显示装置、心率监测系统以及心率监测的方法
阅读：1026发布：2021-04-06
专利汇可以提供显示装置、心率监测系统以及心率监测的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 提供的显示装置包括：用于显示图像的显示模组，所述显示模组具有作为所述显示模组的上部结构的衬底 基板 ；用于感测用户的心电 信号 的感测 电极 ，所述感测电极设置在所述衬底基板的上方。这样的显示装置可以实现健康测试功能与显示装置的高度融合和集成，从而改进用户的体验，并有利于减小显示装置的体积。，下面是显示装置、心率监测系统以及心率监测的方法专利的具体信息内容。
1.一种显示装置，其特征在于，该显示装置包括：
用于显示图像的显示模组，所述显示模组具有作为所述显示模组的上部结构的衬底基板；
用于感测用户的心电信号的感测电极，
其中所述感测电极设置在所述衬底基板的上方。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述感测电极覆盖所述衬底基板的表面。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述感测电极包括多个感测电极单元。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述感测电极包括位于所述显示装置的表面的四个角落处的感测电极单元。
5.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述感测电极包括感测电极单元的阵列，并且所述显示装置还包括与所述感测电极单元的阵列相对应的开关元件阵列，所述开关元件阵列中的每个开关元件分别与所述感测电极单元的阵列中的每个感测电极单元电连接。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，每个感测电极单元分别与所述开关元件阵列中的每个开关元件的源极或漏极电连接。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述开关元件阵列所在的层设置在所述感测电极所在的层和所述衬底基板之间。
8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括位于所述衬底基板和所述开关元件所在的层之间的缓冲层。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括覆盖所述开关阵列的平坦化层。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括形成在所述平坦化层上方的钝化层，所述感测电极单元的阵列形成在所述钝化层上方。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括被配置成对所述感测电极感测到的心电信号进行处理和分析的控制器，并且所述控制器包括：
滤波保护电路，其被配置成从所述感测电极接收到的心电信号中滤除高频干扰信号；
前置放大器，其被配置成对经过滤波的心电信号进行放大；
隔离电路，其被配置成将所述前置放大器的输出信号与后级电路隔离；
驱动放大电路，其被配置成对从所述隔离电路输出的信号进行放大；
生成电路，其被配置成利用来自于所述驱动放大电路的放大信号生成用户的心率数据信号，以及
输出电路，其被配置成输出所生成的用户心率数据信号以通过所述显示装置向用户显示所述的心率数据。
12.如权利要求1-11中的任一项权利要求所述的显示装置，其特征在于，形成所述感测电极的材料包括铟锡氧化物、碳纳米管和石墨烯。
13.如权利要求1-11中的任一项权利要求所述的显示装置，其特征在于，所述衬底基板是玻璃基板。
14.一种心率监测系统，其特征在于，该系统包括如权利要求1-13中的任一项所述的显示装置，用户通过手指与所述显示装置中的感测电极的接触来实现心率监测。
15.一种使用显示装置进行心率监测方法，其特征在于，所述显示装置包括：
用于显示图像的显示模组，所述显示模组具有作为所述显示模组的上部结构的衬底基板；
