CN112987005B - 超声波传感器和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及超声波传感器和显示装置，并且可以同时驱动设置在超声波传感器中的多个感测像素以发射超声波，可以使设置在感测像素中的第一电极在接收到反射信号的时刻浮置以存储该信号，并然后可以依次执行感测。因此，由于在减少超声波发射的持续时间和次数的同时可以进行精确感测，所以可以在提高超声波传感器的驱动效率的同时保持感测的灵敏度和精度。

Description

超声波传感器和显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2019年12月2日提交的韩国专利申请No.10-2019-0158193的优先权，其通过引用并入到本文中以用于所有目的，如同在本文中完全阐述一样。
技术领域
本公开的实施例涉及超声波传感器和显示装置。
背景技术
随着信息社会的发展，对显示图像的显示装置的需求不断增长，并且利用了诸如液晶显示装置和有机发光显示装置的各种类型的显示装置。
用于向用户提供更为多样的功能的显示装置识别用户对显示面板的触摸，或者识别与显示面板接触或接近的生物识别数据(例如，指纹等)或手势，并且提供基于所识别的信息执行输入过程的功能。
例如，可以使用光学传感器等来识别生物识别数据等。但在光学传感器等设置在显示面板的边框区域中的情况下，存在有源区域减小的问题。此外，在光学传感器设置在有源区域中的情况下，存在影响显示驱动或降低感测精度的问题。
因此，需要一种方法来改善显示面板的有源区域中的生物识别数据等的感测性能，而不影响显示面板的显示驱动。
发明内容
本公开的实施例提供了在显示面板的有源区域中执行感测生物识别数据等的功能，以及改善生物识别数据等的感测性能的方法。
本公开的实施例提供了一种提高感测效率和感测精度同时将由于用于感测生物识别数据等的传感器的劣化等而导致的感测性能下降减到最小的方法。
根据本公开的各种实施例，一种超声波传感器可以包括：像素阵列，其中设置有多条扫描线、多条感测线和多个感测像素；多个第一电极，设置在多个感测像素中的每一个感测像素中；压电材料，设置在第一电极上；以及第二电极，设置在压电材料上。
在该超声波传感器中，可以在第一时段中向多个第一电极同时提供第一驱动电压，并且可以在第一时段中向第二电极提供第二驱动电压。
而且，在第二时段中停止向第二电极提供第二驱动电压的状态下，在第二时段中在预设时刻停止向第一电极提供第一驱动电压，并且可以在第三时段中从感测像素检测感测信号。
根据本公开的各种实施例，一种超声波传感器可以包括：像素阵列，其中设置有多条扫描线、多条感测线和多个感测像素；多个第一电极，设置在多个感测像素的每一个感测像素中；压电材料，设置在第一电极上；以及第二电极，设置在压电材料上，其中在向多个第一电极同时提供第一驱动电压的时段的部分中，向第二电极提供第二驱动电压，并然后从多个感测像素检测感测信号，且在提供第二驱动电压的时段与检测感测信号的时段之间存在多个第一电极处于浮置状态的时段。
根据本公开的各种实施例，一种显示装置可以包括显示面板以及嵌入显示面板中或设置在显示面板的至少一个表面上的上述超声波传感器。
根据本公开的各种实施例，当通过使用设置在显示面板的背面上的超声波传感器执行生物识别数据等的感测时，可以在防止显示面板的有源区域减小的同时提供有源区域中的生物识别数据等的感测功能。
根据本公开的各种实施例，由于在同时发射超声波并将反射信号存储在所有感测像素中之后依次执行感测，因此可以在增加超声波传感器的驱动效率的同时改进感测的精度。
附图说明
依据以下结合附图的具体实施方式，将更清楚地理解本公开的上述和其他目的、特征和优点，其中：
图1是示意性地示出根据本公开的各种实施例的超声波传感器的配置的示图；
图2是示出根据本公开的各种实施例的超声波传感器的像素阵列的电路结构的示例的示图；
图3是示出根据本公开的各种实施例的超声波传感器的驱动方法的示例的示图；
图4是示出在驱动根据本公开的各种实施例的超声波传感器时所提供的信号以及提供信号的时序的示例的示图；
图5是示出在超声波发射时段中用于驱动设置在根据本公开的各种实施例的超声波传感器中的感测像素的方法的示例的示图；
图6A和6B是示出在超声波接收时段中用于驱动设置在根据本公开的各种实施例的超声波传感器中的感测像素的方法的示例的示图；
图7A、7B、7C和7D是示出在读出时段中用于设置在驱动根据本公开的各种实施例的超声波传感器中的感测像素的方法的示例的示图；
