本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及面板、使用面板确定目标物体的位置的方法、以及显示装置。
背景技术：
目前，摄像头主要通过双目结构、感光等来提取深度信息。然而，由于摄像头的体积较大，机械结构加工要求高，难以被集成，因此很难在对于体积要求严苛的应用场景和高性能产品中应用。
手势交互是利用计算机图形学等技术识别人的肢体语言，并转化为命令来操作设备。手势交互是继鼠标、键盘和触屏之后新的人机交互方式。通常，采用硅基超声波换能微机电系统(MEMS)阵列来收发超声波，探测手势位置，进行手势识别。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了一种面板、使用面板确定目标物体的位置的方法、以及显示装置，其可实现在面板中集成用于检测目标物体的位置的功能。
根据本发明的第一方面，提供了一种面板。面板可包括基板、在基板之上超声波发射传感器、超声波接收传感器和检测电路。超声波发射传感器被配置为发射超声波信号。超声波接收传感器被配置为接收超声波信号。检测电路与超声波发射传感器和超声波接收传感器电耦接，并被配置为检测所发射的超声波信号与所接收的超声波信号之间的相位差。
在本发明的实施例中，检测电路可包括第一复位电路、第一控制电路、第一电容、第一读取电路、第二复位电路、第二控制电路、第二电容、第二读取电路和处理电路。第一复位电路被配置为根据第一复位信号，对第一节点的电压进行复位。第一控制电路被配置为根据第一控制信号，将由超声波接收传感器产生的电信号传递至第一节点。第一电容被配置为存储第一节点的电压。第一读取电路被配置为根据第一开关信号，读取第一节点的电压。第二复位电路被配置为根据第二复位信号，对第二节点的电压进行复位。第二控制电路被配置为根据第二控制信号，将由超声波接收传感器产生的电信号传递至第二节点。第二电容被配置为存储第二节点的电压。第二读取电路被配置为根据第二开关信号，读取第二节点的电压。处理电路被配置为产生第一控制信号、第二控制信号、以及用于控制超声波信号的第三控制信号，以及根据所读取的第一节点的电压和第二节点的电压，计算所发射的超声波信号与所接收的超声波信号之间的相位差。
在本发明的实施例中，处理电路还被配置为根据所计算的相位差，计算所述目标物体与所述面板之间的距离。
在本发明的实施例中，第一复位电路可包括第一晶体管。第一晶体管的控制极耦接第一复位信号，第一极耦接第一电压端，第二极耦接第一节点。第二复位电路包括第二晶体管。第二晶体管的控制极耦接第二复位信号，第一极耦接第一电压端，第二极耦接第二节点。
在本发明的实施例中，第一控制电路包括第三晶体管。第三晶体管的控制极耦接第一控制信号，第一极耦接超声波接收传感器，第二极耦接第一节点。第二控制电路包括第四晶体管。第四晶体管的控制极耦接第二控制信号，第一极耦接超声波接收传感器，第二极耦接第二节点。
在本发明的实施例中，第一读取电路包括第五晶体管、第六晶体管和第一电流源。第五晶体管的控制极耦接第一节点，第一极耦接第二电压端，第二极耦接第六晶体管。第六晶体管的控制极耦接第一开关信号，第一极耦接第五晶体管，第二极耦接第一输出端。第一电流源耦接在第一输出端与第三电压端之间。第二读取电路包括第七晶体管、第八晶体管和第二电流源。第七晶体管的控制极耦接第二节点，第一极耦接第二电压端，第二极耦接第八晶体管。第八晶体管的控制极耦接第二开关信号，第一极耦接第七晶体管，第二极耦接第二输出端。第二电流源耦接在第二输出端与第三电压端之间。
在本发明的实施例中，面板还包括在超声波接收传感器之上设置的汇聚层。汇聚层被配置为汇聚超声波信号以提供给超声波接收传感器。
在本发明的实施例中，汇聚层是棱镜膜层。
在本发明的实施例中，超声波发射传感器包括：第一驱动电极层、第二驱动电极层、以及设置在第一驱动电极层和第二驱动电极层之间的第一压电层。
在本发明的实施例中，超声波接收传感器包括：第一感应电极层、第二感应电极层、以及设置在第一感应电极层和第二感应电极层之间的第二压电层。
在本发明的实施例中，超声波发射传感器与超声波接收传感器同层设置。