用于感测用户的心电信号的感测电极，
其中所述感测电极设置在所述衬底基板的上方，所述方法包括：
用户通过手指接触所述感测电极来进行心率监测。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
连续地多次触摸或点击所述感测电极，从而连续地获得代表用户心电信号的多个电压信号；
计算所获得的多个电压信号之间的电压差；
利用所述电压差计算用户的心率。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述感测电极包括多个感测电极单元，所述方法包括如下步骤：
多个手指与不同的感测电极单元接触，以从每个手指获取代表用户心电信号的电压信号；
计算从不同的手指获得的电压信号之间的电压差；
利用所述电压差计算用户心率。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述感测电极包括感测电极单元的阵列，并且所述显示装置还包括与所述感测电极单元的阵列相对应的开关元件阵列，所述开关元件阵列中的每个开关元件分别与所述感测电极单元的阵列中的每个感测电极单元电连接，所述方法进一步包括如下步骤：
多个手指与所述显示装置接触，并且每个手指与所述感测电极单元的阵列中的多个感测电极单元接触，使得所述感测电极单元的阵列中的多个感测电极单元从每个手指获取代表用户心电信号的电压信号；
对与每个手指相接触的多个感测电极单元所获得的电压信号进行平均，以得到多个平均电压信号；
计算所述多个平均电压信号之间的电压差；
利用所述多个平均电压信号之间的电压差计算用户心率。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，当用户手指与所述感测电极单元阵列中的一个或多个感测电极单元接触时，与所述一个或多个感测电极单元电连接的开关元件接通，当用户手指离开所述一个或多个感测电极单元时，与所述一个或多个感测电极单元电连接的开关元件断开。
20.如权利要求15－19中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
在计算用户心率之后，所述显示装置向用户显示心率曲线或者心率值。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在所述的心率曲线是连续且规律的情况下，所述显示装置向用户提供心率正常的指示；否则，所述显示装置向用户提供心率异常的指示。
显示装置、心率监测系统以及心率监测的方法
技术领域
背景技术
[0002] 诸如手机之类的移动设备的普及率越来越高，而且，各种移动设备所具有的功能也越来越丰富。例如，随着人们对健康的关注度的逐渐提高，与人相伴的具有健康测试功能的智能移动设备不断涌现。诸如能够测量用户脉搏的电子手表、手环以及手机之类的移动设备受到人们的广泛欢迎。通过将健康测试系统与移动设备相结合，可以向用户提供诸如体温、心率、血流速度、血氧比例或者压力之类的用户身体数据，并且可以在移动设备上显示这些身体数据，方便用户监测自身的身体健康状况。
[0003] 但是，现有的具有健康测试功能的移动设备仅仅是将健康测试系统简单地叠加在原有的设备上。例如，在原有的设备上设置能够与外部的健康测试系统建立通信的接口，以能够在设备上显示从外部的健康测试系统测试到的身体数据。虽然有些移动设备也将健康测试系统的健康测试功能体现在设备的内部，然而，健康测试系统中的信号感测部件仍被置于设备的外部系统中，或者只是简单地在附接在设备的壳体上。这样的移动设备虽然具有健康测试的功能，但并未真正地实现健康测量系统与移动设备的集成，具有较大的体积，而且，这种将健康测试系统或者健康测试系统中的信号感测部件与移动设备相分离的设计方式也影响了用户的使用体验。
发明内容
[0004] 本发明的实施例至少提供一种改进的显示装置，以减轻或避免以上提到的问题，提升用户对显示装置的使用体验。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括：用于显示图像的显示模组，显示模组具有作为显示模组的上部结构的衬底基板；用于感测用户的心电信号的感测电极，所述感测电极设置在所述衬底基板的上方。
