CN107526472B - 一种压电检测电路、其检测方法及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压电检测电路、其检测方法及显示装置，在现有的压电检测电路中的压电器件与信号处理器之间增加了比较器和混频器，由于压电器件可以作为压力传感器，麦克风的声电转换也可看作是更高精度的压力传感器，因此，在有压力的情况下压电器件将压力信号转换为对应的直流电信号，在实现麦克风功能时压电器件将声波信号转换为对应的交流电信号；比较器在确定压电器件输出直流电信号时，将直流电信号直接输出至信号处理器进行压力识别，比较器在确定压电器件输出交流电信号时，将交流电信号先经过混频器进行混频处理之后采用信号处理器进行声音识别。这样利用一个压电器件可实现压力检测和麦克风的功能，可以降低成本和功耗。

Description

一种压电检测电路、其检测方法及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种压电检测电路、其检测方法及显示装置。
背景技术
目前的传感器大多只能实现单一功能，例如只能实现压电检测功能，或者，只能实现声波检测功能。如果需要传感器同时实现多功能的应用，目前，基本上都是通过多种传感器的集成，相互协调实现更加精细或复杂的功能。而多种传感器的集成会使得器件较为复杂，不利于小型化以及集成于显示装置中，也不利于降低成本和功耗。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种压电检测电路、其检测方法及显示装置，用以实现传感器的多功能集成。
因此，本发明实施例提供了一种压电检测电路，包括：压电器件，与所述压电器件电连接的比较器，与所述比较器电连接的混频器，与所述混频器和所述比较器电连接的信号处理器；其中，
所述压电器件，用于将压力信号转换为对应的直流电信号，或将声波信号转换为对应的交流电信号；
所述比较器，用于在确定所述压电器件输出直流电信号时，将所述直流电信号输出至所述信号处理器；在确定所述压电器件输出交流电信号时，将所述交流电信号输出至所述混频器；
所述混频器，用于将接收到的交流电信号进行混频处理后输出混频信号；
所述信号处理器，用于根据所述混频器输出的混频信号进行声音识别，根据所述比较器输出的直流电信号进行压力识别。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，所述信号处理器包括：模数转换器和数字信号处理器；其中，
所述模数转换器，用于将接收到的所述混频信号和所述直流电信号转换成数字信号后输出；
所述数字信号处理器，用于对所述混频信号转换后的数字信号进行声音识别；对所述直流电信号转换后的数字信号进行压力识别。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，所述压电器件包括：多个相互独立设置的压电传感器；
各所述压电传感器包括：层叠设置的上电极、压电层和下电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，所述压电层的材料为高分子聚合物材料。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，所述上电极和/或所述下电极为有机导电材料电极；
所述压电传感器还包括：与所述有机导电材料电极电连接的框型电极；所述框型电极的形状与所述有机导电材料电极的外侧边框一致，且所述框型电极的材料为金属材料。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，所述比较器，具体用于在确定所述压电器件输出的电信号大于预设阈值时，确定所述压电器件输出交流电信号；在确定所述压电器件输出的电信号小于或等于预设阈值时，确定所述压电器件输出直流电信号。
另一方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括显示面板，以及本发明实施例提供的上述压电检测电路。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，还包括：覆盖所述显示面板的保护盖板；
所述压电检测电路中的压电器件设置于所述保护盖板面向所述显示面板的一侧。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述显示面板为液晶显示面板，所述液晶显示面板包括：相对而置的阵列基板和对向基板，以及设置于所述对向基板与所述阵列基板之间的液晶层；
所述压电器件设置于所述对向基板面向所述液晶层的一侧，或设置于所述阵列基板面向所述液晶层的一侧，或设置于所述对向基板背离所述液晶层的一侧，或设置于所述阵列基板背离所述液晶层的一侧。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述显示面板为有机电致发光显示面板，所述有机电致发光显示面板包括：衬底基板，设置于所述衬底基板上的有机电致发光器件，以及覆盖所述有机电致发光器件的封装膜层；
