CN112198703B - 显示面板以及目标物色彩判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示面板以及目标物色彩判断方法，所述显示面板包括彩膜基板，具有若干色阻单元；色彩识别电路层，所述色彩识别电路层包括若干色彩识别电路单元，每一色彩识别电路单元对应一色阻单元；以及IC电路，每一色彩识别电路单元的输出端连接至所述IC电路的输入端。本发明的技术效果在于，使得显示装置具有色彩感知能力，实现对目标物色彩的判断。
Description
技术领域
本发明涉及显示领域，特别涉及一种显示面板以及目标物色彩判断方法。
背景技术
随着5G技术的普及，人机互联、万物互联的概念也逐步开始实现。移动宽带使得手机在人们的日常生活中扮演了越来越重要的角色，手机也将成为5G时代人机交互的最主要窗口。
因此手机被要求具有更多的附加功能，变的更加人性化更加聪明，那么多传感器融合会成为我们今后研究和设计的重要方向。
色彩传感器在市场上已较为成熟，精密的色彩传感器广泛应用于涂料、纺织、医疗、打印等领域。
如图1所示，色彩传感器通常做法是用RGB滤光器100和光电二极管200进行设计采样，再通过放大器300将所接收的信号放大，在经过模数转换以及数据对比从而实现色彩识别。
发明内容
本发明的目的在于，解决对现有显示装置的人性化要求较高、人机交互性能不佳的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种显示面板，包括：彩膜基板，具有若干色阻单元，所述彩膜基板具有一入光侧和出光侧；色彩识别电路层，设于所述彩膜基板的出光侧，所述色彩识别电路层包括若干色彩识别电路单元，每一色彩识别电路单元对应一色阻单元；目标光线经过所述色阻单元后形成单色光，每一色彩识别电路单元用以获取其所对应的单色光的光信号并将所述光信号转换为电信号；以及IC电路，每一色彩识别电路单元的输出端连接至所述IC电路的输入端，所述IC电路用以对所述电信号进行处理，并根据所述电信号计算出所对应的色值。
进一步地，所述彩膜基板中的色阻单元为三基色色阻中的一种颜色色阻；同种颜色的色阻单元对应于所述色彩识别电路层中的一个色彩识别电路单元；对每一种颜色的单色光的电信号中的电流信号进行加和，得到三个加和电流数据，标记为一组；多次获取三个加和电流数据，得到多组电流数据；对所述多组电流数据进行去噪取平均值处理，得到一组平均电流数据；将这一组平均电流数据转变为一组色彩数据；将这一组色彩数据与色彩数据库中预存的数据进行比对，得到一色值。
进一步地，所述色彩识别电路单元包括光电二极管、存储电容、薄膜晶体管、栅极电路以及输出电路；第一薄膜晶体管的栅极连接至所述光电二极管，源极接入电源信号，漏极连接至第二薄膜晶体管；第二薄膜晶体管的栅极接入所述栅极电路，漏极连接至所述输出电路；第三薄膜晶体管的栅极接入复位信号，源极接入电源信号，漏极连接至所述第一薄膜晶体管的栅极；所述存储电容的一端接入电源信号，其另一端连接至所述第一薄膜晶体管的栅极。
进一步地，所述色彩识别电路单元包括光电二极管、存储电容、薄膜晶体管、栅极电路以及输出电路；所述薄膜晶体管的栅极接入所述栅极电路，漏极连接至所述输出电路，源极连接至所述光电二极管；所述存储电容的一端连接至所述薄膜晶体管的源极，其另一端接入电源信号。
进一步地，所述显示面板还包括：阵列基板，设于所述色彩识别电路层远离所述彩膜基板一侧的表面；所述IC电路设于所述阵列基板上；所述IC电路包括：电源模块、定时器模块、振荡模块、数据处理模块，所述电源模块、定时器模块、所述振荡模块均连接至所述数据处理模块。
为实现上述目的，本发明还提供一种目标物色彩判断方法，包括以下步骤：提供如前文所述的显示面板；获取目标物的目标光线；将所述目标光线分解成单色光；对每一单色光进行光电转换，将所述单色光由光信号转变为电信号；对所述电信号进行处理，并根据所述电信号计算出对应的色值。
