CN113850223A - 传感器装置及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

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蒋鹏飞
曾勉
孙亮
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Abstract

本申请实施例公开了一种传感器装置及其驱动方法、显示装置，传感器装置包括基底和阵列设置于所述基底上的多个传感器像素，每一所述传感器像素包括信号发射电路和信号接收电路；n个所述传感器像素构成一个像素组，n为大于或等于2的正整数；其中，每一所述像素组中的所述传感器像素电性连接同一所述信号接收电路。本申请实施例可以节省传感器装置中接收电路的布局空间，简化电路，同时减小了接收电路的数量，可以提升传感器装置中的传感器像素分辨率。

Description

传感器装置及其驱动方法、显示装置
技术领域
本申请涉及传感器领域，具体涉及一种传感器装置及其驱动方法、显示装置。
背景技术
传感器装置已经广泛应用，例如超声波类型的传感器装置用于指纹识别，目前传感器装置中信号发送单元和信号接收单元1：1设置，一个信号发送单元对应一个信号接收单元，但一个信号发送单元对应一个信号接收单元配比中的电路设计限定了传感器像素单元的大小，传感器像素的分辨率难以满足更高分辨率的需求。
发明内容
本申请实施例提供了一种传感器装置及其驱动方法、显示装置，可以解决现有传感器装置中传感器像素的分辨率难以提升的问题。
本申请实施例提供了一种传感器装置，包括基底和阵列设置于所述基底上的多个传感器像素，每一所述传感器像素包括信号发射电路和信号接收电路；
n个所述传感器像素构成一个像素组，n表示所述像素组中所述信号发射电路的数量，n为大于或等于2的正整数；
其中，每一所述像素组中的所述传感器像素电性连接同一所述信号接收电路。
可选的，在本申请的一些实施例中，每一所述像素组中的多个信号发射电路对称分布于对应的所述信号接收电路的周围。
可选的，在本申请的一些实施例中，在所述像素组中，n/2个所述传感器像素沿第一方向排列，且分布于所述信号接收电路的一侧；
另外n/2个所述传感器像素沿第一方向排列，且分布于所述信号接收电路的另一侧。
可选的，在本申请的一些实施例中，n＝4，所述信号接收电路设置于4个所述信号发射电路之间。
可选的，在本申请的一些实施例中，还包括换能单元层；
所述换能单元层包括与所述信号接收电路连接的第一换能单元，以及与所述信号发射电路连接的第二换能单元；
所述第一换能单元用于将所述信号发射电路发出的第一电信号转变成不同于电信号的第一信号；
所述第二换能单元用于将接收到的不同于电信号的第二信号转变成第二电信号，并将所述第二电信号传递至所述信号接收电路，所述第一信号和所述第二信号为同种类型的信号。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一换能单元和所述第二换能单元为同一换能单元。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述换能单元层设置于所述传感器像素远离所述基底的一侧。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述传感器装置包括超声波传感器、光学传感器、压电传感器中的任一种。
本申请实施例还提供了一种显示装置，包括上述任一项所述的传感器装置和显示面板。
本申请实施例还提供了一种传感器装置的驱动方法，在上述所述的传感器装置中，每一所述像素组的驱动周期包括n个子驱动周期，在第m个子驱动周期中，第m个传感器像素进行信号发射和信号接收工作，m为小于或等于n的正整数；
每一所述子驱动周期包括信号发射时间段和信号接收时间段；
在第m个所述子驱动周期的所述信号发射时间段，所述像素组中的第m个所述传感器像素的所述信号发射电路发出所述第一电信号；
在第m个所述子驱动周期的所述接收时间段，所述像素组中的所述信号接收电路接收所述第二电信号。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述发射时间段和所述接收时间段至少部分重叠。
可选的，在本申请的一些实施例中，n＝4，所述像素组包括第一传感器像素、第二传感器像素、第三传感器像素和第四传感器像素，每一所述像素组的驱动周期包括与所述第一传感器像素对应的第一个子驱动周期、与所述第二传感器像素对应的第二个子驱动周期、与所述第三传感器像素对应的第三个子驱动周期，以及与所述第四传感器像素对应的第四个子驱动周期。
