CN110097043B - 传感器像素、超声传感器、oled显示面板和oled显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种传感器像素、超声传感器、OLED显示面板和OLED显示装置,其中,传感器像素包括:衬底基板、设置在衬底基板上的压电换能器和传感器像素电路;压电换能器,分别与第一信号输入端和第一节点连接,传感器像素电路包括:用于根据复位信号端和第二信号输入端的信号,控制第一节点的信号节点控制子电路、用于在第一节点的信号的控制下,向第二节点提供检测信号的驱动子电路和用于在读取信号端的控制下,向信号读取线提供第二节点的信号的读取子电路。本发明实施例提供的技术方案不仅简化了传感器像素的制作工艺,而且还降低了传感器像素的成本。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域,具体涉及一种传感器像素、超声传感器、OLED显示面板和OLED显示装置。
背景技术
指纹是人体与生俱来、独一无二且可与他人相区别的特征。它是由皮肤上一系列谷部和脊部组成,由之发展起来的指纹识别技术是较早被作为个人身份验证的技术。随着显示技术发展,指纹识别技术俨然成为一个重要方向,目前常见的实现方法是电容感应、光学探测、压力感应或超声波检测。超声波检测方式因其无接触,无遮挡,精度高等优势而受到越来越多的重视。
经发明人研究发现,相关技术中用于超声波指纹识别的传感器像素采用二极管对接收到反射的超声波产生的电信号进行整流,由于二极管的一侧掺杂成P型,另一侧掺杂成N型,导致传感器像素的制作工艺复杂,且成本较高。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种传感器像素、超声传感器、OLED显示面板和OLED显示装置,能够简化传感器像素的制作工艺,并降低传感器像素的成本。
第一方面,本发明实施例提供了一种传感器像素,包括:衬底基板、设置在所述衬底基板上的压电换能器和传感器像素电路;所述压电换能器,分别与第一信号输入端和第一节点连接;所述传感器像素电路,包括:节点控制子电路、驱动子电路和读取子电路;
所述节点控制子电路,分别与第一节点、复位信号端和第二信号输入端连接,用于根据复位信号端和第二信号输入端的信号,控制第一节点的信号;
所述驱动子电路,分别与第一节点、电源端和第二节点连接,用于在第一节点的信号的控制下,向第二节点提供检测信号;
所述读取子电路,分别与第二节点、读取信号端和信号读取线连接,用于在读取信号端的控制下,向信号读取线提供第二节点的信号。
可选地,所述压电换能器包括:第一电极、第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的压电材料层;
所述压电换能器的第一电极与第一信号输入端连接,其第二电极和第一节点连接。
可选地,所述节点控制子电路包括:第一开关晶体管;
所述第一开关晶体管的控制极与复位信号端连接,其第一极与第二信号输入端连接,其第二端与第一节点连接。
可选地,所述节点控制子电路包括:第一开关晶体管和电容;
所述第一开关晶体管的控制极与复位信号端连接,其第一极与第二信号输入端连接,其第二端与第一节点连接;
所述电容的第一端与第二信号输入端连接,其第二端与第一节点连接。可选地,所述节点控制子电路包括:第一开关晶体管和第二开关晶体管;
所述第一开关晶体管的控制极与复位信号端连接,其第一极与第二信号输入端连接,其第二端与第一节点连接;
所述第二开关晶体管的控制极和第一极与第二信号输入端连接,其第二极与第一节点连接。
可选地,所述驱动子电路包括:驱动晶体管;
所述驱动晶体管的控制极与第一节点连接,其第一极与电源端连接,其第二极与第二节点连接;
所述读取子电路包括:第三开关晶体管;
所述第三开关晶体管的控制极与读取信号端连接,其第一极与第二节点连接,其第二极与信号读取线连接。
可选地,所述传感器像素还包括:设置在衬底基板上的第一绝缘层;
所述第一绝缘层设置在第二电极靠近所述传感器像素电路的一侧;
所述第一绝缘层上设置有第一过孔,所述第二电极通过所述第一过孔与所述传感器像素电路连接。
可选地,所述传感器像素还包括:屏蔽层和第二绝缘层;
