CN111221411A - 画屏 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种画屏，属于显示技术领域，其可解决现有的画屏与用户的交互性差的不足。本发明画屏包括：显示屏；采集单元，用于检测用户作用在显示屏上或显示屏的出光侧的操作，以获得用户的生理信息和手势信息；显示控制单元，用于根据生理信息和手势信息控制显示屏显示相应的图像内容。

Description

画屏

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种画屏。

背景技术

画屏是一种将图画进行展示的显示器件。相关技术中，画屏只能根据用户一些特定的手势操作改变显示。

可见，相关技术中的画屏与用户的交互性差，无法根据与用户相关的多个维度的信息进行显示。

发明内容

本发明至少部分解决现有的画屏与用户的交互性差的不足，提供了一种能根据与用户相关的多维度的信息控制显示的图像内容的画屏。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种画屏，包括显示屏，所述画屏还包括：

采集单元，用于检测用户作用在所述显示屏上或所述显示屏的出光侧的操作，以获得用户的生理信息和手势信息；

显示控制单元，用于根据所述生理信息和所述手势信息控制所述显示屏显示相应的图像内容。

可选地，所述显示控制单元加载有基于机器学习算法训练得到的分类器，所述分类器用于根据所述手势信息、所述生理信息分类得到控制命令，所述控制命令用于控制所述显示屏显示相应的图像内容。

可选地，所述采集单元包括：

多个所述光敏传感器，用于采集由所述显示屏的出光侧入射的光信号；

多个所述压力传感器，用于采集作用于所述显示屏上的压力信号；

计算模块，用于根据所述光信号和压力信号，确定用户的所述生理信息和所述手势信息。

可选地，所述采集单元还包括：多个红外发射器，用于从所述显示屏内向所述显示屏的出光侧发射红外光；

用户的所述生理信息至少包括用户的体温信息和心率信息；

所述光敏传感器能接收由用户的手指反射的红外光信号，并将所述红外光信号转换为第一电信号；

所述光敏传感器能接收由用户手指发出的红外光信号，并将用户手指发出的红外光信号转换为第二电信号；

计算模块用于根据所述第一电信号获得所述心率信息，还用于根据所述第二电信号获得用户的体温。

可选地，所述红外发射器和所述光敏传感器在所述显示屏出光面上的正投影无重合部分。

可选地，所述光敏传感器能接收所述显示屏的出光侧入射的光信号，并将该光信号转转换为第三电信号；

所述计算模块，用于根据所述第三电信号确定手指位置，根据所述手指位置确定所述手势信息。

可选地，所述压力传感器能接收用户作用在所述显示屏上的压力信息，并将所述压力信息转换为第四电信号；

所述计算模块，用于根据所述第四电信号确定手指位置，根据所述手指位置确定所述手势信息。

可选地，所述光敏传感器还能接收由用户面部反馈的结构光信息，并将所述结构光信息转换为第五电信号；

所述计算模块还用于根据所述第五电信号生成用户的人脸三维模型，并根据所述人脸三维模型获得所述用户的表情信息；

所述显示控制单元还用于根据所述表情信息控制所述显示屏显示相应的图像内容。

可选地，所述光敏传感器包括光敏元件和第一晶体管，所述光敏元件包括层叠设置的第一导电层、光敏层、第二导电层，所述第一晶体管包括第一极、第二极和控制极，所述第一导电层与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第一晶体管的第二极与光信号读取线电连接。

可选地，所述压力传感器包括压力元件和第二晶体管，所述压力元件包括层叠设置的第三导电层、压敏层、第四导电层，所述第二晶体管包括第一极、第二极和控制极，所述第三导电层和所述第二晶体管的第一极或所述控制极电连接；