本申请实施例中，每一像素组中的传感器像素共用同一信号接收电路，可以节省传感器装置中信号接收电路的布局空间，简化电路，同时减小了接收电路的数量，可以提升传感器装置中的传感器像素的分辨率(像素密度，PPI)。
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是本申请一实施例提供的一种传感器装置的俯视示意图；
图2是本申请一实施例提供的一种传感器装置的电路示意图；
图3是本申请一实施例提供的一种传感器装置的第一种截面示意图；
图4是本申请一实施例提供的一种传感器装置的第二种截面示意图；
图5是本申请一实施例提供的一种显示装置的示意图；
图6是本申请一实施例提供的一种传感器装置的驱动方法的第一种时序示意图；
图7是本申请一实施例提供的一种传感器装置的驱动方法的第二种时序示意图；
图8是本申请一实施例提供的一种传感器装置的又一种俯视示意图。
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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
本申请实施例提供了一种传感器装置，包括基底和阵列设置于基底上的多个传感器像素，每一传感器像素包括信号发射电路和信号接收电路；n个传感器像素构成一个像素组，n为大于或等于2的正整数；其中，每一像素组中的传感器像素电性连接同一信号接收电路。
本申请实施例提供了一种传感器装置及其驱动方法、显示装置。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。
实施例一、
请参阅图1、图2，图1为本申请实施例提供的一种传感器装置100的俯视示意图，图2为本申请实施例提供的一种传感器装置100的电路示意图。
本申请的实施例提供了一种传感器装置100，感器装置100包括基底11和阵列设置于基底11上的多个传感器像素30，每一传感器像素30包括信号发射电路Tx和信号接收电路Rx1234；n个传感器像素30构成一个像素组20，n表示像素组中信号发射电路Tx的数量，n为大于或等于2的正整数；其中，每一像素组20中的传感器像素30电性连接同一信号接收电路Rx1234。
具体的，传感器装置100包括基底11和设置于基底11上的传感器像素层12，传感器像素层12包括多个阵列设置的传感器像素30，每一传感器像素30包括一个信号发射电路Tx，每一传感器像素30对应一个信号接收电路Rx1234，同一像素组20中的传感器像素30对应同一个信号接收电路Rx1234。
具体的，n个传感器像素30构成一个像素组20，n表示像素组20中信号发射电路Tx的数量，每一传感器像素30包括一个信号发射电路Tx，并包括或对应一个信号接收电路Rx1234。
需要说明的是，各个示意图和Rx1234只是示意像素组20中共用的信号接收电路，并不限定像素组20中只有4个发射电路Tx，实际上像素组20中有几个信号发射电路Tx共用一个信号接收电路Rx1234是取决于n的取值。具体的，信号发射电路Tx为激励信号并发射信号的电路，信号接收电路Rx1234为回传信号并接收信号的电路。信号发射电路Tx和信号接收电路Rx1234可以包括薄膜晶体管(TFT)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等。图2中举例示意了信号发射电路Tx由一个TFT组成，图2中举例示意了信号接收电路Rx1234由两个TFT组成。
具体的，基底可以为玻璃基底、硅基基底，在此不做限定。
具体的，在传感器装置100中，每一像素组20中的传感器像素30电性连接同一信号接收电路Rx1234，即每一像素组20共用同一信号接收电路Rx1234，可以节省传感器装置100中接收电路Rx1234的布局空间，简化电路，可以提升传感器装置100中的传感器像素的分辨率(像素密度)。
在一些实施例中，每一像素组20中的多个信号发射电路Tx对称分布于对应的信号接收电路Rx1234的周围。
具体的，每一像素组20中的n个信号发射电路Tx对称分布于对应的信号接收电路Rx1234的周围，可以使得像素组20中每一信号发射电路Tx通过最短的走线连接于信号接收电路Rx1234，可以节省传感器装置100中接收电路Rx1234的布局空间，简化电路，可以提升传感器装置100中的传感器像素分辨率(像素密度)。
在一些实施例中，n/2个传感器像素30沿第一方向排列，且分布于信号接收电路Rx1234的一侧；另外n/2个传感器像素30沿第一方向排列，且分布于信号接收电路Rx1234的另一侧。