在本发明的实施例中，面板包括多个像素单元、多个超声波发射传感器和多个超声波接收传感器。多个超声波发射传感器被设置在多个超声波接收传感器的周围。多个超声波发射传感器和多个超声波接收传感器在基板上的正投影与多个像素单元在基板上的正投影不重叠。
根据本发明的第二方面，提供了使用在本发明的第一方面的面板确定目标物体的位置的方法。在该方法中，发射超声波信号。接收由目标物体反射的超声波信号。然后，根据第一控制信号和第二控制信号，检测所发射的超声波信号和所接收的超声波信号之间的相位差，以用于确定目标物体的位置。第一控制信号和第二控制信号之间相差二分之一周期。
在本发明的实施例中，以第一时序发射超声波信号。检测包括：根据第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第一读取电压。根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第二读取电压。根据第一读取电压和第二读取电压，计算所发射的超声波信号和所接收的超声波信号之间的相位差。第一控制信号的相位与第一时序的相位相同，以及第二控制信号的相位与第一时序的相位相差二分之一周期。
在本发明的实施例中，在第一时段，发射超声波信号，根据第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第一读取电压，以及根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第二读取电压。在第二时段，不发射超声波信号，根据第一控制信号，检测第三读取电压，以及根据第二控制信号，检测第四读取电压。然后，根据第一读取电压、第二读取电压、第三读取电压和第四读取电压，计算所发射的超声波信号和所接收的超声波信号之间的相位差。
在本发明的实施例中，以第一时序发射超声波信号。检测包括：在第一时段，根据第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第一读取电压，以及根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第二读取电压，其中，第一控制信号的相位与第一时序的相位相同，第二控制信号的相位比第一时序的相位滞后二分之一周期。在第二时段，根据第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第三读取电压，以及根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第四读取电压，其中，第一控制信号的相位比第一时序的相位滞后四分之一周期，第二控制信号的相位比第一时序的相位滞后四分之三周期。在第三时段，第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第五读取电压，以及根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第六读取电压，其中，第一控制信号的相位比第一时序的相位滞后二分之一周期，第二控制信号的相位与第一时序的相位相同。在第四时段，根据第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第七读取电压，以及根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第八读取电压，其中，第一控制信号的相位比第一时序的相位滞后四分之三周期，第二控制信号的相位比第一时序的相位滞后四分之一周期。然后，根据第一读取电压、第二读取电压、第三读取电压、第四读取电压、第五读取电压、第六读取电压、第七读取电压和第八读取电压，计算所发射的超声波信号和所接收的超声波信号之间的相位差。
在本发明的实施例中，该方法还包括：根据所检测的相位差，计算所述目标物体与所述面板之间的距离。
根据本发明的第三方面，提供了一种显示装置。显示装置包括本发明的第一方面的面板。