其中，所述第二晶体管的控制极复用为所述压力元件的第三导电层。

可选地，多个所述光敏传感器排布成第一阵列结构，多个所述压力传感器排布成第二阵列结构。

附图说明

图1为本发明画屏的一种实施例的采集单元的部分结构示意图；

图2为图1中的光敏传感器的结构示意图；

图3为图1中的压力传感器的结构示意图；

图4为图1中的压力传感器的工作原理图；

图5为本发明画屏的一种实施例中的光敏传感器和压力传感器的分布图；

图6为本发明画屏的另一种实施例中的光敏传感器和压力传感器的分布图；

其中，附图标记为：01、基底；011、栅绝缘层；012、保护层；10、光敏传感器；11、第一晶体管的有源层；12a、第一晶体管的第一极；12b、第一晶体管的第二极；13、第一晶体管的控制极；14、光敏元件；14a、第一导电层；14b、第二导电层；14c、光敏层；20、压力传感器；21、第二晶体管的有源层；22a、第二晶体管的第一极；22b、第二晶体管的第二极；23、第二晶体管的控制极；24、压力元件；24a、第三导电层；24b、第四导电层；24c、压敏层。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例中的所采用的晶体管可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性的相同器件，由于采用的晶体管的源极和漏极在一定条件下是可以互换的，所以其源极、漏极从连接关系的描述上是没有区别的。在本发明实施例中，为区分晶体管的源极和漏极，将其中一极称为第一极，另一极称为第二极，栅极称为控制极。

除非另外定义，本发明实施例公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语一直出该词前面的元件或误检涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述的对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至6所示，本实施例提供一种画屏，包括：

显示屏；

采集单元，用于检测用户作用在显示屏上或显示屏的出光侧的操作，以获得用户的生理信息和手势信息；

显示控制单元，用于根据手势信息和生理信息控制显示屏显示相应的图像内容。

本实施例中，用户的操作包括手势操作，该手势操作根据作用于显示屏上(即与显示屏接触)和作用于显示屏的出光侧(即不与显示屏接触)分为接触手势操作和凌空手势操作，其中接触手势操作，如触摸显示、按压显示屏，在显示屏上滑动。凌空手势操作，如手指在距离显示屏一定的距离范围内(如，0.5mm至5mm)定位、滑动。

本实施例的画屏的采集单元，可根据用户的操作(如手势操作)获得手势信息，即确定用户给出的是什么手势。同时，采集单元还可获得用户的生理信息，即确定用户的部分生理状态参数。显示控制单元则可综合该生理信息和手势信息，控制显示屏显示显示相应的图像内容。

在实际应用场景中，与手势信息和生理信息相应的“图像内容”可以根据实际需要设置，例如，画屏当前显示的是图像A，当检测到用户操作时，改变图像A的亮度、图像饱和度等显示参数，则改变参数后的图像A就是所需的“图像内容”；再例如，画屏当前显示的是图像B，当检测到用户操作时，在画屏上显示图像C，则图像C就是所需的“图像内容”。

本发明实施例提供的画屏，用户对画屏进行操作时，显示内容除根据操作手势的不同改变，还根据用户的生理信息改变，而生理信息是用户心理的隐性体现，例如，心率过可能代表用户很兴奋。本实施例中，显示屏上显示的图像内容能够根据用户的抽象的心理信息改变，从而能够更好的在显示屏上显示符合用户心意的图像内容，进一步的提升了用户体验，改善画屏与用户的交互性。

可选地，显示控制单元加载有基于机器学习算法训练得到的分类器，分类器用于根据手势信息、生理信息分类得到控制命令，控制命令用于控制显示屏显示相应的图像内容。

本实施例中，分类器可以是根据决策树、神经网络等机器学习算法训练得到的。用户的生理信息和手势信息作为分类器的输入，分类器能输出应当在显示屏上显示的图像内容的控制信号。分类器能够快速、准确地根据多个维度的参考信息计算出显示屏上应当显示的图像内容，从而在迅速响应用户操作的前提下，能够准确地在显示屏上输出符合用户需求的图像内容。

可选地，采集单元包括：

多个光敏传感器10，用于采集由显示屏的出光侧入射的光信号。

多个压力传感器20，用于采集作用于显示屏上的压力信号。

计算模块，用于根据光信号和压力信号，确定用户的生理信息和手势信息。

其中，画屏具有基底01，光敏传感器10、压力传感器20可以设置在基底01上，参见图1、2和3。

上述方案中，用户的操作能够引起显示屏的出光侧的光信息发生变化，通过捕捉该光信息的变化生成相应的光信号，同时，用户的操作能够引起显示屏的压力变化，通过捕捉该压力的变化生成相应的压力信号，然后，根据该光信号和压力信号即可分析出用户的生理信息和手势信息。

