CN109979367A - 光电检测电路及其驱动方法、感光装置及显示装置 - Google Patents

Abstract

一种光电检测电路及其驱动方法、感光装置及显示装置，该光电检测电路包括感光电路和信号处理电路，该感光电路与该信号处理电路连接，并配置为将光信号转换为检测电压信号并将该检测电压信号输入至该信号处理电路，该信号处理电路配置为接收该检测电压信号，并将该检测电压信号进行二值化处理并输出第一信号电压或第二信号电压。该光电检测电路不仅方便后续处理电路的读取和处理，还可以对光电信号的大小进行快速准确的区分。

Description

光电检测电路及其驱动方法、感光装置及显示装置

技术领域

本公开实施例涉及一种光电检测电路及其驱动方法、感光装置及显示装置。

背景技术

随着电子技术的不断发展，智能手机、可穿戴电子设备等电子产品为人们的生活带来了极大的便利。通常的智能手机包括处理器、存储器、显示面板、电池以及各种功能模块。电子产品也集成了越来越多的功能，例如，基于光电检测的指纹识别功能已经广泛应用于电子支付、系统解锁等应用中。

发明内容

本公开一些实施例提供一种光电检测电路，包括感光电路和信号处理电路，所述感光电路与所述信号处理电路连接，并配置为将光信号转换为检测电压信号并将所述检测电压信号输入至所述信号处理电路，所述信号处理电路配置为接收所述检测电压信号，并将所述检测电压信号进行二值化处理并输出第一信号电压或第二信号电压。

在至少一个示例中，所述信号处理电路包括第一反相电路，所述第一反相电路包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端通过第一节点与所述感光电路连接；所述第一输出端与第二节点连接，在所述第二节点提供所述第一信号电压或所述第二信号电压。

在至少一个示例中，所述第一反相电路包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极分别与所述第一输入端连接以接收所述检测电压信号，所述第一晶体管的第一极和所述第二晶体管的第一极分别配置为接收第一工作电压和第二工作电压，所述第一晶体管的第二极和所述第二晶体管的第二极分别与所述第一输出端连接以输出所述第一信号电压或第二信号电压。

在至少一个示例中，所述信号处理电路还包括第一电压控制电路和第二电压控制电路，所述第一电压控制电路与第一电源电压端和第一电压控制端连接，并通过第三节点与所述第一反相电路连接，且配置为响应于第一控制信号将来自所述第一电源电压端的第一电源电压施加到所述第三节点作为第一工作电压，所述第二电压控制电路与第二电源电压端和第二电压控制端连接，并通过第四节点与所述第一反相电路连接，且配置为响应于来自所述第二电压控制端的第二控制信号将来自所述第二电源电压的第二电源电压施加到所述第四节点作为第二工作电压。

在至少一个示例中，所述第一电压控制电路包括第三晶体管，所述第二电压控制电路包括第四晶体管，所述第三晶体管的栅极与所述第一电压控制端连接以接收所述第一控制信号，所述第三晶体管的第一极与所述第一电源电压端连接以接收所述第一工作电压，所述第三晶体管的第二极与所述第三节点连接；所述第四晶体管的栅极与所述第二电压控制端连接以接收所述第二控制信号，所述第四晶体管的第一极与所述第二电源电压端连接以接收所述第二工作电压，所述第四晶体管的第二极与所述第四节点连接。

在至少一个示例中，所述信号处理电路还包括第一复位电路，所述第一复位电路与所述第一节点、第一复位控制端和第一复位电压端连接，并配置为响应于来自所述第一复位控制端的第三控制信号将来自所述第一复位电压端的第一复位电压施加到所述第一节点。

在至少一个示例中，所述第一复位电路包括第五晶体管，所述第五晶体管的栅极与所述第一复位控制端连接以接收所述第三控制信号，所述第五晶体管的第一极与所述第一节点连接，所述第五晶体管的第二极与所述第一复位电压端连接以接收所述第一复位电压。

在至少一个示例中，所述信号处理电路还包括第一信号输出线，所述信号输出线与所述第二节点连接以允许所述信号处理电路通过所述第二节点输出所述第一信号电压或所述第二信号电压。

在至少一个示例中，所述第一反相电路的临界输入电压与所述感光电路输出的所述检测电压信号的二值化分界值相等。

在至少一个示例中，所述信号处理电路还包括第二反相电路，所述第二反相电路包括第二输入端和第二输出端，所述第二输入端与所述第二节点连接，所述第二反相电路配置为在所述第二节点的电压的控制下在所述第二输出端输出所述第二信号电压或所述第一信号电压。

在至少一个示例中，所述第二输出端与所述第一节点连接。

在至少一个示例中，所述第二反相电路包括第六晶体管和第七晶体管，所述第六晶体管的栅极和所述第七晶体管的栅极分别与所述第二反相电路的第二输入端连接，所述第六晶体管的第一极和所述第七晶体管的第一极分别配置为接收第三工作电压和第四工作电压，所述第六晶体管的第二极和所述第七晶体管的第二极分别与所述第二反相电路的第二输出端。

在至少一个示例中，所述信号处理电路还包括第二复位电路，所述第二复位电路与所述第二节点、第二复位控制端和第二复位电压端连接，并配置为响应于来自所述第二复位控制端的第四控制信号将来自所述第二复位电压端的第二复位电压施加到所述第二节点。