[0006] 如上文中所提到的，现有的具有健康测试功能的设备通常将健康测试系统中的信号感测部件设置于设备的外部系统中，或者只是简单地在附接在设备的壳体上，这增加了设备的体积并且影响了用户的体验。采用本发明实施例提供的显示装置，可以让信号感测部件成为显示装置的组成部件，实现健康测试系统与显示装置的高度集成，提升用户的使用体验，并有利于显示装置的小型化。
[0007] 根据本发明的一个实施例，感测电极可以覆盖衬底基板的表面。由于感测电极被形成为覆盖衬底基板的表面的一个整体结构，用户可以随意地触摸或点击显示装置的表面上的任何位置，即可进行心电信号的测试。例如，用户可以连续地多次触摸或点击感测电极，利用多次触摸或点击感测电极所感测到的心电信号之间的电压差，可以计算得到用户的心率等身体数据，由此，本实施例可以提供一种单点测量心电信号的方式的设备。
[0008] 根据本发明的另一实施例，感测电极包括多个感测电极单元。通过设置相互分隔的多个感测电极单元，可以允许用户的多个部位（例如，手指）同时触摸或点击不同的感测电极单元，利用从不同的手指感测到的心电信号之间的电压差，可以更准确地获得用户的心率等身体数据。
[0009] 在一个实施例中，感测电极可包括位于显示装置的表面的四个角落处的感测电极单元。
[0010] 根据本发明的另一实施例，感测电极包括感测电极单元的阵列，并且显示装置还包括与所述感测电极单元的阵列相对应的开关元件阵列，开关元件阵列中的每个开关元件分别与所述感测电极单元的阵列中的每个感测电极单元电连接。因而，不仅允许用户的多个部位（例如，手指）同时触摸或点击不同的感测电极单元，提高心电信号测量的准确性，而且用户的手指可以放置在显示装置上的任意位置，即能进行心电信号的测量，由此进一步方便了用户的使用，提升了用户体验。
[0011] 根据本发明的又一实施例，每个感测电极单元分别与开关元件阵列中的每个开关元件的源极或漏极电连接。这样，感测电极单元所感测到的心电信号可以经过开关元件传输至控制器，控制器可以对所感测到的心电信号进行处理和分析，以获得所需要的身体数据。
[0012] 根据本发明的又一实施例，开关元件阵列所在的层设置在感测电极所在的层和衬底基板之间。
[0013] 根据本发明的又一实施例，显示装置还包括位于衬底基板和开关元件所在的层之间的缓冲层。诸如玻璃基板之类的衬底基板通常含有金属离子，缓冲层可以防止来自于衬底基板的金属离子扩散至其上方的开关元件，有益于维持开关元件的性能的稳定。
[0014] 根据本发明的又一实施例，显示装置还包括覆盖所述开关阵列的平坦化层。
[0016] 根据本发明的又一实施例，所述显示装置包括被配置成对所述感测电极感测到的心电信号进行处理和分析的控制器，并且所述控制器包括：滤波保护电路，其被配置成从所述感测电极接收到的心电信号中滤除高频干扰信号；前置放大器，其被配置成对经过滤波的心电信号进行放大；隔离电路，其被配置成将所述前置放大器的输出信号与后级电路隔离；驱动放大电路，其被配置成对从所述隔离电路输出的信号进行放大；生成电路，其被配置成利用来自于所述驱动放大电路的放大信号生成用户的心率数据信号，以及输出电路，其被配置成输出所生成的用户心率数据信号以通过显示装置向用户显示所述的心率数据。
[0018] 根据本发明的另一方面，提供了一种心率监测系统，该系统包括前述实施例中的任一实施例所描述的显示装置，用户通过手指与显示装置中的感测电极的接触来实现心率监测。
[0019] 根据本发明的又一方面，提供了一种使用显示装置进行心率监测方法，所述显示装置可包括：用于显示图像的显示模组，所述显示模组具有作为所述显示模组的上部结构的衬底基板；用于感测用户的心电信号的感测电极，其中所述感测电极设置在所述衬底基板的上方，所述方法包括：用户通过手指接触所述感测电极来进行心率监测。
[0020] 在一个实施例中，所述方法还包括以下步骤：连续地多次触摸或点击所述感测电极，从而连续地获得代表用户心电信号的多个电压信号；计算所获得的多个电压信号之间的电压差；利用所述电压差计算用户的心率。
