CN113792698A - 具有指纹识别功能的像素电路、显示面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种具有指纹识别功能的像素电路、显示面板及显示装置，包括第一电路包括PIN光电二极管，用于将接收的光信号转换为电信号，第一电路中设有用于与读出芯片连接的第一信号输出端；第二电路，第二电路中设有用于与读出芯片连接的第二信号输出端，第一信号输出端的信号与第二信号输出端的信号为差分信号。本申请通过增加第二电路，该第二电路为用于打在内部噪声的走线，该第二电路的输出信号与第一电路即像素电路的输出信号构成差分信号，该差分信号被读出芯片读取后能够去除该像素电路中的噪声，提升走线中有用信号的信噪比，减小噪声，最终实现有用信号的输出，减少噪声；有助于提高指纹识别功能中指纹成像的信噪比。

Description

具有指纹识别功能的像素电路、显示面板及显示装置

技术领域

本发明一般涉及显示技术领域，尤其涉及具有指纹识别功能的像素电路、显示面板及显示装置。

背景技术

手机为了识别用户身份，提供用户指纹识别功能，目前的指纹识别技术多使用光敏PIN来进行指纹采集。通过使用外界环境光或者屏幕发光，利用反射或透射光照射到光敏PIN上，然后经过后端读出电路读出PIN生成的电荷。

将指纹识别用的采集模块与显示模块集成到一起，实现屏内指纹识别，屏内指纹识别在减少膜层数目的同时，去除了对合贴合的步骤，增加了制作良率，降低成本。但与此同时，由于两个电路模块在同一个基板上，距离近，导致整体像素电路结构复杂，采集与显示模块的信号间相互干扰。显示受到采集的干扰，会使显示的画面产生“闪烁”，且闪烁频率与采集的频率有关。当采集的信号频率达到一定程度时，人眼将无法识别闪烁的频率，对用户体验影响较小，且可以通过避让走线来实现。但显示对采集的影响无法通过避让的方式解决，且采集信号频率更高，因此显示的信号会对指纹采集识别，带来噪声。

通过仿真及实际测试验证，采集电路中读出电路中的读出走线会对干扰更加敏感，当与读出走线交叠的走线上所加信号不稳时，通过交叠处的寄生电容会导致读出走线上的电荷会发生抖动，以及部分电磁导致的天线效应，也就导致在读出走线中引入了噪声；噪声增大会导致信噪比减小，使得最终采集到的指纹面积减小，成像不清晰，使得指纹识别准确率下降。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种具有指纹识别功能的像素电路、显示面板及显示装置。

第一方面，提供一种具有指纹识别功能的像素电路，包括第一电路，所述第一电路包括PIN光电二极管，用于将接收的光信号转换为电信号，所述第一电路中设有用于与读出芯片连接的第一信号输出端；

第二电路，所述第二电路中设有用于与读出芯片连接的第二信号输出端，所述第一信号输出端的信号与所述第二信号输出端的信号为差分信号。

第二方面，提供一种显示面板，包括上述具有指纹识别功能的像素电路。

第三方面，提供一种显示装置，包括上述显示面板。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过增加第二电路，该第二电路为用于打在内部噪声的走线，该第二电路的输出信号与第一电路即像素电路的输出信号构成差分信号，该差分信号被读出芯片读取后能够去除该像素电路中的噪声，提升走线中有用信号的信噪比，减小噪声，最终实现有用信号的输出，减少噪声；有助于提高指纹识别功能中指纹成像的信噪比。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一实施例中具有指纹识别功能的像素电路图；

图2为图1电路的结构简图；

图3为另一实施例中具有指纹识别功能的像素电路图；

图4为图3电路的结构简图；

图5为另一实施例中具有指纹识别功能的像素电路图；

图6为另一实施例中具有指纹识别功能的像素电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本实施例提供一种具有指纹识别功能的像素电路，包括第一电路，所述第一电路包括PIN光电二极管，用于将接收的光信号转换为电信号，所述第一电路中设有用于与读出芯片连接的第一信号输出端OUT1；

第二电路，所述第二电路中设有用于与读出芯片连接的第二信号输出端OUT2，所述第一信号输出端的信号与所述第二信号输出端的信号为差分信号。

本实施例通过增加第二电路，该第二电路为用于打在内部噪声的走线，该第二电路的输出信号与第一电路即包括PIN光电二极管的电路的输出信号构成差分信号，该差分信号被读出芯片读取后能够去除该像素电路中的噪声，提升走线中有用信号的信噪比，减小噪声，最终实现有用信号的输出，减少噪声；有助于提高指纹识别功能中指纹成像的信噪比。