在至少一个示例中，所述第二复位电路包括第八晶体管，所述第八晶体管的栅极与所述第二复位控制端连接以接收所述第四控制信号，所述第八晶体管的第一极与所述第二节点连接，所述第八晶体管的第二极与所述第二复位电压端连接以接收所述第二复位电压。

在至少一个示例中，所述第二复位电压端与所述第一节点连接，所述第二复位控制端与所述第一复位控制端连接。

在至少一个示例中，所述信号处理电路还包括第二信号输出线，所述第二信号输出线与所述第二反相电路的第二输出端连接，以允许所述信号处理电路通过所述第二输出端输出所述第一信号电压或所述第二信号电压。

在至少一个示例中，所述感光电路包括感光元件和开关元件，所述感光元件配置为接收所述光信号并将所述光信号转换为所述检测电压信号，所述开关元件分别与所述感光元件和所述信号处理电路连接，并配置响应于第五控制信号将所述检测电压信号提供给所述信号处理电路。

本公开一些实施例还提供一种感光装置，包括上述光电检测电路。

在至少一个示例中，所述指纹图像获取装置与所述信号处理电路连接，并配置为根据所述信号处理电路输出的第一信号电压或第二信号电压获取指纹图像信息。

本公开一些实施例还提供一种显示装置，包括上述光电检测电路或感光装置。

本公开一些实施例还提供一种上述光电检测电路的驱动方法，包括：所述感光电路将所述光信号转换为所述检测电压信号并将所述检测电压信号输入至所述信号处理电路，所述信号处理电路接收所述检测电压信号，并将所述检测电压信号进行二值化处理并输出第一信号电压或第二信号电压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用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，并非对本发明的限制。

图1为本公开一些实施例提供的光电检测电路的示意框图；

图2是本公开一些实施例提供的感光电路的一种具体实现示例的电路图；

图3A为本公开一些实施例提供的光电检测电路的示意框图；

图3B为一种反相电路的输出特性曲线的示意图；

图3C为本公开一些实施例提供的第一反相电路的一种具体实现示例的电路图；

图4A为本公开另一些实施例提供的光电检测电路的示意框图；

图4B示出了图4A中信号处理电路的一种具体实现示例的电路图；

图4C为图4B中所示电路的一种驱动方法的信号时序图；

图5为本公开又一些实施例提供的光电检测电路的示意框图；

图6A为本公开再一些实施例提供的光电检测电路的示意框图；

图6B为第一反相电路和第二反相电路的输出特性曲线的示意图；

图7A示出了本公开再一些实施例提供的光电检测电路的示意框图；

图7B示出了图7A中信号处理电路的一种具体实现示例的电路图；

图7C为图7B中所示电路的一种驱动方法的信号时序图；

图8为本公开一些实施例提供的感光装置的示意图；

图9A为本公开一些实施例提供的显示装置的示意图；

图9B为本公开一些实施例提供的显示装置中一个像素单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开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。“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。“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。

基于光电转换的光电检测电路越来越广泛地应用于电子装置中，例如用于实现指纹识别、触摸检测等功能。例如，以实现光学指纹识别为例，由于人的手指的指纹谷(凹陷表面)与指纹脊(凸出表面)对光的反射率不相同而反射不同强度的光，成像电路单元进行感光并产生不同大小的电信号，该电信号为可以在一定范围内连续取值的模拟信号，然后将该电信号发送到外部处理电路(例如指纹处理芯片)进行处理(例如放大、模数转换等)，得到数字信号，对成像阵列的多个成像电路单元的数字信号组合、分析，从而可以得到手指表面的指纹图像，例如，该外部处理电路根据该电信号生成图像，然后对该图像进行二值化处理分别得到指纹脊和指纹谷的图像，由此得到指纹图像，该指纹图像被用于特征提取、特征比对等。

然而，由于成像电路单元的探测面积有限，产生的光电信号较小，信噪比较低，这不仅增加了外部处理电路的读取和处理难度，而且容易导致难以对指纹谷与指纹脊进行有效地区分，从而影响了指纹识别的准确性。

本公开至少一个实施例提供一种光电检测电路，包括感光电路和信号处理电路，该感光电路与该信号处理电路连接，并配置为将光信号转换为检测电压信号并将该检测电压信号输入至该信号处理电路，该信号处理电路配置为接收该检测电压信号，并将该检测电压信号进行二值化处理并输出第一信号电压或第二信号电压。本公开上述实施例提供的光电检测电路对感光电路产生的光电信号进行二值化处理，不仅方便后续处理电路的读取和处理，还可以对光电信号的大小进行快速准确的区分。

需要说明的是，本公开实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管、场效应晶体管或其他特性相同的开关器件，本公开的实施例中均以薄膜晶体管为例进行说明。这里采用的晶体管的源极、漏极在结构上可以是对称的，所以其源极、漏极在结构上可以是没有区别的。在本公开的实施例中，为了区分晶体管除栅极之外的两极，例如，可直接描述了其中一极为第一极，另一极为第二极。

本公开的各个实施例的描述中，第一节点、第二节点、第三节点、第四节点等并非必须表示一定实际存在的部件，而是可以表示电路图中相关电路连接的汇合点。

图1为本公开一些实施例提供的光电检测电路的示意框图。如图1所示，该光电检测电路10包括感光电路11和信号处理电路12，该感光电路11与该信号处理电路12连接，并配置为将光信号转换为检测电压信号并将该检测电压信号输入至该信号处理电路12，该信号处理电路12配置为接收该检测电压信号，并将该检测电压信号进行二值化处理并输出第一信号电压或第二信号电压。