所述压电器件设置于所述封装膜层背离所述有机电致发光器件的一侧，或设置于所述封装膜层与所述有机电致发光器件之间，或设置于所述衬底基板背离所述有机电致发光器件的一侧。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述压电检测电路中的压电器件位于所述显示面板的非显示区域，或位于所述显示面板的显示区域和非显示区域。
另一方面，本发明实施例还提供了一种上述压电检测电路的检测方法，包括：
压电器件将压力信号转换为对应的直流电信号，或将声波信号转换为对应的交流电信号；
比较器在确定所述压电器件输出直流电信号时，将所述直流电信号输出至信号处理器；在确定所述压电器件输出交流电信号时，将所述交流电信号输出至混频器；
所述混频器将接收到的交流电信号进行混频处理后输出混频信号；
所述信号处理器根据所述混频器输出的混频信号进行声音识别，根据所述比较器输出的直流电信号进行压力识别。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述检测方法中，所述信号处理器根据所述混频器输出的混频信号进行声音识别，根据所述比较器输出的直流电信号进行压力识别，具体包括：
模数转换器将接收到的所述混频信号和所述直流电信号转换成数字信号；
数字信号处理器对所述混频信号转换后的数字信号进行声音识别；对所述直流电信号转换后的数字信号进行压力识别。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述检测方法中，还包括：
所述比较器在确定所述压电器件输出的电信号大于预设阈值时，确定所述压电器件输出交流电信号；在确定所述压电器件输出的电信号小于或等于预设阈值时，确定所述压电器件输出直流电信号。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种压电检测电路、其检测方法及显示装置，在现有可实现压电检测功能的压电检测电路中的压电器件与信号处理器之间增加了比较器和混频器，由于压电器件可以作为压力传感器，麦克风的声电转换也可看作是更高精度的压力传感器，因此，在有压力的情况下压电器件将压力信号转换为对应的直流电信号，在实现麦克风功能时压电器件将声波信号转换为对应的交流电信号；比较器在确定压电器件输出直流电信号时，将直流电信号直接输出至信号处理器进行压力识别，比较器在确定压电器件输出交流电信号时，将交流电信号输出至混频器，经过混频器的混频处理后将混频信号输出至信号处理器进行声音识别。这样利用一个压电器件可以实现压力检测和麦克风的声波检测功能，可以简化检测电路的复杂程度，有利于集成于显示装置中，且可以降低成本和功耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的压电检测电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的压电检测电路中的压电器件的结构示意图；
图3a为本发明实施例提供的压电检测电路中的压电器件的另一结构示意图；
图3b为与图3a对应的俯视图；
图4为本发明实施例提供的压电检测电路的检测方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的压电检测电路的检测方法的具体流程图；
图6为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图；
图7a至图7d分别为本发明实施例提供的显示装置为液晶显示面板时的结构示意图；
图8a至图8c分别为本发明实施例提供的显示装置为有机电致发光显示面板时的结构示意图；
图9a和图9b分别为本发明实施例提供的显示装置的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的压电检测电路、其检测方法及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种压电检测电路，如图1所示，包括：压电器件100，与压电器件100电连接的比较器200，与比较器200电连接的混频器300，与混频器300和比较器200电连接的信号处理器400；其中，
压电器件100，用于将压力信号转换为对应的直流电信号，或将声波信号转换为对应的交流电信号；
比较器200，用于在确定压电器件100输出直流电信号时，将直流电信号输出至信号处理器；在确定压电器件100输出交流电信号时，将交流电信号输出至混频器300；
混频器300，用于将接收到的交流电信号进行混频处理后输出混频信号；
信号处理器400，用于根据混频器300输出的混频信号进行声音识别，根据比较器200输出的直流电信号进行压力识别。