图8是示出根据本公开的各种实施例的超声波传感器中的感测电压与根据提供给接收电极的电压的感测信号之间的关系的示例的示图；以及
图9是示出在驱动根据本公开的各种实施例的超声波传感器时所提供的信号以及提供信号的时序的另一示例的示图。
具体实施方式
在以下对本公开的示例或实施例的描述中，将参考附图，其中通过图示的方式示出了可以实现的具体示例或实施例，并且其中相同的附图标记和标号可以用于标明相同或相似的部件，即使在它们在彼此不同的附图中示出时也是如此。此外，在以下对本公开的示例或实施例的描述中，当确定该描述可能使得本公开的一些实施例中的主题反而不清楚时，将省略对本文中包含的公知功能和部件的详细描述。本文中使用的诸如“包括”、“具有”、“包含”、“构成”、“由……组成”和“由……形成”之类的术语通常旨在允许添加其他部件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。如本文中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式旨在包括复数形式。
本文中可以使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(A)”或“(B)”的术语来描述本公开的元件。这些术语中的每一个都不用于定义元件的本质、顺序、次序或数量等，而仅用于将相应元件与其他元件区分开。
当提及第一元件与第二元件“连接或耦合”、“接触或重叠”等时，应该解释为第一元件不仅可以“直接连接或耦合到”或“直接接触或重叠”第二元件，而且第三元件也可以“插入”在第一和第二元件之间，或者第一和第二元件可以通过第四元件彼此“连接或耦合”、“接触或重叠”等。在此，第二元件可以包括在彼此“连接或耦合”、“接触或重叠”等的两个或多个元件中的至少一个中。
当时间相对术语(例如，“在……之后”、“随后”、“接下来”、“在……之前”等)用于描述元件或配置的过程或操作，或操作、处理、制造方法中的流程或步骤时，这些术语可以用于描述非连续或非顺序的过程或操作，除非一起使用术语“直接”或“立即”。
另外，当提及任何尺寸、相对大小等时，应该考虑元件或特征的数值或相应的信息(例如，水平、范围等)包括可能由各种因素(例如，过程因素、内部或外部影响、噪声等)引起公差或误差范围，即使在未指明相关描述时也是如此。此外，术语“可以”完全包含术语“能够”的所有含义。
图1是示意性地示出根据本公开的各种实施例的超声波传感器200的配置的示图，并且图1示出超声波传感器200设置在显示装置上的结构的示例。
参考图1，显示装置可以包括其中设置有多条栅极线、多条数据线和多个子像素的显示面板110，以及设置在显示面板110上的用于驱动信号线或电压线的各种驱动电路。
在该显示装置的至少一个表面上，可以设置超声波传感器200或超声波感测装置，其用于感测与显示面板110接触或接近的生物识别数据(例如，指纹)或手势。
或者，在一些情况下，该超声波传感器200可以作为嵌入式设置在显示装置内部。
在超声波传感器200设置在显示装置的一个表面上的情况下，例如，盖玻璃120可以设置在显示面板110中显示图像的一侧上。而且，超声波传感器200可以设置在与显示面板110中显示图像的一侧相对的一侧上。即，超声波传感器200可以设置在与设置盖玻璃120的一侧相对的一侧上。
该超声波传感器200可以通过粘合部分300结合到显示面板110。而且，粘合部分300例如可以由树脂制成。
超声波传感器200可以生成超声波，感测来自接触到设置在显示面板110上的盖玻璃120的指纹的反射超声波，并且辨识接触到盖玻璃120的指纹。由于超声波传感器200执行设置在与显示面板110中显示图像的一侧相对的一侧上的感测，因此可以在不减小显示图像的区域的情况下进行指纹感测。
具体地，当从超声波传感器200生成的超声波到达指纹的谷部时，超声波可以到达存在于人的皮肤和盖玻璃120之间的空气。在此，由于盖玻璃120和空气之间的声阻抗值的差异，可以反射到达空气的大部分超声波。
而且，当从超声波传感器200生成的超声波到达指纹的脊部时，超声波可以到达接触到盖玻璃120的人的皮肤。在此，可以反射一部分超声波，但是大部分超声波可以透射到皮肤内，并且可以在皮肤内反射。
因此，基于超声波到达指纹的谷部和脊部并被反射的强度和时刻，可以通过将指纹的谷部和脊部分开来感测指纹。
这样，由于超声波传感器200在皮肤内部感测，因此超声波传感器200可以提供对皮肤表面的污染或状况不敏感和优异的安全性的优点。此外，显示装置可以使用感测到的指纹来执行输入过程，因为在不减小显示图像的区域的情况下感测指纹。