根据本发明的实施例，在原有TFT工艺基础上，在面板中制作超声波传感器，实现物体位置的识别功能，工艺实现简单。通过传感器的屏幕集成化，可以降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例的附图进行简单说明。应当知道，以下描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。在附图中，相同的标记指示相同或类似的结构。在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的面板的示意图；
图2示出了根据本发明的另一实施例的面板的示意图；
图3示出了根据本发明的实施例的检测电路的示意性框图；
图4示出了根据本发明的实施例的检测电路的示例性电路图；
图5示出了根据本发明的实施例的超声波信号的发射和接收随时间变化的示意图；
图6示出了在根据本发明的实施例的面板中使用的信号的示例的时序图；
图7示出了在根据本发明的实施例的面板中使用的信号的另一示例的时序图；
图8示出了根据本发明的实施例的确定目标物体的位置的方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而并非全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“耦接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
通常，玻璃基图像传感器性能相对于硅基传感器感光能力差，很难达到硅基传感器的灰阶响应能力。此外，光传播速度极快，这将要求面板背板电路的性能极高，对于像素电路的设计是一个极大的挑战。目前，用于识别目标物体的位置的功能模块与显示屏是分开的，没有将此类功能模块集成在显示屏内。例如，手势识别的功能模块完全外置，没有与显示屏集成。本领域技术人员可理解的是，本文所描述的目标物体不限于手，也可以是其它物体。
本发明的实施例提出了在玻璃基背板工艺上制作压电传感器(超声波传感器)阵列，根据超声波信号计算目标物体的位置信息，从而实现目标物体的位置识别等功能。
图1示出了根据本发明的实施例的面板100的示意图。如图1所示，面板100可包括基板110，在基板110上的检测电路120，以及在检测电路120之上的超声波发射传感器130和超声波接收传感器140。基板110例如可以是玻璃基板或柔性基板等。
超声波发射传感器130可发射超声波信号，超声波接收传感器140可接收例如由目标物体反射的超声波信号。检测电路120与超声波发射传感器130和超声波接收传感器140电耦接，并可检测所发射的超声波信号与所接收的超声波信号之间的相位差。
压电超声波传感器的原理如下：超声波发射模式利用逆电压效应，在电极间施加电压脉冲信号，会导致压电层形变，当电压脉冲信号频率等于压电层材料的固有频率时会发生共振，引起压电层的周围截止振动产生超声波。超声波接收模式利用正向压电效应，压电层接收到的超声波频率与压电层材料的固有频率一致时，压电层会发生形变，产生高频电压。
在本发明的实施例中，超声波发射传感器130和超声波接收传感器140均可以是三层结构。具体地，超声波发射传感器130可包括第一驱动电极层、第二驱动电极层、以及设置在第一驱动电极层和第二驱动电极层之间的第一压电层。超声波接收传感器140可包括第一感应电极层、第二感应电极层、以及设置在第一感应电极层和第二感应电极层之间的第二压电层。其中，第一驱动电极层、第二驱动电极层、第一感应电极层和第二感应电极层可由铝Al、钼Mo、铜Cu、钕铝合金AlNd或MoAlMo等材料制成。第一压电层和第二压电层可由聚偏二氟乙烯PVDF等压电材料制成。
在图1中，超声波发射传感器130与超声波接收传感器140同层设置。在本发明的其它实施例中，超声波发射传感器130也可被设置在超声波接收单元140之上。
在本发明的实施例中，面板100可包括多个超声波发射传感器130和多个超声波接收传感器140。多个超声波发射传感器130被设置在多个超声波接收传感器140的周围。
图2示出了根据本发明的另一实施例的面板200的示意图。如图2所示，面板200包括基板110、在基板110之上的第一绝缘层I1、在第一绝缘层I1之上的检测电路120和像素电路260、在检测电路120和像素电路260之上的第二绝缘层I2、在第二绝缘层I2之上的超声波发射传感器130和超声波接收传感器140和像素单元270、以及在超声波接收传感器140之上的汇聚层150。像素单元270可以是例如发光二极管LED、有机发光二极管OLED、有源矩阵有机发光二极体AMOLED像素单元等。像素电路260可以是例如TFT像素驱动电路等。