所述屏蔽层设置在所述第一绝缘层远离所述第二电极的一侧;
所述第二绝缘层设置在所述屏蔽层远离所述第二电极的一侧;
其中,所述屏蔽层上设置有第二过孔,所述第二绝缘层上设置有第三过孔,所述第二电极通过所述第一过孔、所述第二过孔和所述第三过孔与所述传感器像素电路连接。
可选地,所述屏蔽层包括:第一导电层和第二导电层;
所述第一导电层设置在所述第二导电层靠近所述第一绝缘层的一侧。
可选地,所述第二导电层的电阻率小于所述第一导电层的电阻率。
可选地,所述第二导电层为网状结构;
所述第二导电层在所述衬底基板上的正投影与所述第二过孔在所述衬底基板上的正投影不重叠。
第二方面,本发明实施例还提供一种超声传感器,包括:上述传感器像素。
第三方面,本发明实施例还提供一种OLED显示面板,包括:超声传感器。
第四方面,本发明实施例还提供一种OLED显示装置,包括:上述OLED显示面板。
本发明实施例提供一种传感器像素、超声传感器、OLED显示面板和OLED显示装置,其中,传感器像素包括:衬底基板、设置在衬底基板上的压电换能器和传感器像素电路;压电换能器,分别与第一信号输入端和第一节点连接;传感器像素电路,包括:节点控制子电路、驱动子电路和读取子电路;节点控制子电路,分别与第一节点、复位信号端和第二信号输入端连接,用于根据复位信号端和第二信号输入端的信号,控制第一节点的信号;驱动子电路,分别与第一节点、电源端和第二节点连接,用于在第一节点的信号的控制下,向第二节点提供检测信号;读取子电路,分别与第二节点、读取信号端和信号读取线连接,用于在读取信号端的控制下,向信号读取线提供第二节点的信号。本发明提供的技术方案简化了传感器像素的制作工艺,而且还降低了传感器像素的成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的传感器像素的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的传感器像素电路的结构示意图;
图3为压电换能器的工作示意图;
图4为本发明实施例提供的传感器像素电路的等效电路图一;
图5为图4提供的传感器像素电路的工作时序图;
图6为本发明实施例提供的传感器像素电路的等效电路图二;
图7为图6提供的传感器像素电路的工作时序图;
图8为本发明实施例提供的传感器像素电路的等效电路图三;
图9为图8提供的传感器像素电路的工作时序图;
图10为本发明实施例提供的传感器像素的剖视图一;
图11为本发明实施例提供的传感器像素的剖视图二;
图12为本发明实施例提供的屏蔽层的俯视图一;
图13为本发明实施例提供的屏蔽层的俯视图二。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
除非另外定义,本发明实施例公开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。本发明实施例中使用的“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,当被描述的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。
本领域技术人员可以理解,本申请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。优选地,本发明实施例中使用的薄膜晶体管可以是氧化物半导体晶体管。由于这里采用的晶体管的源极、漏极是对称的,所以其源极、漏极可以互换。在本发明实施例中,为区分晶体管除栅极之外的两极,将其中一个电极称为第一极,另一电极称为第二极,第一极可以为源极或者漏极,第二极可以为漏极或源极,另外,将晶体管的栅极成为控制极。
实施例一
本发明实施例提供一种传感器像素,图1为本发明实施例提供的传感器像素的结构示意图,图2为本发明实施例提供的传感器像素电路的结构示意图,如图1和2所示,本发明实施例提供的传感器像素,包括:衬底基板(图中未示出),设置在衬底基板上的传感器像素电路10和压电换能器20,压电换能器20分别与第一信号输入端INPUT1和第一节点N1连接,传感器像素电路10,包括:节点控制子电路、驱动子电路和读取子电路。