该超声波传感器200可以包括用于生成超声波的材料，以及用于生成并感测超声波的各种电路元件。
例如，超声波传感器200可以包括基板210、设置在基板210上的薄膜晶体管阵列220、第一焊盘部分231、第二焊盘部分232。而且，薄膜晶体管阵列220可以包括设置在每个像素中的第一电极E1，压电材料240和第二电极E2可以依次设置在薄膜晶体管阵列220上。
在此，可以将第一电极E1视为像素电极，并且可以将第二电极E2视为公共电极。而且，第一电极E1和第二电极E2中的一个可以是发射电极，另一个可以是接收电极。
压电材料240例如可以是PZT、ZnO、钙钛矿等的材料，但不限于这些。
第二电极E2可以通过粘合层250结合到反射层260，并且覆盖层270可以设置在反射层260上。
向薄膜晶体管阵列220和第二电极E2等提供信号、电压等的控制器400可以通过柔性印刷电路290和结合部分280电连接到设置在基板210上的第二焊盘部分232。
在薄膜晶体管阵列220中，可以设置用于驱动生成超声波并感测从指纹反射的超声波的晶体管以及第一电极E1。
设置在薄膜晶体管阵列220中的第一电极E1可以与第二电极E2形成为电容器。
通过施加到设置在薄膜晶体管阵列220中的第一电极E1和第二电极E2的电压，可以使压电材料240振动，并且可以生成超声波。
可以将包括该第一电极E1、压电材料240和第二电极E2的薄膜晶体管阵列220在电路方面视为像素阵列。
例如，可以以涂覆银墨的方法设置第二电极E2，在一些情况下，其可以设置为覆盖整个压电材料240的形状，或者设置为特定图案。
反射层260例如可以由铜制成，并且可以执行将从指纹反射并返回的超声波反射到薄膜晶体管阵列220的功能。
覆盖层270例如可以由聚酰亚胺制成，可以提供覆盖超声波传感器200的像素阵列和反射层260等的功能。
在一些情况下，反射层260和覆盖层270可以设置为膜状，或者可以实现为有机材料或电介质材料等涂覆在第二电极E2上的形状。
可以从控制器400提供用于驱动像素阵列的信号和电压。或者，在一些情况下，可以从设置用于驱动显示面板110的驱动电路提供不需要高电压的信号等。
图2是示出根据本公开的各种实施例的超声波传感器200的像素阵列的电路结构的示例的示图。
参考图2，在超声波传感器200的像素阵列中，可以设置多条扫描线SCL和多条感测线SSL。例如，扫描线SCL和感测线SSL可以彼此交叉地设置。而且，多个感测像素可以设置在由扫描线SCL和感测线SSL的交叉所限定的区域中。
此外，在像素阵列中，可以设置电压线以用于提供驱动电压Vdrv、感测电压Vsen等，用于生成并感测像素的超声波。
例如，可以设置向第一电极E1提供第一驱动电压Vdrv1的第一驱动电压线DVL1和提供感测电压Vsen的感测电压线SVL。第一驱动电压线DVL1和感测电压线SVL可以位于设置感测像素的区域之外。
由于第二电极E2可以全部设置在压电材料240上，因此向第二电极E2提供第二驱动电压Vdrv2的第二驱动电压线DVL2可以设置在薄膜晶体管阵列220中，或者不设置在其中。即，第二电极E2可以直接连接到第一焊盘部分231等，并且可以通过第一焊盘部分231提供有第二驱动电压Vdrv2。
超声波传感器200可以包括用以驱动设置在像素阵列中的多条扫描线SCL的电路，以及用以通过多条感测线SSL检测感测信号的电路等。
在每个感测像素中，可以设置各种电路元件以用于生成并感测超声波。
例如，在每个感测像素中，可以设置由施加到扫描线SCL的扫描信号控制的第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2。而且，可以在感测像素中设置由第一电极E1的电压电平控制的第三薄膜晶体管T3。此外，可以在感测像素中设置由第一电极E1和第二电极E2形成的电容器。
即，图2示出感测像素的电路结构是3T1C的情况作为示例，设置在超声波感测器200中的感测像素的电路结构并不限于此。
此外，图2示出第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2与第三薄膜晶体管T3皆为N型的情况作为示例，在某些情况下，所有这些晶体管都可以实现为P型。或者，第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2可以实现为相同的类型，而第三薄膜晶体管T3可以实现为不同的类型。
第一薄膜晶体管T1可以由施加到扫描线SCL的扫描信号控制。而且，第一薄膜晶体管T1可以电连接在提供第一驱动电压Vdrv1的第一驱动电压线DVL1和第一电极E1之间。
