CN111429814B - 多功能智慧显示屏及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能智慧显示屏及其控制方法。所述多功能智慧显示屏包括：芯片阵列，包括呈阵列排布的多个量子阱二极管；外部光源，用于照射位于所述芯片阵列与所述外部光源之间的目标物体，使得所述芯片阵列对所述目标物体成像；驱动模块，连接所述芯片阵列，用于驱动所述量子阱二极管向外界发射光信号；分离模块，连接所述芯片阵列，用于分离第一电流和第二电流，所述第一电流是所述量子阱二极管探测外界光信号产生的光电流，所述第二电流是驱动所述量子阱二极管向外界发射光信号的驱动电流。本发明的显示屏既能实现图像显示功能，又能实现对目标物体成像的功能，还能在图像显示的同时对目标物体成像，扩展了显示屏的应用领域。

Description

多功能智慧显示屏及其控制方法

技术领域

本发明涉及照明、显示和光通信领域，尤其涉及一种多功能智慧显示屏及其控制方法。

背景技术

近年来，随着科技的进步与半导体产业的日益发达，电子产品例如个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、移动电话(mobile phone)、智慧型手机(smartphone)与笔记型电脑(notebook,NB)等产品的使用越来越普遍，并朝着便利、多功能且美观的设计方向进行发展，以提供使用者更多的选择。当使用者对电子产品的需求日渐提升，在电子产品中扮演重要角色的显示屏/显示面板(display screen/panel)亦成为设计者关注的焦点。

但是，现有的显示屏由于其结构的限制，往往只具有单一的显示功能，仅用于显示图片、文字或者视频等多媒体文件，功能较为单一。当需要对一目标物体成像时，则需要借助于另外的成像工具，从而限制了显示屏应用领域的进一步扩展。

因此，如何扩展显示屏的功能，从而进一步扩大显示屏的应用领域，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种多功能智慧显示屏及其控制方法，用于解决现有的显示屏功能较为单一的问题，以进一步扩展显示屏的应用领域。

为了解决上述问题，本发明提供了一种多功能智慧显示屏，包括：

芯片阵列，包括呈阵列排布的多个量子阱二极管，所述量子阱二极管能够在探测模式下探测外界光信号、能够在发光模式下向外界发射光信号、且能够在发光探测模式下同时探测外界光信号和向外界发射光信号；

外部光源，用于照射位于所述芯片阵列与所述外部光源之间的目标物体，使得所述芯片阵列对所述目标物体成像；

驱动模块，连接所述芯片阵列，用于驱动所述量子阱二极管向外界发射光信号；

分离模块，连接所述芯片阵列，用于分离第一电流和第二电流，所述第一电流是所述量子阱二极管探测外界光信号产生的光电流，所述第二电流是驱动所述量子阱二极管向外界发射光信号的驱动电流。

可选的，还包括：

透镜，位于所述外部光源与所述目标物体之间，用于聚焦所述外部光源的光线至所述目标物体。

可选的，还包括：

阵列模式控制模块，用于调整所述芯片阵列中所述量子阱二极管的模式；

数字开关，一端连接所述芯片阵列、另一端连接所述阵列模式控制模块，用于根据所述阵列模式控制模块的指令调整所述量子阱二极管的模式。

可选的，还包括：

模数信号处理模块，连接所述芯片阵列，用于对所述第一电流进行模数转换和译码判决；

处理器，连接所述模数信号处理模块，用于在所述译码判决确定所述第一电流超出一阈值范围时，提取所述第一电流进行信息处理，以实现对所述目标物体成像。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种上述任一项所述的多功能智慧显示屏的控制方法，包括如下步骤：

