CN102308249A - 显示装置及其用途 - Google Patents

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Abstract

显示装置(5)包括具有至少一个传感器(9)的传感器系统(6)，用于检测从显示装置(1)的至少一个显示区域(5)发射到显示装置(1)的视角中的光的强度或颜色。在一个实施例中，传感器系统(6)还包括至少部分透明的传感器。在另一个实施例中，该传感器系统包括至少一个光耦合器件(10)，该至少一个光耦合器件(10)包括光导构件(12)和进入耦合构件(13)，用于将从显示区域(5)发射的光的至少一部分引导或导向(例如偏转、反射、弯曲、散射、衍射)到相应的传感器(9)中，其中所述传感器(9)位于或至少部分位于显示装置(1)的视角之外。

Description

显示装置及其用途
技术领域
本发明涉及一种显示装置，该显示装置具有至少一个传感器，该至少一个传感器用于检测从显示装置的至少一个显示区域发射并进入所述显示装置的视角的光的性质，该性质诸如强度、颜色和/或色点(colour point)。
本发明还涉及此显示装置的用途。
发明背景
在现代医疗设施中，放射学在诊断过程中起关键作用。因此，利用类似于液晶显示装置(LCD装置)的显示装置的高质量医疗成像比以往任何时候都重要。另外，显示装置通常设置有传感器和耦合于传感器的控制器装置。一种类型的传感器耦合至LCD装置的背光装置，该背光装置例如包括发光二极管(LED)。它旨在稳定背光装置的输出，该背光装置的输出由于其中使用LED而固有地变化。
WO2008/050262公开了用于基于LED的背光的此传感器的一个示例。此处的背光装置设置有透明外耦合板，该透明外耦合板覆盖背光装置的发射光的表面。在该外耦合板中限定了诸如棱镜槽之类的结构，以将光引导至传感器所在的侧面。具体而言，外耦合板被设计成实现光传播，并将光引导至侧面。这提供该背光装置的光输出的改进的均匀性。然而，仅背光的稳定不足以获得诸如可应用于医疗成像应用的高质量显示系统。此外，当考虑显示器前侧的此外耦合板时，光传播是不需要的。
EP1274066B1公开了其中在显示器前侧应用感测的显示装置。在此，使用光导(例如波导或光纤)来将光输出的一部分引导至显示器视角之外的传感器。来自包括多个像素的显示区域的光被插入光导中，例如被插入光纤的一端或插入连续波导中。由此，显示器上被阻挡而不能透光的区域受限。具体地，如EP1274066中所公开，可使与光导的轴成大角度传播的光线离开该结构，同时环境光无法进入该光导。借助该小接受角，无须遮蔽即可避免环境光进入该光电二极管传感器。
然而，需要进一步改进此传感器系统，即传感器和光导。EP1274066中所示的一种实现方式是光纤的末端平行于显示器的输出表面，且光纤弯曲。然而，这不是最实用的实现方式。
WO2004/023443中公开了在显示器前侧具有波导的另一此解决方案。该波导具体包括被相对较低折射率材料包围的相对较高折射率材料。传感器在波导的一个边处。或者，该波导可在四个方向上延伸，且这些传感器可存在于四条边上。该解决方案旨在(参见示例3)用于10×10无源矩阵OLED显示器的校准测量，在该显示器中依次打开每个像素。
然而，本发明的目的是提供能用于实时测量(例如当显示器在使用时)的传感器系统。因此，WO2004023443的解决方案看起来不适合。该解决方案对从环境接收光敏感，因此整体信噪比将非常低。
因此，本发明的目的是提供一种显示装置，该显示装置具有适于实时感测(例如当该显示器在使用时)的传感器，且具有高信噪比，以及不会干扰显示器所发射的图像。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括设置有多个像素的至少一个显示区域。对于每个显示区域，存在至少部分透明的传感器，用于检测从所述显示区域发射进入显示装置的视角的光的性质。该传感器位于所述显示装置的在所述显示区域前侧的前部中。
利用位于显示区域前侧且在视角内的至少部分透明的传感器已获得了令人吃惊的良好结果。显示图像的预期干扰倾向于至少基本不存在。由于光向传感器中的直接进入耦合(incoupling)，在无耦合构件的情况下获得了向传感器的适当透射。此透明传感器适于应用于覆盖构件的内表面。
该透明覆盖构件可在制造传感器时用作衬底。具体地，玻璃或类似无机衬底具有足以承受气相沉积的操作温度的热稳定性，而气相沉积是沉积构成传感器的层的优选方式。具体示例包括化学气相沉积(CVD)和其中任一种类型，诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、热气相沉积。然而，尤其是在使用诸如印刷和涂覆之类的低温沉积技术时，可替代地使用聚合物衬底。作为制造技术，不排除组装。