具体的,节点控制子电路,分别与第一节点N1、复位信号端RESET和第二信号输入端INPUT2连接,用于根据复位信号端RESET和第二信号输入端INPUT2的信号,控制第一节点N1的信号;驱动子电路,分别与第一节点N1、电源端VDD和第二节点N2,用于在第一节点N1的信号的控制下,向第二节点N2提供检测信号;读取子电路,与分别第二节点N2、读取信号端SEL和信号读取线Readline连接,用于在读取信号端SEL的控制下,向信号读取线Readline提供第二节点N2的信号。
可选地,衬底基板可以为刚性衬底或柔性衬底,其中,刚性衬底可以为但不限于玻璃、金属萡片中的一种或多种;柔性衬底可以为但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯、对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚芳基酸酯、聚芳酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚乙烯、纺织纤维中的一种或多种。
本实施例中,压电换能器20用于发射超声波,并将反射的超声波信号转换为电信号,传感器像素电路10,用于对压电换能器20转换的电信号进行处理,以检测出指纹图像。
具体的,图3为压电换能器的工作示意图,如图3所示,压电换能器包括:第一电极21、第二电极22和压电材料层23。
其中,压电换能器20的第一电极21与第一信号输入端INPUT1连接,其第二电极22和第一节点N1连接。
可选地,第一电极21和第二电极22只要是具有导电性的便不被限制,例如能够使用铂、铱、金、铝、铜、钛、不锈钢等金属材料、氧化铟锡、掺氟氧化锡等氧化锡系导电材料,还可以为多层导电结构,包括:第一金属层、第二金属层和第三金属层,其中,第一金属层可以由钛或钼制成,第二金属层可以由铝制成,第三金属层可以由钛或钼制成,第一金属层在靠近基底的一侧,第三金属层设置在第一金属层和第二金属层之间,本发明实施例对第一电极和第二电极的材料和结构不作任何限定。
可选地,压电材料层23可以包括:聚二氟亚乙烯PVDF、氮化铝AlN或者锆钛酸铅系的钙钛矿结构的复合氧化物等,本发明实施例对此不作任何限定。
具体的,如图3所示,压电换能器的工作原理为向第一电极21施加高压弦波信号,此时向第二电极22施加固定电压,压电材料层23由于受到电压激发产生逆压电效应,向外发射超声波,发射出去的超声波接触到物体,如手指,由于手指有谷脊之分,所以反射的超声波震动强度有差异,此时,向第一电极21施加固定电压,则压电材料层23受到反射的超声波的影响,产生正压电效应,在第二电极22上产生交流电压信号。
同样的,需要说明的是,压电换能器除了能够应用到本发明实施例提到的指纹识别,还也可以分辨手指的触控位置,有触控的位置声波回波较小,无触控的位置,回波较强。
需要说明的是,压电换能器还可以包括用于改变超声波传输路线的压电匹配层,本发明实施例对此不作任何限定。
本发明实施例提供的传感器像素包括:衬底基板、设置在衬底基板上的压电换能器和传感器像素电路;压电换能器,分别与第一信号输入端和第一节点连接;传感器像素电路,包括:节点控制子电路、驱动子电路和读取子电路;节点控制子电路,分别与第一节点、复位信号端和第二信号输入端连接,用于根据复位信号端和第二信号输入端的信号,控制第一节点的信号;驱动子电路,分别与第一节点、电源端和第二节点连接,用于在第一节点的信号的控制下,向第二节点提供检测信号;读取子电路,分别与第二节点、读取信号端和信号读取线连接,用于在读取信号端的控制下,向信号读取线提供第二节点的信号。本发明实施例提供的技术方案简化了传感器像素的制作工艺,而且还降低了传感器像素的成本。
可选地,图4为本发明实施例提供的传感器像素电路的等效电路图一,如图4所示,本发明实施例提供的传感器像素电路中节点控制子电路包括:第一开关晶体管M1,驱动子电路包括:驱动晶体管M0,读取子电路包括:第三开关晶体管M3。
