CN113223432B - 一种显示面板和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种显示面板和显示装置，所述显示面板包括玻璃基板，玻璃基板上呈阵列结构排列有多个像素电极，其特征在于：在玻璃基板上还设置多个声波接收器，所述声波接收器位于显示像素之间，且相邻传感器之间的距离大于声波的最小波长。采用本申请的方案，不用在面板上单独设置区域来放置麦克风和喇叭，节约了空间，且多个声波接收器相互存在一定的距离，这样根据多个声波接收器接收的信号强弱可以判断出声音的大致方位，进而可以针对识别的方向进行定向语音发送，且由于相邻的声波接收器之间的距离大于声波的最小波长，能够避免声波之间的传输干涉。

Description

一种显示面板和显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其是涉及一种可语音交互的显示技术，更具体涉及一种显示面板和显示装置。
背景技术
随着显示交互及声纹识别技术的发展，对于语音交互需求也越来越高，比如常见应用在手机、平板电脑和智能电视等电子设备上，目前，语音交互都采用麦克风和喇叭进行声音的采集和发送，要给麦克风和喇叭留出合适的位置，这就需要占据一定的面积，使得显示面积的扩大受到限制。另外，由于声音接收和发送位置固定，导致在不同位置出现的声音收集和接听的效果也不同，靠近麦克风和喇叭位置处的效果好一些，而远离麦克风和喇叭位置处的效果差很多。
另外，在语音交互中，有识别不同人的功能需求，此时需要进行声纹识别，但目前声纹识别大多采用云服务进行算法识别，速度较慢。
发明内容
本申请的目的在于提供一种解决上述问题的显示面板和显示装置，其在硬件处理上采用多点采集的方法，同时同步接收同一信号的多个采样特征，采用屏上声波信号接收方法，在目前声音检测的基础上，根据语音接收器的特性，具体而言，本申请涉及一种显示面板，包括玻璃基板，玻璃基板上呈阵列结构排列有多个像素电极，在玻璃基板上还设置多个声波接收器，所述声波接收器位于显示像素之间，且相邻传感器之间的距离大于声波的最小波长。
进一步地，所述多个声波接收器在面板每条边缘位置设置至少三个，中央设置至少一个。
进一步地，所述多个声波接收器沿着两个垂直的轴线对称布置。
进一步地，所述多个声波接收器，呈阵列排列。
进一步地，所述声波接收器背电极和表面设置有金属层驻极体，驻极体与背电极之间的中间位置为空气，使得驻极体表面金属与背电极以及两者之间的驻极体和空气构成一个平板电容结构。
进一步地，所述背电极上设置有通孔，驻极体与背电极之间的空气可从所述通孔进出。
进一步地，所述驻极体与背电极通过外壳固定在玻璃基板上。
本申请还提供一种显示装置，其特征在于包括了上述任一项所述的显示面板。
进一步地，还包括声音采集电路，其包括MCU控制器、ADC采集电路和高阻抗放大电路，其中高阻抗放大电路用于将各声波接收器的信号放大后发送给ADC采集电路，ADC采集电路对采集的信号进行模数转换，并将结果发送给MCU控制器进行运算。
进一步地，所述高阻抗放大电路和ADC采集电路采集电路之间设置有阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路包括电阻RL和电容C，其中电阻RL和电容C均与放大电路输出端的正极连接，电阻RL另一端接电源VDD,电容C另一端接输出VOUT，放大电路输出端的负极接地。
发明效果：
采用本申请的方案，不用在面板上单独设置区域来放置麦克风和喇叭，节约了空间，且多个声波接收器相互存在一定的距离，这样根据多个声波接收器接收的信号强弱可以判断出声音的大致方位，进而可以针对识别的方向进行定向语音发送。且由于相邻的声波接收器之间的距离大于声波的最小波长，能够避免声波之间的传输干涉。
附图说明
图1是本申请显示面板示意图；
图2是本申请声波接收器间距示意图；
图3是本申请另一方案显示面板示意图；
图4是本申请另一方案显示面板示意图；
图5是本申请声波接收器结构示意图；
图6是本申请声波采集电路示意图；
图7是本申请阻抗匹配电路示意图；
图8是本申请显示装置工作方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好的理解本申请，下面结合附图和实施方法对本申请作进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，本申请的显示面板，包括玻璃基板1，位于玻璃基板上的呈阵列结构排布的多个像素电极2，以及位于显示像素之间的多个声波接收器3，其中，如图2所示，相邻的声波接收器3之间的距离(包括横向距离d1,纵向距离d2)大于声波的最小波长。在本申请中，根据声波公式λ＝v/f，其中，λ是声波的波长，v是声波在空气中传播速度，f是声波的频率。由于声波的最大频率f＝Fmax＝20KHz，可得到最小的λ为v/Fmax，大约为0.017米(17毫米)。相邻的声波接收器3之间的距离要大于17毫米。
