CN113140172A - 电荷侦测电路、其侦测方法及显示面板 - Google Patents

电荷侦测电路、其侦测方法及显示面板 Download PDF

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张鑫
姚江波
王海军
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Abstract

本申请实施例公开了一种电荷侦测电路、其侦测方法及显示面板，其中，在电荷侦测电路中增加了第二存储电容。第二存储电容的一端电连接于第四薄膜晶体管的漏极，另一端电连接于第三薄膜晶体管的漏极。这样无论第三薄膜晶体管打开与否，第二存储电容都在持续积累第二薄膜晶体管的电荷量，当第三薄膜晶体管打开时，第二存储电容积累的全部电荷流进积分器。从而，其一，第二存储电容的积累电荷的时间足够长，无需第二薄膜晶体管工作在栅极与源极间电压相差很大的线性区；其二，能够提高电荷侦测电路积累的电荷量，提高电荷侦测电路光感应信号的强度。进而提高显示面板亮态与暗态的强度比值，有利于显示面板对光感应信号的分辨与处理。

Description

电荷侦测电路、其侦测方法及显示面板
技术领域
本申请涉及显示领域，尤其涉及一种电荷侦测电路、其侦测方法及显示面板。
背景技术
目前，光感应性能对于显示面板来说具有高的附加值，可为用户提供更便捷、丰富的体验感。光感应信号的侦测是光感应面板实现感光功能的核心环节，而具有对光感应信号侦测与放大功能的4T电路具有独特优势。
其中，在现有的光感应面板中，一般采用4T1C电荷侦测电路来实现对光信号的侦测。在4T1C电荷侦测电路中，积分器侦测的电荷量受开关薄膜晶体管的打开时间和放大薄膜晶体管的漏电流影响。开关薄膜晶体管的打开时间受制于显示面板的帧率和行数，一般只有微秒量级，放大薄膜晶体管的漏电流受制于放大薄膜晶体管的电性。对于最常见的非晶硅薄膜晶体管来说，只有工作在线性区，才能让积分器侦测的电荷量达到10皮库以上，而实际使用过程中所需要侦测的电荷范围很多时候就要达到10-20皮库，这就导致放大薄膜晶体管长期工作在栅极与源极间电压相差很大的线性区，从而电性曲线正向漂移，导致器件性能衰减。
因此，怎么避免放大薄膜晶体管的电性曲线出现正向漂移的现象是面板厂家需要努力攻克的难关。
发明内容
本申请实施例提供一种电荷侦测电路、其侦测方法及显示面板，可以解决现有放大薄膜晶体管的电性曲线容易出现正向漂移现象的技术问题。
本申请实施例提供一种电荷侦测电路，包括：
第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第一存储电容以及第二存储电容；
所述第一薄膜晶体管的栅极电连接于第一电源信号，所述第一薄膜晶体管的漏极电连接于第二电源信号，所述第一薄膜晶体管的源极电连接于第一节点；
所述第二薄膜晶体管的栅极电连接于所述第一节点，所述第二薄膜晶体管的漏极电连接于第三电源信号，所述第二薄膜晶体管的源极电连接于第二节点；
所述第三薄膜晶体管的栅极电连接于第一控制信号，所述第三薄膜晶体管的漏极电连接于所述第二节点，所述第三薄膜晶体管的源极电连接于积分器的输入端；
所述第四薄膜晶体管的栅极电极连接于第二控制信号，所述第四薄膜晶体管的漏极电连接于第四电源信号，所述第四薄膜晶体管的源极电连接于所述第一节点；
所述第一存储电容的一端电连接于所述第一薄膜晶体管的栅极，所述第一存储电容的另一端电连接于所述第一节点；
所述第二存储电容的一端电连接于所述第四薄膜晶体管的漏极，所述第二存储电容的另一端电连接于所述第二节点。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一电源信号、所述第二电源信号、所述第三电源信号、所述第四电源信号、所述第一控制信号以及所述第二控制信号相组合先后对应于初始阶段、放大光电流阶段、获取光电流阶段以及复位阶段。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一电源信号、所述第二电源信号、所述第三电源信号以及所述第四电源信号均为固定直流电压，所述第一电源信号、所述第二电源信号、所述第三电源信号以及所述第四电源信号的电压大小为-10伏至20伏。
