CN113544695B - 光敏检测电路、光信号检测方法、装置及系统、显示装置 - Google Patents

光敏检测电路、光信号检测方法、装置及系统、显示装置 Download PDF

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Abstract

一种光敏检测电路，包括感光子电路、输出子电路和检测子电路。其中，感光子电路与参考电压信号端及检测节点耦接，被配置为感应光线强度，产生电信号，并将电信号传输至检测节点。输出子电路与扫描电压信号端、检测节点及输出信号端耦接。输出子电路被配置为，在扫描信号端所传输的扫描电压信号的非工作电平的控制下关闭，以对感光子电路进行曝光；及，在扫描电压信号的工作电平的控制下打开，以将电信号传输至输出信号端。检测子电路与检测节点、第一电压信号端及检测信号端耦接，被配置为响应于检测节点的电压，向检测信号端实时传输检测信号。

Description

光敏检测电路、光信号检测方法、装置及系统、显示装置
技术领域
本公开涉及一种光敏检测电路、光信号检测方法、装置及系统、显示装置。
背景技术
随着电子技术的不断发展，显示装置可以将不同强度的光线转化为不同大小的光电流，从而实现特定的功能(如指纹识别、触控检测等)。例如，指纹谷脊间存在差异，光源照射到手上会产生不同强度的反射光线，显示装置接收到不同强度的反射光线后会产生不同的光电流，进而可以确定出指纹图案。
公开内容
一方面，提供一种光敏检测电路。所述光敏检测电路包括感光子电路、输出子电路和检测子电路。其中，感光子电路与参考电压信号端及检测节点耦接，被配置为感应光线强度，产生电信号，并将电信号传输至检测节点。输出子电路与扫描电压信号端、检测节点及输出信号端耦接。输出子电路被配置为，在扫描信号端所传输的扫描电压信号的非工作电平的控制下关闭，以对感光子电路进行曝光；及，在扫描电压信号的工作电平的控制下打开，以将电信号传输至输出信号端。检测子电路与检测节点、第一电压信号端及检测信号端耦接，被配置为响应于检测节点的电压，向检测信号端实时传输检测信号。
在一些实施例中，感光子电路包括光敏二极管，光敏二极管的第一极与参考电压信号端耦接，光敏二极管的第二极与检测节点耦接。
在一些实施例中，输出子电路包括开关晶体管，开关晶体管的控制极与扫描电压信号端耦接，开关晶体管的第一极与检测节点耦接，开关晶体管的第二极与输出信号端耦接。
在一些实施例中，检测子电路包括检测晶体管，检测晶体管的控制极与检测节点耦接，检测晶体管的第一极与第一电压信号端耦接，检测晶体管的第二极与检测信号端耦接。
另一方面，提供一种光信号检测方法。光信号检测方法应用于光敏检测电路，光敏检测电路包括感光子电路和输出子电路。一次检测包括多个检测时段，多个检测时段中的每个检测时段包括曝光子时段和重置子时段。其中，曝光子时段，控制扫描电压信号的电平为非工作电平，使输出子电路关闭，感光子电路感应光线强度，产生电信号；重置子时段，控制扫描电压信号的电平切换为工作电平，使输出子电路打开，电信号传输至输出信号端，并对感光子电路重置。多个检测时段的曝光子时段之和为进行一次检测所需要的总曝光时长。
在一些实施例中，光敏检测电路还包括检测子电路。光信号检测方法还包括：从检测信号端处接收检测信号，检测信号为检测子电路响应于检测节点的电压向检测信号端实时传输的信号；根据检测信号，判断检测节点的电压是否达到预设电压；若是，则控制扫描电压信号由非工作电平切换为工作电平。
在一些实施例中，预设电压为，检测节点的电压与感光子电路的受光强度满足一次函数关系时，检测节点的电压的最小值。所述检测节点的电压的最小值通过标定测试得到。
在一些实施例中，所述一次检测所包括的检测时段的个数为2个～20个。
又一方面，提供一种光信号检测装置。所述光信号检测装置，包括处理器和存储器，存储器上存储有计算机程序指令，当存储器存储的计算机程序指令被处理器执行时，实现如上述任一项实施例所述的光信号检测方法中的一个或多个步骤。
又一方面，提供一种光信号检测系统。所述光信号检测系统包括光敏检测电路和光信号检测装置。其中，所述光敏检测电路包括感光子电路和输出子电路，所述感光子电路与参考电压信号端耦接，所述输出子电路与扫描电压信号端、所述感光子电路及输出信号端耦接。述光信号检测装置与所述扫描电压信号端耦接，所述光信号检测装置被配置为，在一次检测中执行多个检测时段，在每个检测时段的曝光子时段，控制所述扫描电压信号端传输的扫描电压信号的电平为非工作电平，在每个检测时段的重置子时段，控制所述扫描电压信号的电平为工作电平。