在本发明的实施例中，汇聚层150可用于汇聚进入面板200的超声波信号，并提供给超声波接收传感器140。根据一个实施例，汇聚层150可包括在与超声波接收传感器140的正投影对应的位置处设置的棱镜膜。
如图2所示，面板200可包括具有像素单元270的有效显示区AA和非显示区NA。超声波发射传感器130和超声波接收传感器140可以被设置在面板200的非显示区NA。可选地，超声波发射传感器130和超声波接收传感器140也可被设置在有效显示区AA的像素单元270之间。本发明的实施例不对超声波发射传感器130和超声波接收传感器140的位置进行具体限定，只要不影响显示效果即可。具体地，超声波发射传感器130和超声波接收传感器140在基板上的正投影与面板的像素单元270在基板上的正投影不重叠。
此外，检测电路120可与面板200中的像素电路260同层设置。具体地，检测电路120可被设置在面板200的周边区域。检测电路120经由第二绝缘层I2的过孔与超声波发射传感器130和超声波接收传感器140相对应地耦接。
根据本发明的实施例，当目标物体(例如，手)出现在超声波传感器(超声波发射传感器130和超声波接受传感器140)的检测范围内时，由超声波发射传感器发射的超声波信号到达手会发生发射。反射后的超声波信号经过棱镜汇聚后被超声波接收传感器接收。然后，根据发射和接收的超声波信号的相位差，可以推算出超声波信号往返的时间，从而最终可以计算出目标物体上某一点距离屏幕的距离。在本发明的实施例中，面板上的超声波传感器可以是传感器阵列，因此可以确定关于目标物体的深度图像。
图3示出根据本发明实施例的检测电路的示例性框图。如图3所示，检测电路120可包括第一复位电路310、第一控制电路312、第一电容314、第一读取电路316、第二复位电路320、第二控制电路322、第二电容324、第二读取电路326以及处理电路330。其中，第一控制电路312和第二控制电路322分别与超声波接收传感器140电耦接。以下分别对各电路进行详细描述。
第一复位电路310可耦接到第一复位信号Sr1、第一电压端Vr和第一节点N1，用于在第一复位信号Sr1的控制下，根据第一电压端Vr提供的电压对第一节点N1的电压进行复位。第一控制电路312可耦接到第一控制信号Sc1、超声波接收传感器140和第一节点N1，用于在第一控制信号Sc1的控制下，将由超声波接收传感器140产生的电信号传递至第一节点N1。第一电容314的一端可耦接到第一节点N1，另一端接地，用于存储第一节点N1的电压。第一读取电路316可耦接到第一节点N1、第一开关信号Ss1、第二电压端VDD、第三电压端VSS和第一输出端T1，用于在第一开关信号Ss1的控制下，从第一输出端T1读取第一节点N1的电压。
第二复位电路320可耦接到第二复位信号Sr2、第一电压端Vr和第二节点N2，用于在第二复位信号Sr2的控制下，根据第二电压端Vr提供的电压对第二节点N2的电压进行复位。第二控制电路322可耦接到第二控制信号Sc2、超声波接收传感器140和第二节点N2，用于在第二控制信号Sc2的控制下，将由超声波接收传感器140产生的电信号传递至第二节点N2。第二电容324的一端可耦接到第二节点N2，另一端接地，用于存储第二节点N2的电压。第二读取电路326可耦接到第二节点N2、第二开关信号Ss2、第二电压端VDD、第三电压端VSS和第二输出端T2，用于在第二开关信号Ss2的控制下，从第二输出端T2读取第二节点N2的电压。
处理电路330可耦接到超声波发射传感器130、第一控制电路312和第二控制电路322、第一输出端T1和第二输出端T2，用于产生第一控制信号Sc1、第二控制信号Sc2、以及用于控制超声波发射传感器发射超声波信号的时序的第三控制信号，以便控制超声波信号的发射以及在不同时段的接收，并根据所读取的第一节点N1的电压和所读取的第二节点N2的电压，计算超声波发射传感器130所发射的超声波信号与超声波接收传感器140所接收的超声波信号之间的相位差。然后，可将所计算的值输出到第三输出端T3。
