CN115428061A - 显示装置及驱动显示装置的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种显示装置，其可以通过使用显示基板上的普通光电传感器阵列来感知具有多个波长的光。一种显示装置，包括：多个发光元件；驱动单元，用于驱动该多个发光元件发光；以及处理单元，用于处理从被光照射而不发光的该多个发光元件输出的信号。该发光元件包括发射具有不同波长的光的发光元件组。该处理单元基于从该多个发光元件组中的至少两组中所包含的发光元件输出的信号的输出值来检测特定波长。

Description

显示装置及驱动显示装置的方法
技术领域
本公开涉及一种显示装置和驱动显示装置的方法，并且更具体地，涉及一种具有多光谱光电传感器的显示装置和驱动该显示装置的方法。
背景技术
近来，与智能手机、平板电脑和智能手表等手持设备相关的技术得到快速发展，并且在这些设备中安装了各种功能。其中一个功能是多光谱感知。多光谱感知由离散光电传感器实现，离散光电传感器包括：由RGB彩色光电传感器组成的环境色光传感器；由近红外(near-IR)发光二极管(LED,light emitting diode)和光电传感器组成的接近传感器；由近红外LED和光电传感器组成的心率监测器；由近红外LED和光电传感器阵列组成的、用于手指/手掌静脉识别的静脉传感器；以及指纹传感器。这里，光电传感器根据应用来检测具有不同波长的光。
通常，显示设备具备有效区域，周围是显示模块的边界，显示模块中是显示驱动电路、按钮、摄像头等。根据这些功能，上述离散传感器需要位于显示模块的有效区域和/或边界处。然而，将这些单独的传感器一起安装在显示模块的有效区域或边界处可能会影响对显示图像质量的核心要求。此外，增加大量的离散传感器在成本方面也存在问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显示装置，其可以通过利用显示基板上的发光设备来感知具有多种波长的光。
根据第一方面，提供了一种显示装置，包括：
多个发光元件；
驱动单元，用于驱动该多个发光元件的光发射；以及
处理单元，用于处理从该多个发光元件被光照射而不发光所输出的信号，
其中，该多个发光元件包括发射具有不同波长的光的多个发光元件组，并且，
其中，该处理单元用于基于从该多个发光元件组中的至少两组中所包含的发光元件输出的信号的输出值来检测特定波长。
根据本实现方式，基于从该多个发光元件组中的至少两组中所包含的发光元件输出的信号的输出值，可以检测各种波长。因此，通过使用显示基板上已有的发光设备，可以实现多媒体传感器。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该驱动单元用于驱动该多个发光元件中的第一部分发光，并且
其中，该处理单元用于处理从该多个发光元件的第二部分输出的信号。
根据该实现方式，驱动该多个发光元件的第一部分发光，同时处理从该多个发光元件的第二部分输出的信号。因此，感知工作可以通过该发光元件的发光和感知共同来实现。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该多个发光元件组包括红色发光元件组、绿色发光元件组、蓝色发光元件组和红外发光元件组。
根据该实现方式，该发光元件组包括红色发光元件组、绿色发光元件组、蓝色发光元件组和红外发光元件组。使用这些发光元件组不仅可以感知红色、绿色、蓝色和红外，还可以感知黄色、品红色、青色等。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该处理单元用于通过从该红色发光元件组的输出值中减去该绿色发光元件组的输出值来检测红色波长。
根据该实现方式，可以通过使用该绿色发光元件组和该红色发光元件组来检测该红色波长。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该处理单元用于通过从该绿色发光元件组的输出值中减去该蓝色发光元件组的输出值来检测绿色波长。
根据该实现方式，可以通过使用该蓝色发光元件组和该绿色发光元件组来检测该绿色波长。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该处理单元用于通过从该红色发光元件组的输出值中减去该蓝色发光元件组的输出值来检测黄色波长。
根据该实现方式，可以通过使用该蓝色发光元件组和该红色发光元件组来检测该黄色波长。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该处理单元用于通过从该红外发光元件组的输出值中减去该红色发光元件组的输出值来检测红外波长。
根据该实现方式，可以通过使用该红外和该红色发光元件组来检测该IR波长。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该驱动单元用于驱动该红色发光元件组的一部分和该绿色发光元件组的一部分发光，该处理单元用于基于该红色发光元件组的另一部分的输出值来检测黄色波长。
根据该实现方式，可以通过使用该红色发光元件组和该绿色发光元件组来检测该黄色波长。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该驱动单元用于驱动该红色发光元件组的一部分和该绿色发光元件组的一部分发光，该处理单元用于基于该绿色发光元件组的另一部分的输出值来检测绿色波长。