在一些实施例中，光敏检测电路还包括检测子电路，检测子电路、感光子电路和输出子电路与检测节点耦接。检测子电路还与第一电压信号端及检测信号端耦接，检测子电路被配置为响应于检测节点的电压，向检测信号端实时传输检测信号。光信号检测装置还与检测信号端耦接，光信号检测装置还被配置为，根据检测信号，判断检测节点的电压是否达到预设电压；若是，则控制扫描电压信号的电平由非工作电平切换为工作电平。
在一些实施例中，预设电压为，检测节点的电压与感光子电路的受光强度满足一次函数关系时，检测节点的电压的最小值。所述检测节点的电压的最小值通过标定测试得到。
在一些实施例中，所述一次检测所包括的检测时段的个数为2个～20个。
又一方面，提供一种显示装置。所述显示装置包括显示面板和如上述任一项实施例所述的光信号检测装置。所述显示面板包括衬底基板，及设置于衬底基板上的光敏检测电路。所述光信号检测装置与所述光敏检测电路耦接。
在一些实施例中，光敏检测电路为如上述任一项实施例所述的光敏检测电路。光敏检测电路的数量为多个，多个光敏检测电路排列成多行光敏检测电路。显示面板还包括设置于衬底基板上的多条检测信号线，多行光敏检测电路中的至少一行光敏检测电路的至少一个检测子电路通过检测信号端与多条检测信号线中的一条检测信号线耦接。
附图说明
为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。
图1为根据相关技术中的检测电路的结构图；
图2为根据相关技术中的检测电路的驱动方法的时序图；
图3为根据本公开一些实施例的光敏检测电路的一种结构图；
图4为根据本公开一些实施例的光敏检测电路的另一种结构图；
图5为根据本公开一些实施例的光敏检测电路的驱动方法的时序图；
图6为根据本公开一些实施例的光信号检测方法的流程图；
图7为根据本公开一些实施例的光信号检测装置的框图；
图8为根据本公开一些实施例的光敏检测系统的结构图；
图9为根据本公开一些实施例的显示装置的结构图；
图10为根据本公开一些实施例的显示装置的驱动方法的时序图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开一些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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplaryembodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在描述一些实施例时，可能使用了“耦接”和“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如，描述一些实施例时可能使用了术语“耦接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而，术语“耦接”或“通信耦合(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。
相关技术中，如图1所示，显示装置00包括多条驱动信号线GL(如驱动信号线GL1和驱动信号线GL2)、多条读取信号线RL(如读取信号线RL1和读取信号线RL2)、以及阵列式排布的多个检测电路01。每个检测电路01由一个感光元件PIN0和一个薄膜晶体管T0组成。在每个检测电路01中，感光元件PIN0的第一极与参考电压信号端Vbias耦接，感光元件PIN0的第二极与薄膜晶体管T0的第一极耦接。此外，各行检测电路01中的每个薄膜晶体管T0的控制极与一条驱动信号线GL耦接，各列检测电路01中的每个薄膜晶体管T0的第二极与一条读取信号线RL耦接。
对于每个检测电路01，参见图2，一次检测包括曝光阶段S1和读取阶段S2。其中，在曝光阶段S1，感光元件PIN0在参考电压信号端Vbias所传输的电压的作用下，可以将其接收到的光信号转换为相应的电信号，并将该电信号传输至该感光元件PIN0的第二极。此时，薄膜晶体管T0在驱动信号线GL所传输的扫描电压信号的非工作电平的控制下关闭，因此，在曝光阶段S1，感光元件PIN0的第二极与薄膜晶体管T0的第一极之间可以不断地积累光电荷。在读取阶段S2，薄膜晶体管T0在驱动信号线GL所传输的扫描电压信号的工作电平的控制下打开，使感光元件PIN0的第二极与薄膜晶体管T0的第一极之间的电信号(也即所积累的光电荷)经薄膜晶体管T0传输至读取信号线RL，由读取信号线RL输出，也即由读取信号线RL输出光电流。基于此，在进行指纹检测时，参见图2，通过多条驱动信号线GL(如驱动信号线GL1和驱动信号线GL2)依次传输扫描电压信号的工作电平，使各行检测电路01依次输出在其曝光阶段S1积累的光电流，可以根据各检测电路01输出的电流差异，实现对指纹谷脊的图案检测。
