1和第四行压力感应模组中的T1都关断(除了第二行压力感应模组之外,其他行压力感应模组中的T1都关断),以免影响第二行压力感应模组的信号采集;第二行第一列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第一列读取线Vout1输出,第二行第二列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第二列读取线Vout2输出,第二行第三列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第三列读取线Vout3输出,第二行第四列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第四列读取线Vout4输出;
再扫描第三行压力感应模组,在第三采集时间段S31(所述第三采集时间段S31也为第二复位时间段,在S31同时对第二行压力感应模组进行复位),Gate22输出高电平,Gate21输出低电平,Gate31输出高电平,Gate32输出低电平,Gate41、Gate42、Gate11和Gate12都输出低电平,第二行压力感应模组包括的T1关断,第二行压力感应模组包括的T2导通,以对第二行压力感应模组中的压电信号输出端(也即PZT的上极板)进行复位;第三行压力感应模组包括的T2关断,第三行压力感应模组包括的T1导通,第三行压力感应模组包括的PZT感应压力并输出相应的压电信号,第三行压力感应模组包括的T3开启放大模式,第三行压力感应模组包括的T3和R对该压电信号进行放大,并通过导通的T1传送至相应的压电感应输出端;此时第一行压力感应模组中的T1、第二行压力感应模组中的T1和第四行压力感应模组中的T1都关断(除了第三行压力感应模组之外,其他行压力感应模组中的T1都关断),以免影响第三行压力感应模组的信号采集;第三行第一列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第一列读取线Vout1输出,第三行第二列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第二列读取线Vout2输出,第三行第三列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第三列读取线Vout3输出,第三行第四列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第四列读取线Vout4输出;
再扫描第四行压力感应模组,在第四采集时间段S41(所述第四采集时间段S41也为第三复位时间段,在S41同时对第三行压力感应模组进行复位),Gate32输出高电平,Gate31输出低电平,Gate41输出高电平,Gate42输出低电平,Gate11、Gate12、Gate21和Gate22都输出低电平,第三行压力感应模组包括的T1关断,第三行压力感应模组包括的T2导通,以对第三行压力感应模组中的压电信号输出端(也即PZT的上极板)进行复位;第四行压力感应模组包括的T2关断,第四行压力感应模组包括的T1导通,第四行压力感应模组包括的PZT感应压力并输出相应的压电信号,第四行压力感应模组包括的T3开启放大模式,第四行压力感应模组包括的T3和R对该压电信号进行放大,并通过导通的T1传送至相应的压电感应输出端;此时第一行压力感应模组中的T1、第二行压力感应模组中的T1和第三行压力感应模组中的T1都关断(除了第四行压力感应模组之外,其他行压力感应模组中的T1都关断),以免影响第四行压力感应模组的信号采集;第四行第一列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第一列读取线Vout1输出,第四行第二列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第二列读取线Vout2输出,第四行第三列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第三列读取线Vout3输出,第四行第四列压力感应模组输出的放大后的压电信号通过第四列读取线Vout4输出;
依次类推,完成对N行压力感应模组的扫描,在完成本帧扫描后,进行下一帧扫描。
本发明如图11所述的压力感应电路的第二具体实施例可以实现阵列式压感功能,提高压感精确度,大大减小测试信号的难度。
本发明实施例所述的压力感应电路在使用时,具体阵列设计不作具体要求,可以根据实际情况设计位置和排布。
本发明实施例所述的显示装置,包括显示基板,还包括设置于所述显示基板上的上述的压力感应电路。
在实际操作时,所述显示基板可以为玻璃基板,本发明实施例所述的显示装置可以实现显示、触控和压力感应三种功能的集成,实现智能屏幕的制作。在具体实施时,所述显示装置可以为移动终端,也可以为手机、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。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种压力感应模组,其特征在于,包括压力感应单元、放大单元、选通单元、复位单元和压电感应输出端,其中,
所述压力感应单元用于感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;
所述复位单元的控制端与相应行复位控制线连接,所述复位单元用于在该行复位控制线的控制下,控制导通或断开所述放大单元的输入端与复位电压端之间的连接;
所述选通单元的控制端与相应行选通控制线连接;
所述选通单元的第一端与所述压电信号输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输入端连接,所述放大单元的输出端与压电感应输出端连接;或者,所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输入端与所述压电信号输出端连接;
所述选通单元用于在该行选通控制线的控制下控制导通或断开该选通单元的第一端和该选通单元的第二端之间的连接;
所述放大单元用于放大来自其输入端的压电信号,得到放大后的压电信号,并通过该放大单元的输出端输出该放大后的压电信号;
所述复位单元用于在相应行采集时间段,在相应行复位控制线的控制下,控制断开复位电压端与放大单元的输入端之间的连接;