具体的,第一开关晶体管M1的控制极与复位信号端RESET连接,其第一极与第二信号输入端INPUT2连接,其第二端与第一节点N1连接;驱动晶体管M0的控制极与第一节点N1连接,其第一极与电源端VDD连接,其第二极与第二节点N2连接;第三开关晶体管M3的控制极与读取信号端SEL连接,其第一极与第二节点N2连接,其第二极与信号读取线Readline连接。
在本实施例中,图4中具体示出了节点控制子电路、驱动子电路和读取子电路的示例性结构。本领域技术人员容易理解是,节点控制子电路、驱动子电路和读取子电路的实现方式不限于此,只要能够实现其功能即可。
在本实施例中,晶体管M0、M1和M3均可以为N型薄膜晶体管或P型薄膜晶体管,可以统一工艺流程,能够减少工艺制程,有助于提高产品的良率。
本发明实施例提供的传感器像素中的传感器像素电路用于控制第一节点的电位的子电路并未设置二极管,而是仅由晶体管组成,不仅简化了传感器像素的制作工艺,而且还降低了传感器像素的成本。
下面通过传感器像素电路的工作过程进一步说明本发明实施例的技术方案。
以本发明实施例提供的传感器像素电路中的晶体管M0~M2均为N型薄膜晶体管为例,图5为图4提供的传感器像素电路的工作时序图;如图4~5所示,本发明实施例中涉及的传感器像素电路包括:2个开关晶体管(M1和M3),1个驱动晶体管(M0)、3个信号输入端(RESET、INPUT2和SEL)、1个电源端(VDD)。
第一阶段T1,即发射阶段,复位信号端RESET的输入信号为高电平,第一开关晶体管M1在复位信号端RESET的控制下导通,向第一节点N1提供第二信号输入端INPUT2的信号,使压电换能器的第二电极22加载固定电压,第一信号输入端INPUT1的输入信号为交流信号,使压电换能器的第一电极21加载交流电压,由于第一电极21加载交流电压,第二电极22加载固定电压,此时,压电材料层23产生超声波信号。
可选地,交流信号可以为方波交流信号,还可以为正弦交流信号,频率为100k~20M赫兹,图4是以交流信号为方波交流信号为例进行说明的。
具体的,第二信号输入端INPUT2的信号的电压值为VSL,VSL为0~5V,需要说明的是,本阶段中,第一节点N1的电位始终被钳制在VSL上。
第二阶段T2,即接收阶段,复位信号端RESET的输入信号为低电平,第一开关晶体管M1在复位信号端RESET的控制下截止,第一信号输入端INPUT1的输入信号为固定电压,使压电换能器的第一电极21加载固定电压,此时,压电材料层23接收超声波信号,由于压电材料层23的正压电效应,在第二电极22上产生交流信号,当交流信号为高电平时,驱动晶体管M0开启,当交流信号为低电平时,驱动晶体管M0关闭,读取信号端SEL的输入信号为高电平,第三开关晶体管M3导通,向信号读取线Readline提供驱动晶体管M0的源极信号,以供外部检测单元根据信号读取线中的电信号确定指纹信息。
需要说明的是,图4提供的传感器像素电路采用交流检测的方法来确定指纹信号。
可选地,传感器像素电路可以采用直流检测的方式来确定指纹信息,为了保证传感器像素电路可以采用直流检测的方式确定指纹信息,图6为本发明实施例提供的传感器像素电路的等效电路图二,如图6所示,本发明实施例提供的传感器像素电路中节点控制子电路包括:第一开关晶体管M1和电容C,驱动子电路包括:驱动晶体管M0,读取子电路包括:第三开关晶体管M3。
具体的,第一开关晶体管M1的控制极与复位信号端RESET连接,其第一极与第二信号输入端INPUT2连接,其第二端与第一节点N1连接,电容C的第一端与第二信号输入端INPUT2连接,其第二端与第一节点N1连接;驱动晶体管M0的控制极与第一节点N1连接,其第一极与电源端VDD连接,其第二极与第二节点N2连接;第三开关晶体管M3的控制极与读取信号端SEL连接,其第一极与第二节点N2连接,其第二极与信号读取线Readline连接。
在本实施例中,图6中具体示出了节点控制子电路、读取子电路和驱动子电路的示例性结构。本领域技术人员容易理解是,节点控制子电路的实现方式不限于此,只要能够实现其功能即可。
本发明实施例提供的传感器像素中的传感器像素电路用于控制第一节点的电位的子电路并未设置二极管,而是仅由晶体管和电容组成,不仅简化了传感器像素的制作工艺,而且还降低了传感器像素的成本。
下面通过传感器像素电路的工作过程进一步说明本发明实施例的技术方案。