然而，上述检测过程中，由于外界环境光的强弱容易发生变化，导致各检测电路01中的感光元件PIN0在单位时间内接收到的光量也很容易发生变化。这使得上述曝光阶段S1中，如果外界环境光比较强，则感光元件PIN0很容易出现过曝的情况，也即感光元件PIN0饱和后，仍处于曝光状态，之后随着曝光时间的增加，感光元件PIN0的第二极与薄膜晶体管T0的第一极之间积累的光电荷将停止增加或增加的速度变慢，进而会导致各检测电路输出的电信号之间的差异减小，使得显示装置00的检测精度降低。
基于此，本公开一些实施例提供一种光敏检测电路。如图3所示，该光敏检测电路10包括感光子电路101、检测节点P、输出子电路102和检测子电路103。其中，需要说明的是，检测节点P并非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，也就是说，该检测节点P是由电路图中相关电连接的汇合点等效而成的节点。
感光子电路101与参考电压信号端Vbias及检测节点P耦接，感光子电路101被配置为感应光线强度，产生电信号，并将电信号传输至检测节点P。例如，在参考电压信号端Vbias向感光子电路101传输电压信号期间，感光子电路101的受光强度越强，由感光子电路101传输至检测节点P的光电荷越多，检测节点P的电位就越低。
输出子电路102与扫描电压信号端Gate、检测节点P及输出信号端Output耦接。输出子电路102被配置为，在扫描信号端Gate所传输的扫描电压信号的非工作电平的控制下关闭，以对感光子电路101进行曝光。此时，由于输出子电路102关闭，使得检测节点P处可以不断地积累光电荷，而检测节点P处的光电荷积累的越多，检测节点P的电位就越低。
输出子电路102还被配置为在扫描信号端Gate所传输的扫描电压信号的工作电平的控制下打开，以将检测节点P处的电信号(也即在对感光子电路101进行曝光的过程中，检测节点P处积累的光电荷)传输至输出信号端Output，同时实现了对感光子电路101进行重置。需要说明的是，在将多个光敏检测电路应用于显示装置后，通过各光敏检测电路的输出信号端Output输出电信号，可以根据各电信号之间的差异，使得显示装置实现特定的功能(如指纹识别、触控检测等)。
检测子电路103与检测节点P、第一电压信号端Vdd及检测信号端Test耦接，被配置为响应于检测节点P的电压，向检测信号端Test实时传输检测信号。例如，在第一电压信号端Vdd传输电压信号期间，若检测节点P的电压发生变化，实时传输的检测信号也将随之改变，从而可以根据该检测信号确定出P点的电压。此处需要说明的是，P点的电压与感光子电路的受光强度之间存在相对关系，该相对关系可以提前通过标定测试得到。例如，在感光子电路101不饱和的状态下，P点的电压与感光子电路的受光强度呈一次函数关系，根据该一次函数关系可以得到一个P点的最小值，当根据检测信号确定出的P点的电压达到这个最小值，则可以认为此时感光子电路101刚好达到饱和状态。
综上所述，本公开一些实施例中所提供的光敏检测电路，通过增加检测子电路103，将检测子电路103与检测节点P、第一电压信号端Vdd及检测信号端Test耦接，使得检测子电路103可以响应于检测节点P的电压，向检测信号端Test实时传输检测信号，这样可以根据检测子电路103实时传输的检测信号，确定P点的电压，从而确定出感光子电路101是否处于饱和状态。这样，可以在感光子电路101刚好饱和时或饱和前，及时打开输出子电路102以实现对感光子电路101进行重置，改善了因感光子电路101过曝而导致的检测精度降低的问题。
上述光敏检测电路10可以用于实现多种检测功能，例如触控检测，和指纹检测。在实现各种检测功能的过程中，示例性地，光敏检测电路的输出信号端Output输出的电信号通常还需要经由模数转换器(Analog to DigitalConverter,ADC)进行模数转换，以得到相应的数字信号，然后将数字信号传送到图像处理器从而实现图案检测，例如得到手指表面的指纹图像，该指纹图像可以被用于指纹识别。
ADC的分辨率是指，对于允许范围内的模拟信号，它能输出离散数字信号值的个数。这些信号值通常用二进制数来存储，因此，分辨率常用比特作为单位，且这些离散值的个数是2的幂指数。例如，一个具有16位分辨率的ADC可以将模拟信号编码成65536个不同的离散值(2^16＝25536)，所以动态范围越大，输出精度越低。
而本公开实施例所提供的光敏检测电路，由于可以在感光子电路101刚好饱和时或者饱和前，及时打开输出子电路102以对感光子电路101进行重置，因此可以控制每次曝光产生的信号量，从而有利于将ADC的动态范围设置的更小，以进一步提高检测精度。
示例性地，如图4所示，感光子电路101包括光敏二极管PIN，光敏二极管PIN的第一极(比如阳极)可以与上述参考电压信号端Vbias耦接，光敏二极管的第二极(比如阴极)可以与上述检测节点P耦接。通过上述参考电压信号端Vbias向光敏二极管PIN的第一极传输偏置电压信号，可以使光敏二极管PIN处于反向偏置状态，此时，光敏二极管PIN可以将接收到的光信号转换为相应的电信号，并将该电信号传输至检测节点P。