可选地，采集单元还包括：多个红外发射器，用于从显示屏内向显示屏的出光侧发射红外光；

用户的生理信息至少包括用户的体温信息和心率信息；

光敏传感器10能接收由用户的手指反射的红外光信号，并将红外光信号转换为第一电信号；

光敏传感器10能接收由用户手指发出的红外光信号，并将用户手指发出的红外光信号转换为第二电信号；

计算模块用于根据第一电信号获得心率信息，还用于根据第二电信号获得用户的体温。

其中，用户进行手势操作时，红外发射器发射的红外光照射在手指(半透明且具有血管的部位)后，会被吸收一部分，所以反射的红外光信号会变弱，而且由于血液中的氧浓度不同，即心脏跳动会将含有血氧的血液有规律的输送人体的血管中，所以人体手指的吸光率也会规律的改变，所以光敏传感器10接受的红外光信号会出现不同，从而能够计算用户的心率信息。

其中，用户进行手势操作时，手指与显示屏接触，或者手指虽然没有接触显示屏但是距离显示屏很近的距离(如，0.5mm至5mm)，此时，手指发出的红外光信号能够被光敏传感器10采集到，从而能够获得用户的体温信息。

当然，用户进行其他操作时，光敏传感器10能接收用户其他身体部位发出的红外光信号，例如，用户的脸部与显示屏接触等。

该方案中，红外发射器发出的红外光为不可见光，故不会影响画屏的图像显示。

更一步优选地，红外发射器和光敏传感器10在显示屏出光面上的正投影无重合部分。

其中，当用户有操作时，红外发射器出射的红外光被手指或人脸反射至光敏传感器10，且在没有用户操作时，需要保证红外发射器出射的红外光不会直接被光敏传感器10接收，因此，红外发射器和光敏传感器10在显示屏方向上的投影不重叠，从而避免了在没有用户操作时，红外发射器发出的红外光对画屏所显示图像内容有影响。

可选地，光敏传感器10能接收显示屏的出光侧入射的光信号，并将该光信号转转换为第三电信号。

计算模块，用于根据第三电信号确定手指位置，手指位置确定手势信息。

用户进行手势操作时，该手势操作能够引起射入显示屏的光(如，环境光或红外光)的变化，通过检测射入显示屏的光的变化可以获得用户的手势信息，在这里手势信息可以包括：在显示屏上的滑动轨迹、触摸同一位置的持续时间等。

当然，原则上，为了获得用户的手势操作，光敏传感器10采集的光信号可以是射入显示屏内的环境光的光信息，也可以是由显示屏内向外出射的采样光经手指反射的光信息。由于，采集单元包括多个红外发射器，故为了优选地，为了获得用户的手势操作，光敏传感器10采集的光信号是手指反射的红外发射器发出的红外光信号，从而，光敏传感器10采集到的红外光信号，即可作为计算用户的手势信息的参考信号，也可以作为用户的心率信息参考信号。

可选地，压力传感器20能接收用户作用在显示屏上的压力信息，并将压力信息转换为第四电信号；

计算模块，用于根据第四电信号确定手指位置，根据手指位置确定手势信息。

其中，当用户作用于显示屏上接触手势操作时，压力传感器20能够捕捉到用户作用于显示屏上的压力值、显示屏上的受压位置以及显示屏上不同位置受压的时序等压力相关信息，根据以上压力相关信息能够获得用户的手势信息。

可选地，光敏传感器10还能接收由用户面部反馈的结构光信息，并将结构光信息转换为第五电信号；

计算模块还用于根据第三电信号生成用户的人脸三维模型，并根据人脸三维模型获得用户的表情信息；

显示控制单元还用于根据表情信息控制显示屏显示相应的图像内容。

其中，结构光可以是激光条纹、格雷码、正弦条纹、非均匀散斑等，用户面部反馈的结构光信息能够映射出人脸的轮廓和深度信息等人脸三维模型相关的信息。

从而，通过人脸三维模型即可确定用户当前的表情(例如高兴、伤心)，而表情信息显然是用户心理的体现，从而也可根据表情信息调整图像内容，使显示的内容更符合用户的心理。

而且，根据第五光信号生成的人脸三维模型，相对照片等二维信息更加准确，进而，能够获得更准确的用户的表情信息。

为了简化画屏的结构，进一步的优选地，红外发射器能够发出结构光并被人脸反馈。

当然，手势操作时，也可以采用结构光照射至用户的手指，通过手指反馈的结构光信息，获得用户的手势信息，从而能够得到更准确的手势信息。

以下说明光敏传感器10和压力传感器20的可选结构。

可选地，如图1和2所示，光敏传感器10包括光敏元件14和第一晶体管，光敏元件14包括层叠设置的第一导电层14a、光敏层14c、第二导电层14b，第一晶体管包括第一极12a、第二极12b和控制极13，第一导电层14a与第一晶体管的第一极12a电连接，第一晶体管的第二极12b与光信号读取线电连接。