以本发明实施例提供的传感器像素电路中的晶体管M0、M1和M3均为N型薄膜晶体管为例,图7为图6提供的传感器像素电路的工作时序图;如图6~7所示,本发明实施例中涉及的传感器像素电路包括:2个开关晶体管(M1和M3),1个驱动晶体管(M0)、1个电容单元(C),3个信号输入端(RESET、INPUT2和SEL)、1个电源端(VDD)。
具体的:
第一阶段T1,即发射阶段,复位信号端RESET的输入信号为高电平,第一开关晶体管M1在复位信号端RESET的控制下导通,向第一节点N1提供第二信号输入端INPUT2的信号,使压电换能器20的第二电极22加载固定电压,第一信号输入端INPUT1的输入信号为交流信号,使压电换能器20的第一电极21加载交流电压,由于第一电极21加载交流电压,第二电极22加载固定电压,此时,压电材料层23产生超声波信号。
可选地,交流信号可以为方波交流信号,还可以为正弦交流信号,频率为100k~20M赫兹,图8是以交流信号为方波交流信号为例进行说明的。
具体的,第二信号输入端INPUT2的信号的电压值为VSL,VSL为0~5V,需要说明的是,本阶段中,第一节点N1的电位始终被钳制在VSL上。
第二阶段T2,即接收阶段,复位信号端RESET的输入信号为低电平,第一开关晶体管M1在复位信号端RESET的控制下截止,第一信号输入端INPUT1的输入信号为固定电压,使压电换能器20的第一电极21加载固定电压,此时,压电材料层23接收超声波信号,由于压电材料层23的正压电效应,在第二电极2上产生交流信号,当交流信号为高电平时,交流信号向电容C充电,当交流信号为低电平时,电容C放电,保证第一节点N1的信号为方向单一的直流信号,此时,假设交流信号的振幅为Vdata,第一节点N1的直流电平满足Vdc1=VSL+1/2Vdata,驱动晶体管M0处于关闭状态。
第三阶段T3,即读取阶段,第二信号输入端INPUT2的输入信号发生跳变,使得信号的电位从VSL跳变至VSH,其中,VSH>VSL,由于电容C的作用,第一节点N1的电位跟随跳变,此时,第一节点N1的直流电平满足Vdc2=(VSH-VSL)+VSL+1/2Vdata=VSH+1/2Vdata,此时,驱动晶体管M0开启,读取信号端SEL的输入信号为高电平,第三开关晶体管M3导通,向信号读取线Readline提供驱动晶体管M0的源极信号,以供外部检测单元根据信号读取线中的电信号确定指纹信息。
本发明实施例中,为了降低功耗,在第一阶段T1和第二阶段T2中,驱动晶体管M0处于关闭状态。在第二阶段T2和第三阶段T3中,处于超声波信号已停止发射,第二电极22产生的交流信号由于阻尼的作用会逐渐较小,最终第一节点N1的电位会等于Vdc2,由于Vdc2包括Vdata,而Vdata反应了交流信号的振幅大小,交流信号的振幅大小又取决于指纹信息,因此,对Vdc2的检测可以达到指纹检测的目的。
可选地,图8为本发明实施例提供的传感器像素电路的等效电路图三,如图8所示,本发明实施例提供的传感器像素电路中节点控制子电路包括:第一开关晶体管M1和第二开关晶体管M2,驱动子电路包括:驱动晶体管M0,读取子电路包括:第三开关晶体管M3。
具体的,第一开关晶体管M1的控制极与复位信号端RESET连接,其第一极与第二信号输入端INPUT2连接,其第二端与第一节点N1连接,第二开关晶体管M2的控制极和第一极与第二信号输入端INPUT2连接,其第二极与第一节点N1连接;驱动晶体管M0的控制极与第一节点N1连接,其第一极与电源端VDD连接,其第二极与第二节点N2连接;第三开关晶体管M3的控制极与读取信号端SEL连接,其第一极与第二节点N2连接,其第二极与信号读取线Readline连接。
在本实施例中,图8中具体示出了节点控制子电路、读取子电路和驱动子电路的示例性结构。本领域技术人员容易理解是,节点控制子电路的实现方式不限于此,只要能够实现其功能即可。
在本实施例中,晶体管M0~M3均可以为N型薄膜晶体管或P型薄膜晶体管,可以与晶体管M0~M3统一工艺流程,能够减少工艺制程,有助于提高产品的良率。
本发明实施例提供的传感器像素中的传感器像素电路用于控制第一节点的电位的子电路并未设置二极管,而是仅由晶体管组成,不仅简化了传感器像素的制作工艺,而且还降低了传感器像素的成本。