设置一目标物体于所述外部光源与所述芯片阵列之间；

所述外部光源照射所述目标物体；

所述芯片阵列中的各量子阱二极管分别探测外界光信号的强度是否发生改变，若是，则在相应的所述量子阱二极管中产生一第一电流；

提取所述第一电流进行信息处理，以对所述目标物体成像。

可选的，所述外部光源照射所述目标物体的具体步骤包括：

设置一透镜于所述外部光源与所述目标物体之间；

所述外部光源发射的光线经所述透镜照射所述目标物体。

可选的，提取所述第一电流进行信息处理的具体步骤包括：

对所述第一电流进行模数转换和译码判决；

在所述译码判决确定所述第一电流超出一阈值范围时，提取所述第一电流进行信息处理。

可选的，还包括如下步骤：

接收外部指令，调整所述芯片阵列中所述量子阱二极管的模式，所述量子阱二极管的模式包括探测模式、发光模式和发光探测模式。

可选的，还包括如下步骤：

在发光模式下，对所述芯片阵列中的所述量子阱二极管进行供压扫描，并调整扫描参数，实现图像显示。

可选的，还包括如下步骤：

在发光探测模式下，分离所述第一电流和第二电流，所述第二电流是驱动所述量子阱二极管向外界发射光信号的驱动电流。

本发明提供的多功能智慧显示屏及其控制方法，通过采用多个量子阱二极管构成芯片阵列，利用量子阱二极管具有发光、探测以及发光探测共存的特性，使得所述显示屏既能实现图像显示功能，又能实现对目标物体成像的功能，还能在图像显示的同时对目标物体成像，从而极大的丰富了显示屏的功能，扩展了显示屏的应用领域。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式中多功能智慧显示屏的结构框图；

附图2是本发明具体实施方式中的量子阱二极管处于不同模式时的结构示意图；

附图3是本发明具体实施方式中对目标物体成像时的结构示意图；

附图4是本发明具体实施方式中多功能智慧显示屏的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的多功能智慧显示屏及其控制方法的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种多功能智慧显示屏，附图1是本发明具体实施方式中多功能智慧显示屏的结构框图，附图2是本发明具体实施方式中的量子阱二极管处于不同模式时的结构示意图。如图1和图2所示，本具体实施方式提供的多功能智慧显示屏，包括：

芯片阵列10，包括呈阵列排布的多个量子阱二极管101，所述量子阱二极管101能够在探测模式下探测外界光信号、能够在发光模式下向外界发射光信号、且能够在发光探测模式下同时探测外界光信号和向外界发射光信号；

外部光源11，用于照射位于所述芯片阵列10与所述外部光源11之间的目标物体13，使得所述芯片阵列10对所述目标物体13成像；

驱动模块153，连接所述芯片阵列10，用于驱动所述量子阱二极管101向外界发射光信号；

分离模块152，连接所述芯片阵列10，用于分离第一电流和第二电流，所述第一电流是所述量子阱二极管101探测外界光信号产生的光电流，所述第二电流是驱动所述量子阱二极管101向外界发射光信号的驱动电流。

图2(a)是所述量子阱二极管101处于发光模式时的结构示意图，图2(b)是所述量子阱二极管101处于探测模式时的结构示意图，图2(c)是所述量子阱二极管101处于发光探测模式时的结构示意图。图2(a)、图2(b)和图2(c)中的E_c表示导带能级、E_v表示价带能级。所述量子阱二极管101包括衬底20，所述衬底20表面具有沿垂直于所述衬底20的方向依次叠置的n-GaN层21、多量子阱层22和p-GaN层23。所述n-GaN层21表面设置有n-电极25，所述p-GaN层23表面设置有p-电极24。

具体来说，在所述多功能智慧显示屏中包括呈阵列排布的多个像素单元，每一所述像素单元中具有一所述量子阱二极管101，因而多个所述量子阱二极管101也呈阵列排布，形成所述芯片阵列10。当所述芯片阵列10中的所述量子阱二极管101处于发光模式时，所述芯片阵列10相当于发光二极管阵列，通过对所述芯片阵列10中的所述量子阱二极管101进行供压扫描，控制扫描频率、扫描位置和扫描电压等扫描参数，调控每一所述量子阱二极管101的是否点亮(即是否向外界发射光信号)，从而将图像信息进行动态输出显示，实现所述多功能智慧显示屏的图像显示功能。

