CN112906444A - 有源像素传感器阵列、显示面板、电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种有源像素传感器阵列、显示面板、电子设备。有源像素传感器阵列，包括多个像素电路，多个像素电路排布成多行一列或者多行多列，每一像素电路包括光电转换模块；复位模块根据接收到的复位信号复位光电转换模块；源极跟随模块连接于复位模块和光电转换模块之间；选通模块与源极跟随模块连接，选通模块根据接收到的选通信号切换开关状态；预放电模块的一端连接于源极跟随模块和选通模块之间，预放电模块根据接收到的预放电信号切换开关状态；多个像素电路成多行多列时，同一行选通模块的开启时刻和关闭时刻均相同，每一行选通模块的开启时刻与下一行预放电模块的开启时刻相同、选通模块的关闭时刻与下一行预放电模块的关闭时刻相同。

Description

有源像素传感器阵列、显示面板、电子设备

技术领域

本公开涉及终端技术领域，尤其涉及一种有源像素传感器阵列、显示面板、电子设备。

背景技术

随着终端技术的日益发展，用户对终端设备的要求也日益提高，尤其是对终端设备的显示区域的规格以及显示效果的要求。所以，各大厂商为了满足用户的需求，提出了多种提高终端设备屏占比的技术方案。例如，在一相关技术中，可以将指纹检测模组设置于显示面板下方，实现屏下指纹技术。具体，该指纹检测模通常可以发射光线并接收被手指反射的光线，进一步通过光电二极管获取电信号，实现指纹检测。

发明内容

本公开提供一种有源像素传感器阵列、显示面板、电子设备，以解决相关技术中的不足。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种有源像素传感器阵列，包括多个像素电路，所述多个像素电路排布成多行一列或者多行多列，每一像素电路包括：

光电转换模块；

复位模块，所述复位模块根据接收到的复位信号复位所述光电转换模块；

源极跟随模块，所述源极跟随模块连接于所述复位模块和所述光电转换模块之间；

选通模块，所述选通模块与所述源极跟随模块连接，且所述选通模块根据接收到的选通信号切换开关状态，以在处于开启状态时输出所述光电转换模块的电压信号；

预放电模块，所述预放电模块的一端连接于所述源极跟随模块和所述选通模块之间，且所述预放电模块根据接收到的预放电信号切换开关状态；

其中，所述多个像素电路排布成多行多列时，同一行选通模块的开启时刻和关闭时刻均相同，且每一行选通模块的开启时刻与下一行所述预放电模块的开启时刻相同、选通模块的关闭时刻与下一行所述预放电模块的关闭时刻相同。

可选的，每一行选通模块的关闭时刻在下一行所述选通模块的开启时刻之后。

可选的，所述每一行所述选通模块上用于接收所述选通信号的一端、和下一行所述预放电模块上用于接收所述预放电信号的一端连接至同一控制线。

可选的，所述每一行所述选通模块上用于接收所述选通信号的一端、和下一行所述预放电模块上用于接收所述预放电信号的一端连接至不同的控制线，所述不同的控制线输出的脉冲信号的上升沿时刻和下降沿时刻分别相同。

可选的，每一像素电路还包括第一电压端，所述复位模块的栅极用于接收所述复位信号、漏极连接至所述第一电压端，源极连接所述光电转换模块。

可选的，每一像素电路还包括第二电压端，所述源极跟随模块的栅极连接于所述光电转换模块与所述复位模块的源极之间、漏极连接至所述第二电压端、源极端连接至所述选通模块。

可选的，所述选通模块的栅极用于接收所述选通信号、漏极连接至所述源极跟随模块的源极、源极用于输出所述光电转换模块的电压信号。

可选的，每一像素电路包括第三电压端，所述预放电模块的栅极用于接收预放电信号、漏极连接至所述第三电压端、源极连接至源极跟随模块和选通模块之间。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种显示面板，包括：