以本发明实施例提供的传感器像素电路中的晶体管M0~M3均为N型薄膜晶体管为例,图9为图8提供的传感器像素电路的工作时序图;如图8~9所示,本发明实施例中涉及的传感器像素电路包括:3个开关晶体管(M1、M2和M3),1个驱动晶体管(M0)、3个信号输入端(RESET、INPUT1和SEL)和1个电源端(VDD)。
具体的:
第一阶段T1,即发射阶段,复位信号端RESET的输入信号为高电平,第一开关晶体管M1在复位信号端RESET的控制下导通,向第一节点N1提供第二信号输入端INPUT2的信号,使压电换能器20的第二电极22加载固定电压,第一信号输入端INPUT1的信号为交流信号,使压电换能器20的第一电极21加载交流电压,由于第一电极21加载交流电压,第二电极22加载固定电压,压电材料层23产生超声波信号。
第二阶段T2,即接收阶段,复位信号端RESET的输入信号为低电平,第一开关晶体管M1在复位信号端RESET的控制下截止,第一信号输入端INPUT1的输入信号为固定电压,使压电换能器20的第一电极21加载固定电压,此时,压电材料层23可以接收超声波信号,由于压电材料层23的正压电效应,在第二电极22上产生交流信号;第二信号输入端INPUT2的信号为高电平,第二开关晶体管M2在第二信号输入端INPUT2的控制下导通,进一步拉高第一节点N1的电位,使得第一节点N1的信号为方向单一的直流信号,此时,假设交流信号的振幅为Vdata,第一节点N1的直流电平满足Vdc2=V2+1/2Vdata,V2为第二信号输入端INPUT2的输入信号的电压,驱动晶体管M0处于开启状态,但由于读取信号端SEL的输入信号为低电平,第三开关晶体管M3截止,因此,驱动晶体管M0的源极的信号并未输出至信号读取线,以供外部检测单元根据信号读取线中的电信号确定指纹信息。
需要说明的是,第二信号输入端INPUT2的输入信号的电压值V2是保证驱动晶体管M0工作在饱和区,即保证驱动晶体管M0导通。
第三阶段T3,即读取阶段,为了避免第二开关晶体管M2漏电,第二信号输入端INPUT2的输入信号为低电平,第二开关晶体管M2截止,读取信号端SEL的输入信号为高电平,第三开关晶体管M3导通,向信号读取线Readline提供驱动晶体管M2的源极信号。
本实施例中,在第二阶段T2和第三阶段T3中,处于超声波信号已停止发射,第二电极22产生的交流信号由于阻尼的作用会逐渐较小,最终第一节点N1的电位会等于Vdc2,由于Vdc2包括Vdata,而Vdata反应了交流信号的振幅大小,交流信号的振幅大小又取决于指纹信息,因此,对Vdc2的检测可以达到指纹检测的目的。
具体的,驱动晶体管M0为栅压控制型器件。
需要说明的是,本发明实施例中的传感器像素电路采用行列读取模式,当向读取信号端SEL输入导通信号时,第二开关晶体管M2导通,所用列对应的信号读取线Readline进行信号读取,然后再开启下一行的第二开关晶体管M2,依次类推。
进一步地,对于图4、图6和图8提供的传感器像素电路,由于压电换能器产生的超声波信号的频率一般在几兆赫兹至几十兆赫兹之间,频率较高,使得信号读取线Readline与第二电极22之间的耦合电容较大,仅仅以100行进行计算,1条信号读取线Readline与第二电极22之间的电容已经接近Pf级别,折合阻抗只有几K到几十K,这样导致大部分反射回来的超声波信号没有经过驱动晶体管M0和第三开关晶体管M3直接耦合到了信号读取线Readline上,使得第三开关晶体管M3失效,同时由于大量信号的耦合,导致传感器像素电路中的噪声增加。
为了保证高频的超声波信号不会直接耦合到信号读取线Readline上,使得交流检测具备可行性,图10为本发明实施例提供的传感器像素的剖视图一,如图10所示,本发明实施例提供的传感器像素还包括:第一绝缘层30。
具体的,第一绝缘层30设置在第二电极22靠近传感器像素电路10的一侧;第一绝缘层30上设置有第一过孔,第二电极22通过第一过孔与传感器像素电路10连接。
可选地,第一绝缘层30的厚度为2~4微米。
本实施例中,如图10所示,第二电极22可以为多个横向或者纵向排列的子电极,本发明实施例对此不作任何限定。