例如，该感光电路11包括感光元件，该感光元件可以接收光信号并将该光信号转换为电信号，并可以将该电信号以电压信号的方式输出。例如，该感光电路11还可以包括存储元件，用于对生成的电信号进行存储。又例如，该感光电路11还可以包括开关元件，用于控制该电信号的输出等。本公开实施例对于感光电路11的具体实现方式不作限制，只要能将光信号转换为电信号并以电压信号的方式输出即可。

图2示出了本公开一些实施例提供的感光电路的一种具体实现示例的电路图。如图2所示，感光电路11包括感光元件和开关元件，例如该感光元件实现为光电二极管PD，该开关元件实现为开关晶体管T0。该感光元件配置为接收光信号并将光信号转换为检测电压信号，该开关元件与该感光元件连接，并通过读取线110和该信号处理电路12连接，且配置为响应于扫描信号G0将该检测电压信号通过该读取线提供给该信号处理电路12。

例如，该感光电路11还包括存储元件，该存储元件分别与该感光元件和该开关元件连接，配置为对该检测电压信号进行存储和累积。例如，该存储元件实现为电容Cs。在该感光元件实现为光电二极管的情形下，可以采用光电二极管的偏压电容作为该存储元件。

下面以该感光电路实现指纹识别传感器为例进行说明。在工作工程中，光电二极管PD接收被手指反射的光线并转换为电信号并存储到电容Cs中。例如，由于手指的指纹谷(相对于手指操作表面(例如玻璃表面)为凹陷表面)与指纹脊(相对于手指操作表面为凸出表面)对光的反射率不相同而反射不同强度的光，从而产生不同大小的检测电压信号。当开关晶体管T0响应于控制信号G0开启，该检测电压信号被提供给该信号处理电路进行处理。

例如，该感光元件可以包括第一电极、第二电极以及位于第一电极及第二电极之间的感光层。

例如，该感光元件可以实现为光电二极管，例如为PN或PIN型光电二极管、雪崩光电二极管等。该感光层例如包括PN结或者PIN结。例如，该感光层可以由无机感光材料制备，如锗基或硅基材料等；例如，该感光层也可以为有机感光材料。

例如，该感光元件还可以实现为金属-半导体-金属(MSM)型感光元件，该感光层分别与该第一电极和第二电极形成肖特基接触。例如，该感光层包括砷化铟镓(InGaAs)、非晶硅、硫化钼、氧化铟镓锌、多晶硅、非晶硒、碘化汞、氧化铅、微晶硅、纳米晶硅、单晶硅、苝四甲酸双苯并咪唑、硅纳米线和酞菁铜(CuPc)中的至少一种。

例如，该感光元件还可以实现为感光薄膜晶体管等其它类型的感光元件。本公开实施例对于该感光元件的类型不作限制。

该信号处理电路12具有二值化处理功能，能够将感光电路11输出的检测电压信号进行二值化处理，根据获得的检测电压信号与参考电压(临界电压)的大小关系，得到第一信号电压或第二信号电压，因此不再输出在一定范围内可连续取值的电压信号，而是仅输出两个电压信号(对此，请参见下面将要描述的图3B)。例如，在用于指纹识别时，该第一信号电压和该第二信号电压可以分别对应指纹谷和指纹脊。由此可以根据该第一信号电压和第二信号电压分别得到指纹谷和指纹脊的图像，相较于外部处理电路根据该感光电路输出的检测电压信号直接得到的指纹图像然后再对该指纹图像进行二值化处理，这样降低了对外部处理电路的要求，简化了电路设计，降低了产品的成本。此外，由于感光电路直接输出的检测电压信号较小，且容易因干扰因素而发生波动，而经过上述信号处理电路处理后可以得到稳定的第一信号电压或第二信号电压，有利于后续处理电路的读取和检测，提高电路的抗噪能力。

图3A为本公开一些实施例提供的光电检测电路的示意框图。如图3A所示，该信号处理电路12包括第一反相电路121，该第一反相电路121包括第一输入端P1和第一输出端Q1，该第一输入端P1通过第一节点N1与该感光电路11连接；该第一输出端Q1与第二节点N2连接，并在第二节点N2提供该第一信号电压或该第二信号电压。如图3A所示，该第一反相电路121的输入端通过第一节点N1与感光电路11的读取线连接。

反相电路是可以将输入信号的相位反转180度的电路，图3B示出了反相电路的一种传输特性曲线，也即输出电压随输入电压变化的曲线。

如图3B所示，当输入电压小于反相电路的临界输入电压Vc时，输出电压为高输出电压V_OH；当输入电压大于反相电路的临界输入电压Vc时，输出电压为低输出电压V_OL。由此，该第一反相电路121可以对该感光电路所输出的光电检测信号进行二值化处理，输出第一信号电压(高输出电压)或第二信号电压(低输出电压)，从而可以实现对光电信号的大小进行快速准确的区分。该第一反相电路的临界输入电压Vc即为对该光电检测电压进行二值化处理的分界值。例如，可以根据需要将该第一反相电路121的临界输入电压Vc设定为与该感光电路11输出的检测电压信号的二值化分界值相等。