本实施例中通过第一电路和第二电路输出第一信号和第二信号，两信号为差分信号，由于差分信号是一对大小相等而极性相反的对称信号，差分信号用于传输有用的信号，差分信号的优势在于，第一，能够用于识别小信号；第二，差分信号对外部电磁干扰是高度免疫的，使用一对差分信号进行信号传输，在最终差分信号合成单端信号时，共模部分会被消除，保留下差模部分携带的有用信号，从而达到减小干扰，保证传输有用信号的准确干净的目的，因此差分传输的信号能够对外部干扰能够起到很强的抗干扰能力；输出的差分信号输出至读出芯片中，读出芯片对该差分信号进行处理时能够将其中的共模噪声去除，达到消除像素电路中噪声的目的。

进一步的，所述第一电路包括第一晶体管T1、与PIN光电二极管并联的第一电容C1，所述PIN光电二极管底电极连接至所述第一晶体管T1的第一极，所述第一晶体管T1的第二极为所述第一信号输出端OUT1，所述第一晶体管T1的栅极连接至GATE信号线。

如图1所示为本实施例中提供的具有指纹识别功能的像素电路，其中第一电路为像素电路，该像素电路的简化图包括并联的PIN光电二极管和第一电容，并联后连接至第一晶体管T1的第一极，其中当PIN光电二极管接收到光强时，会在该PIN光电二极管的两端累积电荷，当第一晶体管T1的栅极连接的GATE信号控制该第一晶体管T1导通时，PIN光电二极管上的电荷会通过第一晶体管T1流出，并通过读出芯片将一段积分时间内的PIN光电二极管上的电荷量读取出。

进一步的，所述第二电路包括第二晶体管T2和第二电容C2，所述第二晶体管T2第一极连接至所述PIN光电二极管顶电极，第二极连接至第二电容C2的第一极，栅极连接至GATE信号线，所述第二电容C2的第二极为所述第二信号输出端OUT2。

如图1所示，本实施例中的第二电路包括第二晶体管T2和第二电容C2，该第二晶体管T2的第一极连接至PIN光电二极管的顶电极，通过该第二电路将PIN光电二极管的顶电极的信号导出至读出芯片，从PIN光电二极管的顶电极引出走线至第二晶体管T2的第一极，为了防止经第二晶体管T2第二极引出的信号直接接入读出芯片会产生短路的现象，因此设置第二电容C2，保证上下基板的电荷变化情况相同，也就是通交流，过滤掉直流电平，保证不短路，

第一晶体管T1和第二晶体管T2的栅极都连接至GATE信号线，当GATE打开时，PIN光电二极管两侧相同抖动的电位就会被后端电路读出，在读出芯片读出两信号后，通过对第一信号输出端OUT1和第二信号输出端OUT2的两通道数据进行联合处理，就能够将共模部分的噪声消去，实现获得干净的PIN信号。

进一步的，还包括第三晶体管T3，所述第三晶体管T3第一极连接至偏置电压Vbias，第二极连接至所述PIN光电二极管的顶电极，栅极连接至VGL电压。

如图1所示，本实施例中的像素电路中还增加第三晶体管T3，该第三晶体管T3第一极连接至偏置电压Vbias，第二极连接至PIN光电二极管的顶电极，该第三晶体管T3为P型晶体管，栅极连接至VGL电压，因此，该第三晶体管T3为常开通状态，该第三晶体管T3能够起到保证PIN光电二极管顶电极和底电极阻抗一致的目的，若没有第三晶体管，那么顶电极由于直接与偏置电压Vbias相连接，电位会被Vbias钳住，会使顶电极电位随Vbias抖动，导致PIN光电二极管两端的电位抖动不是相同相位；通过使用第三晶体管使PIN光电二极管顶电极电位脱离Vbias直接控制，与底电极一样是通过第三晶体管的源漏级连接到一个固定电平上，使第一电容两端电位能够同向共模，从而减小PIN光电二极管引入的共模噪声。

如图2所示为本实施例中的像素电路的结构简图，其中三个晶体管可以同时进行制作，三个晶体管的栅极和源漏极都同层设置，能够方便制备并且节约制备工艺，第二晶体管的第一级和第三晶体管的第二极相连，第二晶体管的第二极连接至第二电容，由于该第二电容一般设置在显示面板边框处，通过相对的电极片等结构实现，图2中并未示出，第三晶体管的第一级连接至偏置电压，第三晶体管的第二极需要与PIN光电二极管的顶电极连接，因此，该第三晶体管的第二极通过过孔与PIN光电二极管的顶电极连接(图2中未直接画出)，PIN光电二极管的底电极连接至第一晶体管。