在本发明的适当实施例中，该器件还包括至少部分透明的电导体，该电导体用于传导来自所述视角内的所述传感器的测量信号以传输到控制器中。诸如氧化铟锡和聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸)聚合物(通常称为PEDOT:PSS)之类的大致透明导体材料本身是已知的。在一个最适合的实施例中，传感器设置有透明电极，该透明电极通过所述导体被限定于一层中。这减少了会固有地导致附加电阻和界面的层的数量，附加电阻和界面会轻微地干扰显示图像。
优选地，该传感器包括有机光导体。在过去数十年来，此有机材料已是高级研究的对象。有机光导体可被具体化为单层、双层以及多层结构。它们可在本显示装置中被有利地应用。具体而言，在覆盖构件内表面上的存在允许有机材料存在于封闭和可控的环境中，例如在覆盖构件与显示器之间的空间中。例如，可存在吸气器以减少湿气的不利影响。此外，在将覆盖组件组装到显示器时，可在所述空间中应用真空条件或预定义气氛(例如纯氮)。
包括有机光导体的传感器还适当地包括第一和第二电极，该第一和第二电极有利地彼此毗邻定位。彼此毗邻的位置(优选限定在一层内)允许相互叉合的指状电极的设计。由此，光导体中产生的任何电荷被适当地传输至这些电极。优选地，每个电极的指的数量大于50，更优选大于100，例如在250-2000的范围内。
一种优选类型的光传感器是其中有机光导体是具有激子产生层和电荷输运层的双层结构的光传感器，所述电荷输运层与第一和第二电极接触。此双层结构例如可从应用物理快报(Applied Phys Letters)93(2008)，63305获知，该文献通过引用包含于此。
或者，可使用经减薄的硅光电二极管。当将硅减薄至微米范围厚度时，它至少部分地变得光学透明。通过用诸如聚酰亚胺之类的聚合物材料来密封此器件，可获得此器件的稳定性。经密封器件的整体厚度通常处于3-30微米量级。该技术例如可从R.Dekker等人的“用于纸内芯片应用的10μm厚RF-ID标签(A 10μm thick RF-ID tag for chip-in-paper applications)”(IEEE BCTM会议论文集2005，18-21)获知，该文献通过引用结合于此。在此技术中制造的光电二极管可借助粘合剂来组装至覆盖构件。可涂敷导电粘合剂。或者，可通过电极的适当定位，通过电容耦合来安排传输。
在显示装置的至少一个显示区域中限定的显示器可以是常规技术的，诸如具有背光(例如基于发光二极管(LED))的液晶装置(LCD)，或诸如有机发光(OLED)显示器之类的电致发光装置。该显示装置还适当地包括电子驱动系统和控制器，该控制器接收在至少一个传感器中产生的光测量信号，并基于所接收的光测量信号控制电子驱动系统。
根据本发明的第二方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括设置有多个像素的至少一个显示区域。对于每个显示区域，设置了至少一个传感器和至少部分透明的光耦合器件。至少一个传感器被设计用于检测从所述显示区域射入显示装置的视角的光的性质。该传感器位于视角外，或至少部分位于视角外。至少部分透明的光耦合器件位于所述显示装置的前部。它包括光导构件，该光导构件用于将从所述显示区域发射的光的至少一部分引导至相应传感器。耦合器件还包括进入耦合构件，该进入耦合构件用于将光耦合到光导构件中。
本发明的优点是检测由显示装置的至少一个显示区域射入所述显示装置的视角的光的诸如强度或颜色之类的性质，而不限制所述显示装置上的视图。使用进入耦合构件解决了平行于前表面的不干扰显示图像的波导与足够高以允许实时测量的信噪比之间的明显矛盾。附加优点是最终在进入耦合构件处或之中出现的任何散射被限制于显示图像的前表面上的少数位置。
优选地，光导构件位于与显示装置的前表面平行的平面内。适当地，该进入耦合构件是用于将光横向耦合到耦合器件的光导构件的进入耦合构件。其结果是基本为平面的进入耦合构件。这具有对所显示图像干扰最少的优点。此外，该耦合器件可被嵌入在层或板内。它可在显示器制造之后被组装至显示器的覆盖构件即前玻璃板，例如通过插入或传递模塑。或者，该覆盖构件被用作用于限定耦合构件的衬底。