根据该实现方式，可以通过使用该红色发光元件组和该绿色发光元件组来检测该绿色波长。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该驱动单元用于驱动该红色发光元件组的一部分和该蓝色发光元件组的一部分发光，该处理单元用于基于该红色发光元件组的另一部分的输出值来检测品红色波长。
根据该实现方式，可以通过使用该红色发光元件组和该绿色发光元件组来检测该品红色波长。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该驱动单元用于驱动该红色发光元件组的一部分和该蓝色发光元件组的一部分发光，该处理单元用于基于该绿色发光元件组的输出值或该蓝色发光元件组的另一部分的输出值来检测蓝色波长。
根据该实现方式，可以通过使用该红色发光元件组和该蓝色发光元件组来检测该蓝色波长。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该驱动单元用于驱动该绿色发光元件组的一部分和该蓝色发光元件组的一部分发光，该处理单元用于基于该红色发光元件组的一部分的输出值或该绿色发光元件组的另一部分的输出值来检测青色波长。
根据该实现方式，可以通过使用该绿色发光元件组和该蓝色发光元件组来检测该青色波长。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该驱动单元用于驱动该绿色发光元件组的一部分和该蓝色发光元件组的一部分发光，该处理单元用于基于该蓝色发光元件组的另一部分的输出值来检测蓝色波长。
根据该实现方式，可以通过使用该绿色发光元件组和该蓝色发光元件组来检测该蓝色波长。
根据第二方面，提供了一种显示装置的驱动方法，包括：
驱动多个发光元件发光；以及
处理从该多个发光元件被光照射而不发光所输出的信号，
其中，该多个发光元件包括发射具有不同波长的光的多个发光元件组，以及
其中，该处理的步骤包括：
基于从该多个发光元件组中的至少两组中所包含的发光元件输出的信号的输出值来检测特定波长。
根据本实现方式，能够基于从该多个发光元件组中的至少两组中所包含的发光元件输出的信号的输出值来检测各种波长。因此，可以通过使用显示基板上已有的发光设备来实现多媒体传感器。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该驱动步骤包括驱动该多个发光元件中的第一部分发光，并且
其中，该处理步骤处理从该多个发光元件的第二部分输出的信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该多个发光元件组包括红色发光元件组、绿色发光元件组、蓝色发光元件组和红外发光元件组。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该处理的步骤包括：
通过从该红色发光元件组的输出值中减去该绿色发光元件组的输出值来检测红色波长。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该处理的步骤包括：
通过从该绿色发光元件组的输出值中减去该蓝色发光元件组的输出值来检测绿色波长。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该处理的步骤包括：
通过从该红色发光元件组的输出值中减去该蓝色发光元件组的输出值来检测黄色波长。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该处理的步骤包括：
通过从该红外发光元件组的输出值中减去该红色发光元件组的输出值来检测红外波长。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该驱动的步骤包括驱动该红色发光元件组的一部分和该绿色发光元件组的一部分发光，并且该处理步骤包括基于该红色发光元件组的另一部分的输出值来检测黄色波长。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该驱动的步骤包括驱动该红色发光元件组的一部分和该绿色发光元件组的一部分发光，并且该处理的步骤包括基于该绿色发光元件组的另一部分的输出值来检测绿色波长。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该驱动的步骤包括驱动该红色发光元件组的一部分和该蓝色发光元件组的一部分发光，并且该处理的步骤包括基于该红色发光元件组的另一部分的输出值来检测品红色波长。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该驱动的步骤包括驱动该红色发光元件组的一部分和该蓝色发光元件组的一部分发光，并且该处理的步骤包括基于该绿色发光元件组的输出值或该蓝色发光元件组的另一部分的输出值来检测蓝色波长。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该驱动步骤包括驱动该绿色发光元件组的一部分和该蓝色发光元件组的一部分发光，该处理步骤包括基于该红色发光元件组的一部分的输出值或该绿色发光元件组的另一部分的输出值来检测青色波长。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该驱动步骤包括驱动该绿色发光元件组的一部分和该蓝色发光元件组的一部分发光，该处理步骤包括基于该蓝色发光元件组的另一部分的输出值来检测蓝色波长。