可选的，所述第二电路包括第三电容C3和第四晶体管T4，所述第三电容C3一端连接至偏置电压Vbias，另一端连接至所述第四晶体管T4的第一极，所述第四晶体管T4的栅极连接至GATE信号线，第二极为所述第二信号输出端OUT2。

如图3所示，本实施例提供另一种具有指纹识别功能的像素电路，其中第一电路仍是包括并联的PIN光电二极管和第一电容C1，PIN光电二极管的底电极连接至第一晶体管T1的第一级，此时，PIN光电二级管的顶电极直接连接至偏置电压Vbias；

其中第二电路包括第三电容C3和第四晶体管T4，第三电容C3的一端直接连接至偏置电压Vbias，第三电容值和第一电容值相同，通过该第三电容C3能够进行暗态下PIN光电二极管的信号的读取，实现第二电路输出的信号与第一电路输出的信号为差分信号，通过读出芯片的读取两信号，进一步处理实现去噪的目的；其中第四晶体管T4和第一晶体管T1的栅极均连接至GATE信号线，在GATE信号的控制下同时打开和关断，通过读出纯电容的电荷，由于纯电容不受光影响，因此相当于PIN光电二极管的暗态信号量，既能够去掉外界引入的共模噪声，又能够去掉PIN光电二极管读出信号中电路的暗态信号量，且可以将晶体管产生的光响应部分去除掉，得到完全是由PIN光电二极管产生的光敏信号量，最终在通过直接连接到读出芯片的不同通道或是使用差分转单端合成一个通道，就能够实现去共模的目的，得到噪声小的有用信号。

如图4所示为本实施例中的像素电路的结构简图，其中两个晶体管同时进行制作，第一晶体管和第四晶体管的栅极、源漏极分别同层设置，在PIN光电二极管同层位置处增加设置第三电容，该第三电容一端连接至偏置电压，另一端连接至第四晶体管。

可选的，所述第一信号输出端OUT1与所述第二信号输出端OUT2之间连接有差分转单端电路，用于将第一信号输出端和第二信号输出端的信号转换成单路输出信号。

上述实施例中的像素电路输出第一信号和第二信号，两信号为差分信号，通过读出芯片获取第一信号和第二信号将共模噪声去除，其需要占用读出芯片的两个通道，因此，可在第一信号输出端和第二信号输出端之间增加设置差分转单端电路，通过该电路将两个信号转换成一个信号，并且在两个信号转换为一个信号的同时将共模噪声去除，节省了读出芯片对信号的处理时间，并且只需要占用独处芯片一个通道即可实现。

进一步的，所述差分转单端电路包括第五晶体管T5和第六晶体管T6，所述第二信号输出端OUT2连接至所述第五晶体管T5的栅极，所述第一信号输出端OUT1连接至所述第六晶体管T6的栅极，

第七晶体管T7，所述第七晶体管T7的栅极连接至VGL电压，第一极连接至VS电压，所述第七晶体管T7的第二极连接至所述第五晶体管T5的第一极和所述第六晶体管T6的第二极；

第八晶体管T8和第九晶体管T9，所述第八晶体管T8和所述第九晶体管T9的栅极连接至VGL电压，所述第八晶体管T8的第一极和所述第九晶体管T9的第二极连接至VD电压，所述第八晶体管T8的第二极连接至所述第五晶体管T5的第二极，所述第九晶体管T9的第一极连接至所述第六晶体管T6的第一极；

所述第六晶体管T6的第一极为信号输出端OUT。

如图5所示为一个实施例中像素电路图，该电路图是在图1电路图的基础上在第一信号输出端和第二信号输出端之间增加差分转单端电路，实现上述功能的；如图6所示为另一个实施例中像素电路图，该电路图是在图3电路图的基础上在第一信号输出端和第二信号输出端之间增加差分转单端电路以实现上述功能的。

无论哪种实施方式，该差分转单端电路均包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管和第九晶体管，其中第七晶体管第八晶体管、第九晶体管栅极均连接至VGL电压，上述晶体管均为P型晶体管，因此，第七、第八和第九晶体管为常开状态，第七晶体管第一极连接至VS电压(即低电平)，第八晶体管的第一极和第九晶体管的第二极连接至Vd电压(即高电平)，第七、第八和第九晶体管即相当于电阻结构，第五晶体管和第六晶体管的栅极分别连接至第一信号输出和第二信号输出，受OUT1和OUT2控制，即第五晶体管和第六晶体管的栅极分别加有大小相等、相位相反的信号；