所述压力感应单元用于在相应行采集时间段,感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;
所述选通单元用于在相应行采集时间段,在相应行选通控制线的控制下,控制导通该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接;
所述放大单元用于在相应行采集时间段,放大来自其输入端的所述压电信号,得到放大后的压电信号,并将该放大后的压电信号输出至压电感应输出端;
所述复位单元用于在相应行复位时间段,在相应行复位控制线的控制下,控制导通复位电压端与放大单元的输入端之间的连接;
所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输出端与压电感应输出端连接;在相应行采集时间段和相应行复位时间段之间还设置有相应行压力感应时间段;
所述选通单元用于在所述相应行复位时间段,在相应行选通控制线的控制下,控制导通该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接,以将压电信号输出端的电位复位为复位电压;
所述复位单元用于在所述相应行压力感应时间段,在相应行复位控制线的控制下,控制导通复位电压端与放大单元的输入端之间的连接,以控制所述放大单元不工作;
所述选通单元用于在所述相应行压力感应时间段,在相应行选通控制线的控制下,控制断开该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接。
2.如权利要求1所述的压力感应模组,其特征在于,所述压力感应单元包括第一极板、第二极板和位于所述第一极板和所述第二极板之间的压电材料层;
所述第一极板与第一电压输入端连接,所述第二极板与所述压电信号输出端连接。
3.如权利要求1所述的压力感应模组,其特征在于,所述放大单元包括放大晶体管和外挂电阻;
所述放大晶体管的栅极为所述放大单元的输入端,所述放大晶体管的第一极为所述放大晶体管的输出端,所述放大晶体管的第二极与第一电压输入端连接;
所述外挂电阻的第一端与第二电压输入端连接,所述外挂电阻的第二端与所述压电感应输出端连接;
所述复位单元包括复位晶体管;所述复位晶体管的栅极与相应行复位控制线连接,所述复位晶体管的第一极与所述复位电压端连接,所述复位晶体管的第二极与所述放大单元的输入端连接。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的压力感应模组,其特征在于,所述选通单元包括选通晶体管;
所述选通晶体管的栅极与相应行选通控制线连接;
所述选通晶体管的第一极与所述压电信号输出端连接,所述选通晶体管的第二极与所述放大单元的输入端连接;或者,所述选通晶体管的第一极与所述压电感应输出端连接,所述选通晶体管的第二极与所述放大单元的输出端连接。
5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的压力感应模组,其特征在于,所述压力感应模组还包括采集单元和处理单元;
所述采集单元与所述压电感应输出端连接,用于采集所述压电感应输出端输出的放大后的压电信号;
所述处理单元与所述采集单元连接,用于根据放大后的压电信号判断所述压力感应单元是否感应到压力。
6.一种压力感应模组的驱动方法,用于驱动如权利要求1至5中任一权利要求所述的压力感应模组,其特征在于,所述压力感应模组的驱动方法包括:
在相应行采集时间段,复位单元在相应行复位控制线的控制下,控制断开复位电压端与放大单元的输入端之间的连接;压力感应单元感应压力,并将压力信号转换为相应的压电信号,通过压电信号输出端输出该压电信号;选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制导通该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接;放大单元放大来自其输入端的所述压电信号,得到放大后的压电信号,并将该放大后的压电信号输出至压电感应输出端;
在相应行复位时间段,复位单元在相应行复位控制线的控制下,控制导通复位电压端与放大单元的输入端之间的连接;
所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输出端与压电感应输出端连接;在相应行采集时间段和相应行复位时间段之间还设置有相应行压力感应时间段;
所述压力感应模组的驱动方法还包括:
在所述相应行复位时间段,所述选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制导通该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接,以将压电信号输出端的电位复位为复位电压;
在所述相应行压力感应时间段,复位单元在相应行复位控制线的控制下,控制导通复位电压端与放大单元的输入端之间的连接,以控制所述放大单元不工作;所述选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制断开该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接。
7.如权利要求6所述的压力感应模组的驱动方法,其特征在于,所述选通单元的第一端与所述压电感应输出端连接,所述选通单元的第二端与所述放大单元的输出端连接,所述放大单元的输入端与所述压电信号输出端连接;
所述压力感应模组的驱动方法还包括:在所述相应行复位时间段,所述选通单元在相应行选通控制线的控制下,控制断开该选通单元的第一端与该选通单元的第二端之间的连接。
8.一种压力感应电路,其特征在于,包括多行复位控制线、多行选通控制线、多列读取线和阵列排布的N行M列如权利要求1至5中任一权利要求所述的压力感应模组;N和M为大于1的整数;
第n行第m列所述压力感应模组包括的第n行第m列复位单元的控制端与第n行复位控制线连接;
第n行第m列所述压力感应模组包括的第n行第m列选通单元的控制端与第n行选通控制线连接;
第n行第m列所述压力感应模组包括的第n行第m列压电感应输出端与第m列读取线连接;
n为小于或等于N的正整数;m为小于或等于M的正整数。
9.一种显示装置,包括显示基板,其特征在于,还包括设置于所述显示基板上的如权利要求8所述的压力感应电路。
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