可选的，在本申请的一些实施例中，在所述获取光电流阶段，所述第一控制信号为高电位，所述第二控制信号为低电位。
可选的，在本申请的一些实施例中，在所述复位阶段，所述第一控制信号为低电位，所述第二控制信号为高电位。
可选的，在本申请的一些实施例中，在所述初始阶段和所述放大光电流阶段，所述第一控制信号为低电位，所述第二控制信号为低电位。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一薄膜晶体管、所述第二薄膜晶体管、所述第三薄膜晶体管以及所述第四薄膜晶体管均为低温多晶硅薄膜晶体管、氧化物半导体薄膜晶体管或非晶硅薄膜晶体管。
相应的，本申请实施例还提供一种电荷侦测电路的侦测方法，所述侦测方法包括以下步骤：
初始阶段，在光环境下，向第一薄膜晶体管的栅极输入第一电源信号，向所述第一薄膜晶体管的漏极输入第二电源信号，所述第一薄膜晶体管被打开且产生光电流，所述光电流由所述第一薄膜晶体管的源极输出至第一存储电容和第二薄膜晶体管，输出至所述第二薄膜晶体管的光电流对应形成所述第二薄膜晶体管的栅极的开启电压，以使所述第二薄膜晶体管打开；
放大光电流阶段，向所述第二薄膜晶体管的漏极输入第三电源信号，所述第二薄膜晶体管放大所述光电流经所述第二薄膜晶体管放大的所述光电流由所述第二薄膜晶体管的源极输出至第二存储电容，所述第二存储电容对经所述第二薄膜晶体管放大的所述光电流进行积分，积累电荷量；
获取光电流阶段，向第三薄膜晶体管的栅极输入第一控制信号，打开所述第三薄膜晶体管，所述第二存储电容中存储的电荷量由所述第三薄膜晶体管的源极输出至积分器；
复位阶段，向第四薄膜晶体管的栅极输入第二控制信号，打开第四薄膜晶体管，向所述第四薄膜晶体管的漏极施加第四电源信号，以拉低所述第二薄膜晶体管的源极电极，使所述第二薄膜晶体管关闭。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一薄膜晶体管为光敏薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管可在光照下产生所述光电流。
相应的，本申请实施例还提供一种显示面板，所述显示面板包括上述所述的电荷侦测电路。
在本申请实施例提供的电荷侦测电路、其侦测方法及显示面板中，在电荷侦测电路中增加了第二存储电容。第二存储电容的一端电连接于第四薄膜晶体管的漏极，另一端电连接于第三薄膜晶体管的漏极。这样无论第三薄膜晶体管打开与否，第二存储电容都在持续积累第二薄膜晶体管的电荷量，当第三薄膜晶体管打开时，第二存储电容积累的全部电荷流进积分器。从而，其一，第二存储电容的积累电荷的时间足够长，无需第二薄膜晶体管工作在栅极与源极间电压相差很大的线性区，从而避免放大薄膜晶体管的电性曲线出现正向漂移的现象，提高器件的性能；其二，能够提高电荷侦测电路积累的电荷量，提高电荷侦测电路光感应信号的强度。进而提高显示面板亮态与暗态的强度比值，有利于显示面板对光感应信号的分辨与处理。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的电荷侦测电路的结构示意图。
图2为本申请实施例提供的电荷侦测电路的时序图。
图3为本申请实施例提供的电荷侦测电路的侦测方法的流程示意图。
图4为本申请实施例提供的显示面板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请所有实施例中的薄膜晶体管可以采用场效应管或其他特性相同的器件替换，由于这里采用的薄膜晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极是可以互换的。在本申请实施例中，为区分薄膜晶体管除栅极之外的两极，将其中一极称为源极，另一极称为漏极。按附图中的形态规定开关薄膜晶体管的中间端为栅极、信号输入端为源极、输出端为漏极。此外本申请实施例所采用的薄膜晶体管可以包括P型薄膜晶体管和/或N型薄膜晶体管两种，其中，P型薄膜晶体管在栅极为低电平时导通，在栅极为高电平时截止，N型薄膜晶体管为在栅极为高电平时导通，在栅极为低电平时截止。