具体的，在像素组20中，n/2个传感器像素30沿第一方向排列，且分布于信号接收电路Rx1234的一侧，另外n/2个传感器像素30沿第一方向排列，且分布于信号接收电路Rx1234的另一侧。即在一个像素组20中，一半数量的传感器像素30沿第一方向排列且分布于信号接收电路Rx1234的一侧，另一半数量的传感器像素30沿第一方向排列且分布于信号接收电路Rx1234的另一侧。例如在一个像素组20中，一半数量的传感器像素30沿行方向或列方向排列且分布于信号接收电路Rx1234的一侧，另一半数量的传感器像素30沿行方向或列方向排列且分布于信号接收电路Rx1234的另一侧。通过此种设置，可以优化像素组20中的传感器像素30的排布，利于按照行或列顺序驱动。
在本申请实施例中，每一像素组20共用同一信号接收电路Rx1234，可以节省传感器装置100中信号接收电路Rx1234的布局空间，简化电路，同时减小了信号接收电路Rx1234的数量，可以提升传感器装置100中的传感器像素的分辨率(像素密度，PPI)Rx1234。
实施例二、
本实施例与实施例一相同或相似，不同之处n＝4。
在一些实施例中，n＝4，信号接收电路Rx1234设置于4个信号发射电路Tx之间。
具体的，如图1、图2所示，n＝4，一个像素组20中包括4个传感器像素30，且共用信号接收电路Rx1234，公共信号接收电路Rx1234设置于4个信号发射电路Tx之间。
具体的，在一个像素组20中，2个信号发射电路Tx沿第一方向排列在信号接收电路Rx1234的一侧，另外2个信号发射电路Tx沿第一方向排列在信号接收电路Rx1234的另一侧，第一方向可以为行方向或列方向。通过此种设置，每一像素组20中的4个传感器像素30共用同一信号接收电路Rx1234，可以节省传感器装置100中信号接收电路Rx1234的布局空间，简化电路，可以提升传感器装置100中的传感器像素的分辨率(像素密度)。
实施例三、
本实施例与上述实施例相同或相似，不同之处进一步描述了传感器装置100的结构或功能。
请参阅图3、图4，图3为本申请实施例提供的传感器装置100的第一种截面示意图，图4为本申请实施例提供的传感器装置100的第二种截面示意图。
在一些实施例中，传感器装置100还包括换能单元层40，换能单元层40包括与信号接收电路Rx1234连接的第一换能单元42，以及与信号发射电路Tx连接的第二换能单元41；第一换能单元42用于将信号发射电路发出的第一电信号转变成不同于电信号的第一信号；第二换能单元41用于将接收到的不同于电信号的第二信号转变成第二电信号，并将第二电信号传递至信号接收电路，第一信号和第二信号为同种类型的信号。
具体的，在一些实施例中，如图3所示，图3示意了第一换能单元42和第二换能单元41为不同的换能单元，第一换能单元42和第二换能单元41为独立的不同的换能单元。
在一些实施例中，第一换能单元42和第二换能单元41为同一换能单元。
具体的，在一些实施例中，如图4所示，图4示意了第一换能单元42和第二换能单元41为同一换能单元。第一换能单元42和第二换能单元41为同一换能单元，通过分时复用的方式，在不同时间段执行第一换能单元42和第二换能单元41的功能，例如，在前一时间段中同一换能单元执行第一换能单元42的功能，在后一时间段中同一换能单元执行第二换能单元41的功能。在一些实施例中，换能单元层40设置于传感器像素30远离基底11的一侧。
具体的，在基底11上先设置信号发射电路Tx和信号接收电路Rx1234，然后在信号发射电路Tx和信号接收电路Rx1234远离基底11的一侧设置换能单元层40。
在一些实施例中，传感器装置100包括超声波传感器、光学传感器、压电传感器中的任一种。
具体的，传感器装置100为超声波传感器时，第一换能单元42和第二换能单元41对应超声波传感器的换能单元。
具体的，传感器装置100为光学传感器时，第一换能单元42和第二换能单元41对应光学传感器的换能单元。
具体的，传感器装置100为压电传感器时，第一换能单元42和第二换能单元41对应压电传感器的换能单元。具体的，第一换能单元42和第二换能单元41为超声波传感器时，第一换能单元42可以将信号发射电路Tx发出的第一电信号转变成不同于电信号的第一信号，第二换能单元41可将接收到的不同于电信号的第二信号转变成第二电信号，并将第二电信号传递至信号接收电路Rx1234，此时第一信号和第二信号为超声波信号，例如传感器装置100用于指纹识别，那么第一信号为发射至手指表面的超声波信号，第二信号为被手指反射回去的超声波信号。
具体的，第一换能单元42和第二换能单元41为光学传感器时，第一换能单元42可以将信号发射电路Tx发出的第一电信号转变成不同于电信号的第一信号，第二换能单元41可将接收到的不同于电信号的第二信号转变成第二电信号，并将第二电信号传递至信号接收电路Rx1234，此时第一信号和第二信号为光学信号，例如传感器装置100用于指纹识别，那么第一信号为发射至手指表面的光学信号，第二信号为被手指反射回去的光学信号。