[0021] 在另一实施例中，感测电极可包括多个感测电极单元，所述方法包括如下步骤：多个手指与不同的感测电极单元接触，以从每个手指获取代表用户心电信号的电压信号；计算从不同的手指获得的电压信号之间的电压差；利用所述电压差计算用户心率。
[0022] 在另一实施例中，所述感测电极包括感测电极单元的阵列，并且所述显示装置还包括与所述感测电极单元的阵列相对应的开关元件阵列，所述开关元件阵列中的每个开关元件分别与所述感测电极单元的阵列中的每个感测电极单元电连接，所述方法进一步包括如下步骤：多个手指与所述显示装置接触，并且每个手指与所述感测电极单元的阵列中的多个感测电极单元接触，使得所述感测电极单元的阵列中的多个感测电极单元从每个手指获取代表用户心电信号的电压信号；对与每个手指相接触的多个感测电极单元所获得的电压信号进行平均，以得到多个平均电压信号；计算所述多个平均电压信号之间的电压差；利用所述多个平均电压信号之间的电压差计算用户心率。
[0023] 进一步地，当用户手指与所述感测电极单元阵列中的一个或多个感测电极单元接触时，与所述一个或多个感测电极单元电连接的开关元件接通，当用户手指离开所述一个或多个感测电极单元时，与所述一个或多个感测电极单元电连接的开关元件断开。
[0024] 在又一实施例中，所述方法还可包括如下步骤：在计算用户心率之后，所述显示装置向用户显示心率曲线或者心率值。
[0025] 进一步地，所述方法还可包括以下步骤：在所述的心率曲线是连续且规律的情况下，所述显示装置向用户提供心率正常的指示；否则，所述显示装置向用户提供心率异常的指示。
[0026] 对于本发明所提供的各种实施例，通过在显示模组上制作形成感测电极或感测电极单元的阵列，可以实现健康测试功能与显示装置的高度融合和集成，从而改进用户的体验，并有利于减小显示装置的体积。附图说明
[0027] 下面，参考附图更详细地并且通过非限制性的示例方式描述本发明的实施例，其中：图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的显示装置的截面图；
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的显示装置所显示的心率曲线图；
图3示意性地示出了根据本发明的另一实施例的显示装置的平面俯视图；
图4示意性地示出了根据本发明的又一实施例的显示装置中的感测电极单元、开关元件阵列以及控制器的电连接；
图5示意性地示出了根据本发明的又一实施例的显示装置的截面图；
图6示意性地示出了根据本发明的实施例的显示装置中的控制器的电路结构。
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的显示装置所显示的心率曲线图；
图3示意性地示出了根据本发明的另一实施例的显示装置的平面俯视图；
图4示意性地示出了根据本发明的又一实施例的显示装置中的感测电极单元、开关元件阵列以及控制器的电连接；
图5示意性地示出了根据本发明的又一实施例的显示装置的截面图；
图6示意性地示出了根据本发明的实施例的显示装置中的控制器的电路结构。
具体实施方式
[0028] 下面，通过举例的方式来详细说明本发明的具体实施例。应当理解的是，本发明的实施例不局限于以下所列举的示例，本领域技术人员利用本发明的原理或精神可以对所示出的各实施例进行修改和变型，得到形式不同的其它实施例，显然，这些实施例都落入本发明要求保护的范围。
[0029] 图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的显示装置的截面图。如图1所示，根据本实施例的显示装置可包括：用于显示图像的显示模组12，显示模组12可具有作为显示模组12的上部结构的衬底基板121；用于感测用户的心电信号的感测电极11，感测电极11设置在衬底基板121的上方。
[0030] 感测电极11可以由诸如铟锡氧化物（ITO）之类的透明导电材料形成。替代性地，在另一实施例中，形成感测电极11的材料还可包括碳纳米管、石墨烯等柔性材料，由此能够实现显示装置的柔性显示。用这类的透明材料制作成的感测电极不仅可以感测用户的心电信号，而且不会影响显示装置向用户显示图像。作为显示模组12的上部结构的衬底基板121可以是由诸如玻璃等适当的材料形成的基板，因此，衬底基板121可以包括但不限于玻璃基板。