第二薄膜晶体管T2可以由施加到扫描线SCL的扫描信号控制。而且，第二薄膜晶体管T2可以电连接在感测线SSL和第三薄膜晶体管T3之间。
在此，第二薄膜晶体管T2可以由与驱动设置在相邻感测像素中的第一薄膜晶体管T1的扫描线SCL相同的扫描线SCL驱动。
即，与图2中示出的示例类似，设置在B列子像素中的第二薄膜晶体管T2和设置在A列子像素中的第一薄膜晶体管T1都可以电连接到第n条扫描线SCL(n)。因此，可以同时驱动A列的第一薄膜晶体管T1和B列的第二薄膜晶体管T2，可以减少设置在像素阵列中的扫描线SCL的数量。
第三薄膜晶体管T3可以由第一电极E1的电压电平控制。而且，第三薄膜晶体管T3可以电连接在感测电压线SVL和第二薄膜晶体管T2之间。
在每个感测像素中，可以设置由第一电极E1和第二电极E2形成的电容器。第一电极E1可以单独地设置在每个感测像素中，并且第二电极E2可以共同地设置在两个或更多个感测像素中。
压电材料240可以设置在第一电极E1和第二电极E2之间。
因此，可以根据提供给第一电极E1的第一驱动电压Vdrv1和提供给第二电极E2的第二驱动电压Vdrv2使压电材料240振动，并且可以生成超声波。
在此，第一驱动电压Vdrv1和第二驱动电压Vdrv2中的一个可以是恒定电压，而另一个例如可以是从+100V摆动到-100V的交流电压。即，当在将恒定电压提供给第一电极E1和第二电极E2中的一个的状态下将交流电压提供给另一个电极时，可以生成由压电材料240的振动引起的超声波。
根据接收超声波时第一电极E1的电压电平的变化，可以改变第三薄膜晶体管T3的导通状态或输出电流。此时，当通过导通第二薄膜晶体管T2来检测感测信号时，可以感测反射的超声波，并且可以基于超声波的感测执行生物识别数据的感测。
图3是示出根据本公开的各种实施例的超声波传感器200的驱动方法的示例的示图。
参考图3，例如，超声波传感器200可以通过被划分为执行超声波的感测的感测周期和基于在感测周期中获取的感测数据执行信息处理的认证周期来驱动。
超声波传感器200可以在感测周期的第一时段P1中通过驱动设置在感测像素中的第一电极E1和第二电极E2来振动压电材料240时生成超声波。在此，可以将第一时段P1视为超声波发射时段。而且，超声波传感器200可以通过在超声波发射时段中驱动设置在像素阵列中的所有感测像素来发射超声波。
超声波传感器200可以在第一时段P1之后的第二时段P2中接收反射的超声波，并且可以将第二时段P2视为超声波接收时段。在此，超声波接收时段的一部分可以是存储接收信号的时段。
而且，超声波传感器200可以在第二时段P2之后的第三时段P3中根据接收的超声波检测感测信号，可以将第三时段P3视为读出时段。
即，根据本公开的各种实施例，由于设置在像素阵列中的多个感测像素同时发射超声波，因此可以减少发射超声波的持续时间。由此，由于使提供高电平的交流电压以用于发射超声波的时段减小，因此可以减小由于施加高电压而导致的薄膜晶体管阵列220的劣化减小。
此外，由于在超声波接收时段中在将接收的信号存储在每个感测像素中之后顺序地检测感测信号，因此可以在减小超声波发射时段的同时保持感测的准确度。
图4是示出在驱动根据本公开的各种实施例的超声波传感器200时的所提供的信号以及提供信号的时序的示例的示图。而且，图5至7D是示出在超声波传感器200的驱动过程中驱动感测像素的方法的示例的示图。
具体而言，图5是示出在超声波发射时段中用于驱动设置在根据本公开的各种实施例的超声波传感器200中的感测像素的方法的示例的示图。而且，图6A和6B是示出在超声波接收时段中用于驱动设置在根据本公开的各种实施例的超声波传感器200中的感测像素的方法的示例的示图。图7A至7D是示出在读出时段中用于驱动设置在根据本公开的各种实施例的超声波传感器200中的感测像素的方法的示例的示图。
参考图4，超声波传感器200可以通过被划分为用于发射超声波的第一时段P1、用于接收并存储反射信号的第二时段P2和用于读出所存储的信号的第三时段P3来驱动。
在第一时段P1中，可以将驱动电压Vdrv提供给超声波传感器200的像素阵列的第一电极E1和第二电极E2。而且，根据驱动电压Vdrv，可以使设置在第一电极E1和第二电极E2之间的压电材料240振动，并可以生成超声波。
参考图4和图5，在第一时段P1中，可以将具有使连接到扫描线SCL的薄膜晶体管导通的电平的扫描信号提供给多条扫描线SCL。因此，可以使连接到扫描线SCL的第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2全部导通。