当所述芯片阵列10中的所述量子阱二极管101处于探测模式时，所述芯片阵列10相当于光电二极管阵列。当所述目标物体13被置于所述外部光源11与所述芯片阵列10之间时，所述芯片阵列10中若干个所述量子阱二极管101所处外界环境的光场受到所述目标物体13的影响，例如所述量子阱二极管101所处的外界环境的光强度增大或者减小，从而在若干个所述量子阱二极管101中产生光电流，即所述第一电流。通过对每个所述量子阱二极管101的位置及其产生的光电流情况进行分析，即可获取所述目标物体13的像信息，实现所述多功能智慧显示屏的成像功能。其中，根据所述芯片阵列10中产生的光电流(即第一电流)对目标物体13成像的具体方法，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如由于受外界光场变化的影响，所述芯片阵列10中每个所述量子阱二极管101产生的光电流大小不同，通过对所有所述量子阱二极管101产生的光电流进行归一化处理后，生成相应的图像信息，实现成像。

附图3是本发明具体实施方式中对目标物体成像时的结构示意图。举例来说，当所述目标物体13为一十字形开口图案的掩模版时，所述外部光源11发射的光线经所述掩模版的十字形开口照射至所述芯片阵列10上的部分所述量子阱二极管101中，从而使得部分所述量子阱二极管101所处外界环境的光强度发生改变，以在相应的所述量子阱二极管101中产生所述第一电流。通过对所述芯片阵列10中产生的所述第一电流进行提取分析，能够获取所述十字形图像。本领域技术人员还可以根据实际需要将对所述目标物体13成的像在另一显示界面显示，例如将所述十字形图像在不同于所述多功能智慧显示屏的显示界面30中进行显示。本具体实施方式是以所述量子阱二极管101所处外界环境的光强度增强，从而实现对目标物体成像为例进行说明。本领域技术人员还可以根据实际需要，还可以所述量子阱二极管101所处外界环境的光强度减弱，来实现对目标物体的成像，只要所述量子阱二极管101所处外界环境的光强度发生改变即可实现对目标物体的成像。图3中的箭头表示所述外部光源11发射的光线的传输路径。

当所述芯片阵列10中的所述量子阱二极管101处于发光探测模式时，所述芯片阵列10同时具备发光二极管阵列和光电二极管阵列的功能。此时，所述多功能智慧显示屏采用全双工光通信实现显示终端的信息双向通信，作为显示器实时输出图像信息的同时，能够感知外部光环境的改变，产生光电流，在提取光电流进行信息处理之后，对目标物体成像。同时，通过在与所述芯片阵列10连接的单片机15中设置所述分离模块152，对用于驱动所述量子阱二极管101点亮的所述驱动模块153中的驱动电流(即第二电流)和所述第一电流进行分离，使得所述多功能智慧显示屏的图像显示功能和目标物体成像功能同时进行，且相互不影响。

可选的，所述多功能智慧显示屏还包括：

透镜12，位于所述外部光源11与所述目标物体13之间，用于聚焦所述外部光源11的光线至所述目标物体13。

具体来说，通过在所述外部光源11与所述目标物体13之间设置所述透镜12，可以将所述外部光源11发射的光线聚焦至所述目标物体13，从而增强所述芯片阵列10所处外界环境光强度的改变，进而提高对所述目标物体13成像的精准度。