该第一反相电路121可以有多种实现方式，图3C为图3A中所示的第一反相电路的121一种具体实现示例的电路图。

如图3C所示，该第一反相电路121包括第一晶体管T1和第二晶体管T2，第一晶体管T1的栅极和第二晶体管T2的栅极分别与该第一反相电路121的第一输入端P1连接，并连接到第一节点N1以接收感光电路11输入的检测电压信号。第一晶体管T1的第一极和第二晶体管T2的第一极分别与第三节点N3和第四节点N4连接以分别接收第一工作电压V1和第二工作电压V2，例如第一工作电压V1和第二工作电压V2分别为高电压和低电压。第一晶体管T1的第二极和第二晶体管T2的第二极分别与该第一反相电路121的第一输出端Q1连接，并连接至第二节点N2连接以输出第一信号电压或第二信号电压。

例如，该第一晶体管和第二晶体管均为增强型晶体管，其中第一晶体管T1为p型，第二晶体管T2为n型。当第一输入端P1输入低电压时，该低电压既低于第一晶体管T1的阈值电压也低于第二晶体管T2的阈值电压，所以第一晶体管T1导通，第二晶体管T2截止，第二节点N2被充电至电位为(或接近)第一工作电压V1(即第一信号电压)；当第一输入端P1输入高电压(高于前述低电压)时，该高电压既高于第一晶体管T1的阈值电压也高于第二晶体管T2的阈值电压，所以第一晶体管T1截止，第二晶体管T2导通，第二节点N2放电至电位为(或接近)第二工作电压V2(即第二信号电压)。

又例如，根据晶体管的工作原理，可以得到该第一反相电路121的临界输入电压Vc为:

其中，β_p和β_n分别为第一晶体管T1和第二晶体管T2的宽长比，V_THP和V_THN分别为第一晶体管T1和第二晶体管T2的阈值电压(绝对值)。由此可知，可以通过调节第一晶体管T1和第二晶体管的特性参数以及第一工作电压V1和第二工作电压V2的大小来设定该第一反相电路121的临界输入电压Vc。例如，当第一晶体管T1的阈值电压的绝对值与第二晶体管T2的阈值电压大小相等，且第一晶体管T1的宽长比与第二晶体管T2的宽长比相等时，该临界输入电压Vc的大小为(V1+V2)/2。

例如，可以将第一工作电压V1和第二工作电压V2分别设定为该感光电路11输出的检测电压信号的最高电压值V_H和最低电压值V_L。因此，该检测电压信号经该信号处理电路12输出为该最高电压值V_H和最低电压值V_L，由此实现了对该检测电压信号的二值化处理，快速准确地区分了该检测电压信号的大小。此外，由于输入的高电压最后都输出为该感光电路11输出的最高电压值V_H，还实现了对信号的放大处理。这些都有利于后续处理电路的读取和处理。

图4A为本公开另一些实施例提供的光电检测电路的示意框图。如图4A所示，与图3A所示的实施例相比，该实施例的信号处理电路12还包括第一电压控制电路122和第二电压控制电路123，该第一电压控制电路122与第一电源电压端Vdd(例如为高电压端)和第一电压控制端G1连接，并通过第三节点N3与该第一反相电路121连接，且配置为响应于第一控制信号G1将来自第一电源电压端Vdd的第一电源电压Vdd施加到该第三节点N3作为第一工作电压V1。该第二电压控制电路123与第二电源电压端Vss(例如为低电压端)和第二电压控制端G2连接，并通过第四节点N4与该第一反相电路连接，且配置为响应于第二控制信号G2将来自第二电源电压端Vss的第二电源电压Vss施加到该第四节点N4作为第二工作电压V2。

需要说明的是，在本公开的实施例的描述中，符号Vdd既可以表示第一电源电压端，也可以表示第一电压端所提供的第一电源电压；同样地，符号G1既可以表示第一电压控制端，也可以表示第一电压控制端提供的第一控制信号。以下实施例与此相同，不再赘述。

例如，如图4A所示，该信号处理电路12还可以包括第一复位电路124，该第一复位电路124与第一节点N1、第一复位控制端G3和第一复位电压端R1连接，并配置为响应于第三控制信号G3将第一复位电压施加到第一节点N1。

图4B示出了图4A中信号处理电路12的一种具体实现示例的电路图。例如，该第一电压控制电路122实现为第三晶体管T3，第二电压控制电路123实现为第四晶体管T4。第三晶体管T3的栅极与该第一电压控制端G1连接以接收该第一控制信号G1，第三晶体管T3的第一极与该第一电源电压端Vdd连接以接收该第一电源电压Vdd，第三晶体管T3的第二极与第三节点N3连接。第四晶体管T4的栅极与该第二电压控制端G2连接以接收该第二控制信号G2，第四晶体管T4的第一极与第二电源电压端Vss连接以接收第二电源电压Vss，第四晶体管T4的第二极与第四节点N4连接。

例如，该第一复位电路124实现为第五晶体管T5，第五晶体管T5的栅极与第一复位控制端R1连接以接收第三控制信号G3，第五晶体管T5的第一极与第一节点N1连接，第五晶体管T5的第二极与第一复位电压端R1连接以接收第一复位电压R1。