如上述中任一项实施例所述有源像素像传感器阵列，所述有源像素像传感器阵列用于形成位于所述显示面板表面的指纹检测区域，每一像素电路形成于一个像素内；

芯片组件，所述芯片组件连接至每一像素电路，用于输出所述复位信号、选通信号和预放电信号。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括如上述中任一项所述的显示面板。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本公开中通过预放电模块可以提前调整源跟随器模块和选通模块之间的电压，缩短源极跟随模块和选通模块之间从高电压状态回落至平稳状态的时长，有利于提升有源像素传感器阵列的信号读出效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中一种有源像素传感器的电路示意图。

图2是相关技术中一种选通信号时序图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种有源像素传感器阵列的结构示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种像素电路的结构框图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种选通信号和预放电信号的时序图。

图6是根据一示例性实施例示出的另一种有源像素传感器阵列的结构示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的还一种有源像素传感器阵列的结构示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的另一种选通信号和预放电信号的时序图。

图9是根据一示例性实施例示出的一种像素电路的结构示意图。

图10是根据一示例性实施例示出的一种显示面板的结构示意图。

图11是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

图1是相关技术中一种有源像素传感器100的电路示意图。如图1所示，该有源像素传感器100可以包括复位晶体管101、光电二极管102、源极跟随晶体管103和选通晶体管104。其中，当多个有源像素传感器100组成阵列时，为复位晶体管101输入复位信号R101的信号线连接至同一控制线、为选通晶体管104输入选通信号R104的信号线连接至同一控制线，输入电压端VRST连接同一电压线、输入电压端VDD连接同一电压线。光电二极管102可以根据检测到的光线进行光电转换，该有源像素传感器100可以通过检测复位二极管101与光电二极管102之间的P点的电压，得到光电二极管102光电转换后的电压信号。

具体，如图2所示，可以同时开启复位晶体管101和选通晶体管104，该复位晶体管101可以对光电二极管102进行复位，通过电流I建立光电二极管102、源极跟随晶体管103和选通晶体管104之间的回路，此时根据源极跟随晶体管103和选通晶体管104之间任一点Q的电压即为OUT端的电压，且根据预设关系和OUT端的电压可以得到P点的电压V1。而后，在t1时刻，将复位晶体管101和选通晶体管104切换至关闭状态，此时光电二极管102开始积累光信号并转换成电压信号，在t3时刻，开启选通晶体管104，再次通过电流I建立光电二极管102、源极跟随晶体管103和选通晶体管104之间的回路，此时可以再次获取Q点的电压，进一步根据预设关系获得P点的电压V2，根据电压V1和电压V2的差值，即可有获取光电信号。

但是，在该相关技术中，在选通晶体管104处于关闭状态的期间，即在t1时刻至t3时刻的时间段内，由于电压VDD的作用而选通晶体管104关闭，所以会导致Q点的电压逐渐上升，最高电压可以被抬升至VH＝VDD。而在t3时刻开启选通晶体管104时，回路导通，Q点的电压回落至平稳状态时，在t4时刻获取Q点电压亦即OUT端电压。而可以理解的是，在Q点从VH回落至平稳状态，需要占用t4-t3的时长，从而会延迟对Q点电压的采集时刻，延缓了光电信号的输出。尤其在该有源传感器100排布为阵列时，每一行有源传感器100上电压的采集都要被延迟t4-t3的时长，必然会导致整个阵列信号读取时长的增加。

基于此，本公开提供一种如图3所示的有源像素传感器阵列200，该有源像素传感器阵列200可以包括多行像素电路，每一行像素电路包括一个或者多个像素电路，即该有源像素传感器阵列200可以包括多行一列的像素电路或者包括多行多列的像素电路。例如，图3中所示的第一行像素电路1和第二行像素电路2，该第一行像素电路1可以包括第一像素电路11、第二像素电路12、第三像素电路13和第四像素电路14，相类似的，第二行像素电路2也可以包括多个像素电路。每一像素电路11可以采用相同的电路结构。所以本公开中以第一像素电路11为例对电路结构进行详细说明。