本公开利用普通发光元件实现了多光谱感光，不仅用于微型LED显示器的发光设备，还可用于感光。例如，LED等显示发光设备通常可用作微型LED显示器上的光电传感器。因此，不再需要为显示结构定义额外的传感器区域，以免导致设计限制。此外，也不需要在传感器上付出额外的成本。
此外，多光谱感知可有效降低环境光噪声，如室内光、热设备发出的红外(infrared，IR)光等。
附图说明
为了更清楚地描述实施例中的技术方案，下文对描述本实施例所需的附图进行简要的描述。显然，以下描述中的附图仅描述了一些可能的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动的情况下，仍然可以从这些附图中得出其他附图，在附图中：
【图1】图1是示出根据一个实施例的显示装置的配置示例的框图；
【图2】图2是图1所示像素阵列的安装方法；
【图3】图3是像素阵列及其工作的实施例；
【图4】图4是像素阵列及其工作的实施例；
【图5】图5是根据一个实施例的用于正向偏置LED的示例性电路图；
【图6】图6是根据一个实施例的用于反向偏置LED的示例性电路图；
【图7】图7是LED中使用的量子阱结构的示例；
【图8A】图8A是示出图7所示的LED的工作原理的示意图；
【图8B】图8B是示出检测模式下LED的工作原理的示意图；
【图9】图9是用于说明像素阵列中被动检测模式的工作的示意图；
【图10】图10是用于说明像素阵列中的被动检测模式的工作的示意图；
【图11】图11是用于说明相互检测模式的工作的示意图；
【图12】图12是根据一个实施例的LED的发光和感知强度的分布图；
【图13】图13是使用光谱中的发光元件组来检测光的光谱；
【图14】图14是示出检测具有特定区域波长的光的方法的示意图；
【图15】图15是用于说明根据一个实施例的检测工作的示意图；以及
【图16】图16是用于说明根据一个实施例的检测工作的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本公开实施例中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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本申请实施例中使用的术语仅用于解释本申请的具体实施例，并不用于限制本申请。
(第一实施例)
图1是示出根据本公开第一实施例的显示装置的配置示例的框图。显示装置100可以是包括显示元件的二维矩阵的有源矩阵显示器。显示装置100包括像素阵列104，该像素阵列104具有以N行M列的二维形式(矩阵形式)排列的多个像素电路。每个像素可以包括发射不同颜色的光的多个子像素。在红-绿-蓝(RGB)子像素排列的情况下，每个像素包括三个子像素，分别发射红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)。同样在另一种红-绿-蓝-红外(RGBIR)排列的情况下，每个像素包括四个子像素，分别发射红光、绿光、蓝光和红外光。
提供像素驱动信号的写入控制器101设置在像素阵列104的一端(图中左侧)。像素阵列104和写入控制器101通过写入信号线102连接。另外，在影像区域的下端(图中的下侧)配置有信号转换器106和扫描电路107，其中，信号转换器106与各数据信号线105相连接。
显示装置100包括控制器103。控制器103基于主时钟生成并输出主时钟或通过对主时钟进行分频获得的时钟。写入控制器101、信号转换器106和扫描电路107按照控制器103输出的时钟同步控制。控制器103连接到图形处理单元(GPU,graphical processingunit)111和存储器109，并在GPU 111的调节下，基于存储器109中存储的数据执行控制。
写入控制器101设置地址，并驱动发射信号线110进行垂直扫描。发射信号线110沿x轴设置，并且每条发射信号线向多个LED提供发射信号。信号转换器106进行信号转换处理，例如将像素的模拟输出转换为数字输出，并将数字输出输出到处理单元108。扫描电路107选择与从控制器103输出的时钟同步的信号转换器106的每个信号转换单元，并控制信号转换器106从数据信号线105读取信号，并将信号输出到处理单元108。在一个实施例中，信号转换器106可以包括用于放大和调节的模拟前端(AFE,Analog Front End)，以向模数转换器(ADC,analog to digital converter)提供适当的信号。
在一个实施例中，像素阵列104可以由写入驱动器112和写控制器101驱动。写入控制器101可以通过向所选行提供导通电压来一次选择像素阵列104的一行。所选行可以被激活，以从写入驱动器112接收像素图像数据(发射信号)，后文将进一步讨论。写入驱动器112和写入控制器101由控制器103控制。控制器103可以向写入控制器101提供写入控制信号，写入控制信号指示要选择的行。控制器103还可以通过一行数据电压的形式，向写入驱动器112提供发射信号。每个数据电压可以驱动所选行中的相应子像素发出色光。