而且，当使第一薄膜晶体管T1导通时，可以将通过第一驱动电压线DVL1提供的第一驱动电压Vdrv1提供给设置在每个感测像素中的第一电极E1。
此外，可以在将具有导通电平的扫描信号提供给扫描线SCL的时段的部分中，将第二驱动电压Vdrv2提供给第二电极E2。
在此，第一驱动电压Vdrv1可以是恒定电压。而且，第二驱动电压Vdrv2可以是交流电压。例如，第二驱动电压Vdrv2可以是基于第一驱动电压Vdrv1摆动±α的交流电压。如果第一驱动电压Vdrv1是10V，则第二驱动电压Vdrv2可以是从+110V摆动到-90V的交流电压。
这样，当将第一驱动电压Vdrv1和第二驱动电压Vdrv2同时提供给设置在像素阵列中的所有感测像素时，可以同时在所有感测像素中发射超声波。因此，通过减少超声波发射的持续时间和次数，可以减少向像素阵列提供高电压的时段。
此外，当将高电压提供给第二电极时，可以防止由于施加高电压而导致的设置在像素阵列中的薄膜晶体管等的劣化。
在第一时段P1中提供给第一电极E1的第一驱动电压Vdrv1可以是具有使由第一电极E1的电压电平控制的第三薄膜晶体管T3导通的电平的电压。而且，第一驱动电压Vdrv1可以是低于能够通过第一驱动电压线DVL1提供的电压或使第三薄膜晶体管T3的输出电流最大化的最大电压Vmax的电压。
由于第一电极E1的电压电平根据处于使第三薄膜晶体管T3导通的电平的反射信号而改变，因此可以提高感测灵敏度。
此外，第一驱动电压Vdrv1的电压电平可以位于表示提供给第三薄膜晶体管T3的感测电压Vsen与输出电流之间的关系的曲线图中的饱和区中。
图8是示出根据本公开的各种实施例的超声波传感器中的感测电压Vsen与根据提供给接收电极的电压的感测信号之间的关系的示例的示图。
参考图8，在提供给第三薄膜晶体管T3的感测电压Vsen与第三薄膜晶体管T3的输出电流之间的关系图中，第一驱动电压Vdrv1的电压电平可以位于饱和区中。
例如，在感测电压Vsen是6V的情况下，第一驱动电压Vdrv1可以被配置为位于饱和区中的5V。如果在将5V电压施加到第一电极E1的状态下，第一电极E1的电压电平由于反射信号而增加1V从而变为6V，则第三薄膜晶体管T3的输出电流可以增加10mA而从约25mA至约35mA。
因此，由于输出电流的增加程度可以大于第一驱动电压Vdrv1的电平位于线性区中的情况，因此可以增加通过感测线SSL检测到的感测信号的强度。而且，增加感测信号的强度，可以提高感测灵敏度。
或者，根据感测的对象或感测方法的类型，第一驱动电压Vdrv1的电平可以被配置为位于线性区中，并且可以执行超声波的感测。
在第一时段P1中，可以将第一感测电压Vsen1提供给连接到第三薄膜晶体管T3的感测电压线SVL，以发射超声波。而且，第一感测电压Vsen例如可以是0V。此外，连接到感测线SSL的多路复用器MUX可以处于关断状态。
因此，即使在使第二薄膜晶体管T2导通的状态下提供具有使第三薄膜晶体管T3导通的电平的第一驱动电压Vdrv1，也不会影响感测。而且，感测线SSL可以由第一感测电压Vsen1初始化。
在发射超声波之后，提供有第二驱动电压Vdrv2的第二电极E2可以变为处于浮置状态。此外，第一电极E1可以在预设的时刻变为处于浮置状态。即，第一电极E1处于浮置状态的时段可以存在于超声波发射时段和读出时段之间。
参考图4和图6A，在第二时段P2中维持具有导通电平的扫描信号的状态下，可以停止向第二电极E2提供第二驱动电压Vdrv2。因此，第二电极E2可以处于浮置状态。而且，作为已经执行超声波的发射的状态，感测像素可以是能够接收反射信号的状态。
在此，根据接收到反射的超声波或接收到的强度最强的时刻，可以停止向第一电极E1提供第一驱动电压Vdrv1。
例如，第一电极E1可以根据接收到的信号的峰值时刻而变为处于浮置状态。因此，通过存储在信号强度最强的时刻接收的信号，可以提高感测灵敏度。
参考图4和图6B，例如，可以在等待在第二时段P2中接收超声波的延迟时段P21的结束时刻，将具有使连接到扫描线SCL的薄膜晶体管截止的电平的扫描信号提供给多条扫描线SCL。
因此，连接到扫描线SCL的第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2都可以变为处于截止状态。
当第一薄膜晶体管T1变为处于截止状态时，即使保持将第一驱动电压Vdrv1提供给第一驱动电压线DVL1的状态，也可以停止将第一驱动电压Vdrv1提供给第一电极E1。而且，第一电极E1可以变为处于浮置状态。