图4示出根据本发明实施例的检测电路的示例性电路图。在该实施例中，第一复位电路310、第一控制电路312、第一电容314和第一读取电路316的电路结构分别与第二复位电路320、第二控制电路322、第二电容324、第二读取电路326的电路结构相同，以减小在检测过程中由于两组电路的结构差异而产生的测量误差。在实施例中，所采用的晶体管可以是N型晶体管或者P型晶体管。具体地，晶体管可以是N型或P型场效应晶体管(MOSFET)，或者N型或P型双极性晶体管(BJT)。在本发明的实施例中，晶体管的栅极被称为控制极。由于晶体管的源极和漏极是对称的，因此对源极和漏极不做区分，即晶体管的源极可以为第一极(或第二极)，漏极可以为第二极(或第一极)。
在本发明的实施例中，以N型场效应晶体管(PMOS)为例进行详细的描述。
如图4所示，第一复位电路310可包括第一晶体管M1。第一晶体管M1的控制极耦接第一复位信号Sr1，第一极耦接第一电压端Vr，第二极耦接第一节点N1。
第二复位电路320可包括第二晶体管M2。第二晶体管M2的控制极耦接第二复位信号Sr2，第一极耦接第一电压端Vr，第二极耦接第二节点N2。
第一控制电路312可包括第三晶体管M3。第三晶体管M3的控制极耦接第一控制信号Sc1，第一极耦接超声波接收传感器140，第二极耦接第一节点N1。
第二控制电路322可包括第四晶体管M4。第四晶体管M4的控制极耦接第二控制信号Sc2，第一极耦接超声波接收传感器140，第二极耦接第二节点N2。
第一电容314可包括第一电容Ca。第一电容Ca一端耦接第一节点N1，另一端接地。
第二电容324可包括第二电容Cb。第二电容Cb一端耦接第二节点N2，另一端接地。
第一读取电路316可包括第五晶体管M5、第六晶体管M6和第一电流源CS1。第五晶体管M5的控制极耦接第一节点N1，第一极耦接第二电压端VDD，第二极耦接第六晶体管M6。第六晶体管M6的控制极耦接第一开关信号Ss1，第一极耦接第五晶体管M5的第二极，第二极耦接第一输出端T1。第一电流源CS1耦接在第一输出端T1与第三电压端VSS之间。
第二读取电路326可包括第七晶体管M7、第八晶体管M8和第二电流源CS2。第七晶体管M7的控制极耦接第二节点N2，第一极耦接第二电压端VDD，第二极耦接第八晶体管M8。第八晶体管M8的控制极耦接第二开关信号Ss2，第一极耦接第七晶体管M7的第二极，第二极耦接第二输出端T2。第二电流源CS2耦接在第二输出端T2与第三电压端VSS之间。
接下来，结合超声波信号的发射和接收，对本发明实施例提供的检测电路的检测过程进行具体描述。
在超声波传感器(超声波发射传感器和超声波接收传感器)与目标物体之间的距离为0的情况下，一旦超声波发射传感器发射超声波信号，则该信号会立即被对应的超声波接收传感器接收。然而，通常超声波传感器与目标物之间的距离并不为0，因此超声波信号的发射和接收之间存在时间延迟。时间延迟可被表示为两个信号之间的相位差。本发明的实施例基于相位差来确定深度信息。
此外，本领域的技术人员应当知道，第一复位电路310和第二复位电路320、第一控制电路312和第二控制电路322、第一电容314和第二电容324、以及第一读取电路316和第二读取电路326也可以采用不同的电路实现。
图5示出了根据本发明实施例的超声波信号的发射和接收随时间变化的示意图。如图5所示，在时段t0至t2，超声波发射传感器发射超声波信号，该超声波信号的幅值随时间而线性增大。由于超声波信号的发射和接收之间存在时间延迟(t0-t1)，因此从时段t1开始，对应的超声波接收传感器才接收经目标物体反射的超声波信号，并通过电容累积电荷。由于累积的电荷也是随时间而线性增大的，并且电流对应于电荷对时间的微分，因此在较短的时间范围内，可以近似认为在所发射的超声波信号的激励下，超声波接收传感器140将接收到近似恒定的电流。也就是说，可将超声波接收传感器140视为恒定电流源。然后，在时刻t2停止发射超声波信号。经过相应的时间延迟(t2-t3)，在时间t3后不再接收超声波信号。时间延迟t0至t1的时间长度与时间延迟t2至t3的时间长度相等
可理解的是，时间延迟(t0至t1)表示超声波信号实际行进的往返时段。随着超声波传感器与目标物体之间的距离增加，时间延迟(t0至t1)增大，反之则减小。