具体地，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，在现有可实现压电检测功能的压电检测电路中的压电器件100与信号处理器400之间增加了比较器200和混频器300，由于压电器件100可以作为压力传感器，麦克风的声电转换也可看作是更高精度的压力传感器，因此，在有压力的情况下压电器件100将压力信号转换为对应的直流电信号，在实现麦克风功能时压电器件100将声波信号转换为对应的交流电信号；比较器200在确定压电器件100输出直流电信号时，将直流电信号直接输出至信号处理器400进行压力识别，比较器200在确定压电器件100输出交流电信号时，将交流电信号输出至混频器300，经过混频器300的混频处理后将混频信号输出至信号处理器400进行声音识别。这样利用一个压电器件100和后续配套的检测部件，可以实现压力检测和麦克风的声波检测功能，可以简化检测电路的复杂程度，有利于集成于显示装置中，且可以降低成本和功耗。
具体地，本发明实施例提供的上述压电检测电路在使用过程中，不会同时使用压电检测和麦克风的功能，因此，在同一时刻，只有单一的声波信号或压力信号被压电器件100采集，由于麦克风的声波信号通过压电器件100后，转化的交流电信号一般为20hz～20khz，而压力信号通过压电器件100后转化为不同幅值的直流信号。因此，比较器200可以比较电信号的幅值或电压值，分析出压电器件100输出的电信号是麦克风声波信号还是压力信号。
基于此，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，比较器200，可以具体用于在确定压电器件输出的电信号大于预设阈值时，确定压电器件输出交流电信号；在确定压电器件输出的电信号小于或等于预设阈值时，确定压电器件输出直流电信号。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，信号处理器400一般方便对数字信号进行检测，以利于后续存储和信号分析，而压电器件100输出到比较器200的电信号为模拟信号，因此，混频器300和比较器200输出的电信号也为模拟信号，需要进行模数转换后以便对数字信号进行分析。基于此，信号处理器400，如图2所示，可以具体包括：模数转换器410和数字信号处理器420；其中，
模数转换器410，用于将接收到的混频信号和直流电信号转换成数字信号后输出；
数字信号处理器420，用于对混频信号转换后的数字信号进行声音识别；对直流电信号转换后的数字信号进行压力识别。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，由于麦克风的声电转换也可看作是更高精度的压力传感器，为了可以实现对声波信号进行采集，压电器件100可以具体包括：多个相互独立设置的压电传感器110，即压电器件100为阵列器件；各压电传感器110，如图2所示，可以具体包括：层叠设置的上电极111、压电层112和下电极113。压电传感器110根据压电层112的压电效应，在有压力或声波的情况下，压电层112产生电压信号，经过上电极111或下电极113导出后，电压信号通过后续比较器200、混频器300和信号处理器400的检测，可以实现压力检测和麦克风的功能。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，为了实现可以将声波信号转换为电压信号，压电层112需要具有较高的灵敏性，因此，压电层112的材料一般选用高分子聚合物材料，例如聚偏氟乙烯(PVDF)等材料。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述压电检测电路中，上电极111和/或下电极113可以选择不透明的金属材料，如Au，Ag等。上电极111和/或下电极113也可以选择透明的有机材料，如PEDOT，碳纳米管(CNT)等透明材料。当上电极111和/或下电极113为有机导电材料电极时，为了降低电阻，压电传感器110，如图3a和图3b所示，还可以包括：与有机导电材料电极电连接的框型电极115，图3a和图3b是以上电极111和下电极113均为有机导电材料电极为例进行说明的；如图3b所示，框型电极115的形状可以与有机导电材料电极的外侧边框一致，且框型电极115的材料为金属材料，即框型电极115为不透明电极，为了不影响压电器件100的透明区域，因此，将框型电极115设置在压电器件100最边缘的区域，以有利于后续压电检测电路集成于显示器件中。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述压电检测电路的检测方法，由于检测方法解决问题的原理与前述一种压电检测电路相似，因此检测方法的实施可以参见压电检测电路的实施，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种上述压电检测电路的检测方法，如图4所示，具体可以包括以下步骤：
S401、压电器件将压力信号转换为对应的直流电信号，或将声波信号转换为对应的交流电信号；