本发明实施例通过在传感器像素中增加第一绝缘层来增大第二电极与信号读取线Readline之间的距离,以减少信号读取线Readline与第二电极22之间的耦合电容,降低传感器像素的噪声。
可选地,为了进一步减少信号读取线Readline与第二电极22之间的耦合电容,图11为本发明实施例提供的传感器像素的剖视图二,如图11所示,本发明实施例提供的传感器像素还包括:屏蔽层40和第二绝缘层50。
具体的,屏蔽层40设置在第一绝缘层30远离第二电极22的一侧;第二绝缘层50设置在屏蔽层40远离第二电极22的一侧。
其中,屏蔽层40上设置有第二过孔,第二绝缘层50上设置有第三过孔,第二电极22通过第一过孔、第二过孔和第三过孔与传感器像素电路10连接。
本实施例中,为了避免屏蔽层与第二电极接触,第一绝缘层30在衬底基板上的正投影覆盖屏蔽层40在衬底基板上的正投影。
可选地,第二绝缘层50的制作材料可以为有机材料,还可以为无机材料,本发明实施例对此不作任何限定。
作为一种实施方式,当第二绝缘层50制作材料为无机材料例如氧化硅、氮化硅或氧化硅和氮化硅的复合物时,屏蔽层40的制作材料为低阻值金属材料,例如银或铝,图12为本发明实施例提供的屏蔽层的俯视图一,屏蔽层40上设置有第二过孔400。
作为另一种实施方式,当第二绝缘层50的制作材料为有机材料例如聚酰亚胺等时,由于低阻值金属材料很难形成在有机材料上,为此,图13为本发明实施例提供的屏蔽层的俯视图二,如图13所示,本发明实施例提供的屏蔽层包括:第一导电层41和第二导电层42。
具体的,第一导电层41设置在第二导电层42靠近第二绝缘层50的一侧。
可选地,第二导电层42的电阻率小于第一导电层41的电阻率,制作材料包括:低阻值金属材料,例如银或铝,本发明实施例对此不作任何限定。
可选地,第一导电层41的制作材料可以为透明导电材料,例如氧化铟锡,氧化锌锡等。具体的,第一导电层41上设置有第二过孔400。
可选地,如图13所示,第二导电层42为网状结构,具体的,第二导电层42在衬底基板上的正投影与第二过孔400在衬底基板上的正投影不重叠。
本发明实施例提供的屏蔽层在第一导电层上形成第二导电层,能够降低屏蔽层的电阻。
本发明实施例基于超声波检测原理,消除原有传感器像素电路结构中的二极管设计,简化工艺,检测上摒弃原有设计中的直流检测方式,采用交流检测方式,结构上在第二电极与传感器像素电路之间添加绝缘层和屏蔽层,使得高频交流信号不会直接耦合到信号读取线Readline上,使得交流检测具备可行性。
实施例二
基于上述实施例的发明构思,本发明实施例还提供一种超声传感器,包括:多个传感器像素。
其中,传感器像素为实施例一提供的传感器像素,其实现原理和实现效果类似,在此不再赘述。
实施例三
基于上述实施例的发明构思,本发明实施例还提供一种OLED显示面板,本发明实施例提供的OLED显示面板包括:设置在衬底基板上的OLED器件层和超声传感器。
可选地,本发明实施例中超声传感器可以与OLED器件层位于衬底基板的同一侧,还可以位于不同侧,不仅能够实现OLED显示面板的显示,还能够指纹识别。
具体的,作为一种实施方式,超声传感器设置在衬底基板靠近OLED器件层的一侧;传感器像素还用于驱动OLED器件层发光。本实施方式将超声传感器集成在OLED显示面板中,集成度较高。
可选地,作为另一种实施方式,超声传感器设置在衬底基板远离OLED器件层的一侧。本实施方式的集成度较低,将超声传感器置于整个OLED显示面板的下方,使用外挂的方式实现。
本发明实施例提供的OLED显示面板中包括实施例二提供的超声传感器,其实现原理和实现效果类似,在此不再赘述。
实施例四
基于上述实施例的发明构思,本发明实施例还提供了一种显示装置,包括本发明实施例提供的上述OLED显示面板。
具体的,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。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的,在此不做赘述,也不应作为对本发明的限制。该显示装置的实施可以参见上述内嵌式触摸屏的实施例,重复之处不再赘述。