像素阵列104也由信号转换器106和感知控制器113驱动。感知控制器113可以通过向所选行提供导通电压来一次选择像素阵列104的一行。为了使所选行感应光线，可以由信号转换器106向所选行施加反向偏压。所选行的输出数据以对应于所选行中每个子像素感应到的光强度的数据电压或电流信号的形式，被信号转换器106检测。这些信号可以由电压或电流计算器计算，例如数模转换器和位于信号转换器106中的电荷放大器。信号转换器106可以将感知数据呈现给处理单元108。控制器103可以向感知控制器113提供感知控制信号，感知控制信号指示下一个将被选择用于感光的行。控制器103还可以向信号转换器106呈现反向偏置信号以指示反向偏置电压，例如没有偏置电压或施加到所选行中的每个子像素以用于感知光的反向偏置电压。
在本实施例中，发出红光的LED(以下称为LED(R))、发出绿色光的LED(以下称为LED(G))，以及发出红光的LED(以下称为LED(R))被组合在一起。每个分组的LED被称为发光元件组。然后，处理单元108可以基于从包括在多个发光元件组中的至少两组中的发光元件输出的信号的输出值来检测特定波长。
图2示出了图1所示的像素阵列的安装方法。在制造微型LED时，制造由九个LED组成的LED芯片204，其中，该九个LED由三个LED(R)、三个LED(G)和三个LED(B)组成。然后，通过在具有驱动电路的背板上设置多个LED芯片204，来形成像素阵列104。像素阵列104被配置为微型LED显示器。
根据本实施例的由LED和有源像素传感器(active pixel sensor,APS)组合而成的像素电路可以应用于各种电子设备，例如智能手机、个人数字助理(personal digitalassistant,PDA)、蜂窝电话和个人电脑(personal computer,PC)。
图3和图4详细说明了像素阵列104的实施例及其与写入控制器101和感知控制器113的工作。像素阵列104具有两种模式：发光模式和感知模式。在图3中，像素阵列104处于发光模式，并且用新数据写入所选的写入行104-1。另一方面，图4示出了感知模式下的像素阵列。在感知模式下，所选感知行104-2用于感光，所选感知行104-2上方和下方的行用于发光。在发光和感光工作期间，所选行104-1和104-2从像素阵列104的顶行顺序滚动到底行。
对于所选写入行104-1，控制器103从写入驱动器112发送写入控制信号，GPU 111向写入驱动器112发送发射信号110。写入控制信号可以直接寻址像素阵列104中的一行来指定写入数据的行，或者可以提示写入控制器101依次选择下一行。为了选择一行来写入数据，写入控制器101可以输出导通电压，以基于输入的行索引直接选择像素阵列104的行104-1。在发射期间，发射信号可以指定所选行104-1中的每个LED的亮度。一旦写入驱动器112接收到发射信号，它可以根据每个像素，将信号划分到所选写入行104-1中由字符“A”指示的对应像素。可以将写入控制信号发送到像素A内的每个子像素，以允许将对应于发射信号的像素图像数据存储在子像素驱动电路内的存储电容器上。
为了使所选感知行104-2在感知模式下工作来感光，控制器103可以将感知控制信号发送到感知控制器113并且将反向偏置信号发送到信号转换器106。感知控制信号可以指定行索引以直接寻址像素阵列104中的行以感光，或者可以提示感知控制器113依次选择下一感知行。为了选择用于感光的行，感知控制器113可以输出导通电压以基于输入行索引直接选择像素阵列104的所选感知行104-2。当选择了所选感知行104-2，可以将感知信号发送到所选感知行104-2中的每个像素以选择感知电路，例如信号转换器106。通过偏置和感知线向所选感知行104-2中的字符“B”指示的每个像素中的LED施加反向偏置电压，信号转换器106可以在感知模式下工作所选感知行104-2。在一个实施例中，通过向所选感知行104-2中的每个像素B中的LED施加反向偏置电压或零偏置电压，信号转换器106可以在感知模式下工作所选感知行104-2。信号转换器106可以使用从感知控制器113发送的反向偏置信号来确定反向偏置电压的电位。当LED被反向偏置，LED接收到的光会产生通过偏置和感知线的电压变化或电流回流，成为感知输出数据。在一个实施例中，反向偏置电压和感知数据流经同一物理线路。信号转换器106可以使用诸如模数转换器和电荷放大器的感知电路来解读感知数据以形成感知数据。此后，信号转换器106将相应的感知数据中继到控制器103。
图5和图6示出了根据实施例的用于正向偏置和反向偏置LED的示例性电路图。图5和图6示出了2T1C驱动电路，以显示驱动和感知电路如何共同工作。
在工作期间，根据由选择装置402建立的电连接，LED可以正向偏置以发光，也可以反向偏置以感光。在图5中，用像素图像数据写入子像素，LED被正向偏置以发光。可以激活来自写入信号线102的写入信号，来向开关晶体管T1的栅极施加电压。激活的写入信号可以导通开关晶体管T1，将来自发射信号线110的像素图像数据电压施加到可以存储图像数据电压的存储电容器Cs。然后，可以取消激活写入信号，以关断现在已经完成对子像素的写入的开关晶体管T1。为了发光，可以将取消激活的感知信号发送到选择装置402，以将驱动晶体管T2连接到LED。尽管选择装置402是一个多路复用器，但它可以是一个选择晶体管，也可以是一对晶体管，或还可以是任何其他选择设备。存储电容器Cs可以利用存储的图像数据电压导通驱动晶体管T2，以允许相应的驱动电流I1流过驱动晶体管T2并流过LED。因此，驱动电流I1使LED在发光模式下工作，以发出与图像数据电压的幅度相对应的亮度的光。