如图4所示，该第一像素电路11可以包括光电转换模块111、复位模块112、源极跟随模块113、选通模块114。其中，复位模块112与光电转换模块111连接，该复位模块112可以根据接收到的复位信号R11来复位光电转换模块111，源极跟随模块113连接于复位模块112和光电转换模块111之间，以通过该源极跟随模块113的源极电压、与光电转换模块111输入至源极跟随模块113的栅极电压之间的关系，读取光电转换模块111的输出电压。选通模块114与源极跟随模块113连接、并且跟选通模块114可以根据接收到的选通信号R12切换开关状态，以在该选通模块114处于开启状态时输出光电转换模块111的电压信号。

该第一像素电路11还可以包括预放电模块115，该预放电模块115的一端连接于源极跟随模块113和选通模块114之间，且该预放电模块115可以根据接收到的预放电信号R13来切换开关状态，当预放电模块115切换至开启状态时，由于预放电模块115所连接的电压端的电压和源极跟随模块113和选通模块114之间的电压之间压差的存在，可以通过预放电模块115来拉低源极跟随模块113和选通模块114之间的电压。其中，预放电模块115所连接的电压端的电压可以大于或者等于OUT端在稳态输出时的电压，避免过度放电。

在该实施例中，当像素电路排布成多行一列时，即每行像素电路仅包括一个选通模块114，后续可以根据该一个选通模块114的开启时刻和关闭时刻，确定每一行预放电模块115的开启时刻和关闭时刻；当像素电路排布成多行多列时，同一行选通模块114的开启时刻和关闭时刻均相同，后续可以根据同一行的多个选通模块114的开启时刻和关闭时刻，确定每一行预放电模块115的开启时刻和关闭时刻。该多行的选通模块114可以依次开启和关闭。

以图4为例，每一行选通模块114的开启时刻和下一行预放电模块115的开启时刻相同、选通模块114的关闭时刻与预放电模块115的关闭时刻相同。例如图5中，第一行像素电路1的选通模块114导通时，第二行像素电路2的预放电模块115导通，以对第二行像素电路2中每一像素电路中源极跟随模块113和选通模块114之间任一点进行预放电，使之源极跟随模块113和选通模块114之间电压下降；当下一时刻，第二行像素电路2中的选通模块114导通时，由于在前一时刻源极跟随模块113和选通模块114之间电压已经下降一部分，从而可以缩短源极跟随模块113和选通模块114之间从高电压状态回落至平稳状态的时长，有利于提升有源像素传感器阵列200的信号读出效率。相类似的，在第二行像素电路2的选通模块114导通时，第三行像素电路的预放电模块115导通，以进行预放电，依次类推，针对整个有源像素传感器阵列200而言，可以大大缩短信号读出时长。图5中均以高电平导通、低电平截止为例进行说明，本公开对此并不进行限制。

在本实施例中，针对每一行选通模块及下一行预放电模块的控制方式，本公开还提供一种有源像素传感器阵列200。在一实施例中，如图6所示，该有源像素传感器阵列200中，每一行选通模块上用于接收选通信号的一端、和下一行预放电模块上用于接收预放电信号的一端连接至统一控制线。举例而言，如图5所示，控制线L1用于输入选通信号R12至第一行像素电路中的每一像素电路，以用于指示第一行像素电路中的每一像素电路的选通模块切换开关状态；同时，该控制线L1输入的选通信号R12也可以作为预放电信号R23输入至第二行像素电路中的每一像素电路的预放电模块，从而在第一行像素电路中选通模块导通时，第二行像素电路中的预放电模块导通。通过相邻行的选通模块和预放电模块共用同一控制线L1，可以简化有源像素传感器阵列200的架构，减少布线。

相类似的，如图6所示，控制线L2用于输入选通信号R22至第二行像素电路中的每一像素电路，以用于指示第二行像素电路中的每一像素电路的选通模块切换开关状态；同时，该控制线L2输入的选通信号R22也可以作为预放电信号R33输入至第三行像素电路中的每一像素电路的预放电模块，从而在第二行像素电路中选通模块导通时，第三行像素电路中的预放电模块导通。依次类推，可以实现对有源像素传感器阵列200中预放电模块的时序控制。在该有源像素传感器阵列200中，连接至选通模块的控制线可以被连接至同一总线后，再连接至配置该有源像素传感器阵列200中的设备中的芯片。同理，输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4和OUT5也可以被连接至同一总线后，再连接至配置该有源像素传感器阵列200中的设备中的芯片。