需要说明的是，上述感光子电路101还可以包括薄膜晶体管以及其它类型的感光元件，本公开实施例对于感光元件的类型不做限制。
示例性地，如图4所示，输出子电路102包括开关晶体管T1，开关晶体管T1的控制极与扫描电压信号端Gate耦接，开关晶体管T1的第一极与检测节点P耦接，开关晶体管T1的第二极与输出信号端Output耦接。本示例中，开关晶体管T1在扫描信号端Gate所传输的扫描电压信号的非工作电平的控制下关闭，以对感光子电路101进行曝光。此时，由于开关晶体管T1关闭，使得检测节点P处可以不断地积累光电荷，而检测节点P处的光电荷积累的越多，检测节点P的电位就越低。并且，开关晶体管T1在扫描信号端Gate所传输的扫描电压信号的工作电平的控制下打开，以将检测节点P处的电信号(也即在对感光子电路101进行曝光的过程中，检测节点P处积累的光电荷)传输至输出信号端Output，对感光子电路101进行重置。
示例性地，如图4所示，检测子电路103包括检测晶体管T2，检测晶体管T2的控制极与检测节点P耦接，检测晶体管T2的第一极与第一电压信号端Vdd耦接，检测晶体管T2的第二极与检测信号端Test耦接。本示例中，检测晶体管T2的控制极(也即检测检点P)的电压发生变化时，检测晶体管T2的第一极与检测晶体管T2的第二极之间的电流也将随之发生变化，例如，当检测晶体管T2为P型晶体管时，检测晶体管T2的第一极与检测晶体管T2的第二极之间的电流越大，则表示P点的电压越低；当检测晶体管T2为N型晶体管时，检测晶体管T2的第一极与检测晶体管T2的第二极之间的电流越小，则表示P点的电压越低。因此在第一电压信号端Vdd传输电压信号期间，若检测节点P的电压发生变化，实时传输的检测信号也将随之改变，从而可以根据该检测信号确定出P点的电压。
需要说明的是，本公开各实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应晶体管或其它特性相同的开关器件，上述各实施例中均以薄膜晶体管为例进行说明。这里采用的薄膜晶体管的源极、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。在本公开的上述各实施例中，薄膜晶体管的栅极为控制极，并且为了区分薄膜晶体管的除栅极之外的两极，例如可直接描述其中一极为第一极，另一极为第二极。
另外，在本公开的实施例提供的电路中，晶体管均以P型晶体管为例进行说明。需要说明的是，本公开的实施例包括但不限于此。例如，本公开的实施例提供的电路中的一个或多个晶体管也可以采用N型晶体管，只需将选定类型的晶体管的各极参照本公开的实施例中的相应晶体管的各极相应连接，并且使相应的电压端提供对应的高电压或低电压即可。
本公开一些实施例还提供一种光信号检测方法，应用于如上所述的任一实施例中的光敏检测电路10，参见图1、图3和图4该光敏检测电路10至少包括感光子电路101和输出子电路102。
对于每个光敏检测电路，如图5所示，一次检测L包括多个检测时段，多个检测时段中的每个检测时段包括曝光子时段L1和重置子时段L2。
如图6所示，曝光子时段L1包括：
S21、控制扫描电压信号的电平为非工作电平，使输出子电路102关闭，感光子电路101感应光线强度，产生电信号。
重置子时段L2包括：
S22、控制扫描电压信号的电平切换为工作电平，使输出子电路102打开，电信号传输至输出信号端，感光子电路重置。
其中，扫描电压信号的工作电平和非工作电平中的一个为高电平，另一个为低电平。例如，如图4所示，在输出子电路102包括开关晶体管T1、并且开关晶体管T1为P型晶体管的情况下，扫描电压信号的工作电平为低电平，扫描电压信号的非工作电平为高电平；又例如，在输出子电路102包括N型晶体管(未图示)的情况下，扫描电压信号的工作电平为高电平，扫描电压信号的非工作电平为低电平。
上述多个检测时段的曝光子时段之和为进行一次检测所需要的总曝光时长，因此将每个曝光子时段产生的信号量进行叠加得到的信号值，即为一次检测对应的信号值。需要说明的是，一次检测所需要的总曝光时长通常根据具体的检测功能来确定，例如，在实现指纹检测功能的情况下，一次检测所需要的总曝光时长通常为100毫秒左右，也即，100毫秒左右的曝光时长所产生的信号量可以用于实现指纹的识别。