图6示出了以反向偏置驱动LED并从LED感光的工作。响应于来自开关线114的激活感知信号，选择设备402可以选择数据信号线105以选择LED，并将LED电耦合到数据信号线105。可以通过数据信号线105从信号转换器106向LED施加反向偏置电压，例如反向或零偏置电压，以在感模式下操作LED。例如，数据信号线105被负电位驱动，将LED置于反向偏压。在反向偏置模式下，电荷经由反向偏置电压累积在LED的阳极和阴极上，导致LED对光敏感。在零偏置模式下，数据信号线105不被任何电压驱动，使得在LED的阳极和阴极上因曝光而累积电荷。随着外部光照射在反向偏置的LED上，两端LED感生出电流I2形式的相应感知信号，并流过数据信号线105。因此，感知信号可以流经数据信号线105，其幅度对应于由LED感知的光的强度。
图7示出了在LED中使用的量子阱结构的示例。图中所示的量子阱结构700通过在衬底701上堆叠n垒层702、有源层704和p垒层706来配置。在量子阱结构700中，通过将具有小带隙的有源层704夹在具有带隙的n垒层702和p垒层706的中间来形成量子阱，并且载流子(电子、空穴)被限制在有源层704中。发光效率较好。
图8A是示出图7所示的LED在发光模式下的工作原理的示意图。图中，纵轴代表能量E(eV)，横轴代表量子阱结构上的位置。上面的曲线表示导带底部的能量Ec，下面的曲线表示价带边缘的能量Ev。如图8A和图8B所示，在有源层部分中形成阱型电位。当正电压被施加到p垒层706，负电压被施加到具有这种量子阱结构的n垒层702时，电子势垒降低，空穴和电子容易移动。因此，作为p区多数载流子的空穴向n区移动，作为n区多数载流子的电子向p区移动。以这种方式施加电压被称为施加正向偏置。空穴和电子的运动被称为扩散。特别地，从外部施加能量以扩散能量被称为注入。
当电子和空穴分别流向图8A中的有源层时，在有源层和垒层之间产生势垒。因此，注入的电子从图的左上角流向中心，并被约束在有源层中而不扩散。这同样适用于约束在有源层中的空穴。因此，因为电子和空穴在有源层中复合，产生了电流的流动。电子和空穴复合变成光时，释放能量hν。
当空穴和电子复合时，发出的光的能量hν必须等于或大于带隙Eg(有源)。
图8B是示出在检测模式下的LED的工作原理的图。在检测模式下，在LED的方向上施加反向偏置电压。在反向偏置中，电子向正极移动，空穴向负极移动，因此，除非用光照射PN结表面，否则不会有电流流动。当PN结表面被光照射时，产生电子和空穴，并且如图所示，电流从中上侧流向左侧。由于电流的大小与发射光的能量hν成正比，因此可以用作LED光电探测器。因此，通过向LED施加正向偏置电压，LED可以在发光模式下使用；通过向LED施加反向偏置电压，LED可以在检测模式下用作光电探测器。
接下来，将参照图9至图11描述像素阵列104在检测模式下的工作。在一个实施例中，像素阵列104以两种模式工作，被动感知模式和相互感知模式。
接下来，将描述像素阵列的工作。图9和图10是用于说明在被动检测模式下像素阵列的工作的示意图。图9是像素阵列中的一维LED阵列的截面图。每个LED 1002从各个方向接收外部的光，并且输出具有与所接收的光的总和相对应的强度的信号。图10示出了在被动检测模式下对物体形状进行检测的工作。在图中，目标对象1104靠近像素阵列104。当目标物体1104被外部的光1102照射时，目标物体1104反射光1102。反射光入射在LED 1002上。每个LED 1002从各个方向接收目标物体1104反射的光，并输出具有与所接收光的总和相对应的强度的信号。
图11是用于说明在相互检测模式下的工作的示意图。在相互检测模式下，在LED1002的一维阵列中，使特定的LED，即LED(R)1201、LED(G)1202和LED(B)1203发光。当目标物体1104被来自LED(R)1201、LED(G)1202和LED(B)1203的光照射时，目标物体1104反射光。反射光入射在LED 1002上。每个LED 1002从各个方向接收来自目标对象1104的反射光，并且输出具有与所接收的光的总和相对应的强度的信号。
图12示出了根据实施例的LED的发射和感知强度的图表。子像素可以包括以与其颜色对应的波长发射光的LED。用于LED的半导体材料可以决定其发射的颜色。例如，蓝色发光LED可由氮化铟镓(InGaN)形成。红外发光LED可由砷化镓(GaAs)形成。如图12的发光强度分布图所示，蓝色(905)、绿色(906)、红色(907)和红外(908)发光LED的峰值发射强度分别出现在不同的波长，465nm、545nm、635nm和850nm。需要注意的是，上述用于LED的材料仅为示例，因此，有多种材料可用于发射具有所需波长的光。因此，上述波长也是通过材料选择定义的示例性值。蓝色(905)、绿色(906)、红色(907)和红外(908)发光LED的发射曲线显示为在某些波长附近急剧增加和降低的窄峰。
另一方面，LED的感应波长范围与发射波长范围不同。LED可以感应到低于其发射波长的大范围的光。然而，LED对波长高于其自身发射波长的光的感应能力显著降低。三条感知曲线901、902、903和904分别代表蓝色、绿色、红色和红外发光LED的感应强度。例如，比蓝色发射905宽得多的蓝色发光LED 901的感知曲线覆盖了低于其发射波长的波长。如图12所示，蓝色发光LED对465nm及更高发射波长附近的波长的感应能力急剧下降。最终，它的感知能力在发射曲线的最高波长端非常弱。
如参考图12所述，在检测模式下可以检测到的光的波长小于或等于在发射模式下发射的光的波长。