进一步地，在将所述目标光线分解成单色光步骤中，将所述目标光线分解成三基色的单色光；在对所述电信号进行处理步骤中，包括以下步骤：对每一种颜色的单色光的电信号中的电流信号进行加和，得到三个加和电流数据，标记为一组；多次获取三个加和电流数据，得到多组电流数据；对所述多组电流数据进行去噪取平均值处理，得到一组平均电流数据；将这一组平均电流数据转变为一组色彩数据；将这一组色彩数据与色彩数据库中预存的数据进行比对，得到一色值。
进一步地，在将这一组色彩数据与色彩数据库中预存的数据进行比对步骤中，设定数据容差，当这一组色彩数据中的每一数据与所述色彩数据库中的对应数据差值在所述数据容差内，则选定所述色彩数据库中的对应数据，并形成至少一组色彩选定数据，根据所述色彩选定数据选择对应的色值。
进一步地，所述数据容差越小，所选定的色值与所述目标物的实际色值偏差越小。
进一步地，对所述电信号进行处理步骤之后，所述目标物色彩判断方法还包括：将所述显示面板根据所述色值进行颜色变换，变换成所述目标物的颜色。
本发明的技术效果在于，光线经过彩膜基板的色阻单元后被分解为单色光，所述单色光的光信号经过色彩识别电路单元后变为电信号，并计算出所述电信号的色值，进而判断所述目标光线的色彩，进而所述显示面板具有色彩感知能力，使得显示面板的设计更加人性化，丰富了显示面板的功能性，逐步实现人机交互，为后续的研发使用提供基础。
附图说明
图1为现有技术中色彩传感器的工作原理示意图；
图2为本发明实施例所述显示面板的示意图；
图3为本发明实施例所述彩膜基板与所述色彩识别电路层的对应示意图；
图4为本发明实施例所述色彩识别电路单元的一种电路图；
图5为本发明实施例所述色彩识别电路单元的另一种电路图；
图6为本发明实施例所述色彩识别电路单元与IC电路的集成示意图；
图7为本发明实施例所述显示装置的示意图；
图8为本发明实施例所述目标物色彩判断方法的流程图。
部分组件标识如下：
100、RGB色彩过滤器；200、光电二极管；300、放大器；
1、彩膜基板；2、色彩识别电路层；3、阵列基板；
11、第一色阻单元；12、第二色阻单元；13、第三色阻单元；
21、色彩识别电路单元；211、光电二极管；
201、栅极电路；202、输出电路；
300、IC电路；310、整流回馈模块；320数据处理模块；330、模数转换模块；340、电源模块；350、振荡模块；360、定时器模块；370、色彩数据库；
10、第一显示面板；20、第二显示面板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
具体的，请参阅图1至图7，本发明实施例提供一种显示面板，包括彩膜基板1、色彩识别电路层2以及阵列基板3。
彩膜基板1起到彩色滤光的作用，作为显示装置中实现彩色显示的主要组件。彩膜基板1具有若干色阻单元，在本实施例中，具有第一色阻单元11(R)、第二色阻单元12(G)以及第三色阻单元13(B)，组成一组RGB色阻单元。彩膜基板1具有相对设置的入光侧以及出光侧，目标光线从彩膜基板1的所述入光侧入射，所述色阻单元将所述目标光线分解为R、G、B的单色光，所述单色光从所述出光侧出射。
色彩识别电路层2设于彩膜基板1的出光侧，在本实施例中，设于彩膜基板1的下表面，色彩识别电路层2包括若干色彩识别电路单元21，每一色彩识别电路单元21与彩膜基板1上的每一色阻单元一一对应(参见图3)。
色彩识别电路单元21包括光电二极管211(photodiode)、存储电容(C)、薄膜晶体管(TFT)、栅极电路(Gn)以及输出电路(readout)。
光电二极管211用于将光能转化为电能，所述存储电容用于存储积累光电二极管211曝光时产生的电流，所述薄膜晶体管用于控制曝光前所述存储电容的清零和曝光后数据的读取，所述栅极电路连接到所述显示面板的显示区外的时序控制扫描电路，所述输出电路连接到所述显示面板的显示区外的AFE电路单元，对电信号进行积分及滤波等处理，所述AFE电路为Active Front End的缩写，其中文名为整流回馈单元。
如图4所示，在本实施例中，在色彩识别电路单元21中，第一薄膜晶体管的栅极连接至所述光电二极管，源极接入电源信号(VDD)，漏极连接至第二薄膜晶体管；第二薄膜晶体管的栅极接入所述栅极电路，漏极连接至所述输出电路；第三薄膜晶体管的栅极接入复位信号(Rst)，源极接入电源信号(Vint/VDD)，漏极连接至所述第一薄膜晶体管的栅极；所述存储电容的一端接入电源信号，其另一端连接至所述第一薄膜晶体管的栅极。