S402、比较器在确定压电器件输出直流电信号时，将直流电信号输出至信号处理器；在确定压电器件输出交流电信号时，将交流电信号输出至混频器；
S403、混频器将接收到的交流电信号进行混频处理后输出混频信号；
S404、信号处理器根据混频器输出的混频信号进行声音识别，根据比较器输出的直流电信号进行压力识别。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述检测方法中，步骤S404信号处理器根据混频器输出的混频信号进行声音识别，根据比较器输出的直流电信号进行压力识别，如图5所示，具体可以通过下述方式实现：
S4041、模数转换器将接收到的混频信号和直流电信号转换成数字信号；
S4042、数字信号处理器对混频信号转换后的数字信号进行声音识别；对直流电信号转换后的数字信号进行压力识别。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述检测方法中，如图5所示，还可以包括以下步骤：
S405、比较器确定压电器件输出的电信号是否大于预设阈值，若是，则执行步骤S406；若否，则执行步骤S407；
S406、确定压电器件输出交流电信号；
S407、确定压电器件输出直流电信号。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置可以为：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。该显示装置的实施可以参见上述压电检测电路的实施例，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种显示装置，可以具体包括：显示面板，以及本发明实施例提供的上述压电检测电路。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图6所示，还包括：覆盖显示面板01的保护盖板02，图6中未示出显示面板01；
压电检测电路中的压电器件100设置于保护盖板02面向显示面板01的一侧，即定义保护盖板02背离显示面板01的一侧为显示面(图6中箭头所指一侧)，面向显示面板01的一侧为背面，压电器件100可以设置在保护盖板02背面的任何膜层。
压电检测电路中的其他元件，即比较器200、混频器300和信号处理器400可以是外挂模组，也可以集成在显示面板上，位于压电器件100的周边。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图7a至图7d所示，显示面板01可以为液晶显示面板，液晶显示面板具体包括：相对而置的阵列基板011和对向基板012，以及设置于对向基板012与阵列基板011之间的液晶层013。
压电器件100可以位于液晶显示面板的盒内，如图7a所示，压电器件100可以设置于对向基板012面向液晶层013的一侧；或者，如图7b所示，压电器件100可以设置于阵列基板011面向液晶层013的一侧。或者，压电器件100可以位于液晶显示面板的盒外，如图7c所示，压电器件100可以设置于对向基板012背离液晶层013的一侧；或者，如图7d所示，压电器件100可以设置于阵列基板011背离液晶层013的一侧。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图8a至图8c所示，显示面板01也可以为有机电致发光显示面板，有机电致发光显示面板具体包括：衬底基板014，设置于衬底基板014上的有机电致发光器件015，以及覆盖有机电致发光器件015的封装膜层016。
压电器件100可以位于封装外侧，如图8a所示，压电器件100可以设置于封装膜层016背离有机电致发光器件015的一侧；或者，压电器件100可以位于封装内侧，如图8b所示，压电器件100可以设置于封装膜层016与有机电致发光器件015之间；或者，压电器件100还可以位于衬底外侧，如图8c所示，压电器件100可以设置于衬底基板014背离有机电致发光器件015的一侧。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，当压电器件100中的上电极111、下电极113和压电层112为不透明材料时，如图9a所示，压电检测电路中的压电器件100只能位于显示面板的非显示区域；当压电器件100中的上电极111、下电极113和压电层112为透明材料时，如图9b所示，压电器件100可以位于显示面板的显示区域和非显示区域。