在本实施例中，发射红光的LED(以下称为LED(R))、发射绿光的LED(在下文中，称为LED(G))、发射蓝光的LED(在下文中，称为LED(B))和发射红外光的LED(在下文中，称为LED(IR))均被分组。如此分组的LED被称为发光元件组。然后，处理单元108基于从包括在多个发光元件组中的至少两组中的发光元件输出的信号的输出值来检测特定区域的波长。
图13示出了在图12所示的光谱中使用LED(R)发光元件组、LED(G)发光元件组、LED(B)发光元件组和LED(IR)发光元件组检测光的光谱。在该图中，曲线901对应于使用LED(B)发光元件组检测到的光谱。曲线902对应于通过使用LED(G)发光元件组检测到的光谱。曲线903对应于通过使用LED(R)发光元件组检测到的光谱。此外，曲线904对应于通过使用LED(IR)发光元件组检测到的光谱。图14是示出一种通过使用两个发光元件组来检测具有特定区域中的波长的光的方法的示意图。在图14所示的示例中，仅根据从LED(B)的发光元件组输出的检测信号的输出值来求出蓝色光谱。
同样地，基于从LED(G)的发光元件组和LED(R)的发光元件组输出的检测信号的输出值，求出红色光谱。具体地，通过从基于来自LED(R)的发光元件组的检测信号的输出值求出的光谱903中减去基于来自LED(G)的发光元件组的检测信号的输出值求出的光谱902，求出频谱1403(以下，以这种方式获得的光谱称为红绿光谱)。红绿光谱1403具有与基于从LED(R)发光元件组输出的检测信号的输出值求出的光谱907相似的波长和形状。这样，可以检测到红光的红绿光谱1403。
类似地，从基于从LED(G)的发光元件组输出的检测信号求出的光谱902中，减去基于从LED(B)的发光元件组输出的检测信号求出的光谱901。如此即求出了绿蓝光谱1401。很明显，绿蓝光谱1401具有的波长和形状与基于从LED(G)的发光元件组输出的检测信号的输出值求出的光谱906相似。这样，可以检测到绿光的光谱。
此外，从基于从LED(R)的发光元件组输出的检测信号求出的光谱903中，减去基于从LED(B)的发光元件组输出的检测信号求出的光谱901。如此即求出了红蓝光谱1402。显然，红蓝光谱1402具有的波长和形状类似于基于从LED(G)和LED(R)的发光元件组输出的检测信号的输出值求出的光谱906和光谱907的组合。这意味着红蓝光谱1402对应于黄色光谱。这样，可以检测出黄光的光谱。
根据本实施例，可以通过两个发光元件组之间相减求出所需的光谱。上述相减法可以总结在下面的表1中。
表1：相减法(A-B)
Figure BDA0003887611330000091
(第二实施例)
在本发明的第二实施例中，写入控制器101和写入驱动器112驱动一种颜色的发光元件组的至少一部分发光，控制器103处理从颜色的波长大于或等于这部分发光颜色的发光元件组输出的信号。
图15是用于说明根据本实施例的检测工作的示意图。当检测蓝光时，写入控制器101和写入驱动器112驱动LED(B)的发光元件组的一部分发光。另一方面，感知控制器113和信号转换器106驱动LED(B)、LED(G)、LED(R)和LED(IR)的发光元件组的至少一部分来检测光。处理单元108根据检测用LED输出的检测信号的输出值求出光谱。在图15中，通过LED(B)的发射和LED(B)的感知，获得光谱1501。这就对应于蓝色光谱。
类似地，当检测绿光时，写入控制器101和写入驱动器112驱动LED(G)发光元件组的一部分发光。另一方面，感知控制器113和信号转换器106驱动LED(G)、LED(R)和LED(IR)的发光元件组的至少一部分来检测光。处理单元108根据检测用LED输出的检测信号的输出值求出光谱1502。在图15中，通过LED(G)的发射和LED(G)的感知，获得光谱1502。这就对应于绿色光谱。
同样的，当检测红光时，写入控制器101和写入驱动器112驱动LED(R)的发光元件组的一部分发光。另一方面，感知控制器113和信号转换器106驱动LED(R)和LED(IR)的发光元件组的至少一部分来检测光。处理单元108基于从检测用LED输出的检测信号的输出值求出光谱1503。通过LED(R)的发射和LED(R)的感知，获得光谱1503。这就对应于红色光谱。
此外，当检测红光时，写入控制器101和写入驱动器112驱动LED(IR)的发光元件组的一部分发光。另一方面，感知控制器113和信号转换器106驱动LED(IR)的发光元件组的另一部分来检测光。处理单元108基于从LED(IR)输出的检测信号的输出值求出光谱1504。光谱1504对应于红外光谱。
图16是用于说明根据一实施例的检测工作的示意图。当检测蓝光时，写入控制器101和写入驱动器112驱动LED(B)的发光元件组发光。另一方面，感知控制器113和信号转换器106通过驱动LED(R)的发光元件组来检测光。处理单元108基于从LED(R)输出的检测信号求出光谱1601。光谱1601对应于蓝色光谱905。
类似地，当检测绿光时，写入控制器101和写入驱动器112驱动LED(G)的发光元件组发光。另一方面，则驱动LED(R)的发光元件组来检测光。处理单元108基于从LED(R)输出的检测信号求出光谱1602。光谱1602对应于绿色光谱906。
根据本实施例，用单色的发光元件组进行发射，用与之相同或不同的发光元件组进行感知，二者相结合，就可以得出所需的光谱。上述组合方法可以总结在下面的表2中。
表2：组合方法(单色发射)