如图5所示，在其他实施例中，在色彩识别电路单元21中，所述薄膜晶体管的栅极接入所述栅极电路，漏极连接至所述输出电路，源极连接至所述光电二极管；所述存储电容的一端连接至所述薄膜晶体管的源极，其另一端接入电源信号(Vbise)。
阵列基板3设于色彩识别电路层2远离彩膜基板1一侧的表面，阵列基板3与彩膜基板1相对设置，阵列基板3起到控制整个显示面板的电路开关的关键作用。
如图6所示，为维持玻璃左右边框的宽度不增加，色彩识别电路单元21的栅极电路与所述IC电路300的GIP可以做共用设计，这样就要求色彩探测功能在液晶显示面板处于黑画面情形下进行。那么所述IC电路300与色彩识别电路单元21集成在一起会更便于时序控制和画面切换。
IC电路300设于阵列基板3上，IC电路300包括整流回馈模块310(AFE)、模数转换模块330(ADC)、数据处理模块320(data processing)、电源模块340(DC/DC)、定时器模块360(timing control)、振荡模块350(OSC)、色彩数据库370等，整流回馈模块310、模数转换模块330、电源模块340、定时器模块360、振荡模块350、色彩数据库370等均连接至数据处理模块320。其中电源模块340、定时器模块360、振荡模块350与色彩识别电路单元21共用设置。
如图3所示，假设此色彩识别电路单元是一个200行*300列的矩阵模块，200行栅极电路201逐一打开，300列输出电路202对光生电流逐行进行收集处理，所述IC电路会将所有1号电路输出的电流进行加和，所有2号电路输出的电流加和，同样三号的电流加和。每扫描一帧得到三个数据，为一组数值，经过多帧扫描后得到多组数值，对这些数值进行去噪取处理和平均值处理，会得到更准确的一组色值。这组色值会跟所述IC电路300内的色彩数据库370事先存储好的标准色值进行比对，即能判断目标物的色彩。当色彩数据库370内的色值越丰富，设定的容差值越小，那么判断出的色彩越接近目标物的真实的颜色。
虽然增加一层色彩识别电路层2后，显示装置的开口率会降低，但随着半导体工艺的不断提升，对开口率的影响也会越来越低。
本实施例所述显示面板的技术效果在于，在彩膜基板与阵列基板之间增加一层色彩识别电路层，将从所述彩膜基板的入光侧入射的目标光线的光信号变为电信号，并计算出所述电信号的色值，进而判断所述目标光线的色彩，使得所述显示面板的设计更加人性化，丰富显示面板的功能性，逐步实现人机交互，为后续的研发使用提供基础。
在具备上述显示面板的显示装置中，加入的色彩识别电路层2的电路架构及工作原理与屏内光学指纹识别传感电路极为相近，后续开发设计可以考虑兼容，从而共用传感层，实现功能最大化成本最优化，市场竞争力也可大大提升。
具有色彩识别功能的屏幕使得显示装置有了色彩感知能力，可以读取物体颜色，从而实现更多的人机交互应用。举个简单的例子(参见图7)：显示装置包括第一显示面板10和第二显示面板20，第一显示面板10为上述显示面板，正常显示，可以读取用户衣着色彩，第二显示面板20可根据此变换显示装置自身颜色和衣着一致，让显示装置也成为用户浑然一体的一部分，所述显示装置可以为手机，平板电脑、笔记本电脑等显示器件。
随着光电二极管制程工艺的不断成熟和数据处理算法的不断优化，色彩识别精度也可不断提高，从初级的色彩识别器升级为高精度识别器，具有此设计的显示屏也会应用到更多的场景中，未来无限可期。
如图8所示，本实施例还提供一种目标物色彩判断方法，包括步骤S1～S5。
S1提供如前文所述的显示面板。
S2获取待识别的目标物的目标光线。
S3所述显示面板中的彩膜基板1中的色阻单元将所述目标光线分解成单色光，将所述目标光线分解成三基色的单色光。
S4对每一单色光进行光电转换，将所述单色光由光信号转变为电信号。具体地，所述单色光经过所述显示面板中的色彩识别电路层2后，从光信号转换为电信号后输出。所述单色光从彩膜基板1的出光侧出射后，进入到色彩识别电路层2中，色彩识别电路层2中的每一色彩识别电路单元21用以获取其所对应的色阻单元出射的单色光的光信号，并将所述光信号转换为电信号。