当第一电极E1在第二电极E2处于浮置状态的状态下变为处于浮置状态时，接收的信号可以存储在第一电极E1中。而且，在第二时段P2中向扫描线SCL提供具有截止电平的扫描信号之后，在存储时段P22期间可以保持第一电极E1存储反射信号的状态。
这样，由于在所有感测像素中同时发射超声波，因此可以减少超声波发射时段的持续时间。而且，当根据接收反射的超声波的时刻通过浮置第一电极E1来存储接收的信号时，可以执行精确的感测，同时减少超声波发射时段。
在存储接收的信号之后，可以从每个感测像素依次检测存储的信号。
参考图4、图7A和图7B，在第三时段P3中，可以将具有使连接到扫描线SCL的薄膜晶体管导通的电平的扫描信号提供给第(n-1)条扫描线SCL(n-1)。而且，可以保持将具有使薄膜晶体管截止的电平的扫描信号提供给剩余扫描线SCL的状态。
此外，可以将第二感测电压Vsen2提供给感测电压线SVL。第二感测电压Vsen2可以是高于在第一时段P1和至少一部分第二时段P2中提供的第一感测电压Vsen1的电压。
当将具有导通电平的扫描信号提供给第(n-1)条扫描线SCL(n-1)时，连接到第(n-1)条扫描线SCL(n-1)的第二薄膜晶体管T2可以全部变为处于导通状态。
由于第二薄膜晶体管T2变为处于导通状态，并且提供了具有特定电平的第二感测电压Vsen2，因此根据第一电极E1的电压电平，可以出现第三薄膜晶体管T3的输出电流，或者可以出现输出电流的变化。
而且，可以依次提供具有使连接到感测线SSL的多路复用器MUX导通的电平的信号。
例如，参考图7A，可以提供具有使第一多路复用器MUX1导通的电平的信号。因此，可以通过读出线ROL来检测连接到第m条感测线SSL(m)的A列的感测像素中的存储信号。
之后，参考图7B，可以提供具有使第二多路复用器MUX2导通的电平的信号。因此，可以通过读出线ROL来检测连接到第(m+1)条感测线SSL(m+1)的A列的感测像素中的存储信号。
因此，可以依次检测设置在A列的每个感测像素中的第一电极E1中的存储信号。
而且，图7A和7B表示四个感测像素的示例，并为了便于解释，作为示例描述了设置两个多路复用器MUX和一条读出线ROL的结构，多路复用器MUX和读出线ROL的设置结构不限于此。
在此，在第三时段P3中，可以将恒定电压提供给第二电极E2，例如，可以提供接地电压。
而且，可以将不同于第一驱动电压Vdrv1的复位电压Vrst提供给第一驱动电压线DVL1，并且复位电压Vrst例如可以是0V。因此，在完成感测之后，第一电极E1可以通过复位电压Vrst复位。
参考图4、图7C和图7D，在完成对来自A列的感测像素的感测信号的检测之后，可以将具有截止电平的扫描信号提供给第(n-1)条扫描线SCL(n-1)。因此，连接到第(n-1)条扫描线SCL(n-1)的第二薄膜晶体管T2可以变为处于截止状态。
而且，可以将具有导通电平的扫描信号提供给第n条扫描线SCL(n)。因此，连接到第n条扫描线SCL(n)的第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2可以变为处于导通状态。
例如，设置在A列的感测像素中的第一薄膜晶体管T1和设置在B列的感测像素中的第二薄膜晶体管T2可以变为处于导通状态。而且，由于第(n+1)条扫描线SCL(n+1)处于提供具有截止电平的扫描信号的状态，因此设置在B列的感测像素中的第一薄膜晶体管T1可以保持截止状态。
由于设置在B列的感测像素中的第二薄膜晶体管变为处于导通状态，因此可以从B列的感测像素检测感测信号。
参考图7C，可以使第一多路复用器MUX1导通，并且可以通过读出线ROL检测存储在连接到第m条感测线SSL(m)的B列的感测像素中的感测信号。而且，参考图7D，可以使第二多路复用器MUX2导通，并且可以通过读出线ROL检测存储在连接到第(m+1)条感测线SSL(m+1)的B列的感测像素中的感测信号。
此时，由于设置在A列的感测像素中的第一薄膜晶体管T1处于导通状态，因此可以将通过第一驱动电压线DVL1提供的复位电压Vrst提供给设置在A列的感测像素中的第一电极E1。
因此，在完成对存储在A列的感测像素的第一电极E1中的信号的检测之后，可以在检测来自B列的感测像素的感测信号的时段中使A列的感测像素的第一电极E1复位。
这样，根据本公开的各种实施例，由于通过向共同设置在多个感测像素中的第二电极E2提供交流电压来发射超声波，可以同时在多个感测像素中发射超声波。因此，可以减少超声波发射的持续时间和次数，可以防止由于施加高电压而导致的薄膜晶体管的劣化。