其中，光敏层14c为红外光敏层14c，在检测到红外光后将产生电荷，电荷经由第一晶体管的第一极12a(如漏极)传递至与第一晶体管的第二极12b(如源极)连接的光信号读取线，由光信号读取线将电信号传递给显示控制单元，实现光信号的检测。

通过控制不同第一晶体管的控制极13的电压，即可决定光信号读取线中的信号来自哪个光敏元件14，从而一条光信号读取线可连接多个光敏元件14，从而简化了采集单元的结构。

上述方案中，光敏元件14的光敏层14c优选能够采集红外光信号，因此，从而光敏传感器10采集的光信号能够作为用户手势操作信息、生理信息、表情信息三个维度的信息分析的参考数据，从而，简化了采集单元的硬件结构。

图1和图2中示出的第一晶体管为顶栅型晶体管，第一晶体管的有源层11比第一晶体管的控制极13(栅极)更靠近基底01，在第一晶体管的有源层11和第一晶体管的控制极13之间设有栅绝缘层011。在第一晶体管的控制极13上方设有保护层012，以保护第一晶体管的控制极13不受位于第一晶体管的控制极13上方的功能层(如，光敏元件14)的影响。当然，第一晶体管也可以为底栅型晶体管。

可选地，如图1和3所示，压力传感器20包括压力元件24和第二晶体管，压力元件24包括层叠设置的第三导电层24a、压敏层24c、第四导电层24b，第二晶体管包括第一极22a、第二极22b和控制极23，第三导电层24a和第二晶体管的第一极23a或控制极23电连接。

上述方案中，压力元件24是三层层叠结构(三明治结构)，位于第三导电层24a和第四导电层24b之间的压敏层24c可以为压电材料，也可以为压阻材料。

如图4所示，压力元件24的第三导电层24a和第二晶体管的控制极23(栅极)电连接，当有压力施加在压力元件24的第四导电层24b上时，可能会引起压敏层24c得失电子，同时压敏层24c的厚度也可能发生变化，从而第二晶体管的栅极电位发生变化，从而，第二晶体管的栅漏电压变化，在输出端Vout得到变化的电流或电压信号，从而确定压力大小。当然，输出端还可继续通过电阻等连接电压端Vdd。

进一步地，将压力元件24的第三导电层24a和第二晶体管的控制极23(栅极)电连接，能够实现信号的内部放大，从而，能够得到更精准地确定压力信号。

其中，第二晶体管的控制极23复用为压力元件24的第三导电层24a，以进一步简化采集单元的结构。

图1和图3中示出的第二晶体管为顶栅型晶体管，第二晶体管的有源层21比第二晶体管的控制极23(栅极)更靠近基底01，在第二晶体管的有源层21和第二晶体管的控制极23之间设有栅绝缘层011。在第二晶体管的控制极23上方设有保护层012，以避免第二晶体管的控制极23受到位于第二晶体管的控制极23上方的功能层(如，压敏元件24)的影响。当然，第二晶体管也可以为底栅型晶体管。

可选地，如图5和6所示，多个光敏传感器10排布成第一阵列结构，多个压力传感器20排布成第二阵列结构。

该方案中，多个光敏传感器10均匀排布成第一阵列结构，故用户对显示屏上任意位置手势操作时，采集单元均可以捕捉到光信号。即采集单元对光的捕捉范围大，从而能够更好的采集用户的生理信息和手势信息，同时采集单元对光的捕捉范围大能够更好的捕捉用户的脸部反射的光结构，从而能够更好的生成用户的人脸三维模型，进而获得的用户的表情信息也更准确。

多个压力传感器20均匀排布成第二阵列结构，故用户对显示屏上任意位置按压时，采集单元均可以捕捉到压力信号，从而，能够更好的获得用户的手势操作。

具体的，通常而言，将显示中表示图像的最小单位称为像素。在彩色显示中，可以将每个像素再分为红(R)、绿(G)、蓝(B)这三种颜色，将RGB三种颜色的任意一种的点称为子像素。