在另一实施例中，如图7所示，每一行选通模块上用于接收选通信号的一端、和下一行预放电模块上用于接收预放电信号的一端连接至不同的控制线，并且该不同的控制线输出的脉冲信号的上升沿时刻和下降沿时刻分别相同，以此，有利于对相邻行的选通模块和预放电模块进行独立控制，降低电路难度。如图7所示，控制线L11用于输入选通信号至第一行像素电路的选通模块、控制线L21用于输入选通信号至第二行像素电路的选通模块、控制线L31用于输入选通信号至第三行像素电路的选通模块；控制线L12用于输入预放电信号至第一行像素电路的预放电模块、控制线L22用于输入预放电信号至第二行像素电路的预放电模块、控制线L32用于输入预放电信号至第三行像素电路的预放电模块。其中，如图8所示，控制线L11输出的选通信号R12的上升沿时刻和控制线L12输出的预放电信号R23的上升沿时刻相同、控制线L11输出的选通信号R12的下降沿时刻和控制线L12输出的预放电信号R23的下降沿时刻相同；控制线L21输出的选通信号R22的上升沿时刻和控制线L32输出的预放电信号R33的上升沿时刻相同、控制线L21输出的选通信号R22的下降沿时刻和控制线L32输出的预放电信号R33的下降沿时刻相同。

在上述各个实施例中，仍以图8所示，每一行选通模块的关闭时刻在下一行选通模块的开启时刻之后。换言之，每一行选通模块在关闭之前下一行选通模块已经开启，表现在时序上，以图8所示为每一行选通模块的下降沿信号在下一行选通模块的上升沿之后。以此，基于图9所示的电路结构，由于需要通过电流I和选通模块114去建立Q点的电压，若每一行选通模块的下降沿信号在下一行选通模块的上升沿之前，由于上一行选通模块截止、下一行选通模块导通，两者的阻值差异，容易导致电流I绕高阻抗流动，造成电压变化过大，从而产生噪声。而本公开中通过对每一行选通模块和下一行选通模块在时序上的重叠设计，能够在切换任一行选通模块时，减少额外噪声。

基于本公开的技术方案，仍以第一像素电路11为例对上述各个模块进行详细说明。如图9所示，第一像素电路11还可以包括第一电压端116，复位模块112可以包括源极、栅极和漏极，其中，该复位模块112的栅极用于接收复位信号、漏极连接至第一电压端116、源极连接至光电转换模块111，以通过第一电压端116的输入电压和接收到的复位信号对光电转换模块111进行复位。其中，同一行像素电路的第一电压端116可以连接至同一第一电压输入线，而后将多条第一电压输入线先连接至同一第一电压总线。

进一步地，每一像素电路11还可以包括第二电压端117，源极跟随模块113可以包括栅极、源极和漏极、该源极跟随模块113的栅极连接于光电转换模块111和复位模块112之间，漏极连接至第二电压端117、源极连接至选通模块114。其中，同一行像素电路的第二电压端117可以连接至同一第二电压输入线，而后将多条第二电压输入线先连接至同一第二电压总线。

相类似的，选通模块114可以包括栅极、源极和漏极，该选通模块114的栅极用于接收选通信号、漏极连接源极跟随模块113，源极用于输出光电转换模块111的电压信号。

该第一像素电路11还可以包括第三电压端118，预放电模块115包括栅极、源极和漏极，其中预放电模块115的栅极用于接收预放电信号、漏极连接至第三电压端118，源极连接至源极跟随模块113和选通模块114之间。其中，同一行像素电路的第三电压端118可以连接至同一第三电压输入线，而后将多条第三电压输入线先连接至同一第三电压总线。

在上述实施例中，以复位模块112、源极跟随模块113、选通模块114和预放电模块115为N型半导体为例进行说明。在其他一些情况下，复位模块112、源极跟随模块113和选通模块114也可以均为P型半导体，本公开对此并不进行限制。