在发射超声波信号的时段t0至t2内，实际接收并累积的电荷与总时段(t0至t2)减去时间延迟(t0至t1)所得的时间差(t1至t2)相关。因此，超声波传感器与目标物体的距离越远，则时间延迟越长，且在发射时段(t0至t2)内接收到的超声波信号越少。相对地，超声波传感器与目标物体的距离越近，则时间延迟越短，且在发射时段(t0至t2)内接收到的超声波信号越多。
基于以上和图3所示的检测电路，可通过处理电路330控制发射超声波信号，并在第一控制信号Sc1和第二控制信号Sc2的控制下分别对不同时段内所接收的超声波信号进行读取。根据在不同时段内所读取的电压值，可计算发射和接收的超声波信号之间的相位差(相对应地，往返时间)。进而，可根据声波在介质中的传播速度S，例如声波在空气中速度为340m/s，确定目标物体与面板之间的距离。
以下详细描述了根据本发明的实施例提供的分别通过一次测量、两次测量和四次测量来确定相位差的方法。
一次测量
图6示出了在根据本发明实施例的面板中使用的信号的示例的时序图。其中，信号分别是用于控制超声波发射传感器发射超声波信号的第三控制信号L1、实际接收的超声波信号L2、第一控制信号Sc1和第二控制信号Sc2。在本发明的实施例中，可使用图6所示的信号的时序来进行一次测量。
如图6所示，第三控制信号L1的占空比为50％。在第三控制信号L1的高电平期间T，超声波发射传感器发射超声波信号。所发射的超声波信号例如如图5所示，其幅值随时间变化而线性增大，从而使超声波接收传感器产生恒定的电流。根据以上所描述的，L2信号与L1信号之间存在时间延迟Trt，也可理解为超声波信号行进的往返时间。第一控制信号Sc1与L1信号的时序相同，第二控制信号Sc2与第一控制信号Sc1相差二分之一周期。
根据图3或图4所示的检测电路，在第一复位信号Sr1的控制下，第一复位电路310将第一节点N1的电压复位为第一电压Vr。在第一控制信号Sc1的高电平期间，通过第一控制电路312将所接收到的电信号传递至第一节点N1。通过第一电容314存储第一节点的电压。因此，第一节点N1的电压的变化量对应于在时段T–Trt期间(如阴影部分所示)接收的超声波信号。然后，在第一开关信号Ss1的控制下，通过第一读取电路316从第一输出端T1读取第一节点N1的电压(以下称为第一读取电压)Vo1。
在第二复位信号Sr2的控制下，第二复位电路320将第二节点N2的电压复位为第一电压Vr。在第二控制信号Sc2的高电平期间，通过第二控制电路322将所接收到的电信号传递至第二节点N2。通过第二电容324存储第二节点的电压。因此，第二节点N2的电压的变化量对应于在时段Trt期间(如阴影部分所示)接收的超声波信号。然后，在第二开关信号Ss2的控制下，通过第二读取电路326从第二输出端T2读取第二节点N2的电压(以下称为第二读取电压)Vo2。
然后，将第一读取电压Vo1和第二读取电压Vo2传递至处理电路330，由处理电路330进行处理，处理过程例如可由以下实现。
如上所述，超声波接收传感器可相当于恒定电流源，因此电压变化与时间相关，并采用K表示相关系数。
Vo1＝Vr–(T–Trt)*K
Vo2＝Vr–Trt*K
通过计算，可将K消去，可得出：
相位差＝Trt/2T＝(Vr–Vo2)/(2*(2Vr–(Vo1+Vo2)))
在此基础上，根据处理电路330所发射的超声波信号的频率，可知发射时段T的时长，进而可根据第一电压Vr、第一读取电压Vo1、第二读取电压Vo2来确定延迟时间Trt。然后，可计算出目标物体的一点与面板的距离为S*Trt/2。
进一步地，处理电路330可多次发射超声波信号，并相应地确定目标物体的多个点与面板之间的距离。由此，可确定目标物体的位置信息。
二次测量
由于环境中可能存在超声波的干扰，以及在进行复位时初始的复位存在误差，所以可能导致所读取的电压值并不准确。在本发明的实施例中，可引入环境声偏差电压Vax和初始复位偏差电压Vox，通过二次测量来确定相位差。以下结合图3和图4的检测电路，以及图6的时序对二次测量的两个时段分别进行描述。
在第一时段，可采用图6所示的信号的时序来进行电压读取。采用Vaa表示第一节点N1的环境声偏差电压，采用Vab表示第二节点N2的环境声偏差，以及采用Voa表示的第一节点N1的初始复位偏差电压，采用Vob表示第二节点N2的初始复位偏差电压。在第一时段，第一读取电压A1和第二读取电压B1由下表示：