Figure BDA0003887611330000101
(第三实施例)
在一个实施例中，可以控制两种颜色的LED发光。例如，写入控制器101和写入驱动器112驱动LED(R)的发光元件组的一部分和LED(G)的发光元件组的一部分发光。另一方面，感知控制器113和信号转换器106驱动LED(R)的发光元件组的另一部分来检测光。处理单元108基于从用于检测的LED(R)输出的检测信号的输出值求出蓝色光谱。这个光谱就对应于黄色光谱。在一个实施例中，感知控制器113和信号转换器106驱动LED(G)的发光元件组的另一部分来检测光。处理单元108根据检测用LED输出的检测信号的输出值求出绿色光谱。
类似地，写入控制器101和写入驱动器112驱动LED(R)的发光元件组的一部分和LED(B)的发光元件组的一部分发光。另一方面，驱动LED(R)的发光元件组的另一部分来检测光。处理单元108基于从用于检测的LED(R)输出的检测信号的输出值求出光谱。该光谱对应于品红色光谱。这样，可以检测到品红色光的光谱。在一个实施例中，感知控制器113和信号转换器106驱动LED(B)或LED(G)的发光元件组的至少一部分来检测光。处理单元108根据检测用LED输出的检测信号的输出值求出蓝色光谱。
类似地，写入控制器101和写入驱动器112驱动LED(G)的发光元件组的一部分和LED(B)的发光元件组的一部分发光。另一方面，驱动LED(B)的发光元件组的另一部分来检测光。处理单元108基于从LED(B)输出的检测信号的输出值求出光谱。此光谱对应于蓝色光谱。在一个实施例中，感知控制器113和信号转换器106驱动LED(R)或LED(G)的发光元件组的至少一部分来检测光。处理单元108根据检测用LED输出的检测信号的输出值求出青色光谱。
表3：组合方法(双色发光)
Figure BDA0003887611330000111
这样，通过发射两种颜色的LED并由另一个LED检测从目标反射的光，可以检测波长在特定区域中的光。
根据上述实施例，通过在显示基板上提供公共光电传感器阵列，可以实现多光谱光感知。显示基板上的这种公共光电传感器阵列可以应用于多个特性，获得多个光谱感知。多频谱感知具有如下主要优点：
例如，通过将根据上述实施例的多光谱感光应用于显示设备，可以使用整个屏幕作为指纹认证传感器、静脉传感器等来执行身份认证处理。在使用指纹认证的情况下，可见光的光谱可用于身份认证。特别是，使用蓝光的检测过程较优，因为可以避免由于静脉引起的噪声。在使用静脉传感器进行身份认证的情况下，可以通过静脉中的氧化还原血红蛋白的近红外波长进行身份认证。
此外，本实施例可用于交互式显示设备的触摸传感器。此外，本公开可以应用于由接近传感器和环境光传感器组成的环境传感器。在这种情况下，接近传感器可以通过使用LED(IR)获得的近红外光谱来实现。根据环境传感器，可以调整显示图像的颜色调节。
此外，通过让LED发挥接近传感器和光电容积脉搏波传感器的功能，本公开可以应用于心率监测器。在这种情况下，对于动脉处的氧化血红蛋白，优选使用绿色光谱。
此外，本公开可以应用于LIFI(light fidelity，光保真)，一种无线通信方法，利用光在具有显示设备的移动设备上传输数据。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡是本领域技术人员在所公开的技术范围内所能想到的任何变化或替换，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (26)

1.一种显示装置，包括：
多个发光元件；
驱动单元，用于驱动所述多个发光元件发光；以及
处理单元，用于处理从所述多个发光元件被光照射而不发光所输出的信号，
其中，所述多个发光元件包括发射具有不同波长的光的多个发光元件组，并且，
其中，所述处理单元用于基于从所述多个发光元件组中的至少两组中所包含的发光元件输出的信号的输出值来检测特定波长。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动单元用于驱动所述多个发光元件中的第一部分发光，并且
其中，所述处理单元用于处理从所述多个发光元件的第二部分输出的信号。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述多个发光元件组包括下列中的至少两个：红色发光元件组、绿色发光元件组、蓝色发光元件组和红外发光元件组。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述处理单元用于通过从所述红色发光元件组的输出值中减去所述绿色发光元件组的输出值来检测红色波长。
5.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述处理单元用于通过从所述绿色发光元件组的输出值中减去所述蓝色发光元件组的输出值来检测绿色波长。
6.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述处理单元用于通过从所述红色发光元件组的输出值中减去所述蓝色发光元件组的输出值来检测黄色波长。
7.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述处理单元用于通过从所述红外发光元件组的输出值中减去所述红色发光元件组的输出值来检测红外波长。