本公开实施例所提供的光信号检测方法，通过将一次检测分为多个检测时段，每个检测时段均包括上述曝光子时段L1和重置子时段L2，使得每个曝光子时段L1只是少量时间曝光，而且每次曝光后都通过重置子时段L2对感光子电路101进行了重置，所以ADC的分辨率可以设置的更小，只需要使每个曝光子时段L1产生的信号量不超出ADC的动态范围即可满足检测要求，例如，假设之前针对一次检测需要采用具有16位分辨率的ADC，在采用本公开实施例的光信号检测方法将一次检测分为两个检测时段的情况下，仅需要采用具有8位分辨率的ADC即可满足检测要求。而且相较于16位分辨率的ADC，由于8位分辨率的ADC的动态范围更小，还有利于提高信号的输出精度。另一方面，由于将一次检测分为多个检测时段，而每个检测时段都包括重置子时段，使得感光子电路101在各曝光子时段L1不容易达到饱和，进而还改善了因感光子电路101过曝而导致的检测精度降低的问题。
示例性地，如图4所示，上述感光子电路101可以包括光敏二极管PIN，光敏二极管PIN的第一极(比如阳极)可以与上述参考电压信号端Vbias耦接，光敏二极管的第二极(比如阴极)可以与检测节点P耦接。上述输出子电路102可以包括开关晶体管T1，开关晶体管T1的控制极与扫描电压信号端Gate耦接，开关晶体管T1的第一极与检测节点P耦接，开关晶体管T1的第二极与输出信号端Output耦接。
在曝光子时段L1，通过上述参考电压信号端Vbias向光敏二极管PIN的第一极传输偏置电压信号，使光敏二极管PIN处于反向偏置状态，此时，光敏二极管PIN可以将接收到的光信号转换为相应的电信号，并将该电信号传输至检测节点P。同时，开关晶体管T1在扫描信号端Gate所传输的扫描电压信号的非工作电平的控制下关闭，以对光敏二极管PIN进行曝光，此时，由于开关晶体管T1关闭，使得检测节点P处可以不断地积累光电荷，而检测节点P处的光电荷积累的越多，检测节点P的电位就越低。
在重置子时段L2，开关晶体管T1在扫描信号端Gate所传输的扫描电压信号的工作电平的控制下打开，以将检测节点P处的电信号(也即在对感光子电路101进行曝光的过程中，检测节点P处积累的光电荷)传输至输出信号端Output，实现对光敏二极管PIN进行重置。其中，将各重置子时段传输至输出信号端Output的电信号进行叠加，得到对应于上述一次检测的检测信号。
本公开发明人经研究发现，检测时段的个数设置的越多，越有利于避免感光子电路出现过曝现象，同时也越有利于将ADC的动态范围设置的更小，以提高输出精度，但是检测时段的个数过多，噪声也就会越大，因此在一些示例中，将上述一次检测所包括的检测时段的个数设置为2个～20个。例如，上述一次检测所包括的检测时段的个数可以为2个、5个、6个、12个、16个、18个或20个，这样即有利避免感光子电路出现过曝现象，将ADC的动态范围设置的更小，同时也能避免噪声过大。需要说明的是，随着外界环境光的增强，上述一次检测所包括的检测时段的个数也可以进一步增多，本公开对此不做限制。
在一些实施例中，如图3和图6所示，光敏检测电路还包括检测节点P和检测子电路103，光信号检测方法还包括：
S23、从检测信号端Test处接收检测信号，检测信号为检测子电路103响应于检测节点P的电压向检测信号端Test实时传输的信号。
S24、根据检测信号，判断检测节点P的电压是否达到预设电压；若是，则控制扫描电压信号由非工作电平切换为工作电平。
本实施例中，检测子电路103可以在响应于检测节点P的电压，向检测信号端Test实时传输检测信号，通过从检测信号端Test处接收检测子电路103实时传输的检测信号，并根据该检测信号确定P点的电压，在判断出检测节点P的电压达到预设电压的情况下，控制扫描电压信号由非工作电平切换为工作电平，可以实现在感光子电路101刚好饱和的情况下，及时打开输出子电路102对感光子电路101进行重置，从而改善了因感光子电路101过曝而导致的检测精度降低的问题。
示例性地，上述检测子电路103可以包括检测晶体管，检测晶体管T2的控制极与检测节点P耦接，检测晶体管T2的第一极与第一电压信号端Vdd耦接，检测晶体管T2的第二极与检测信号端Test耦接。本示例中，在曝光子时段L1，第一电压信号端Vdd向检测晶体管的第二极传输电压信号，当检测节点P的电压发生变化时，实时传输的检测信号也将随之改变，从而可以根据该检测信号确定出P点的电压。然后，在检测节点P的电压达到预设电压时，控制扫描电压信号由非工作电平切换为工作电平，以打开输出子电路，将检测节点P处的电信号传输至输出信号端Output，也即实现感光子电路的重置。
在一些实施例中，上述预设电压为，检测节点P的电压与感光子电路的受光强度满足一次函数关系时，检测节点P的电压的最小值。其中，检测节点P的电压的最小值通过标定测试得到。标定测试指的是，提前利用标准的计量仪器对检测节点P的电压与感光子电路的受光强度之间的对应关系进行测量，从而检测节点P的电压与感光子电路的受光强度满足一次函数关系时，检测节点P的电压的最小值，并记录该检测节点P的电压的最小值。