[0031] 下面，具体说明应用本实施例提供的显示装置进行心电信号测量的过程。
[0032] 正如本领域技术人员所知晓的，心脏本身的生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液，可以反映到用户的身体表面上来，使身体各部位在每一心动周期中也都发生有规律的电信号变化活动。将感测电极放置在人体表面的一定部位可以记录心脏电信号变化曲线，也即目前临床上常见的心电图。
[0033] 对于本实施例提供的设置有感测电极的显示装置，用户例如可以通过用手指触摸或点击制作在显示装置上的感测电极。当用户的手指每次与感测电极接触时，感测电极可以感测到手指上的电压信号，这些电压信号例如可以通过感测电极的引线（图1中未示出）传输至控制器（图1中未示出）。控制器可以对来自感测电极的感测信号进行处理和分析，得到用户的身体数据。这样的控制器可以设置在显示装置内，也可以设置在显示装置的外部。例如，用户可以连续地两次触摸或点击设置在显示装置上的感测电极，从而让控制器通过感测电极连续地两次接收到电压信号，然后控制器可以计算两次接收到的电压信号之间的电压差，从而可以借助常规的心率计算方法来获得用户的心率数据。在此基础上，用户还可以借助本领域技术人员已知的算法获得与用户有关的其它可能的身体数据。因此，根据本实施例的显示装置可以提供一种单点测量心电信号的方式的设备。
[0034] 进一步地，可以以心电图或者数值的方式向用户显示所测试到的心率。控制器对来自感测电极的信号进行处理，可以得到连续的波形，可以向用户显示该连续的波形（即，心率曲线或者心电图）。例如，图2示意性地示出了可以通过显示装置向用户显示的心率曲线。或者，可以根据该连续的波形所体现的心率周期、或者波峰、波谷的次数来计算心率，并通过数值的方式向用户显示心率值。
[0035] 进一步地，在监测到用户的心率曲线或心率值的基础上，控制器可以判断用户当前的心率是否正常。例如，如果所获得的心电图是连续且规律的电信号，则判定为心电图正常；否则，则认为心电图异常，并通过显示装置向用户提示心率异常，提醒用户有可能是心脏出现了健康问题、引起用户重视。
[0036] 如之前所提到的，在现有的具有健康测试功能的设备中，用于感测用户的心电信号的信号测量部件通常置于设备的外部系统中，或者只是简单地附接在设备的外壳上，这样的设备并未真正地实现健康测试系统与设备的集成，影响了用户的体验，而其不利于设备体积的小型化。通过将感测电极制作在显示装置的显示模组中的作为上部结构的衬底基板的上方，实现了健康测试功能与显示装置的高度融合，可以改进用户的体验，并有利于减小总体装置的体积。
[0037] 可以理解的是，以上提到的显示模组12可以是本领域人员知晓的任何显示模组。例如，显示模组12可以是液晶显示模组，此时，显示模组12可以包括阵列基板、彩膜基板以及设置在阵列基板和彩膜基板之间的液晶层等，并且衬底基板121可以是彩膜基板中的玻璃基板。替代性地，显示模组12可以是OLED显示模组，此时，衬底基板121可以是OLED显示模组的封装基板。
[0038] 感测电极11可以如图1所示的那样直接地制作在衬底基板121上，或者，也可以根据需要在衬底基板121与感测电极11之间形成诸如偏振片之类的任何适当的结构。
[0039] 如图1所示，在图1所示的示例中，感测电极11覆盖衬底基板121的表面。因而，用户可以触摸或点击显示装置上的任何位置，都可以感测到用户的心电信号，为用户的使用带来了方便。
[0040] 替代性地，感测电极可以不是覆盖整个衬底基板121的整块电极，而是包括多个感测电极单元。多个感测电极单元可以制作在衬底基板121上方的一个或多个固定位置处。例如，图3示出了根据本发明的另一实施例的显示装置的平面俯视图。在该实施例中，感测电极包括位于显示装置的表面的四个角落处的感测电极单元。为了清楚起见，在这里用深颜色突出示出了设置于显示装置的四个角处的四个感测电极单元11-1、11-2、11-31和11-4。在其它的实施例中，还可以在显示装置的中央或者任何位置处设置一个或感测电极单元。