而且，通过根据接收反射信号的时刻使第一电极E1浮置来存储信号，然后依次进行感测，可以在减少超声波发射的持续时间和次数的同时保持感测的精度和灵敏度。
此外，在一些情况下，为了存储接收的信号，只有第一电极E1可以变为处于浮置状态，而第二电极E2可以在发射超声波之后保持恒定电压状态。
图9是示出在驱动根据本公开的各种实施例的超声波传感器200时所提供的信号以及提供信号的时序的另一示例的示图。
参考图9，在第一时段P1中，可以将具有导通电平的扫描信号提供给多条扫描线SCL。而且，可以通过第一驱动电压线DVL1提供作为恒定电压的第一驱动电压Vdrv1，可以将第一驱动电压Vdrv1施加到第一电极E1。
在将第一驱动电压Vdrv1提供给第一电极E1的时段的至少一部分中，可以将作为交流电压的第二驱动电压Vdrv2提供给第二电极E2。因此，设置在第一电极E1和第二电极E2之间的压电材料240可以振动，并且可以发射超声波。
在发射超声波之后，在第二时段P2中，可以停止向第二电极E2提供第二驱动电压Vdrv2。而且，可以将恒定电压提供给第二电极E2，例如，第二电极E2可以是施加接地电压的状态。
在将接地电压施加到第二电极E2的状态下，可以根据接收反射信号的时刻将具有截止电平的扫描信号提供给多条扫描线SCL。
因此，第一电极E1可以变为处于浮置状态，并且可以将接收的信号存储在第一电极E1中。
可以将第二电极E2保持为在第三时段P3中施加恒定电压的状态，提供给感测电压线SVL的感测电压Vsen可以从第一感测电压Vsen1变为第二感测电压Vsen2。
而且，可以依次驱动多条扫描线SCL，并且可以依次从多个感测像素检测感测信号。
此外，当在第三时段P3中向第一驱动电压线DVL1提供不同于第一驱动电压Vdrv1的复位电压Vrst时，可以通过复位电压Vrst来使其中检测到感测信号的感测像素的第一电极E1复位。
这样，通过在发射超声波之后保持将接地电压施加到第二电极E2的状态，第二电极E2可以在超声波发射时段和读出时段之间不变为浮置状态。
根据本公开的各种实施例，由于同时驱动多个感测像素以发射超声波，可以减少超声波发射的持续时间和次数。此外，通过向共同地设置在多个感测像素中的第二电极E2提供用于发射超声波的高电压，可以防止由于施加高电压而导致的薄膜晶体管的劣化。
而且，由于根据反射信号的时刻使第一电极E1浮置，将接收的信号存储在设置在每个感测像素中的第一电极E1中，并依次执行感测，因此可以在减少超声波发射的持续时间的同时保持感测的灵敏度和精度。
此外，由于初始化其中通过复位电压Vrst完成感测信号的检测的感测像素的第一电极E1，可以在不增加感测周期的情况下提高随后执行的感测的精度。
已经呈现了以上描述以使得本领域的任何技术人员能够获得和使用本发明的技术构思，并且已经在特定应用及其要求的环境中提供了以上描述。对所描述的实施例的各种修改、添加和替换对于本领域技术人员将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本文所定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用。上述描述和附图仅出于说明的目的提供了本发明的技术构思的示例。即，所公开的实施例旨在说明本发明的技术构思的范围。因此，本发明的范围不限于所示的实施例，而是应被赋予与权利要求一致的最宽范围。本发明的保护范围应当基于所附权利要求来解释，并且在其等同方案的范围内的所有技术构思应当被解释为包括在本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种超声波传感器，包括：
像素阵列，其中设置有多条扫描线、多条感测线和多个感测像素；
多个第一电极，设置在所述多个感测像素中的每一个感测像素中；
压电材料，设置在所述第一电极上；以及
第二电极，设置在所述压电材料上，
其中，在第一时段中向所述多个第一电极同时提供第一驱动电压，并且在所述第一时段中向所述第二电极提供第二驱动电压，
在第二时段中在停止向所述第二电极提供所述第二驱动电压的状态下，在所述第二时段中在预设的时刻停止向所述第一电极提供所述第一驱动电压，并且
在第三时段中从所述感测像素检测感测信号。
2.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中，在所述第一时段中将具有使电连接到所述多条扫描线中的每一条扫描线的薄膜晶体管导通的电平的扫描信号同时提供给所述多条扫描线。