采用本申请的方案，声波接收器3设置在显示面板的像素电极之间，不用单独设置区域来放置麦克风和喇叭，节约了空间，且多个声波接收器3相互存在一定的距离，这样根据多个声波接收器3接收的信号强弱可以判断出声音的大致方位，进而可以针对识别的方向进行定向语音发送。且由于相邻的声波接收器3之间的距离大于声波的最小波长，能够避免声波之间的传输干涉。
优选地，所述多个声波接收器3沿着两个垂直的轴线对称布置，这样可以对于声音的方向判断计算更加简单，结果更加精确。
在另一个优选的方案中，如图3所示，声波接收器3至少在玻璃基板的四个边缘和中心位置设置。其中，每一边缘设置三个声波接收器3，构成三行三列的结构，这样将整个面板划分为4个片区，且每个片区的四角各有一个声波接收器，对于声波来源方位的检测更加精确，且无识别盲区。
在另一个优选的方案中，如图4所示，声波接收器3设置更多个，为多行多列的阵列结构，图中示例性示出了三行五列的结构，但是应当知道，也可以设置更多，采用这样的方案可更加精确识别声音方位，并且阵列排列后续位置确定运算律小。另外，应当知道，多行多列的声波接收器3也可以不全部对齐，例如可以行之间或者列之间交错分布，采用隔行或隔列对齐。
如图5所示，示出了本申请声波接收器3的一种示例性结构，具体来说，其包括背电极32和表面设置有金属层驻极体31，其中驻极体31与背电极32之间的边缘位置设置有垫片36，驻极体31与背电极32之间的中间位置为空气，使得驻极体31表面金属与背电极32构成一个平板电容结构的两个极板，驻极体31和空气构成平板电容结构的绝缘介质。所述驻极体31与背电极32通过外壳33固定在玻璃基板1上。其中，驻极体31表面金属上存在一些自由电荷，驻极体31表面金属与背电极32设置有输出电极与玻璃基板上的电路连接，用于将电容两端之间的电压信号输出。
工作时，当外界有声波传递到驻极体31表面时，使得驻极体31振动进而产生位移，这样就改变了驻极体31表面金属与背电极32(平板电容两极板)之间的距离，根据电容计算公式：C＝εS/d，其中ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离。可知，电容的容量C会发生相应的变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：Q＝CU，其中Q为电量，U为电压，所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而使得输出的电信号发生变化。采用本申请这种结构的声波接收器3，能够非常精确的测量声波的大小，提高了识别效果。
在优选的方案中，在外壳33上还设置有隔膜34，隔膜设置在驻极体31的外侧，隔膜上设置有空隙，在声音通过同时可以过滤空气中的水分、杂质等，对内部电路结构进行了有效的保护。
在另一优选的方案中，在背电极32上设置有一个或多个通孔321，使得驻极体31与背电极32之间的空气与外界连通，进而在驻极体31发生振动时，驻极体与背电极之间的空气可从所述通孔进出，避免了由于气压作用而对驻极体31的振动发生阻碍而产生的识别不准确的问题。
优选地，所述背电极32与玻璃基板1之间设置有支撑件35，在隔膜34与驻极体31之间设置有垫圈37。
如图6所示，示出了申请显示面板的声音采集电路，包括，MCU控制器、ADC采集电路和高阻抗放大电路，其中，高阻抗放大电路用于将各声波接收器3的信号放大后发送给ADC采集电路，其中，ADC采集电路对采集的信号进行模数转换，并将结果发送给MCU控制器进行运算，并得出结果。
其中，所述高阻抗放大电路和ADC采集电路可以设置在玻璃基板1上，也可以设在独立于玻璃基板设置。如图4所示，高阻抗放大电路4设置在玻璃基板1上，优选地，高阻抗放大电路采用在玻璃基板1上加工形成的MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)实现。
优选的方案中，所述高阻抗放大电路4和ADC采集电路采集电路之间设置有阻抗匹配电路，如图7所示，所述阻抗匹配电路包括电阻RL和电容C，其中电阻RL和电容C均与放大电路输出端的正极连接，电阻RL另一端接电源VDD,电容C另一端接输出VOUT。放大电路输出端的负极接地。其中，所述阻抗匹配电路的各项参数根据采集信号情况预先设置。