[0041] 通过使得感测电极包括多个感测电极单元，用户可以用多个部位（例如，手指）来触摸或点击感测电极，例如，用户可以将两个手指放置在不同的感测电极单元上，这样，可以利用来自两个手指的电压信号之间的电压差来计算用户的心率数据，因而，这种多点感测的方式可以提高心电信号测量的准确性。
[0042] 在另一实施例中，感测电极可以包括感测电极单元的阵列，显示装置还可包括与感测电极单元的阵列相对应的开关元件阵列，开关元件阵列中的每个开关元件分别与感测电极单元的阵列中的每个感测电极单元电连接。
[0043] 图4示意性地示出了感测电极单元的阵列与对应的开关元件阵列的电连接，图4还示出了包括在显示装置内的控制器30。如图4所示，包括九个感测电极单元11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6、11-7、11-8和11-9的感测电极单元的阵列可以与对应的九个开关元件14电连接。每个感测电极单元分别与开关元件阵列中的每个开关元件的源极或漏极电连接。控制器30可与开关元件阵列中的每个开关元件的栅极、以及其源极或漏极中的一个电连接，因此，控制器30可以控制开关元件的接通或关断。同时，如之前所提到的，控制器30可以对感测电极感测到的心电信号进行处理和分析，以获得期望的用户身体数据。也就是说，在该实施例中，控制开关元件的接通或关断的功能电路与对感测电极感测到的心电信号进行分析和处理的功能电路可以结合在一个控制器中，由此可以简化电路结构，降低显示装置内的电路的体积和尺寸，利于显示装置的小型化。在其它的实施例中，控制开关元件阵列中的开关元件的通断的功能电路也可以是一个单独的电路模块。
[0044] 利用本实施例提供的显示装置，可以同时测量多个部位（例如，手指）的电压信号，从而可以利用多个部位上的电压信号之间的电压差，计算得到心电图或者心率等身体数据，这样，所得到的测量结果更加准确。
[0045] 例如，当用户的手指触摸到某个感测电极单元时，控制器30可以接通与该感测电极单元对应的开关元件，从而使得由该感测电极单元感测到的心电信号经由开关元件传输至控制器30以对感测到的心电信号进行处理和分析。当用户的手指离开该感测电极单元时，控制器30可以控制相应的开关元件关断，控制器30停止接收感测信号，测量用户的心电信号的功能被禁用。在该情形中，例如可以通过时分复用的方式，使得感测电极单元既可以充当感测用户心电信号的测量元件，也可以作为检测用户手指的触摸位置的触控电极。可以利用本领域技术人员熟知的自电容检测或互电容检测技术来判断用户的手指是否接触到感测电极单元并且确定用户所接触的感测电极单元的位置，此时，感测电极可以被用作触控电极，可以用本领域技术人员已知的触控侦测芯片向感测电极施加驱动信号以实现触摸检测，之后控制器30可以根据用户的手指是否接触显示装置上的感测电极单元以及与用户手指接触的感测电极单元的具体位置而关断或接通相应的开关元件，此时，停止向感测电极施加驱动信号，感测电极恢复作为测量用户的心电信号的测量元件。相关的触摸检测技术对本领域技术人员是已知的，在此不再详细描述。
[0046] 注意，图4中所示的九个感测电极单元只是为了示意性说明感测电极单元的阵列与开关元件阵列的电连接，感测电极单元的阵列中的感测电极单元的数量可以远远多于九个。在一个实施例中，每个感测电极单元可以被制作为小尺寸的感测电极块，例如每个感测电极单元的直径可以约为50微米。将多个小尺寸的感测电极单元布置在显示装置的表面，当用户的部位（例如，手指）与显示装置的表面上的任何位置接触时，都可以接触到相应的感测电极单元。也就是说，用户可以随意地将手指放置在显示装置的表面上的任何位置处，都可以进行心电信号的测量，进一步提升了用户的使用体验。此外，当用户的手指放置在显示装置的表面上时，一个部位（例如，手指）可能同时触摸或接触到多个感测电极单元，此时，可以对这些多个感测电极单元感测到的电压信号进行平均，类似地，可以对其它的手指触摸或接触到的多个感测电极单元所感测到的电压信号进行平均，然后，控制器可以利用对应不同的手指的经过平均处理的电压信号之间的电压差来确定心率曲线或者心率值，这样，可以进一步提高心电信号测量的准确性。