例如，如图4B所示，该信号处理电路12还包括第一信号输出线O1，该第一信号输出线O1与该第二节点N2连接以允许该信号处理电路通过该第二节点N2输出该第一信号电压或第二信号电压。

以下结合图4C所示的信号时序图对图4A和图4B所示的信号处理电路的一种驱动方法及工作原理进行说明。该信号处理电路的一个工作周期例如包括复位阶段1和扫描阶段2。图4C中示出了扫描信号G0、第一控制信号G1、第二控制信号G2、第三控制信号G3、第一复位电压R1以及第一信号输出线O1的输出信号在每个阶段的时序波形。

在该示例中，开关晶体管T0、第四晶体管T4、第五晶体管T5均为n型晶体管，在较高的开启电压控制下导通，在较低的截止电压控制下关闭；第三晶体管T3为p型，在较高的开启电压控制下截止，在较低的截止电压控制下导通。然而，本公开实施例对该晶体管的类型不作限制。

在复位阶段1，此时感光电路尚未开启，第一电压控制电路和第二电压控制电路关闭，第一复位电路开启，第一复位电压端通过第一复位电路向第一节点N1写入第一复位电压R1。

例如，如图4B所示，开关晶体管T0截止，第三晶体管T3和第四晶体管T4均截止，第五晶体管T5导通，感光电路11的检测电压信号尚未提供到信号处理电路12，第一复位电压端R1通过第五晶体管T5向第一节点N1写入第一复位电压R1。

例如，将该第一复位电压R1设置为感光电路11输出的检测电压信号的最高电压值V_H和最低电压值V_L的中间值，即(V_H+V_L)/2，例如在第一工作电压V1和第二工作电压V2分别设定为该感光电路输出的检测电压信号的最高电压值V_H和最低电压值V_L的情形下，将该复位电压设置为(V1+V2)/2，这样，当开关晶体管T0导通，感光电路向第一节点N1写入检测信号电压时，可以使得第一节点N1的电位的平均变化最小，从而提高电路的响应速度。

在扫描阶段2，感光电路开启，向信号处理电路提供检测电压信号；第一复位电路关闭，第一电压控制电路和第二电压控制电路开启，第一反相电路将第一输入端输入的检测电压信号进行二值化处理并在第二节点N2输出第一信号电压或第二信号电压。

例如，如图4B所示，开关晶体管T0导通，第五晶体管T5截止，第三晶体管T3和第四晶体管T4均导通。例如，当该检测电压信号为由指纹谷反射的光信号所产生的低电压信号时，此时第二节点N2输出高的第一信号电压；当该检测电压信号为由指纹脊反射的光信号所产生的高电压信号时，此时第二节点N2输出低的第二信号电压。

该第一信号输出线O1将第二节点N2输出的信号传输到后续处理电路(如指纹处理芯片)。以应用于指纹识别为例，例如，当第一信号输出线O1输出第一信号电压，该处理电路识别指纹谷；当第一信号输出线O1输出第二信号电压，该处理电路识别指纹脊，如此可以形成指纹图像。

图5为本公开又一些实施例提供的光电检测电路的示意框图。如图5所示，该信号处理电路12还包括第二反相电路131，第二反相电路131包括第二输入端P2和第二输出端Q2，该第二输入端与第二节点N2连接，该第二反相电路配置为在第二节点N2的电压的控制下在该第二输出端输出该第一信号电压或第二信号电压。

例如，如图5所示，该第二信号处理电路还可以包括第二信号输出线O2，该第二信号输出线O2与该第二反相电路的第二输出端Q2连接，以允许该信号处理电路12通过该第二输出端Q2输出该第一信号电压或第二信号电压。

由于第一信号输出线O1与第二信号输出线O2分别与第二反相电路131的输入端和输出端连接，因此容易理解在扫描阶段第一信号输出线O1与第二信号输出线O2输出的电压信号互为一对反相信号，相较于仅仅提供一种高电压信号或低电压信号，同时提供一对反相信号有利于后续处理电路的处理。容易理解的是，在实际应用中，该信号处理电路可以仅包括第二信号输出线O2，也即第一信号输出线O1不是必须的，外部处理电路通过接受该第二信号输出线O2上的信号就可以进行有效判断。

图6A为本公开再一些实施例提供的光电检测电路的示意框图。图6A与图5所示光电检测电路的不同在于，第二反相电路131的第二输出端Q2与第一节点N1(也即第一反相电路的第一输入端P1)连接，也即此时第二信号输出线O2与第一节点N1连接。

由于在实际情况中，反向电路的输出特性并非理想，图6B示出了第一反相电路和第二反相电路在实际情况中的输出特性曲线，其中第一反相电路121对应于曲线A，第二反相电路131对应于曲线B。如图6B所示，检测电压信号经第一反相电路121处理后输出的信号电压并非完全与高输出电压V_OH(也即第一工作电压)或低输出电压V_OL(也即第二工作电压)相等，而是与之接近。

通过将第二反相电路131的输出端与第一反相电路121的输入端连接，可以使得电压信号在第一反相电路121和第二反相电路131之间反复震荡，直至输出信号无限趋近于第一工作电压或第二工作电压。这种电路结构有助于增强电路的抗噪能力。

需要说明的是，在实际应用中，该信号处理电路可以仅包括第一信号输出线O1和第二信号输出线O2中的任一条，外部处理电路通过接受该第一信号输出线O1或第二信号输出线O2上的信号就可以进行有效判断。