色彩识别电路层2包括若干色彩识别电路单元21，每一色彩识别电路单元21与彩膜基板1上的每一色阻单元一一对应(参见图3)。
色彩识别电路单元21包括光电二极管211(photodiode)、存储电容(C)、薄膜晶体管(TFT)、栅极电路(Gn)以及输出电路(readout)。
光电二极管211用于将光能转化为电能，所述存储电容用于存储积累光电二极管211曝光时产生的电流，所述薄膜晶体管用于控制曝光前所述存储电容的清零和曝光后数据的读取，所述栅极电路连接到所述显示面板的显示区外的时序控制扫描电路，所述输出电路连接到所述显示面板的显示区外的AFE电路单元，对电信号进行积分及滤波等处理，所述AFE电路为Active Front End的缩写，其中文名为整流回馈单元。
如图4所示，在本实施例中，在色彩识别电路单元21中，第一薄膜晶体管的栅极连接至所述光电二极管，源极接入电源信号(VDD)，漏极连接至第二薄膜晶体管；第二薄膜晶体管的栅极接入所述栅极电路，漏极连接至所述输出电路；第三薄膜晶体管的栅极接入复位信号(Rst)，源极接入电源信号(Vint/VDD)，漏极连接至所述第一薄膜晶体管的栅极；所述存储电容的一端接入电源信号，其另一端连接至所述第一薄膜晶体管的栅极。
如图5所示，在其他实施例中，在色彩识别电路单元21中，所述薄膜晶体管的栅极接入所述栅极电路，漏极连接至所述输出电路，源极连接至所述光电二极管；所述存储电容的一端连接至所述薄膜晶体管的源极，其另一端接入电源信号(Vbise)。
S5对所述电信号进行处理，并根据电信号计算出对应的色值。
具体地，对每一种颜色的单色光的电信号中的电流信号进行加和，得到三个加和电流数据，标记为一组；多次获取三个加和电流数据，得到多组电流数据；对多组电流数据进行去噪取平均值处理，得到一组平均电流数据；将这一组平均电流数据转变为一组色彩数据；将这一组色彩数据与预存的色彩数据库370中的数据进行比对，设定数据容差，当这一组色彩数据中的每一数据与色彩数据库370中的对应数据差值在该数据容差内，则选定该色彩数据库370中的对应数据，并形成至少一组色彩选定数据，根据色彩选定数据选择对应的色值。其中，所述数据容差越小，所选定的色值与目标物的实际色值偏差越小。
例如，如图3所示，假设此色彩识别电路单元是一个200行*300列的矩阵模块，200行栅极电路201逐一打开，300列输出电路202对光生电流逐行进行收集处理，所述IC电路会将所有1号电路输出的电流进行加和，所有2号电路输出的电流加和，同样三号的加和。每扫描一帧得到三个数据，为一组数值，经过多帧扫描后得到多组数值，对这些数值进行去噪取处理和平均值处理，会得到更准确的一组色值。
当所述色彩数据库370中的色值越丰富，设定的数据容差值越小，那么判断出的色彩越接近真实的颜色。
后续还可进行如下步骤：将所述显示面板根据所述色值进行颜色变换，变换成所述目标物的颜色。具体地，具有色彩识别功能的屏幕使得显示装置有了色彩感知能力，可以读取物体颜色，从而实现更多的人机交互应用。举个简单的例子(参见图7)：显示装置包括第一显示面板10和第二显示面板20，第一显示面板10为上述显示面板，正常显示，可以读取用户衣着色彩，第二显示面板20可根据此变换显示装置自身颜色和衣着一致，让显示装置也成为用户浑然一体的一部分，所述显示装置可以为手机，平板电脑、笔记本电脑等显示器件。
本实施例所述目标物色彩判断方法的技术效果在于，光线经过彩膜基板的色阻单元后被分解为单色光，所述单色光的光信号经过色彩识别电路单元后变为电信号，并计算出所述电信号的色值，进而判断所述目标光线的色彩，使得所述显示面板的设计更加人性化，丰富显示面板的功能性，逐步实现人机交互，为后续的研发使用提供基础。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本发明实施例所提供的一种显示面板以及目标物色彩判断方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种显示面板，其特征在于，包括：