[0047] 以下通过示例的方式来具体说明包括感测电极单元的阵列以及开关元件阵列的显示装置的结构。
[0048] 图5示意性地示出了根据本发明的一个实施例的包括感测电极单元的阵列以及对应的开关阵列的显示装置的局部截面图。
[0049] 如图5所示，显示装置的显示模组12可包括作为显示模组12的上部结构的衬底基板121，显示装置还包括开关元件14以及感测电极单元11-1。为了清楚起见，图5中只示出了一个开关元件14以及一个感测电极单元11-1。开关元件14阵列所在的层设置在感测电极所在的层和衬底基板121之间。开关元件14可以是薄膜晶体管（TFT），其可包括沟道层144、栅绝缘层143、中间的介电层142、钝化层141、栅极Gate以及源极145和漏极146。源极145和漏极146可以经由过孔电连接至沟道层144，感测电极单元11-1可以经由过孔电连接至漏极146。需要说明的是，在图4中，为了清楚地图示感测电极单元11-1、源极145和漏极146与其它层的电连接，以带斜线的阴影的方式突出地示出了感测电极单元
11-1、源极145和漏极146。应当能够理解的是，图4中示出的感测电极单元11-1只是感测电极单元的阵列中的多个感测电极单元中的一个，而且替代性地，感测电极单元11-1也可以电连接至TFT开关元件14的源极145。
11-1、源极145和漏极146。应当能够理解的是，图4中示出的感测电极单元11-1只是感测电极单元的阵列中的多个感测电极单元中的一个，而且替代性地，感测电极单元11-1也可以电连接至TFT开关元件14的源极145。
[0050] 在另一实施例中，显示装置还包括位于衬底基板和开关元件所在的层之间的缓冲层。如图5所示，显示装置还包括衬底基板121和开关元件14所在的层之间的缓冲层13。缓冲层13可以由硅氧化物形成，以防止来自于衬底基板121的金属离子扩散至上方的开关元件的层，有益于维持开关元件14的性能的稳定。
[0051] 如图5所示，显示装置还可包括覆盖开关14阵列的平坦化层15。平坦化层15可以为显示装置提供较为平整的表面。
[0052] 进一步地，显示装置还可包括形成在平坦化层15上方的钝化层16，感测电极单元的阵列可以形成在所述钝化层上。钝化层16可以保护显示装置内的开关元件不受用户的手指或空气中的水、氧等的腐蚀。感测电极单元11-1可经由钝化层16以及平坦化层15中的过孔电连接至开关元件14的源极或漏极。
[0053] 可以将对所述感测电极感测到的心电信号进行处理和分析的控制器设置在显示装置内。图6示意性地示出了根据本发明的一个实施例的控制器的电路结构。控制器可包括：滤波保护电路，其被配置成述感测电极接收到的心电信号中滤除高频干扰信号；前置放大器，其被配置成对经过滤波的心电信号进行放大；隔离电路，其被配置成将前置放大器的输出信号与后级电路隔离；驱动放大电路，其被配置成对从隔离电路输出的信号进行放大；生成电路，其被配置成利用来自于驱动放大电路的放大信号生成用户的心率数据信号，以及输出电路，其被配置成输出所生成的用户心率数据信号以通过显示装置向用户显示心率数据。
[0054] 滤波保护电路可以由RC低通滤波电路组成，可以仅使得频率为几十赫兹的信号通过。可以采用高输入电阻、低噪声、高共模抑制比的场效应管恒流源差分放大器作为前置放大电路，以将输入的微弱的心电信号加以放大，同时这样的放大电路具有足够的抑制干扰信号的能力。隔离电路可以采用光电耦合电路，将与用户相连的输入部分以及前置级电路与后置电路隔离，防止微电击，同时降低前级电路对后级电路的信号干扰和影响。驱动放大电路可以采用功率放大器，对从隔离电路输出的信号进行放大以方便生成电路的信号处理。生成电路可包括对来自驱动放大电路的信号进行采集A/D转换电路以及对采集到的信号进行运算或处理以得到期望的用户身体数据（例如，心率值或心电图）的处理电路。本领域技术人员可以理解的是，这样的处理电路可以采用专用芯片来实现，也可以利用已知的算法通过软件编程的方式来实现。输出电路可包括D/A转换电路以及信号平滑电路等。
[0055] 图6所示的控制器还可包括电源电路，电源电路可以为前述的滤波保护电路、前置放大电路、隔离电路、驱动放大电路、生成电路以及输出电路提供必要的工作电压。