例如，该第二反相电路131也可以实现为一对互补的晶体管，即一个n型晶体管和一个p型晶体管。该两个晶体管的栅极分别与该第二反相电路131的第二输入端连接并连接至第二节点N2，该两个晶体管的第一极分别配置为接收第三工作电压和第四工作电压，该两个晶体管的第二极分别与该第二反相电路131的第二输出端连接。具体参见下文描述。

例如，该信号处理电路12还包括第二复位电路，该第二复位电路与第二复位控制端、第二复位电压端及第二节点N2连接，并配置为响应于第四控制信号将第二复位电压施加到第二节点N2。

图7A示出了本公开再一些实施例提供的光电检测电路的示意框图，图7B示出了图7A中信号处理电路的一种具体实现示例的电路图。结合图7A和图7B所示，第二反相电路131分别通过第三节点N3和第四节点N4与第一电压控制电路122和第二电压控制电路123连接以接收该第一工作电压和第二工作电压。第二反相电路131的第二输出端Q2与第一反相电路121的第一输入端P1连接，并连接至第一节点N1。第二反相电路131的第二输入端P2与第一反相电路121的第一输出端Q1连接，并连接至第一节点N2。第一信号输出线O1和第二信号输出线O2分别与第二节点N2和第一节点N1连接。该第二复位电路134与第二复位控制端G4、第二复位电压端R2及第二节点N2连接。

例如，如图7B所示，第二反相电路131实现为第六晶体管T6和第七晶体管T7，第六晶体管T6和第七晶体管T7分别为p型和n型。第六晶体管T6的栅极和第七晶体管T7的栅极与该第二反相电路131的第二输入端P2连接并连接至第二节点N2，第六晶体管T6的第一极通过第三节点N3与第三晶体管T3连接以接收该第一工作电压，第七晶体管T7的第一极通过第四节点N4与第四晶体管T4连接以接收该第二工作电压。

例如，如图7A和7B所示，第二复位电路134实现为第八晶体管T8，第八晶体管T8的栅极与第二复位控制端G4连接以接收第四控制信号G4，例如如图7B所示，该第二复位控制端G4与该第一复位控制端G3连接，第三控制信号G3即为该第四控制信号G4；也即第八晶体管T8与第五晶体管T5由同一控制信号(即第三控制信号G3)控制；在这种情形下，第八晶体管T8与第五晶体管T5的类型相同(同为p型或同为n型)。在其它示例中，第八晶体管T8与第五晶体管T5的栅极可以连接至不同的复位控制端，由不同的控制信号控制，本公开实施例对此不作限制。

例如，如图7A和7B所示，第八晶体管T8的第一极连接至第二节点N2，也即第二反相电路131的第二输入端。第八晶体管T8的第二极与第二复位电压端R2连接以接收第二复位电压R2。例如，如图7B所示，该第二复位电压端R2连接至第一节点N1，也即第八晶体管T8的第二极连接至第一节点N1，此时第一节点N1的电压充当该第二复位电压R2。在其它示例中，该第二复位电压端R2也可以单独设置以通过该第二复位电压端R2向第八晶体管T8的第二极提供该第二复位电压R2。

以下结合图7C所示的信号时序图对图7A和图7B所示的信号处理电路的一种驱动方法及工作原理进行说明。该信号处理电路12的一个工作周期例如包括复位阶段1和扫描阶段2。图7C中示出了扫描信号G0、第一控制信号G1、第二控制信号G2、第三控制信号G3、第一复位电压R1、以及第一信号输出线O1和第二信号输出线O2分别在识别指纹谷和指纹脊的情形下的输出信号在每个阶段的时序波形。

在该示例中，开关晶体管T0、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第八晶体管T8均为n型晶体管，在较高的开启电压控制下导通，在较低的截止电压控制下关闭；第三晶体管T3为p型，在较高的开启电压控制下截止，在较低的截止电压控制下导通。然而，本公开实施例对该晶体管的类型不作限制。

在复位阶段1，如图7A所示，此时感光电路11尚未开启，第一电压控制电路122和第二电压控制电路123关闭，第一复位电路124和第二复位控制电路134开启，第一复位电压端R1通过第一复位电路124向第一节点N1写入第一复位电压R1，第二复位电压端R2通过第二复位电路134向第二节点N2写入第二复位电压R2。

例如，如图7B所示，开关晶体管T0截止，第三晶体管T3和第四晶体管T4均截止，第五晶体管T5和第八晶体管T8导通，感光电路11的检测电压信号尚未提供到信号处理电路12，第一复位电压端R1通过第五晶体管T5向第一节点N1写入第一复位电压R1，第一节点N5通过第八晶体管T8向第二节点N2写入该第一复位电压R1。

例如，将该复位电压R1设置为感光电路11输出的检测电压信号的最高电压值V_H和最低电压值V_L的中间值，即(V_H+V_L)/2，这样，当开关晶体管T0导通，感光电路11向第一节点N1写入检测信号电压时，可以使得第一节点N1的电位的平均变化最小，从而提高电路的响应速度。此外，例如在第一工作电压V1和第二工作电压V2分别设定为该感光电路11输出的检测电压信号的最高电压值V_H和最低电压值V_L的情形下，将该复位电压即为(V1+V2)/2，这样，当第一反相电路121的输出端(即第二节点N2)的电位响应于输入端(即第一节点N1)的信号发生变化时(变为V1或V2)，需要的平均变化量最小，可以进一步提高电路的响应速度。