优选地，所述面板上所有的声波接收器3对应的阻抗匹配电路采用同样的参数设置。这样使得在不同区域声波接收器对应的采集电路基准相同，可以更加方便准确判断声音的来源和强度。
优选地，所述为了对音调和音色进行分辨，需要对满足一定的采用频率，根据奈奎斯特采样定律，根据人的发声范围在20Hz到20KHz之间，为了准确采集到不同频率的声音，采样频率一般设置在44.1KHz左右。即ADC采集电路的采集频率优选大于44.1KHz。
下面结合附图8说明本申请的显示装置的工作方法：
1)开始后，首先判断是否要采集声音，如果判断为否，则返回开始步骤；如果是，则进入步骤2)
2)对声音进行采集，采集后判断是否为命令学习状态，如果为是，进入步骤3)；如果为否进入步骤4)；
3)提取采集声音的特征值，之后进一步判断学习是否结束，如果结束则返回步骤1)，如果否，则提示继续进行语音输入，之后进入步骤2)；
4)对采集数据与学习过的特征数据进行比对，之后判断是否对比结束，如果为否，则继续进行步骤4)；如果为是，则进入步骤5)
5)输出比对结果，之后判断输出是否结束，如果为是，则返回步骤1)，如果为否则继续进行步骤5)。
其中，步骤3)中所述提取采集声音的特征值，采用Mel频率倒谱系数、基于感知线性预测(PLP)分析提取方法或小波分析方法等。
所述步骤5)中的输出比对结果包括执行相关的语音输出、显示输出或者其他动作。
其中，步骤3)中，提示继续进行语音输入时，可以是图像提示，也可以是语音提示或者两者的组合。优选地，所述提示发出的位置，根据语音识别出的声音的方位确定。例如，判断出声音出现在显示装置的左下侧，则提示图像或提示声音在显示装置左下侧出现。如果判断出声音出现在显示装置的右上侧，则提示图像或提示声音在显示装置右上侧出现。
其中，在步骤5)中，输出比对结果时，所述比对结果的输出位置根据语音识别出的声音的方位确定。
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，本申请中所涉及的公开范围，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前述公开构思的情况下，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 (7)

1.一种显示面板，包括玻璃基板，玻璃基板上呈阵列结构排列有多个像素电极，其特征在于：在玻璃基板上还设置多个声波接收器，所述声波接收器位于显示像素之间，且相邻声波接收器之间的距离大于声波的最小波长；
所述声波接收器背电极和表面设置有金属层驻极体，驻极体与背电极之间的中间位置为空气，使得驻极体表面金属与背电极以及两者之间的驻极体和空气构成一个平板电容结构，所述背电极上设置有通孔，驻极体与背电极之间的空气可从所述通孔进出，所述驻极体与背电极通过外壳固定在玻璃基板上，所述外壳设置有隔膜，所述隔膜设置在驻极体的外侧，所述隔膜上设置有空隙，所述驻极体表面金属与背电极设置有输出电极与玻璃基板上的电路连接。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于：所述多个声波接收器在面板每条边缘位置设置至少三个，中央设置至少一个。
3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于：所述多个声波接收器沿着两个垂直的轴线对称布置。
4.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于：所述多个声波接收器，呈阵列排列。
5.一种显示装置，其特征在于包括了权利要求1-4任一项所述的显示面板。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于：还包括声音采集电路，其包括MCU控制器、ADC采集电路和高阻抗放大电路，其中高阻抗放大电路用于将各声波接收器的信号放大后发送给ADC采集电路， ADC采集电路对采集的信号进行模数转换，并将结果发送给MCU控制器进行运算。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于：所述高阻抗放大电路和ADC采集电路之间设置有阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路包括电阻RL和电容C，其中电阻RL和电容C均与放大电路输出端的正极连接，电阻RL另一端接电源VDD,电容C另一端接输出VOUT，放大电路输出端的负极接地。
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