可选的，所述多功能智慧显示屏还包括：

阵列模式控制模块154，用于调整所述芯片阵列10中所述量子阱二极管101的模式；

数字开关14，一端连接所述芯片阵列10、另一端连接所述阵列模式控制模块154，用于根据所述阵列模式控制模块154的指令调整所述量子阱二极管101的模式。

具体来说，所述数字开关14包括发光电路、探测电路和发光探测电路，所述发光电路用于控制所述量子阱二极管101开启发光模式，所述探测电路用于控制所述量子阱二极管101开启探测模式，所述发光探测电路用于控制所述量子阱二极管101开启发光探测模式。所述发光电路、所述探测电路和所述发光探测电路的导通与否，由所述单片机15中所述阵列模式控制模块154控制，即所述单阵列模式控制模块154控制所述数字开关14中选通哪路电路导通，从而切换所述芯片阵列10的工作模式。本领域技术人员也可以根据实际需要采用MOS管替代所述数字开关14。

可选的，所述多功能智慧显示屏还包括：

模数信号处理模块151，连接所述芯片阵列10，用于对所述第一电流进行模数转换和译码判决；

处理器16，连接所述模数信号处理模块151，用于在所述译码判决确定所述第一电流超出一阈值范围时，提取所述第一电流进行信息处理，以实现对所述目标物体成像。

具体来说，所述模数信号处理模块151中包括模数转换单元和译码判决单元。所述模数转换单元将所述第一电流的模拟信号转换为数字信号。所述译码判决单元连接所述模数转换单元，用于对经所述模数转换单元转换的所述光电流进行译码处理，并判断经所述译码处理后的所述第一电流是否超出所述阈值范围。当所述译码判决单元确认所述光电流超出所述阈值范围(即确认所述第一电流的产生是由于所述目标物体造成)时，则发送一控制信号给所述处理器16，所述处理器16对提取的所述第一电流进行分析，从而获取所述目标物体13的像信息。反之，当所述译码判决单元确认所述光电流未超出所述阈值范围时，则不发送所述控制信号给所述处理器16。本具体实施方式中的所述阈值范围是指，没有目标物体干扰时所述量子阱二极管101探测外界环境光所产生的光电流的范围。本具体实施方式中所述阈值范围的具体数值，本领域技术人员可以根据所述芯片阵列10所处的外界环境进行设置，本具体实施方式对此不作限定。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种上述任一项所述的多功能智慧显示屏的控制方法，附图4是本发明具体实施方式中多功能智慧显示屏的控制方法流程图。所述多功能智慧显示屏的结构可参见图1-图3。如图1-图4所示，本具体实施方式提供的多功能智慧显示屏的控制方法，包括如下步骤：

步骤S41，设置一目标物体13于所述外部光源11与所述芯片阵列10之间；

步骤S42，所述外部光源11照射所述目标物体13；

步骤S43，所述芯片阵列10中的各量子阱二极管101分别探测外界光信号的强度是否发生改变，若是，则在相应的所述量子阱二极管101中产生一第一电流；

步骤S44，提取所述第一电流进行信息处理，以对所述目标物体13成像。

可选的，所述外部光源11照射所述目标物体13的具体步骤包括：

设置一透镜12于所述外部光源11与所述目标物体13之间；

所述外部光源11发射的光线经所述透镜12照射所述目标物体13。

可选的，提取所述第一电流进行信息处理的具体步骤包括：

对所述第一电流进行模数转换和译码判决；

在所述译码判决确定所述第一电流超出一阈值范围时，提取所述第一电流进行信息处理。

可选的，多功能智慧显示屏的控制方法还包括如下步骤：

接收外部指令，调整所述芯片阵列10中所述量子阱二极管101的模式，所述量子阱二极管101的模式包括探测模式、发光模式和发光探测模式。

可选的，多功能智慧显示屏的控制方法还包括如下步骤：

在发光模式下，对所述芯片阵列10中的所述量子阱二极管101进行供压扫描，并调整扫描参数，实现图像显示。

可选的，多功能智慧显示屏的控制方法还包括如下步骤：

在发光探测模式下，分离所述第一电流和第二电流，所述第二电流是驱动所述量子阱二极管101向外界发射光信号的驱动电流。

本具体实施方式提供的多功能智慧显示屏及其控制方法，通过采用多个量子阱二极管构成芯片阵列，利用量子阱二极管具有发光、探测以及发光探测共存的特性，使得所述显示屏既能实现图像显示功能，又能实现对目标物体成像的功能，还能在图像显示的同时对目标物体成像，从而极大的丰富了显示屏的功能，扩展了显示屏的应用领域。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能智慧显示屏，其特征在于，包括：