本公开一些实施例还提供了一种光信号检测装置20，如图7所示，该光信号检测装置20包括处理器202和存储器201，存储器201上存储有计算机程序指令，当存储器201存储的计算机程序指令被处理器202执行时，实现如上述任一实施例中的光信号检测方法中的一个或多个步骤。
本公开一些实施例还提供一种光信号检测系统。如图8所示，该光信号检测系统30包括光敏检测电路10和光信号检测装置20。
其中，光敏检测电路10包括感光子电路101和输出子电路102，感光子电路101与参考电压信号端Vbias耦接，输出子电路102与扫描电压信号端Gate、感光子电路101及输出信号端Output耦接。
光信号检测装置至少与扫描电压信号端Gate耦接，光信号检测装置20被配置为，在一次检测中执行多个检测时段，在每个检测时段的曝光子时段，控制扫描电压信号端Gate传输的扫描电压信号的电平为非工作电平，在每个检测时段的重置子时段，控制扫描电压信号的电平为工作电平。
本公开实施例中提供的光信号检测系统，可以通过光信号检测装置20，在一次检测中执行多个检测时段，由于在每个检测时段的曝光子时段，控制扫描电压信号端Gate传输的扫描电压信号的电平为非工作电平，在每个检测时段的重置子时段，控制扫描电压信号的电平为工作电平，使得每个曝光子时段只是少量时间曝光，而且每次曝光后都通过重置子时段对感光子电路101进行了重置，所以ADC的分辨率可以设置的更小，只需要使每个曝光子时段产生的信号量不超出ADC的动态范围即可满足检测要求，例如，假设之前针对一次检测需要采用具有16位分辨率的ADC，在采用本公开实施例的光信号检测方法将一次检测分为两个检测时段的情况下，仅需要采用具有8位分辨率的ADC即可满足检测要求。而且相较于16位分辨率的ADC，由于8位分辨率的ADC的动态范围更小，还有利于提高信号的输出精度。另一方面，由于利用该光信号检测装置20将一次检测分为多个检测时段，而每个检测时段都均包括重置子时段，使得感光子电路101在各曝光子时段不容易达到饱和，进而还改善了因感光子电路101过曝而导致的检测精度降低的问题。
在一些实施例中，如图8所示，光敏检测电路还包括检测子电路103和检测节点P，检测子电路103、感光子电路101和输出子电路102与检测节点P耦接，检测子电路103还与第一电压信号端Vdd及检测信号端Test耦接。检测子电路103被配置为响应于检测节点P的电压，向检测信号端Test实时传输检测信号。
如图8所示，光信号检测装置20还与检测信号端Test耦接。光信号检测装置20还被配置为，根据检测信号，判断检测节点的电压是否达到预设电压；若是，则控制扫描电压信号的电平由非工作电平切换为工作电平。
示例性地，如图8所示，上述感光子电路101可以包括光敏二极管PIN，光敏二极管PIN的第一极(比如阳极)可以与上述参考电压信号端Vbias耦接，光敏二极管的第二极(比如阴极)可以与检测节点P耦接。上述输出子电路102可以包括开关晶体管T1，开关晶体管T1的控制极与扫描电压信号端Gate耦接，开关晶体管T1的第一极与检测节点P耦接，开关晶体管T1的第二极与输出信号端Output耦接。上述检测子电路103可以包括检测晶体管，检测晶体管T2的控制极与检测节点P耦接，检测晶体管T2的第一极与第一电压信号端Vdd耦接，检测晶体管T2的第二极与检测信号端Test耦接。
光信号检测装置20还与参考电压信号端Vbias、第一电压信号端Vdd、以及输出信号端Output耦接。
光信号检测装置20还被配置为，在曝光子时段，通过上述参考电压信号端Vbias向光敏二极管PIN的第一极传输偏置电压信号，使光敏二极管PIN处于反向偏置状态，此时，光敏二极管PIN可以将接收到的光信号转换为相应的电信号，并将该电信号传输至检测节点P。同时，控制开关晶体管T1在扫描信号端Gate所传输的扫描电压信号的非工作电平的控制下关闭，以对光敏二极管PIN进行曝光，此时，由于开关晶体管T1关闭，使得检测节点P处可以不断地积累光电荷，而检测节点P处的光电荷积累的越多，检测节点P的电位就越低。
并且，在曝光子时段，通过第一电压信号端Vdd向检测晶体管的第二极传输电压信号，当检测节点P的电压发生变化时，实时传输的检测信号也将随之改变，从而可以根据该检测信号确定出P点的电压。然后，在检测节点P的电压达到预设电压时，控制扫描电压信号由非工作电平切换为工作电平，以打开输出子电路，将检测节点P处的电信号传输至输出信号端Output，也即实现感光子电路的重置。
以及，在重置子时段，控制开关晶体管T1在扫描信号端Gate所传输的扫描电压信号的工作电平的控制下打开，以将检测节点P处的电信号(也即在对感光子电路101进行曝光的过程中，检测节点P处积累的光电荷)传输至输出信号端Output，实现对光敏二极管PIN进行重置。其中，将各重置子时段传输至输出信号端Output的电信号进行叠加，得到对应于上述一次检测的检测信号。