A1＝Vaa+Voa+Vr–(T–Trt)x K
B1＝Vab+Vob+Vr–Trt x K
在第二时段，超声波发射传感器不发射超声波信号。根据第一控制信号Sc1和第二控制信号Sc2，直接从第一输出端T1和第二输出端T2读取电压值。以此方式，第二时段中读取的第一读取电压A2和第二读取电压B2可表示为：
A2＝Vaa+Voa+Vr
B2＝Vab+Vob+Vr
经过处理电路330计算，可得出：
A3＝A1–A2＝–(T–Trt)*K
B3＝B1–B2＝–Trt*K
Trt/T＝B3/(A3+B3)
由上，通过二次测量读取两组读取电压，从而计算目标物体与面板的距离。以此方法，可避免由于环境声偏差电压和初始复位偏差电压而产生的计算误差。因此，所得到的目标物体的位置信息更为准确。
可理解的是，术语“第一时间段”和“第二时间段”并不特指时间先后，两者可以以任意顺序进行。
四次测量
由于接收像素电路中的两个电路中第一电容Ca和第二电容Cb大小可能并不完全相同，因此分别引起的电压变化的增益也不同。以下可将电容Ca和Cb中电压变化的增益表示为Ga和Gb。以下结合图7的时序来描述通过四次测量来确定相位差的过程。
图7示出了在根据本发明的实施例的面板中使用的信号的示例的时序图。其中，信号分别为控制发射超声波信号的脉冲信号L1、第一控制信号Sc1和第二控制信号Sc2。
在四次测量D1、D2、D3和D4中，第一控制信号Sc1与L1信号的相位差分别为0度、90度、180度和270度。第一控制信号Sc1和第二控制信号Sc2之间相差二分之一周期。检测过程与上类似，不再赘述。分别在第一次测量D1期间，读取第一读取电压A0和第二读取电压B0。第二次测量D2期间，读取第一读取电压A90和第二读取电压B90。第三次测量D3期间，读取第一读取电压A180和第二读取电压B180。第四次测量D4期间，读取第一读取电压A270和第二读取电压B270。通过将其发送至处理电路330并进行计算，可将参数关系近似表示如下：
A0-B0＝(VAa+VOa+Vr)-(VAb+VOb+Vr)-(Ga+Gb)*2cos(Trt/T)
A180-B180＝(VAa+VOa+Vr)-(VAb+VOb+Vr)+(Ga+Gb)*2cos(Trt/T)
A90-B90＝(VAa+VOa+Vr)-(VAb+VOb+Vr)-(Ga+Gb)*2sin(Trt/T)
A270-B270＝(VAa+VOa+Vr)-(VAb+VOb+Vr)+(Ga+Gb)*2sin(Trt/T)
通过计算，可得出：
M＝(A0-B0)-(A180-B180)＝-(Ga+Gb)*4cos(Trt/T)
N＝(A90-B90)-(A270-B270)＝-(Ga+Gb)*4sin(Trt/T)
然后，根据Trt/T＝artan(N/M)，可以得出超声波信号的发射与接收的相位差。进一步地，可根据相位差确定往返的距离差，并获得深度信息值。
通过四次测量，可避免由于环境声偏差电压、初始复位偏差电压、以及电容参数不同而产生的计算误差。
图8示出了根据本发明实施例的使用面板确定目标物体的位置的方法的流程图，其中，面板例如是如图1或图2所示的面板100、200。
如图8所示，在步骤S810，超声波发射传感器130发射超声波信号，例如以第一时序发射。第一时序可由检测电路120产生的第三控制信号提供。在步骤S820，超声波接收传感器140接收由目标物体反射的超声波信号。在步骤S830，检测电路120根据第一控制信号和第二控制信号，检测所发射的超声波信号和所接收的超声波信号之间的相位差，以用于确定目标物体的位置。在本发明实施例中，第一控制信号和第二控制信号之间相差二分之一周期。
在本发明的实施例中，第一控制信号Sc1的相位与第一时序的相位相同，以及第二控制信号Sc2的相位与第一时序的相位相差二分之一周期，例如参见图6所示的信号的时序，对应于以上所描述的一次测量。在方法中，根据第一控制信号Sc1，检测电路120检测与所接收的超声波信号对应的第一读取电压。根据第二控制信号Sc2，检测电路120检测与所接收的超声波信号对应的第二读取电压。然后，检测电路120根据第一读取电压和第二读取电压，计算所发射的超声波信号和所接收的超声波信号之间的相位差。