在扫描阶段2，感光电路11开启，向信号处理电路12提供检测电压信号；第一复位电路124和第二复位电路134关闭，第一电压控制电路122和第二电压控制电路123开启，第一反相电路121将第一输入端输入的检测电压信号进行二值化处理并在第二节点N2输出第一信号电压或第二信号电压，第二反相电路131在第二节点N2的控制下在第一节点N1(即第二输出端)输出该第二信号电压或第一信号电压。

例如，如图7B所示，开关晶体管T0导通，第五晶体管T5和第八晶体管均截止，第三晶体管T3和第四晶体管T4均导通。例如，当该检测电压信号为由指纹谷反射的光信号所产生的低电压信号时，此时第二节点N2输出高的第一信号电压，第一节点N1输出低的第二信号电压；当该检测电压信号为由指纹脊反射的光信号所产生的高电压信号时，此时第二节点N2输出低的第二信号电压，第一节点N1输出高的第一信号电压。

该第一信号输出线O1和第二信号输出线O2分别将第二节点N2和第一节点N1输出的信号传输到后续处理电路(如后文中的图像获取装置)。例如，当第一信号输出线O1输出第一信号电压和/或第二信号输出线O2输出第二信号电压，该处理电路识别指纹谷；当第一信号输出线O1输出第二信号电压和/或第二信号输出线O2输出第一信号电压，该处理电路识别指纹脊，如此可以形成指纹图像。

以上说明仅为本公开实施例提供的光电检测电路的示例性说明，本公开实施例该光电检测电路10的工作过程不作限制。

需要说明的是，本公开实施例中的开关晶体管T0、第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第六晶体管T6、第七晶体管T7和第八晶体管T8例如可以实现为薄膜晶体管，其有源层例如为非晶硅、多晶硅(例如低温多晶硅或高温多晶硅)或金属氧化物半导体(如氧化铟镓锌(IGZO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、氧化铟锌(IZO)等)，并且为了实现n型晶体管或p型晶体管，可以根据需要对有源层进行掺杂。

本公开一些实施例还提供一种感光装置20，包括上述光电检测电路10。该感光装置20还包括图像获取装置13，例如，如图8所示，该图像获取装置13与该信号处理电路12连接，并配置为根据该信号处理电路12输出的第一电压信号或第二电压信号获取指纹图像以进行指纹识别。例如，该图像获取装置13与该信号处理电路中12的第一信号输出线O1和/或第二信号输出线O2连接以接收该第一电压信号或第二电压信号。

例如，该图像获取装置例包括处理器，例如为数字信号处理器(DSP)或中央处理器等，可以根据该第一电压信号或第二电压信号生成相应的指纹图像。

本公开一些实施例还提供一种显示装置，包括上述光电检测电路10或感光装置20。图9A示出了本公开一些实施例提供的一种显示装置30的平面示意图。如图9A所示，显示装置30包括显示区31，显示区31中可以设置阵列排布的多个像素单元，用于提供显示操作。例如，显示区31可以包括指纹识别区32，上述感光装置20设置于该指纹识别区32中。

例如，在显示区的指纹识别区32中，每个像素单元配置有一个感光装置20，这些感光装置20本身也排列为阵列，形成图像传感器以采集指纹图像。例如，感光装置20例如用像素单元所发出并且由例如接触显示装置的显示侧表面而反射的光进行检测。

图9B示出了本公开一实施例提供的一个像素单元的结构示意图。指纹识别区中一个像素单元包括RGB三个子像素，三个子像素分别包括发出红光、绿光和蓝光的发光元件，对于该像素单元设置了一个感光装置20。本公开实施例对于感光装置与子像素的排布方式不作限制。

例如，该显示装置例如可以是液晶显示装置、有机发光二极管显示装置、量子点二极管显示装置或电子纸显示装置等。

本公开一些实施例还提供一种光电检测电路的驱动方法，该驱动方法用于本公开任一实施例提供的光电检测电路。该驱动方法至少包括：所述感光电路将所述光信号转换为所述检测电压信号并经所述检测电压信号输入至所述信号处理电路，所述信号处理电路接收所述检测电压信号，并将所述检测电压信号进行二值化处理并输出第一信号电压或第二信号电压。

例如，所述信号处理电路所述检测电压信号进行二值化处理并输出第一信号电压或第二信号电压的过程可以参考上文对于该信号处理电路的驱动方法及工作原理的描述。

例如，本公开的实施例提供的光电检测电路的驱动方法的技术效果可以参考上述实施例中关于光电检测电路的相应描述，这里不再赘述。

虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明实施例基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (16)

1.一种光电检测电路，包括：感光电路和信号处理电路，其中，

所述感光电路与所述信号处理电路连接，并配置为将光信号转换为检测电压信号并将所述检测电压信号输入至所述信号处理电路，

所述信号处理电路配置为接收所述检测电压信号，并将所述检测电压信号进行二值化处理并输出第一信号电压或第二信号电压。

2.如权利要求1所述的光电检测电路，其中，所述信号处理电路包括第一反相电路，所述第一反相电路包括第一输入端和第一输出端，

所述第一输入端通过第一节点与所述感光电路连接；

所述第一输出端与第二节点连接，在所述第二节点提供所述第一信号电压或所述第二信号电压。

3.如权利要求2所述的光电检测电路，其中，所述信号处理电路还包括第一电压控制电路、第二电压控制电路和第一复位电路；

所述第一电压控制电路与第一电源电压端和第一电压控制端连接，并通过第三节点与所述第一反相电路连接，且配置为响应于来自所述第一电压控制端的第一控制信号将来自所述第一电源电压端的第一电源电压施加到所述第三节点作为第一工作电压；