其中，与基本的差分转单端电路相比，使用晶体管替代原本电路中的电阻，达到最终转单端输出的目的；通过在上边框中增加了差分转单端电路，导致边框增加，但由于差分转单端的处理通过电路实现，节省了软件处理的时间，同时与图1和图3中的电路相比，由于图1和图3中的第一信号输出和第二信号输出都需要占用一个读出芯片的通道，也就是两列出一列实际有用数据，因此使用本实施中的差分转单端电路，能够节省一个读出芯片通道，增加能够读出的列数。

本发明实施例基于差分信号的原理，通过屏内差分去共模的方式，解决屏内像素电路中读出信号线受其他走线及外界环境干扰噪声大的问题；通过增加一条用于搭载内部噪声的走线，与邻近的读出走线构成差分功能引入相同的共模噪声，最终实现有用信号输出，减少噪声的目的，且不需要进行后期算法工作，在读出芯片读取的时候就能够得到去掉共模噪声的信号量，抗干扰能力强，有助于提高指纹成像的信噪比。

本实施例还提供一种显示面板，包括上述具有指纹识别功能的像素电路。

本实施例还提供一种显示装置，包括上述显示面板。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种具有指纹识别功能的像素电路，其特征在于，包括第一电路，所述第一电路包括PIN光电二极管，用于将接收的光信号转换为电信号，所述第一电路中设有用于与读出芯片连接的第一信号输出端；

第二电路，所述第二电路中设有用于与读出芯片连接的第二信号输出端，所述第一信号输出端的信号与所述第二信号输出端的信号为差分信号。

2.根据权利要求1所述的具有指纹识别功能的像素电路，其特征在于，所述第一电路包括第一晶体管、与PIN光电二极管并联的第一电容，所述PIN光电二极管底电极连接至所述第一晶体管的第一极，所述第一晶体管的第二极为所述第一信号输出端，所述第一晶体管的栅极连接至GATE信号线。

3.根据权利要求2所述的具有指纹识别功能的像素电路，其特征在于，所述第二电路包括第二晶体管和第二电容，所述第二晶体管第一极连接至所述PIN光电二极管顶电极，第二极连接至第二电容的第一极，栅极连接至GATE信号线，所述第二电容的第二极为所述第二信号输出端。

4.根据权利要求3所述的具有指纹识别功能的像素电路，其特征在于，还包括第三晶体管，所述第三晶体管第一极连接至偏置电压，第二极连接至所述PIN光电二极管的顶电极，栅极连接至VGL电压。

5.根据权利要求2所述的具有指纹识别功能的像素电路，其特征在于，所述第二电路包括第三电容和第四晶体管，所述第三电容一端连接至偏置电压，另一端连接至所述第四晶体管的第一极，所述第四晶体管的栅极连接至GATE信号线，第二极为所述第二信号输出端。

6.根据权利要求4或5所述的具有指纹识别功能的像素电路，其特征在于，所述第一信号输出端与所述第二信号输出端之间连接有差分转单端电路，用于将第一信号输出端和第二信号输出端的信号转换成单路输出信号。

7.根据权利要求6所述的具有指纹识别功能的像素电路，其特征在于，所述差分转单端电路包括第五晶体管和第六晶体管，所述第二信号输出端连接至所述第五晶体管的栅极，所述第一信号输出端连接至所述第六晶体管的栅极，

第七晶体管，所述第七晶体管的栅极连接至VGL电压，第一极连接至VS电压，所述第七晶体管的第二极连接至所述第五晶体管的第一极和所述第六晶体管的第二极；

第八晶体管和第九晶体管，所述第八晶体管和所述第九晶体管的栅极连接至VGL电压，所述第八晶体管的第一极和所述第九晶体管的第二极连接至VD电压，所述第八晶体管的第二极连接至所述第五晶体管的第二极，所述第九晶体管的第一极连接至所述第六晶体管的第一极；

所述第六晶体管的第一极为信号输出端。

8.根据权利要求7所述的具有指纹识别功能的像素电路，其特征在于，所述第三晶体管、所述第五晶体管、所述第六晶体管、所述第七晶体管、所述第八晶体管和所述第九晶体管均为P型晶体管。

9.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-8所述的具有指纹识别功能的像素电路。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9所述的显示面板。

Images