在本发明的另一实施例中，还可采用二次测量来确定相位差。相应地，将两次测量分为第一时段和第二时段。
具体地，在第一时段，发射超声波信号。检测电路120根据第一控制信号，从检测电路120的第一输出端T1检测与所接收的超声波信号对应的第一读取电压。检测电路120根据第二控制信号，从检测电路的第二输出端T2检测与所接收的超声波信号对应的第二读取电压。
在第二时段，不发射超声波信号。检测电路120根据第一控制信号，从第一输出端T1检测第三读取电压。检测电路120根据第二控制信号，从检测电路的第二输出端T2检测第四读取电压。
然后，检测电路120根据第一读取电压、第二读取电压、第三读取电压和第四读取电压，计算所发射的超声波信号和所接收的超声波信号之间的相位差。
通过在两次测量，可避免由于环境光偏差电压Vax和初始复位偏差电压Vox而产生的计算误差。
在本发明的另一实施例中，还可采用四次测量来确定相位差。相应地，将四次测量分为第一时段、第二时段、第三时段和第四时段。
具体地，在第一时段，检测电路120根据第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第一读取电压，以及根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第二读取电压，其中，第一控制信号的相位与第一时序的相位相同，第二控制信号的相位比第一时序的相位滞后二分之一周期。
在第二时段，检测电路120根据第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第三读取电压，以及根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第四读取电压，其中，第一控制信号的相位比第一时序的相位滞后四分之一周期，第二控制信号的相位比第一时序的相位滞后四分之三周期。
在第三时段，检测电路120根据第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第五读取电压，以及根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第六读取电压，其中，第一控制信号的相位比第一时序的相位滞后二分之一周期，第二控制信号的相位与第一时序的相位相同。
在第四时段，检测电路120根据第一控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第七读取电压，以及根据第二控制信号，检测与所接收的超声波信号对应的第八读取电压，其中，第一控制信号的相位比第一时序的相位滞后四分之三周期，第二控制信号的相位比第一时序的相位滞后四分之一周期。
然后，检测电路120根据第一读取电压、第二读取电压、第三读取电压、第四读取电压、第五读取电压、第六读取电压、第七读取电压和第八读取电压，计算所发射的超声波信号和所接收的超声波信号之间的相位差。
通过四次测量，可避免由于环境声偏差电压、初始复位偏差电压、以及电容参数不同而产生的计算误差。
应理解的是，本文中所描述的“第一时段”、“第二时段”、“第三时段”、“第四时段”并不对其顺序进行限定，其可以按照任意顺序进行。
进一步地，在本发明的实施例中，在获得了所发射的超声波信号和经目标物体反射后接收到的超声波信号之间的相位差后，可基于该相位差，计算目标物体与面板之间的距离。
另一方面，本发明的实施例还提供了一种包括以上面板的显示装置。显示装置例如可以是显示屏、移动电话、平板计算机、照相机、可穿戴式设备等。
根据本发明的实施例，在玻璃基上集成超声波传感器的工艺实现简单。此外，针对超声波信号设计的检测电路结构简单，易于实现。通过传感器的屏幕集成化，可以极大降低整个系统的成本和附加值。
以上对本发明的若干实施方式进行了详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。显然，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施例进行各种修改、替换或变形。本发明的保护范围由所附权利要求限定。