基于本公开中所提供的有源像素传感器阵列200，本公开中还提供一种如图10所示的显示面板300，该显示面板300可以包括上述任一实施例中所述的有源像素传感器阵列200，该有源像素传感器阵列200可以用于形成位于显示面板300表面的指纹检测区域，实现显示面板300的屏下指纹检测功能，为了避免像素电路额外占用发光区间，每一像素电路可以形成在一个像素内，具可以位于像素的黑矩阵区域。该显示面板300还包括芯片组件301，该芯片组件301可以通过列总线连接至每一像素电路的选通模块的源极。为了实现显示面板300内线路的合理布置，该显示面板300还可以包括与芯片组件301连接的、并于芯片组件301位于显示面板300不同侧的总线302，该总线302可以用于输入复位信号、选通信号和预放电信号中一种或者多种；或者该总线301还可以连接至第一电压端116、第二电压端117和第三电压端113种的一者或者多者，用于提供电压信号。

如图11所示，本公开还提供一种电子设备400，该电子设备400包括如图10中所示的显示面板300，并且通过有源像素传感器阵列200可以形成屏下指纹检测区域401。该电子设备400可以包括手机终端或者平板终端等，本公开对此并不进行限制。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种有源像素传感器阵列，其特征在于，包括多个像素电路，所述多个像素电路排布成多行一列或者多行多列，每一像素电路包括：

光电转换模块；

复位模块，所述复位模块根据接收到的复位信号复位所述光电转换模块；

源极跟随模块，所述源极跟随模块连接于所述复位模块和所述光电转换模块之间；

选通模块，所述选通模块与所述源极跟随模块连接，且所述选通模块根据接收到的选通信号切换开关状态，以在处于开启状态时输出所述光电转换模块的电压信号；

预放电模块，所述预放电模块的一端连接于所述源极跟随模块和所述选通模块之间，且所述预放电模块根据接收到的预放电信号切换开关状态；

其中，所述多个像素电路排布成多行多列时，同一行选通模块的开启时刻和关闭时刻均相同，每一行选通模块的开启时刻与下一行所述预放电模块的开启时刻相同、选通模块的关闭时刻与下一行所述预放电模块的关闭时刻相同。

2.根据权利要求1所述的有源像素传感器阵列，其特征在于，每一行选通模块的关闭时刻在下一行所述选通模块的开启时刻之后。

3.根据权利要求1所述的有源像素传感器阵列，其特征在于，所述每一行所述选通模块上用于接收所述选通信号的一端、和下一行所述预放电模块上用于接收所述预放电信号的一端连接至同一控制线。

4.根据权利要求1所述的有源像素传感器阵列，其特征在于，所述每一行所述选通模块上用于接收所述选通信号的一端、和下一行所述预放电模块上用于接收所述预放电信号的一端连接至不同的控制线，所述不同的控制线输出的脉冲信号的上升沿时刻和下降沿时刻分别相同。

5.根据权利要求1所述的有源像素传感器阵列，其特征在于，每一像素电路还包括第一电压端，所述复位模块的栅极用于接收所述复位信号、漏极连接至所述第一电压端，源极连接所述光电转换模块。

6.根据权利要求1所述的有源像素传感器阵列，其特征在于，每一像素电路还包括第二电压端，所述源极跟随模块的栅极连接于所述光电转换模块与所述复位模块的源极之间、漏极连接至所述第二电压端、源极端连接至所述选通模块。

7.根据权利要求1所述的有源像素传感器阵列，其特征在于，所述选通模块的栅极用于接收所述选通信号、漏极连接至所述源极跟随模块的源极、源极用于输出所述光电转换模块的电压信号。

8.根据权利要求1所述的有源像素传感器阵列，其特征在于，每一像素电路包括第三电压端，所述预放电模块的栅极用于接收预放电信号、漏极连接至所述第三电压端、源极连接至源极跟随模块和选通模块之间。

9.一种显示面板，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任一项所述有源像素像传感器阵列，所述有源像素像传感器阵列用于形成位于所述显示面板表面的指纹检测区域，每一像素电路形成于一个像素内；

芯片组件，所述芯片组件连接至每一像素电路，用于输出所述复位信号、选通信号和预放电信号。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的显示面板。

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