本申请实施例提供一种电荷侦测电路、其侦测方法及显示面板。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
具体的，请参阅图1，图1为本申请实施例提供的电荷侦测电路的结构示意图。本申请实施例提供的电荷侦测电路，包括：第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第一存储电容C1以及第二存储电容C2。
其中，需要说明的，第一薄膜晶体管T1的栅极电连接于第一电源信号10a，第一薄膜晶体管T1的漏极电连接于第二电源信号10b，第一薄膜晶体管T1的源极电连接于第一节点P。第二薄膜晶体管T2的栅极电连接于第一节点P，第二薄膜晶体管T2的漏极电连接于第三电源信号10c，第二薄膜晶体管T2的源极电连接于第二节点Q。第三薄膜晶体管T3的栅极电连接于第一控制信号10d，第三薄膜晶体管T3的漏极电连接于第二节点Q，第三薄膜晶体管T3的源极电连接于积分器101的输入端。第四薄膜晶体管T4的栅极电连接于第二控制信号10e，第四薄膜晶体管T4的漏极电连接于第四电源信号10f，第四薄膜晶体管T4的源极电连接于第一节点P。第一存储电容C1的一端电连接于第一薄膜晶体管T1的栅极，第一存储电容C1的另一端电连接于第一节点P。第二存储电容C2的一端电连接于第四薄膜晶体管T4的漏极，第二存储电容C2的另一端电连接于第二节点Q。
其中，需要说明的，第一薄膜晶体管T1为光敏薄膜晶体管，光敏薄膜晶体管可将光信号转换为电信号。因此，第一薄膜晶体管T1可在光照下产生光电流。
其中，第一薄膜晶体管T1的栅极电压与源极电压之间的差值为5伏至10伏。具体地，第一薄膜晶体管T1的栅极电压与源极电压之间的差值为5伏、5.5伏、6伏、7伏、8伏或10伏。第一薄膜晶体管T1的栅极电压与源极电压之间的具体差值由电荷侦测电路的具体需求确定。
其中，需要说明的，保证第一薄膜晶体管T1的栅极电压与源极电压之间的差值位于5伏至10伏之间，是为了使亮态与暗态下第一薄膜晶体管T1的漏电流差尽可能大。
其中，需要说明的，第二薄膜晶体管T2主要用于放大光电流。
其中，需要说明的，第三薄膜晶体管T3主要用于控制光电流的读取时序。
其中，需要说明的，第四薄膜晶体管T4主要用于复位所述光电流。
在一些实施例中，第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3以及第四薄膜四晶体管T4均为低温多晶硅薄膜晶体管、氧化物半导体薄膜晶体管或非晶硅薄膜晶体管。本申请实施例提供的电荷侦测电路中的薄膜晶体管为同一种类型的薄膜晶体管，从而避免不同类型的薄膜晶体管之间的差异性对电荷侦测电路造成的影响。
请参阅图2，图2为本申请实施例提供的电荷侦测电路的时序图。如本申请实施例提供的电荷侦测电路的时序图所示，第一电源信号10a、第二电源信号10b、第三电源信号10c、第四电源信号10f、第一控制信号10d以及第二控制信号10e相组合先后对应于初始阶段t1、放大光电流阶段t2、获取光电流阶段t3以及复位阶段t4。
在一些实施例中，在初始化阶段t1，第一控制信号10d为低电位，第二控制信号10e为低电位。
在一些实施例中，在放大光电流阶段t2，第一控制信号10d为低电位，第二控制信号10e为低电位。
在一些实施例中，在获取光电流阶段t3，第一控制信号10d为高电位，第二控制信号10e为低电位。
在一些实施例中，在复位阶段t4，第一控制信号10d为低电位，第二控制信号10e为高电位。
进一步的，第一电源信号10a、第二电源信号10b、第三电源信号10c以及第四电源信号10f均为固定直流电压，第一电源信号10a、第二电源信号10b、第三电源信号10c以及第四电源信号10f的电压大小为-10伏至20伏。