本发明实施例提供的上述压电检测电路、其检测方法及显示装置，在现有可实现压电检测功能的压电检测电路中的压电器件与信号处理器之间增加了比较器和混频器，由于压电器件可以作为压力传感器，麦克风的声电转换也可看作是更高精度的压力传感器，因此，在有压力的情况下压电器件将压力信号转换为对应的直流电信号，在实现麦克风功能时压电器件将声波信号转换为对应的交流电信号；比较器在确定压电器件输出直流电信号时，将直流电信号直接输出至信号处理器进行压力识别，比较器在确定压电器件输出交流电信号时，将交流电信号输出至混频器，经过混频器的混频处理后将混频信号输出至信号处理器进行声音识别。这样利用一个压电器件可以实现压力检测和麦克风的声波检测功能，可以简化检测电路的复杂程度，有利于集成于显示装置中，且可以降低成本和功耗。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种压电检测电路，其特征在于，包括：压电器件，与所述压电器件电连接的比较器，与所述比较器电连接的混频器，与所述混频器和所述比较器电连接的信号处理器；其中，
所述压电器件，用于将压力信号转换为对应的直流电信号，或将声波信号转换为对应的交流电信号；
所述比较器，用于在确定所述压电器件输出的电信号小于或等于预设阈值时，确定所述压电器件输出直流电信号，且用于在确定所述压电器件输出直流电信号时，将所述直流电信号输出至所述信号处理器；用于在确定所述压电器件输出的电信号大于预设阈值时，确定所述压电器件输出交流电信号，且用于在确定所述压电器件输出交流电信号时，将所述交流电信号输出至所述混频器；
所述混频器，用于将接收到的交流电信号进行混频处理后输出混频信号；
所述信号处理器，用于根据所述混频器输出的混频信号进行声音识别，根据所述比较器输出的直流电信号进行压力识别。
2.如权利要求1所述的压电检测电路，其特征在于，所述信号处理器包括：模数转换器和数字信号处理器；其中，
所述模数转换器，用于将接收到的所述混频信号和所述直流电信号转换成数字信号后输出；
所述数字信号处理器，用于对所述混频信号转换后的数字信号进行声音识别；对所述直流电信号转换后的数字信号进行压力识别。
3.如权利要求1所述的压电检测电路，其特征在于，所述压电器件包括：多个相互独立设置的压电传感器；
各所述压电传感器包括：层叠设置的上电极、压电层和下电极。
4.如权利要求3所述的压电检测电路，其特征在于，所述压电层的材料为高分子聚合物材料。
5.如权利要求4所述的压电检测电路，其特征在于，所述上电极和/或所述下电极为有机导电材料电极；
所述压电传感器还包括：与所述有机导电材料电极电连接的框型电极；所述框型电极的形状与所述有机导电材料电极的外侧边框一致，且所述框型电极的材料为金属材料。
6.一种显示装置，其特征在于，包括：显示面板，以及如权利要求1-5任一项所述的压电检测电路。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，还包括：覆盖所述显示面板的保护盖板；
所述压电检测电路中的压电器件设置于所述保护盖板面向所述显示面板的一侧。
8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板，所述液晶显示面板包括：相对而置的阵列基板和对向基板，以及设置于所述对向基板与所述阵列基板之间的液晶层；
所述压电器件设置于所述对向基板面向所述液晶层的一侧，或设置于所述阵列基板面向所述液晶层的一侧，或设置于所述对向基板背离所述液晶层的一侧，或设置于所述阵列基板背离所述液晶层的一侧。
9.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板为有机电致发光显示面板，所述有机电致发光显示面板包括：衬底基板，设置于所述衬底基板上的有机电致发光器件，以及覆盖所述有机电致发光器件的封装膜层；
所述压电器件设置于所述封装膜层背离所述有机电致发光器件的一侧，或设置于所述封装膜层与所述有机电致发光器件之间，或设置于所述衬底基板背离所述有机电致发光器件的一侧。
10.如权利要求6-9任一项所述的显示装置，其特征在于，所述压电检测电路中的压电器件位于所述显示面板的非显示区域，或位于所述显示面板的显示区域和非显示区域。
11.一种如权利要求1-5任一项所述的压电检测电路的检测方法，其特征在于，包括：
压电器件将压力信号转换为对应的直流电信号，或将声波信号转换为对应的交流电信号；
比较器在确定所述压电器件输出的电信号小于或等于预设阈值时，确定所述压电器件输出直流电信号，且在确定所述压电器件输出直流电信号时，将所述直流电信号输出至信号处理器；在确定所述压电器件输出的电信号大于预设阈值时，确定所述压电器件输出交流电信号，且在确定所述压电器件输出交流电信号时，将所述交流电信号输出至混频器；
所述混频器将接收到的交流电信号进行混频处理后输出混频信号；
所述信号处理器根据所述混频器输出的混频信号进行声音识别，根据所述比较器输出的直流电信号进行压力识别。
12.如权利要求11所述的检测方法，其特征在于，所述信号处理器根据所述混频器输出的混频信号进行声音识别，根据所述比较器输出的直流电信号进行压力识别，具体包括：
模数转换器将接收到的所述混频信号和所述直流电信号转换成数字信号；
数字信号处理器对所述混频信号转换后的数字信号进行声音识别；对所述直流电信号转换后的数字信号进行压力识别。
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