本公开一些实施例还提供了一种显示装置。如图9所示，该显示装置40包括显示面板41以及如上述任一实施例中的光信号检测装置20。其中，显示面板41包括衬底基板411，及设置于衬底基板411上的光敏检测电路10。光信号检测装置20与光敏检测电路10耦接。
本实施例提供的显示装置40，可以通过光敏检测电路10和光信号检测装置20，在一次检测中执行多个检测时段，由于在每个检测时段的曝光子时段，控制扫描电压信号端Gate传输的扫描电压信号的电平为非工作电平，在每个检测时段的重置子时段，控制扫描电压信号的电平为工作电平，使得每个曝光子时段只是少量时间曝光，而且每次曝光后都通过重置子时段对感光子电路101进行了重置，所以ADC的分辨率可以设置的更小，只需要使每个曝光子时段产生的信号量不超出ADC的动态范围即可满足检测要求，例如，假设之前针对一次检测需要采用具有16位分辨率的ADC，在采用本公开实施例的光信号检测方法将一次检测分为两个检测时段的情况下，仅需要采用具有8位分辨率的ADC即可满足检测要求。而且相较于16位分辨率的ADC，由于8位分辨率的ADC的动态范围更小，还有利于提高信号的输出精度。另一方面，由于利用该光信号检测装置20将一次检测分为多个检测时段，而每个检测时段都均包括重置子时段，使得感光子电路101在各曝光子时段不容易达到饱和，进而还改善了因感光子电路101过曝而导致的检测精度降低的问题，改善了显示装置40的光检测功能。
在一些实施例中，显示装置40中的光敏检测电路为如上所述的任一实施例中的光敏检测电路10。参见图9，光敏检测电路10的数量为多个，多个光敏检测10电路排列成多行光敏检测电路10。需要说明的是，图9中仅示出了部分光敏检测电路10，在实际应用中，可根据显示装置40的大小及使用需求合理的设置光敏检测电路10的数量。
显示面板41还包括设置于衬底基板411上的多条检测信号线TL(如检测信号线TL1和检测信号线TL2)，多行光敏检测电路10中的至少一行光敏检测电路10的至少一个检测子电路通过检测信号端Test与多条检测信号线中的一条检测信号线耦接。本实施例中，每条检测信号线可以输出一行光敏检测电路中的至少一个光敏检测电路的检测节点P的电压。
该显示面板41还包括多条驱动信号线GL(如驱动信号线GL1和驱动信号线GL2)和多条读取信号线RL(如读取信号线RL1和读取信号线RL2)。各行检测电路01中的每个薄膜晶体管T0的控制极与一条驱动信号线GL耦接，各列检测电路01中的每个薄膜晶体管T0的第二极与一条读取信号线RL耦接。在实现检测功能，例如指纹检测过程中，参见图9和图10，光信号检测装置20被配置为，对于每行光敏检测电路10，一次检测包括多个检测时段，每个检测时段包括曝光子时段L1和重置子时段L2。通过多条驱动信号线GL(如驱动信号线GL1和驱动信号线GL2)依次传输扫描电压信号的工作电平，使各行光敏检测电路10依次输出各检测时段的曝光子时段L1产生的电信号，其中，各行光敏检测电路10中的每个光敏检测电路10输出的电信号可以由其所耦接的读取信号线RL传输至光信号检测装置20。然后，在各光敏检测电路10完成一次检测后，光信号检测装置20可以该一次检测中包括的多个曝光子时段L1产生的电信号进行叠加，得到总的电信号，进而可以根据各光敏检测电路10输出的总的电信号之间的差异，实现对指纹谷脊的图案检测。
需要说明的是，该显示装置中的光敏检测电路及光信号检测装置不局限于用于实现指纹检测，其也可以用于实现其它光电(信号)检测功能，例如触控检测、X射线检测等，本公开实施例对此不作限制。
需要说明的是，本公开实施例所提供的显示装置可以为液晶面板、电子纸、OLED面板、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，本公开对此并不设限。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种光敏检测电路，包括感光子电路、输出子电路和检测子电路；其中，
所述感光子电路与参考电压信号端及检测节点耦接，被配置为感应光线强度，产生电信号，并将所述电信号传输至所述检测节点；
所述输出子电路与扫描电压信号端、所述检测节点及输出信号端耦接；所述输出子电路被配置为，在所述扫描信号端所传输的扫描电压信号的非工作电平的控制下关闭，以对所述感光子电路进行曝光；及，在所述扫描电压信号的工作电平的控制下打开，以将所述电信号传输至所述输出信号端；
所述检测子电路与所述检测节点、第一电压信号端及检测信号端耦接，被配置为响应于所述检测节点的电压，向所述检测信号端实时传输检测信号；所述检测信号用于判断所述检测节点的电压是否达到预设电压；若是，则所述扫描电压信号由非工作电平切换为工作电平；所述预设电压为，所述检测节点的电压与所述感光子电路的受光强度满足一次函数关系时，所述检测节点的电压的最小值。