在上述方案中，画屏的基底01上还设有多个子像素，多个子像素均匀地排布在基底01上。可将基底01划分为多个显示区域，每个显示区域有至少一个子像素，还可以有一个光敏传感器10和一个压力传感20。例如，如图5所示，多个子像素可以分为红色子像素R、绿色子像素G以及蓝色子像素B。每个显示区域(图5中每个虚线框内的区域)内有一个子像素，还有一个光敏传感器10和一个压力传感20。再例如，如图6所示，多个子像素同样可以分为红色子像素R、绿色子像素G以及蓝色子像素B。每个显示区域(图6中每个虚线框内的区域)内有子像素、光敏传感器10和压力传感20三者中的一者。

当然，子像素、光敏传感器10和压力传感20在基底01上的排布方式不限于上述方式。

为了便于画屏的制备，像素晶体管的至少部分层结构与第一晶体管和/或第二晶体管的对应层结构同层设置。例如，像素晶体管的控制极(栅极)、第一晶体管的控制极(栅极)、第二晶体管的控制极(栅极)三者同层设置。

本发明画屏中，像素晶体管、第一晶体管、第二晶体管的尺寸可以为0.1至0.5mm。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (11)

1.一种画屏，包括显示屏，其特征在于，所述画屏还包括：

采集单元，用于检测用户作用在所述显示屏上或所述显示屏的出光侧的操作，以获得用户的生理信息和手势信息；

显示控制单元，用于根据所述生理信息和所述手势信息控制所述显示屏显示相应的图像内容。

2.根据权利要求1所述的画屏，其特征在于，所述显示控制单元加载有基于机器学习算法训练得到的分类器，所述分类器用于根据所述手势信息、所述生理信息分类得到控制命令，所述控制命令用于控制所述显示屏显示相应的图像内容。

3.根据权利要求1所述的画屏，其特征在于，所述采集单元包括：

多个所述光敏传感器，用于采集由所述显示屏的出光侧入射的光信号；

多个所述压力传感器，用于采集作用于所述显示屏上的压力信号；

计算模块，用于根据所述光信号和压力信号，确定用户的所述生理信息和所述手势信息。

4.根据权利要求3所述的画屏，其特征在于，所述采集单元还包括：

多个红外发射器，用于从所述显示屏内向所述显示屏的出光侧发射红外光；

用户的所述生理信息至少包括用户的体温信息和心率信息；

所述光敏传感器能接收由用户的手指反射的红外光信号，并将所述红外光信号转换为第一电信号；

所述光敏传感器能接收由用户手指发出的红外光信号，并将用户手指发出的红外光信号转换为第二电信号；

计算模块用于根据所述第一电信号获得所述心率信息，还用于根据所述第二电信号获得用户的体温。

5.根据权利要求4所述的画屏，其特征在于，所述红外发射器和所述光敏传感器在所述显示屏出光面上的正投影无重合部分。

6.根据权利要求3所述的画屏，其特征在于，所述光敏传感器能接收所述显示屏的出光侧入射的光信号，并将该光信号转转换为第三电信号；

所述计算模块，用于根据所述第三电信号确定手指位置，根据所述手指位置确定所述手势信息。

7.根据权利要求3所述的画屏，其特征在于，所述压力传感器能接收用户作用在所述显示屏上的压力信息，并将所述压力信息转换为第四电信号；

所述计算模块，用于根据所述第四电信号确定手指位置，根据所述手指位置确定所述手势信息。

8.根据权利要求3所述的画屏，其特征在于，

所述光敏传感器还能接收由用户面部反馈的结构光信息，并将所述结构光信息转换为第五电信号；

所述计算模块还用于根据所述第五电信号生成用户的人脸三维模型，并根据所述人脸三维模型获得所述用户的表情信息；

所述显示控制单元还用于根据所述表情信息控制所述显示屏显示相应的图像内容。

9.根据权利要求3所述的画屏，其特征在于，所述光敏传感器包括光敏元件和第一晶体管，所述光敏元件包括层叠设置的第一导电层、光敏层、第二导电层，所述第一晶体管包括第一极、第二极和控制极，所述第一导电层与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第一晶体管的第二极与光信号读取线电连接。

10.根据权利要求3所述的画屏，其特征在于，所述压力传感器包括压力元件和第二晶体管，所述压力元件包括层叠设置的第三导电层、压敏层、第四导电层，所述第二晶体管包括第一极、第二极和控制极，所述第三导电层和所述第二晶体管的第一极或所述控制极电连接；

其中，所述第二晶体管的控制极复用为所述压力元件的第三导电层。

11.根据权利要求3所述的画屏，其特征在于，多个所述光敏传感器排布成第一阵列结构，多个所述压力传感器排布成第二阵列结构。

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