3.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中，在所述第二时段中在将具有使电连接到所述多条扫描线中的每一条扫描线的薄膜晶体管导通的电平的扫描信号提供给所述多条扫描线的状态下，将具有使电连接到所述多条扫描线中的每一条扫描线的所述薄膜晶体管截止的电平的扫描信号同时提供给所述多条扫描线。
4.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中，在所述第三时段中将具有使电连接到所述多条扫描线中的每一条扫描线的薄膜晶体管导通的电平的扫描信号依次提供给所述多条扫描线。
5.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中，所述第一驱动电压是恒定电压，并且所述第二驱动电压是交流电压。
6.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中，所述第一驱动电压是具有使由所述第一电极的电压电平控制的薄膜晶体管导通的电平的电压。
7.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中，在所述第三时段的至少一部分中将复位电压提供给设置在所述感测像素中的所述第一电极，并且所述复位电压的电平的绝对值小于所述第一驱动电压的电平的绝对值。
8.根据权利要求7所述的超声波传感器，其中，在从所述感测像素检测到所述感测信号之后提供所述复位电压。
9.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中，在所述第三时段中向所述第二电极提供恒定电压。
10.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中，所述多个感测像素中的每一个感测像素包括：
第一薄膜晶体管，由提供给所述扫描线的扫描信号控制，并电连接在提供所述第一驱动电压的第一驱动电压线和所述第一电极之间；
第二薄膜晶体管，由提供给所述扫描线的扫描信号控制，并电连接到所述感测线；以及
第三薄膜晶体管，由所述第一电极的电压电平控制，并电连接在提供感测电压的感测电压线和所述第二薄膜晶体管之间。
11.根据权利要求10所述的超声波传感器，其中，在所述第一时段和至少一部分的所述第二时段中将第一感测电压提供给所述感测电压线，并且在所述第三时段中将第二感测电压提供给所述感测电压线，并且
所述第一感测电压的电平低于所述第二感测电压的电平。
12.根据权利要求10所述的超声波传感器，其中，在所述第一时段中提供给所述第一电极的所述第一驱动电压的电平包括在所述感测电压和所述第三薄膜晶体管的输出电流之间的关系图中的饱和区中。
13.根据权利要求10所述的超声波传感器，其中，设置在第n行的感测像素中的所述第一薄膜晶体管和设置在第(n+1)行的感测像素中的所述第二薄膜晶体管电连接到相同的扫描线。
14.一种超声波传感器，包括：
像素阵列，其中设置有多条扫描线、多条感测线和多个感测像素；
多个第一电极，设置在所述多个感测像素的每一个感测像素中；
压电材料，设置在所述第一电极上；以及
第二电极，设置在所述压电材料上，
其中，在向所述多个第一电极同时提供第一驱动电压的时段的一部分中，向所述第二电极提供第二驱动电压，并然后从所述多个感测像素检测感测信号，并且
在提供所述第二驱动电压的时段与检测所述感测信号的时段之间存在所述多个第一电极处于浮置状态的时段。
15.根据权利要求14所述的超声波传感器，其中，所述第二电极处于浮置状态的时段存在于所述多个第一电极处于浮置状态的时段的至少一部分中。
16.根据权利要求14所述的超声波传感器，其中，在所述多个第一电极处于浮置状态的时段中将恒定电压提供给所述第二电极。
17.根据权利要求14所述的超声波传感器，其中，在提供所述第一驱动电压的时段中将具有使电连接到所述多条扫描线中的每一条扫描线的薄膜晶体管导通的电平的扫描信号同时提供给所述多条扫描线，并且
在检测所述感测信号的时段中将具有使电连接到所述多条扫描线中的每一条扫描线的所述薄膜晶体管导通的电平的扫描信号依次提供给所述多条扫描线。
18.根据权利要求14所述的超声波传感器，其中，在从所述感测像素检测到所述感测信号之后，将具有与所述第一驱动电压不同的电平的复位电压提供给所述第一电极。
19.一种显示装置，包括：
显示面板；以及
嵌入在所述显示面板中或设置在所述显示面板的至少一个表面上的根据权利要求1至18中任一项所述的超声波传感器。
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