[0056] 本发明的以上各实施例提供的显示装置可以是任何具备显示功能的设备或装置。显示装置例如可以是移动电话、笔记本电脑、平板电脑等等。因此，通过将感测用户心电信号的感测电极制作在显示装置的显示模组的表面上，这样的显示装置可以实现健康测试系统与显示装置的高度融合和集成，为用户提供改进的使用体验，并且有利于减小显示装置的总体体积。
[0057] 本发明的另一实施例还提供了一种心率监测系统，该系统包括前述实施例中的任一实施例所描述的显示装置，用户通过手指与显示装置中的感测电极的接触来实现心率监测。
[0058] 本发明的其它实施例还提供了一种使用显示装置进行心率监测方法，该显示装置可包括：用于显示图像的显示模组，所述显示模组具有作为所述显示模组的上部结构的衬底基板；用于感测用户的心电信号的感测电极，其中所述感测电极设置在所述衬底基板的上方，所述方法包括：用户通过手指接触所述感测电极来进行心率监测。由于将感测电极制作在显示模组中的作为上部结构的衬底基板的上方，实现了健康测试功能与显示装置的高度融合，用户在使用该显示装置时可以轻松地进行心率监测，这样的监测方法可以改进用户的体验。
[0059] 在一个实施例中，所述方法还可包括以下步骤：连续地多次触摸或点击所述感测电极，从而连续地获得代表用户心电信号的多个电压信号；计算所获得的多个电压信号之间的电压差；利用所述电压差计算用户的心率。如之前所提到的，这样的方法可提供一种单点测量心电信号的方式，操作起来简单方便。
[0060] 在另一实施例中，感测电极可包括多个感测电极单元，所述方法包括如下步骤：多个手指与不同的感测电极单元接触，以从每个手指获取代表用户心电信号的电压信号；计算从不同的手指获得的电压信号之间的电压差；利用所述电压差计算用户心率。根据该实施例的方法可提供一种非常便利的多点感测心电信号的方式，有助于提高心电信号测量的准确性。
[0061] 在另一实施例中，所述感测电极包括感测电极单元的阵列，并且所述显示装置还包括与所述感测电极单元的阵列相对应的开关元件阵列，所述开关元件阵列中的每个开关元件分别与所述感测电极单元的阵列中的每个感测电极单元电连接，所述方法进一步包括如下步骤：多个手指与所述显示装置接触，并且每个手指与所述感测电极单元的阵列中的多个感测电极单元接触，使得所述感测电极单元的阵列中的多个感测电极单元从每个手指获取代表用户心电信号的电压信号；对与每个手指相接触的多个感测电极单元所获得的电压信号进行平均，以得到多个平均电压信号；计算所述多个平均电压信号之间的电压差；利用所述多个平均电压信号之间的电压差计算用户心率。如此，不仅能够实现多点感测的心率监测方式，通过对来自同一手指的多个电压信号进行平均化处理，能够进一步提高心电信号测量的准确性。
[0062] 进一步地，当用户手指与所述感测电极单元阵列中的一个或多个感测电极单元接触时，与所述一个或多个感测电极单元电连接的开关元件接通，当用户手指离开所述一个或多个感测电极单元时，与所述一个或多个感测电极单元电连接的开关元件断开。通过这样的控制方式，可以实现显示装置的心电信号测量功能的开启与禁用。例如，当与一个或多个感测电极单元电连接的开关元件接通时，可以使得感测电极单元感测到的心电信号经由开关元件传输至控制器以对感测到的心电信号进行处理和分析。当相应的开关元件关断时，控制器停止接收感测信号，测量用户的心电信号的功能被禁用。
[0063] 在又一实施例中，所述方法还可包括如下步骤：在计算用户心率之后，所述显示装置可以向用户显示心率曲线或者心率值。本领域技术人员能够理解的是，如前所述，用户的心率曲线或者心率值可以通过显示装置中的控制器，并借助本领域中的常规的对心电信号进行处理的算法而获得，这样的算法在本领域中是已知的，在此不再详述。
[0064] 进一步地，所述方法还可包括以下步骤：在所述的心率曲线是连续且规律的情况下，所述显示装置向用户提供心率正常的指示；否则，所述显示装置向用户提供心率异常的指示。这样，可以让用户动态地监控自身的身体健康状况。
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