本发明实施例附图只涉及本发明实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
为了清晰起见,在用于描述本发明的实施例的附图中,层或微结构的厚度和尺寸被放大。可以理解,当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时,该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”,或者可以存在中间元件。
在不冲突的情况下,本发明的实施例即实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (11)
1.一种传感器像素,其特征在于,包括:衬底基板、设置在所述衬底基板上的压电换能器和传感器像素电路;所述压电换能器,分别与第一信号输入端和第一节点连接;所述传感器像素电路,包括:节点控制子电路、驱动子电路和读取子电路;所述压电换能器用于发射超声波,并将反射的超声波信号转换为电信号;
所述节点控制子电路,分别与第一节点、复位信号端和第二信号输入端连接,用于根据复位信号端和第二信号输入端的信号,控制第一节点的信号;
所述驱动子电路,分别与第一节点、电源端和第二节点连接,用于在第一节点的信号的控制下,向第二节点提供检测信号;
所述读取子电路,分别与第二节点、读取信号端和信号读取线连接,用于在读取信号端的控制下,向信号读取线提供第二节点的信号;
所述压电换能器包括:第一电极、第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的压电材料层;
所述压电换能器的第一电极与第一信号输入端连接,其第二电极和第一节点连接;
所述节点控制子电路包括:第一开关晶体管和第二开关晶体管;
所述第一开关晶体管的控制极与复位信号端连接,其第一极与第二信号输入端连接,其第二端与第一节点连接;
所述第二开关晶体管的控制极和第一极与第二信号输入端连接,其第二极与第一节点连接。
2.根据权利要求1所述的传感器像素,其特征在于,所述节点控制子电路包括:第一开关晶体管;
所述第一开关晶体管的控制极与复位信号端连接,其第一极与第二信号输入端连接,其第二端与第一节点连接。
3.根据权利要求1或2所述的传感器像素,其特征在于,所述驱动子电路包括:驱动晶体管;
所述驱动晶体管的控制极与第一节点连接,其第一极与电源端连接,其第二极与第二节点连接;
所述读取子电路包括:第三开关晶体管;
所述第三开关晶体管的控制极与读取信号端连接,其第一极与第二节点连接,其第二极与信号读取线连接。
4.根据权利要求1或2所述的传感器像素,其特征在于,所述传感器像素还包括:设置在衬底基板上的第一绝缘层;
所述第一绝缘层设置在第二电极靠近所述传感器像素电路的一侧;
所述第一绝缘层上设置有第一过孔,所述第二电极通过所述第一过孔与所述传感器像素电路连接。
5.根据权利要求4所述的传感器像素,其特征在于,所述传感器像素还包括:屏蔽层和第二绝缘层;
所述屏蔽层设置在所述第一绝缘层远离所述第二电极的一侧;
所述第二绝缘层设置在所述屏蔽层远离所述第二电极的一侧;
其中,所述屏蔽层上设置有第二过孔,所述第二绝缘层上设置有第三过孔,所述第二电极通过所述第一过孔、所述第二过孔和所述第三过孔与所述传感器像素电路连接。
6.根据权利要求5所述的传感器像素,其特征在于,所述屏蔽层包括:第一导电层和第二导电层;
所述第一导电层设置在所述第二导电层靠近所述第一绝缘层的一侧。
7.根据权利要求6所述的传感器像素,其特征在于,所述第二导电层的电阻率小于所述第一导电层的电阻率。
8.根据权利要求6所述的传感器像素,其特征在于,所述第二导电层为网状结构;
所述第二导电层在所述衬底基板上的正投影与所述第二过孔在所述衬底基板上的正投影不重叠。
9.一种超声传感器,其特征在于,包括:多个如权利要求1~8任一项所述的传感器像素。
10.一种OLED显示面板,其特征在于,包括:如权利要求9所述的超声传感器。
11.一种OLED显示装置,其特征在于,包括:如权利要求10所述的OLED显示面板。
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