彩膜基板，具有若干色阻单元，所述彩膜基板具有一入光侧和出光侧；
色彩识别电路层，设于所述彩膜基板的出光侧，所述色彩识别电路层包括若干色彩识别电路单元，每一色彩识别电路单元对应一色阻单元；目标光线经过所述色阻单元后形成单色光，每一色彩识别电路单元用以获取其所对应的单色光的光信号并将所述光信号转换为电信号；以及
IC电路，每一色彩识别电路单元的输出端连接至所述IC电路的输入端，所述IC电路用以对所述电信号进行处理，并根据所述电信号计算出所对应的色值；
其中，所述彩膜基板中的色阻单元为三基色色阻中的一种颜色色阻；
同种颜色的色阻单元对应于所述色彩识别电路层中的一个色彩识别电路单元；
对每一种颜色的单色光的电信号中的电流信号进行加和，得到三个加和电流数据，标记为一组；多次获取三个加和电流数据，得到多组电流数据；对所述多组电流数据进行去噪取平均值处理，得到一组平均电流数据；将这一组平均电流数据转变为一组色彩数据；将这一组色彩数据与色彩数据库中预存的数据进行比对，得到一色值。
2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述色彩识别电路单元包括光电二极管、存储电容、薄膜晶体管、栅极电路以及输出电路；
第一薄膜晶体管的栅极连接至所述光电二极管，源极接入电源信号，漏极连接至第二薄膜晶体管；
第二薄膜晶体管的栅极接入所述栅极电路，漏极连接至所述输出电路；
第三薄膜晶体管的栅极接入复位信号，源极接入电源信号，漏极连接至所述第一薄膜晶体管的栅极；
所述存储电容的一端接入电源信号，其另一端连接至所述第一薄膜晶体管的栅极。
3.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述色彩识别电路单元包括光电二极管、存储电容、薄膜晶体管、栅极电路以及输出电路；
所述薄膜晶体管的栅极接入所述栅极电路，漏极连接至所述输出电路，源极连接至所述光电二极管；
所述存储电容的一端连接至所述薄膜晶体管的源极，其另一端接入电源信号。
4.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，还包括：
阵列基板，设于所述色彩识别电路层远离所述彩膜基板一侧的表面；所述IC电路设于所述阵列基板上；
所述IC电路包括：电源模块、定时器模块、振荡模块、数据处理模块，所述电源模块、定时器模块、所述振荡模块均连接至所述数据处理模块。
5.一种目标物色彩判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供如权利要求1至权利要求4中任意一项所述的显示面板；
获取目标物的目标光线；
将所述目标光线分解成单色光；
对每一单色光进行光电转换，将所述单色光由光信号转变为电信号；
对所述电信号进行处理，并根据所述电信号计算出对应的色值；
其中，在将所述目标光线分解成单色光步骤中，
将所述目标光线分解成三基色的单色光；
在对所述电信号进行处理步骤中，包括以下步骤：
对每一种颜色的单色光的电信号中的电流信号进行加和，得到三个加和电流数据，标记为一组；
多次获取三个加和电流数据，得到多组电流数据；
对所述多组电流数据进行去噪取平均值处理，得到一组平均电流数据；
将这一组平均电流数据转变为一组色彩数据；
将这一组色彩数据与色彩数据库中预存的数据进行比对，得到一色值。
6.根据权利要求5所述的目标物色彩判断方法，其特征在于，在将这一组色彩数据与色彩数据库中预存的数据进行比对步骤中，
设定数据容差，当这一组色彩数据中的每一数据与所述色彩数据库中的对应数据差值在所述数据容差内，则选定所述色彩数据库中的对应数据，并形成至少一组色彩选定数据，根据所述色彩选定数据选择对应的色值。
7.根据权利要求6所述的目标物色彩判断方法，其特征在于，所述数据容差越小，所选定的色值与所述目标物的实际色值偏差越小。
8.根据权利要求5所述的目标物色彩判断方法，其特征在于，对所述电信号进行处理步骤之后，还包括：将所述显示面板根据所述色值进行颜色变换，变换成所述目标物的颜色。
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