具体地，第一电源信号10a的电压大小为-10伏、-8伏、-6伏、-2伏、2伏、8伏、14伏或20伏；第二电源信号10b的电压大小为-10伏、-8伏、-6伏、-2伏、2伏、8伏、14伏或20伏；第三电源信号10c的电压大小为-10伏、-8伏、-6伏、-2伏、2伏、8伏、14伏或20伏；第四电源信号10f的电压大小为-10伏、-8伏、-6伏、-2伏、2伏、8伏、14伏或20伏。第一电源信号10a、第二电源信号10b、第三电源信号10c以及第四电源信号10f的具体电压大小由电荷侦测电路的具体需求确定。
在本申请提供的电荷侦测电路中，在电荷侦测电路中增加了第二存储电容。第二存储电容的一端电连接于第四薄膜晶体管的漏极，另一端电连接于第三薄膜晶体管的漏极。这样无论第三薄膜晶体管打开与否，第二存储电容都在持续积累第二薄膜晶体管的电荷量，当第三薄膜晶体管打开时，第二存储电容积累的全部电荷流进积分器。从而，其一，第二存储电容的积累电荷的时间足够长，无需第二薄膜晶体管工作在栅极与源极间电压相差很大的线性区，从而避免放大薄膜晶体管的电性曲线出现正向漂移的现象，提高器件的性能；其二，能够提高电荷侦测电路积累的电荷量，提高电荷侦测电路光感应信号的强度。进而提高显示面板亮态与暗态的强度比值，有利于显示面板对光感应信号的分辨与处理。
请参阅图3，图3为本申请实施例提供的电荷侦测电路的侦测方法的流程示意图。本申请实施例提供的电荷侦测电路的侦测方法，包括：
201、初始阶段，在光环境下，向第一薄膜晶体管的栅极输入第一电源信号，向第一薄膜晶体管的漏极输入第二电源信号，第一薄膜晶体管被打开且产生光电流，光电流由第一薄膜晶体管的源极输出至第一存储电容和第二薄膜晶体管，输出至第二薄膜晶体管的第一漏电流对应形成第二薄膜晶体管的栅极的开启电压，以使第二薄膜晶体管打开。
202、放大光电流阶段，向第二薄膜晶体管的漏极输入第三电源信号，第二薄膜晶体管产生漏电流，漏电流由第二薄膜晶体管的源极输出至第二存储电容，第二存储电容对漏电流进行积分，积累电荷量。
其中，漏电流为光电流的放大电流。
203、获取光电流阶段，向第三薄膜晶体管的栅极输入第一控制信号，打开第三薄膜晶体管，第二存储电容中存储的电荷量由第三薄膜晶体管的源极输出至积分器。
204、复位阶段，向第四薄膜晶体管的栅极输入第二控制信号，打开第四薄膜晶体管，向第四薄膜晶体管的漏极施加第四电源信号，以拉低第二薄膜晶体管的栅极电极，使第二薄膜晶体管关闭。
在本申请实施例提供的电荷侦测电路的侦测方法中，在电荷侦测电路中增加了第二存储电容。第二存储电容的一端电连接于第四薄膜晶体管的漏极，另一端电连接于第三薄膜晶体管的漏极。这样无论第三薄膜晶体管打开与否，第二存储电容都在持续积累第二薄膜晶体管的电荷量，当第三薄膜晶体管打开时，第二存储电容积累的全部电荷流进积分器。从而，其一，第二存储电容的积累电荷的时间足够长，无需第二薄膜晶体管工作在栅极与源极间电压相差很大的线性区，从而避免放大薄膜晶体管的电性曲线出现正向漂移的现象，提高器件的性能；其二，能够提高电荷侦测电路积累的电荷量，提高电荷侦测电路光感应信号的强度。进而提高显示面板亮态与暗态的强度比值，有利于显示面板对光感应信号的分辨与处理。
请参阅图4，图4为本申请实施例提供的显示面板100的结构示意图，本申请实施例提供的显示面板100包括以上所述的电荷侦测电路，具体可参照以上对该电荷侦测电路的描述，在此不做赘述。
在本申请实施例提供的显示面板中，在电荷侦测电路中增加了第二存储电容。第二存储电容的一端电连接于第四薄膜晶体管的漏极，另一端电连接于第三薄膜晶体管的漏极。这样无论第三薄膜晶体管打开与否，第二存储电容都在持续积累第二薄膜晶体管的电荷量，当第三薄膜晶体管打开时，第二存储电容积累的全部电荷流进积分器。从而，其一，第二存储电容的积累电荷的时间足够长，无需第二薄膜晶体管工作在栅极与源极间电压相差很大的线性区，从而避免放大薄膜晶体管的电性曲线出现正向漂移的现象，提高器件的性能；其二，能够提高电荷侦测电路积累的电荷量，提高电荷侦测电路光感应信号的强度。进而提高显示面板亮态与暗态的强度比值，有利于显示面板对光感应信号的分辨与处理。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种电荷侦测电路、其侦测方法及显示面板进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电荷侦测电路，其特征在于，包括：第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第一存储电容以及第二存储电容；