所述第二电压控制电路与第二电源电压端和第二电压控制端连接，并通过第四节点与所述第一反相电路连接，且配置为响应于来自所述第二电压控制端的第二控制信号将来自所述第二电源电压端的第二电源电压施加到所述第四节点作为第二工作电压；

所述第一复位电路与所述第一节点、第一复位控制端和第一复位电压端连接，并配置为响应于来自所述第一复位控制端的第三控制信号将来自所述第一复位电压端的第一复位电压施加到所述第一节点。

4.如权利要求3所述的光电检测电路，其中，所述第一反相电路包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一电压控制电路包括第三晶体管，所述第二电压控制电路包括第四晶体管，所述第一复位电路包括第五晶体管，

所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极分别连接所述第一输入端以接收所述检测电压信号，

所述第一晶体管的第一极配置为与所述第三节点连接以接收所述第一工作电压，

所述第二晶体管的第一极配置为与所述第四节点连接以接收所述第二工作电压，

所述第一晶体管的第二极和所述第二晶体管的第二极分别连接所述第一输出端以输出所述第一信号电压或第二信号电压，

所述第三晶体管的栅极与所述第一电压控制端连接以接收所述第一控制信号，所述第三晶体管的第一极与所述第一电源电压端连接以接收所述第一工作电压，所述第三晶体管的第二极与所述第三节点连接；

所述第四晶体管的栅极与所述第二电压控制端连接以接收所述第二控制信号，所述第四晶体管的第一极与所述第二电源电压端连接以接收所述第二工作电压，所述第四晶体管的第二极与所述第四节点连接，所述第五晶体管的栅极与所述第一复位控制端连接以接收所述第三控制信号，所述第五晶体管的第一极与所述第一节点连接，所述第五晶体管的第二极与所述第一复位电压端连接以接收所述第一复位电压。

5.如权利要求2所述的光电检测电路，其中，所述第一反相电路的临界输入电压与所述感光电路输出的所述检测电压信号的二值化分界值相等。

6.如权利要求2所述的光电检测电路，其中，所述信号处理电路还包括第二反相电路，

所述第二反相电路包括第二输入端和第二输出端，所述第二输入端与所述第二节点连接，

所述第二反相电路配置为在所述第二节点的电压的控制下在所述第二输出端输出所述第二信号电压或所述第一信号电压。

7.如权利要求6所述的光电检测电路，其中，所述第二输出端与所述第一节点连接。

8.如权利要求6所述的光电检测电路，其中，所述第二反相电路包括第六晶体管和第七晶体管，

所述第六晶体管的栅极和所述第七晶体管的栅极分别连接所述第二反相电路的第二输入端，

所述第六晶体管的第一极和所述第七晶体管的第一极分别配置为接收第三工作电压和第四工作电压，

所述第六晶体管的第二极和所述第七晶体管的第二极分别连接所述第二反相电路的第二输出端。

9.如权利要求6所述的光电检测电路，其中，所述信号处理电路还包括第二复位电路，

所述第二复位电路与所述第二节点、第二复位控制端和第二复位电压端连接，并配置为响应于来自所述第二复位控制端的第四控制信号将来自所述第二复位电压端的第二复位电压施加到所述第二节点。

10.如权利要求9所述的光电检测电路，其中，所述第二复位电路包括第八晶体管，

所述第八晶体管的栅极与所述第二复位控制端连接以接收所述第四控制信号，所述第八晶体管的第一极与所述第二节点连接，所述第八晶体管的第二极与所述第二复位电压端连接以接收所述第二复位电压。

11.如权利要求9所述的光电检测电路，其中，所述第二复位电压端与所述第一节点连接，所述第二复位控制端与所述第一复位控制端连接。

12.如权利要求1-11任一所述的光电检测电路，其中，所述感光电路包括感光元件和开关元件，

所述感光元件配置为接收所述光信号并将所述光信号转换为所述检测电压信号，

所述开关元件分别与所述感光元件和所述信号处理电路连接，并配置响应于第五控制信号将所述检测电压信号提供给所述信号处理电路。

13.一种感光装置，包括如权利要求1-12任一所述的光电检测电路。

14.如权利要求13所述的感光装置，还包括指纹图像获取装置，其中，

所述指纹图像获取装置与所述信号处理电路连接，并配置为根据所述信号处理电路输出的第一信号电压或第二信号电压获取指纹图像信息。

15.一种显示装置，包括如权利要求1-12任一所述的光电检测电路或如权利要求13或14所述的感光装置。

16.一种如权利要求1所述的光电检测电路的驱动方法，包括：

所述感光电路将所述光信号转换为所述检测电压信号并将所述检测电压信号输入至所述信号处理电路，

所述信号处理电路接收所述检测电压信号，并将所述检测电压信号进行二值化处理并输出第一信号电压或第二信号电压。