芯片阵列，包括呈阵列排布的多个量子阱二极管，所述量子阱二极管能够在探测模式下探测外界光信号、能够在发光模式下向外界发射光信号、且能够在发光探测模式下同时探测外界光信号和向外界发射光信号；

外部光源，用于照射位于所述芯片阵列与所述外部光源之间的目标物体，在所述探测模式下，所述芯片阵列中若干个所述量子阱二极管所处环境的光强受所述目标物体影响，所述芯片阵列中所述量子阱二极管产生的光电流大小不同，通过对所有所述量子阱二极管产生的光电流进行归一化处理后，使得所述芯片阵列对所述目标物体成像；

驱动模块，连接所述芯片阵列，用于驱动所述量子阱二极管向外界发射光信号；

分离模块，连接所述芯片阵列，用于分离第一电流和第二电流，所述第一电流是所述量子阱二极管探测外界光信号产生的光电流，所述第二电流是驱动所述量子阱二极管向外界发射光信号的驱动电流。

2.根据权利要求1所述的多功能智慧显示屏，其特征在于，还包括：

透镜，位于所述外部光源与所述目标物体之间，用于聚焦所述外部光源的光线至所述目标物体。

3.根据权利要求1所述的多功能智慧显示屏，其特征在于，还包括：

阵列模式控制模块，用于调整所述芯片阵列中所述量子阱二极管的模式；数字开关，一端连接所述芯片阵列、另一端连接所述阵列模式控制模块，用于根据所述阵列模式控制模块的指令调整所述量子阱二极管的模式。

4.根据权利要求1所述的多功能智慧显示屏，其特征在于，还包括：

模数信号处理模块，连接所述芯片阵列，用于对所述第一电流进行模数转换和译码判决；

处理器，连接所述模数信号处理模块，用于在所述译码判决确定所述第一电流超出一阈值范围时，提取所述第一电流进行信息处理，以实现对所述目标物体成像。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的多功能智慧显示屏的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

设置一目标物体于所述外部光源与所述芯片阵列之间；

所述外部光源照射所述目标物体；

所述芯片阵列中的各量子阱二极管分别探测外界光信号的强度是否发生改变，若是，则在相应的所述量子阱二极管中产生一第一电流；

提取所述第一电流进行信息处理，通过对所有所述量子阱二极管产生的光电流进行归一化处理，以对所述目标物体成像。

6.根据权利要求5所述的多功能智慧显示屏的控制方法，其特征在于，所述外部光源照射所述目标物体的具体步骤包括：

设置一透镜于所述外部光源与所述目标物体之间；

所述外部光源发射的光线经所述透镜照射所述目标物体。

7.根据权利要求5所述的多功能智慧显示屏的控制方法，其特征在于，提取所述第一电流进行信息处理的具体步骤包括：

对所述第一电流进行模数转换和译码判决；

在所述译码判决确定所述第一电流超出一阈值范围时，提取所述第一电流进行信息处理。

8.根据权利要求5所述的多功能智慧显示屏的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

接收外部指令，调整所述芯片阵列中所述量子阱二极管的模式，所述量子阱二极管的模式包括探测模式、发光模式和发光探测模式。

9.根据权利要求8所述的多功能智慧显示屏的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在发光模式下，对所述芯片阵列中的所述量子阱二极管进行供压扫描，并调整扫描参数，实现图像显示。

10.根据权利要求8所述的多功能智慧显示屏的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在发光探测模式下，分离所述第一电流和第二电流，所述第二电流是驱动所述量子阱二极管向外界发射光信号的驱动电流。

Images