所述第一薄膜晶体管的栅极电连接于第一电源信号，所述第一薄膜晶体管的漏极电连接于第二电源信号，所述第一薄膜晶体管的源极电连接于第一节点；
所述第二薄膜晶体管的栅极电连接于所述第一节点，所述第二薄膜晶体管的漏极电连接于第三电源信号，所述第二薄膜晶体管的源极电连接于第二节点；
所述第三薄膜晶体管的栅极电连接于第一控制信号，所述第三薄膜晶体管的漏极电连接于所述第二节点，所述第三薄膜晶体管的源极电连接于积分器的输入端；
所述第四薄膜晶体管的栅极电极连接于第二控制信号，所述第四薄膜晶体管的漏极电连接于第四电源信号，所述第四薄膜晶体管的源极电连接于所述第一节点；
所述第一存储电容的一端电连接于所述第一薄膜晶体管的栅极，所述第一存储电容的另一端电连接于所述第一节点；
所述第二存储电容的一端电连接于所述第四薄膜晶体管的漏极，所述第二存储电容的另一端电连接于所述第二节点。
2.根据权利要求1所述的电荷侦测电路，其特征在于，所述第一电源信号、所述第二电源信号、所述第三电源信号、所述第四电源信号、所述第一控制信号以及所述第二控制信号相组合先后对应于初始阶段、放大光电流阶段、获取光电流阶段以及复位阶段。
3.根据权利要求2所述的电荷侦测电路，其特征在于，所述第一电源信号、所述第二电源信号、所述第三电源信号以及所述第四电源信号均为固定直流电压，所述第一电源信号、所述第二电源信号、所述第三电源信号以及所述第四电源信号的电压大小为-10伏至20伏。
4.根据权利要求2所述的电荷侦测电路，其特征在于，在所述获取光电流阶段，所述第一控制信号为高电位，所述第二控制信号为低电位。
5.根据权利要求2所述的电荷侦测电路，其特征在于，在所述复位阶段，所述第一控制信号为低电位，所述第二控制信号为高电位。
6.根据权利要求2所述的电荷侦测电路，其特征在于，在所述初始阶段和所述放大光电流阶段，所述第一控制信号为低电位，所述第二控制信号为低电位。
7.根据权利要求1所述的电荷侦测电路，其特征在于，所述第一薄膜晶体管、所述第二薄膜晶体管、所述第三薄膜晶体管以及所述第四薄膜晶体管均为低温多晶硅薄膜晶体管、氧化物半导体薄膜晶体管或非晶硅薄膜晶体管。
8.一种电荷侦测电路的侦测方法，其特征在于，所述侦测方法包括以下步骤：
初始阶段，在光环境下，向第一薄膜晶体管的栅极输入第一电源信号，向所述第一薄膜晶体管的漏极输入第二电源信号，所述第一薄膜晶体管被打开且产生光电流，所述光电流由所述第一薄膜晶体管的源极输出至第一存储电容和第二薄膜晶体管，输出至所述第二薄膜晶体管的光电流对应形成所述第二薄膜晶体管的栅极的开启电压，以使所述第二薄膜晶体管打开；
放大光电流阶段，向所述第二薄膜晶体管的漏极输入第三电源信号，所述第二薄膜晶体管放大所述光电流经所述第二薄膜晶体管放大的所述光电流由所述第二薄膜晶体管的源极输出至第二存储电容，所述第二存储电容对经所述第二薄膜晶体管放大的所述光电流进行积分，积累电荷量；
获取光电流阶段，向第三薄膜晶体管的栅极输入第一控制信号，打开所述第三薄膜晶体管，所述第二存储电容中存储的电荷量由所述第三薄膜晶体管的源极输出至积分器；
复位阶段，向第四薄膜晶体管的栅极输入第二控制信号，打开第四薄膜晶体管，向所述第四薄膜晶体管的漏极施加第四电源信号，以拉低所述第二薄膜晶体管的源极电极，使所述第二薄膜晶体管关闭。
9.根据权利要求8所述的电荷侦测电路的侦测方法，其特征在于，所述第一薄膜晶体管为光敏薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管可在光照下产生所述光电流。
10.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电荷侦测电路。
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