2.根据权利要求1所述的光敏检测电路，其中，所述感光子电路包括：
光敏二极管，所述光敏二极管的第一极与所述参考电压信号端耦接，所述光敏二极管的第二极与所述检测节点耦接。
3.根据权利要求1所述的光敏检测电路，其中，所述输出子电路包括：
开关晶体管，所述开关晶体管的控制极与所述扫描电压信号端耦接，所述开关晶体管的第一极与所述检测节点耦接，所述开关晶体管的第二极与所述输出信号端耦接。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光敏检测电路，其中，所述检测子电路包括：
检测晶体管，所述检测晶体管的控制极与所述检测节点耦接，所述检测晶体管的第一极与所述第一电压信号端耦接，所述检测晶体管的第二极与所述检测信号端耦接。
5.一种光信号检测方法，应用于光敏检测电路，所述光敏检测电路包括感光子电路和输出子电路；
一次检测包括多个检测时段，所述多个检测时段中的每个所述检测时段包括：
曝光子时段，控制扫描电压信号的电平为非工作电平，使所述输出子电路关闭，所述感光子电路感应光线强度，产生电信号；
重置子时段，控制所述扫描电压信号的电平切换为工作电平，使所述输出子电路打开，所述电信号传输至输出信号端，并对所述感光子电路重置；
所述多个检测时段的曝光子时段之和为进行一次检测所需要的总曝光时长。
6.根据权利要求5所述的光信号检测方法，其中，所述光敏检测电路还包括检测子电路；
所述光信号检测方法还包括：
从检测信号端处接收检测信号，所述检测信号为所述检测子电路响应于检测节点的电压向所述检测信号端实时传输的信号；
根据所述检测信号，判断所述检测节点的电压是否达到预设电压；若是，则控制所述扫描电压信号由非工作电平切换为工作电平。
7.根据权利要求6所述的光信号检测方法，其中，
所述预设电压为，所述检测节点的电压与所述感光子电路的受光强度满足一次函数关系时，所述检测节点的电压的最小值；
所述检测节点的电压的最小值通过标定测试得到。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的光信号检测方法，其中，所述一次检测所包括的所述检测时段的个数为2个～20个。
9.一种光信号检测装置，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序指令，当所述存储器存储的计算机程序指令被所述处理器执行时，实现如权利要求5～8中任一项所述的光信号检测方法中的一个或多个步骤。
10.一种光信号检测系统，包括：
光敏检测电路，所述光敏检测电路包括感光子电路和输出子电路，所述感光子电路与参考电压信号端耦接；所述输出子电路与扫描电压信号端、所述感光子电路及输出信号端耦接；和，
光信号检测装置，所述光信号检测装置与所述扫描电压信号端耦接；所述光信号检测装置被配置为，在一次检测中执行多个检测时段，在每个检测时段的曝光子时段，控制所述扫描电压信号端传输的扫描电压信号的电平为非工作电平，在每个检测时段的重置子时段，控制所述扫描电压信号的电平为工作电平。
11.根据权利要求10所述的光信号检测系统，其中，所述光敏检测电路还包括检测子电路，所述检测子电路、所述感光子电路和所述输出子电路与检测节点耦接，所述检测子电路还与第一电压信号端及检测信号端耦接；
所述检测子电路被配置为响应于所述检测节点的电压，向所述检测信号端实时传输检测信号；
所述光信号检测装置还与所述检测信号端耦接；所述光信号检测装置还被配置为，根据所述检测信号，判断所述检测节点的电压是否达到预设电压；若是，则控制所述扫描电压信号的电平由非工作电平切换为工作电平。
12.根据权利要求11所述的光信号检测系统，其中，
所述预设电压为，所述检测节点的电压与所述感光子电路的受光强度满足一次函数关系时，所述检测节点的电压的最小值；
所述检测节点的电压的最小值通过标定测试得到。
13.根据权利要求10～12中任一项所述的光信号检测系统，其中，所述一次检测所包括的所述检测时段的个数为2个～20个。
14.一种显示装置，包括：
显示面板，所述显示面板包括衬底基板，及设置于所述衬底基板上的光敏检测电路；
如权利要求9所述的光信号检测装置，所述光信号检测装置与所述光敏检测电路耦接。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述光敏检测电路为如权利要求1～4中任一项所述的光敏检测电路；所述光敏检测电路的数量为多个，多个所述光敏检测电路排列成多行光敏检测电路；
所述显示面板还包括设置于所述衬底基板上的多条检测信号线，所述多行光敏检测电路中的至少一行光敏检测电路的至少一个检测子电路通过检测信号端与所述多条检测信号线中的一条检测信号线耦接。
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