8.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述驱动单元用于驱动所述红色发光元件组的一部分和所述绿色发光元件组的一部分发光，并且所述处理单元用于基于所述红色发光元件组的另一部分的输出值来检测黄色波长。
9.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述驱动单元用于驱动所述红色发光元件组的一部分和所述绿色发光元件组的一部分发光，并且所述处理单元用于基于所述绿色发光元件组的另一部分的输出值来检测绿色波长。
10.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述驱动单元用于驱动所述红色发光元件组的一部分和所述蓝色发光元件组的一部分发光，并且所述处理单元用于基于所述红色发光元件组的另一部分的输出值来检测品红色波长。
11.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述驱动单元用于驱动所述红色发光元件组的一部分和所述蓝色发光元件组的一部分发光，并且所述处理单元用于基于所述绿色发光元件组的输出值或所述蓝色发光元件组的另一部分的输出值来检测蓝色波长。
12.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述驱动单元用于驱动所述绿色发光元件组的一部分和所述蓝色发光元件组的一部分发光，并且所述处理单元用于基于所述红色发光元件组的一部分的输出值或所述绿色发光元件组的另一部分的输出值来检测青色波长。
13.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述驱动单元用于驱动所述绿色发光元件组的一部分和所述蓝色发光元件组的一部分发光，并且所述处理单元用于基于所述蓝色发光元件组的另一部分的输出值来检测蓝色波长。
14.一种显示装置的驱动方法，包括：
驱动多个发光元件发光；以及
处理从所述多个发光元件被光照射而不发光所输出的信号，
其中，所述多个发光元件包括发射具有不同波长的光的多个发光元件组，并且
其中，所述处理的步骤包括：
基于从所述多个发光元件组中的至少两组中所包含的发光元件输出的信号的输出值来检测特定波长。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述驱动的步骤包括驱动所述多个发光元件中的第一部分发光，并且
其中，所述处理的步骤处理从所述多个发光元件的第二部分输出的信号。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述多个发光元件组包括红色发光元件组、绿色发光元件组、蓝色发光元件组和红外发光元件组。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述处理的步骤包括：
通过从所述红色发光元件组的输出值中减去所述绿色发光元件组的输出值来检测红色波长。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述处理步骤包括：
通过从所述绿色发光元件组的输出值中减去所述蓝色发光元件组的输出值来检测绿色波长。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述处理步骤包括：
通过从所述红色发光元件组的输出值中减去所述蓝色发光元件组的输出值来检测黄色波长。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述处理步骤包括：
通过从所述红外发光元件组的输出值中减去所述红色发光元件组的输出值来检测红外波长。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述驱动的步骤包括驱动所述红色发光元件组的一部分和所述绿色发光元件组的一部分发光，并且所述处理的步骤包括基于所述红色发光元件组的另一部分的输出值来检测黄色波长。
22.根据权利要求16所述的方法，其中，所述驱动的步骤包括驱动所述红色发光元件组的一部分和所述绿色发光元件组的一部分发光，并且所述处理的步骤包括基于所述绿色发光元件组的另一部分的输出值来检测绿色波长。
23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述驱动的步骤包括驱动所述红色发光元件组的一部分和所述蓝色发光元件组的一部分发光，并且所述处理的步骤包括基于所述红色发光元件组的另一部分的输出值来检测品红色波长。
24.根据权利要求16所述的方法，其中，所述驱动的步骤包括驱动所述红色发光元件组的一部分和所述蓝色发光元件组的一部分发光，并且所述处理的步骤包括基于所述绿色发光元件组的输出或所述蓝色发光元件组的另一部分的输出值来检测蓝色波长。
25.根据权利要求16所述的方法，其中，所述驱动的步骤包括驱动所述绿色发光元件组的一部分和所述蓝色发光元件组的一部分发光，并且所述处理的步骤包括基于所述红色发光元件组的一部分的输出值或所述绿色发光元件组的另一部分的输出值来检测青色波长。
26.根据权利要求16所述的方法，其中，所述驱动的步骤包括驱动所述绿色发光元件组的一部分和所述蓝色发光元件组的一部分发光，并且所述处理的步骤包括基于所述蓝色发光元件组的另一部分的输出值来检测蓝色波长。
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