实施例四、
本申请实施例还提供了一种显示装置1000，显示装置1000包括如上述所述的任一项传感器装置100和显示面板200。
具体的，请参阅图5，图5为本申请实施例提供的显示装置1000的示意图，显示装置1000包括传感器装置100和显示面板200，传感器装置100可以设置于显示面板200的一侧，在此不做限定。
具体的，在一些实施例中，显示面板200可以显示图像，传感器装置100可以进行指纹识别，这样，显示装置1000就可以进行局部或整面的指纹识别。
实施例五、
本申请实施例还提供了一种传感器装置100的驱动方法，可以应用于上述任一项所述的传感器装置100。
请参阅图6、图7，图6为本实施例提供的传感器装置100的驱动方法的第一种时序示意图，图7为本实施例提供的传感器装置100的驱动方法的第二种时序示意图。
在一些实施例中，一种传感器装置100的驱动方法，在上述任一项的传感器装置100中，每一像素组20的驱动周期TT包括n个子驱动周期T，在第m个子驱动周期T中，第m个传感器像素30进行信号发射和信号接收工作，m为小于或等于n的正整数；每一子驱动周期T包括信号发射时间段t1和信号接收时间段t2；在第m个子驱动周期Tm的信号发射时间段t1，像素组中的第m个传感器像素30的信号发射电路Tx发出第一电信号；在第m个子驱动周期Tm的接收时间段t2，像素组20中的信号接收电路Rx1234接收第二电信号。
在一些实施例中，发射时间段t1和接收时间段t2至少部分重叠，在图6中示意了发射时间段t1和接收时间段t2部分重叠，这种时序适合第一电信号的发射和第二电信号的接收之间具有一定时间差的传感器装置100，例如第一电信号的发射和第二电信号的接收之间具有一个时间差t3，时间差t3的产生例如为第一电信号和第二电信号在介质中传播的时间导致的。
在一些实施例中，发射时间段t1和接收时间段t2至少部分重叠，在图7中示意了发射时间段t1和接收时间段t2全部重叠，这种时序适合第一电信号的发射和第二电信号的接收之间的时间差t3远小于信号发射时间段t1和信号接收时间段t2的传感器装置100，例如第一电信号和第二电信号在介质中传播非常迅速或信号发射时间段t1和信号接收时间段t2具有充足的时间。
在本申请实施例中，采用n:1的信号发射电路Tx和信号接收电路Rx1234配比，间隔收发读取，配合实现简化电路，提升传感器像素的分辨率(PPI，像素密度)，且间隔收发读取的方式可以避免cross-talk的信号干扰(信号串扰)下完成信号的高速读取/传输。
实施例六、
本实施例与实施例五相同或相似，不同之处在于n＝4。
在一些实施例中，n＝4，像素组20包括第一传感器像素31、第二传感器像素32、第三传感器像素33和第四传感器像素34，每一像素组20的驱动周期包括与第一传感器像素31对应的第一个子驱动周期T1、与第二传感器像素32对应的第二个子驱动周期T2、与第三传感器像素33对应的第三个子驱动周期T3，以及与第四传感器像素34对应的第四个子驱动周期T4。
具体的，请参阅图1、图2、图6、图7、图8，图8是本申请一实施例提供的一种传感器装置的又一种俯视示意图。第一传感器像素31包括第一信号发射电路Tx1和共用的信号接收电路Rx1234，第二传感器像素32包括第二信号发射电路Tx2和共用的信号接收电路Rx1234，第三传感器像素33包括第三信号发射电路Tx3和共用的信号接收电路Rx1234，第四传感器像素34包括第四信号发射电路Tx4和共用的信号接收电路Rx1234。
具体的，每一像素组20的驱动周期TT包括4个子驱动周期T，在第m个子驱动周期T中，第m个传感器像素30进行信号发射和信号接收工作，m为小于或等于n的正整数，m＝1、2、3、4，4个子驱动周期T分别为第一个子驱动周期T1、第二个子驱动周期T2、第三个子驱动周期T3和第四个子驱动周期T4；第一个子驱动周期T1、第二个子驱动周期T2、第三个子驱动周期T3和第四个子驱动周期T4分别包括信号发射时间段t1和信号接收时间段t2；在第m个子驱动周期Tm的信号发射时间段t1，像素组中的第m个传感器像素30的信号发射电路Tx发出第一电信号；在第m个子驱动周期Tm的接收时间段t2，像素组20中的信号接收电路Rx1234接收第二电信号。
具体的，在第一个子驱动周期T1中的信号发射时间段t1，第一传感器像素31对应的信号发射电路Tx1发出第一电信号；在第一个子驱动周期T1中的信号接收时间段t2，像素组20中的信号接收电路Rx1234接收第二电信号。
具体的，在第二个子驱动周期T2中的信号发射时间段t1，第二传感器像素32对应的信号发射电路Tx2发出第一电信号；在第二个子驱动周期T2中的信号接收时间段t2，像素组20中的信号接收电路Rx1234接收第二电信号。
具体的，在第三个子驱动周期T3中的信号发射时间段t1，第三传感器像素33对应的信号发射电路Tx3发出第一电信号；在第三个子驱动周期T3中的信号接收时间段t2，像素组20中的信号接收电路Rx1234接收第二电信号。
具体的，在第四个子驱动周期T4中的信号发射时间段t1，第四传感器像素34对应的信号发射电路Tx4发出第一电信号；在第四个子驱动周期T4中的信号接收时间段t2，像素组20中的信号接收电路Rx1234接收第二电信号。
在本申请实施例中，采用4:1的信号发射电路Tx和信号接收电路Rx1234配比，间隔收发读取，配合实现简化电路，提升传感器像素的分辨率(PPI，像素密度)，且避免cross-talk的信号干扰(信号串扰)下完成信号的高速读取/传输。
以上对本申请实施例所提供的一种传感器装置及其驱动方法、显示装置进行了详细介绍，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方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种传感器装置，其特征在于，包括基底和阵列设置于所述基底上的多个传感器像素，每一所述传感器像素包括信号发射电路和信号接收电路；
n个所述传感器像素构成一个像素组，n表示所述像素组中所述信号发射电路的数量，n为大于或等于2的正整数；
其中，每一所述像素组中的所述传感器像素电性连接同一所述信号接收电路。
2.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，每一所述像素组中的多个信号发射电路对称分布于对应的所述信号接收电路的周围。
3.如权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，在所述像素组中，n/2个所述传感器像素沿第一方向排列，且分布于所述信号接收电路的一侧；
另外n/2个所述传感器像素沿第一方向排列，且分布于所述信号接收电路的另一侧。
4.如权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，n＝4，所述信号接收电路设置于4个所述信号发射电路之间。
5.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，还包括换能单元层；
所述换能单元层包括与所述信号接收电路连接的第一换能单元，以及与所述信号发射电路连接的第二换能单元；
所述第一换能单元用于将所述信号发射电路发出的第一电信号转变成不同于电信号的第一信号；
所述第二换能单元用于将接收到的不同于电信号的第二信号转变成第二电信号，并将所述第二电信号传递至所述信号接收电路，所述第一信号和所述第二信号为同种类型的信号。
6.如权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，所述第一换能单元和所述第二换能单元为同一换能单元。
7.如权利要求5或6所述的传感器装置，其特征在于，所述换能单元层设置于所述传感器像素远离所述基底的一侧。
8.如权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置包括超声波传感器、光学传感器、压电传感器中的任一种。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的传感器装置和显示面板。
10.一种传感器装置的驱动方法，其特征在于，在如权利要求5或6所述的传感器装置中，每一所述像素组的驱动周期包括n个子驱动周期，在第m个子驱动周期中，第m个传感器像素进行信号发射和信号接收工作，m为小于或等于n的正整数；
每一所述子驱动周期包括信号发射时间段和信号接收时间段；
在第m个所述子驱动周期的所述信号发射时间段，所述像素组中的第m个所述传感器像素的所述信号发射电路发出所述第一电信号；
在第m个所述子驱动周期的所述接收时间段，所述像素组中的所述信号接收电路接收所述第二电信号。
11.如权利要求10所述的传感器装置的驱动方法，其特征在于，所述发射时间段和所述接收时间段至少部分重叠。
12.如权利要求10所述的传感器装置的驱动方法，其特征在于，n＝4，所述像素组包括第一传感器像素、第二传感器像素、第三传感器像素和第四传感器像素，每一所述像素组的驱动周期包括与所述第一传感器像素对应的第一个子驱动周期、与所述第二传感器像素对应的第二个子驱动周期、与所述第三传感器像素对应的第三个子驱动周期，以及与所述第四传感器像素对应的第四个子驱动周期。
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