在一种实现方式中，多个光导构件被安排为独立光导构件或光导构件束的一部分。当垂直于前表面且垂直于光导构件的主延伸部观察时，光导构件设置有圆形或矩形截面形状是合适的。可适合地制造具有此截面的光导，且该光导还限制辐照的散射。在一个适当的实施例中，此光导构件位于第一和第二显示区域之间。这进一步降低了散射的风险。如果光导构件被限定在覆盖构件中或覆盖构件上，则尤其可使用位于第一与第二显示区域之间的此位置。此覆盖构件通常是透明衬底，例如玻璃或聚合物材料。
在任一上述实施例中，传感器系统的传感器或多个传感器位于显示装置的前边处。
该实施例的进入耦合构件可存在于光导构件上部，或有效地位于光导构件内部。位于光导内部的此位置的一个示例是该进入耦合构件和光导构件具有共面底面。该进入耦合构件然后可在光导构件之上延伸，或保持在光导构件顶面之下，或与此顶面共面。此外，该进入耦合构件可具有与光导构件的接口，或可与此光导构件成为整体。
在一个具体实施例中，进入耦合构件或每个进入耦合构件是锥形的。本文中的进入耦合构件具有尖端和底面。该底面优选具有圆形或椭圆形状。该尖端优选面向显示区域。
该进入耦合构件可被形成为横向突出的进入耦合构件。更优选地，它由两个横向共轴对准的锥体划界，所述锥体具有共有顶点和不同的顶角。顶角之差Δα＝α1-α2小于全内反射(TIR)的临界角(θc)的倍值，即Δα＜2θc。特别地，进入耦合构件或每个进入耦合构件无缝地隐入耦合器件的引导构件。进入耦合构件或每个进入耦合构件以及引导构件或每个引导构件适合整体地形成。
在替代实施例中，进入耦合构件或每个进入耦合构件是衍射光栅。该衍射光栅允许有限波长集合的辐照透过光导构件。不同波长(例如不同颜色)可与具有相互不同光栅周期的光栅进入耦合。波长范围优选被选择以最充分地表示光强。
在本发明的另一实施例中，存在锥形进入耦合构件和衍射光栅作为进入耦合构件。这两个不同的进入耦合构件可耦合至一个共同的光导构件或不同的光导构件(每个进入耦合构件对应一个光导构件)，且通常引导至不同传感器。
通过在一个共同的光导构件上使用不同类型的第一和第二进入耦合构件，可增加至少某些波长的光提取，从而进一步提高信噪比。此外，由于进入耦合构件的不同操作，传感器可检测更特定的变化。
通过分别与第一和第二光导构件组合使用不同类型的第一和第二进入耦合构件，可将不同类型的进入耦合构件应用于不同类型的测量。例如，诸如锥形进入耦合构件之类的一种类型可应用于辉度测量，而以下讨论的衍射光栅或磷光体可应用于颜色测量。替代地，诸如锥形进入耦合构件之类的一种类型可用于相对测量，而诸如衍射光栅之类的另一类型用于绝对测量。在该实施例中，一个进入耦合构件(加上光导构件和传感器)可比另一进入耦合构件耦合至较大的像素集合。例如，一个进入耦合构件耦合至包括像素集合的显示区域，而另一个进入耦合构件耦合至一组显示区域。
在另一实施例中，该进入耦合构件还包括变换器，用于将从显示区域发射的光的波长变换至感测波长。该变换器例如基于磷光体。此类磷光体被适当地局部涂敷在导光构件上部。替代地，该磷光体可被结合到导光构件的材料中。它还可被涂敷在另一进入耦合构件的上部(例如衍射光栅或锥形构件或另一进入耦合构件的上部或其中)。
该感测波长适当地是红外范围内的波长。该范围具有感测波长的光不再可见的优点。因此向光导构件中的进入耦合和通过光导构件的输运不可见。换言之，使得光的任何散射不可见，由此防止对显示器所发射的图像的干扰。例如，此类散射可在光波长变换之后直接出现，即在光从磷光体再发射时出现。感测波长最适合是近红外范围内的波长，例如0.7与1.0微米之间，更具体是在0.8与0.9微米之间。此波长可适当地被市场上可买到的光检测器检测到，该光检测器例如是基于硅的检测器。
用于此变换的合适的磷光体例如是锰激活的硫化锌磷光体。此类磷光体可发射3微米区内的发光，其中锰浓度大于2％。对此的光吸收测量显示出0.80微米处的最大值以及0.74微米和0.84微米处的子带，该发光被该区内的辐照所激发。其它稀土掺杂的硫化锌磷光体也可用于红外(IR)发射。示例为诸如J.Appl.Phys.94(2003)，3147中所公开的ZnS:ErF3和ZnS:NdF3薄膜磷光体，该文献通过引用结合于此。另一示例是ZnS:TmxAgy，其中x在100与1000ppm之间，且y在10与100ppm之间，如US4499005所公开。
该显示装置还适当地包括电子驱动系统和控制器，该控制器接收至少一个传感器中产生的光测量信号，并基于所接收的光测量信号控制电子驱动系统。
在显示装置的至少一个显示区域中限定的显示器可以是常规技术的，诸如具有背光(例如基于发光二极管(LED))的液晶装置(LCD)，或诸如有机发光(OLED)显示器之类的电致发光装置。
代替作为前述透明传感器解决方案的替代物，除了此传感器解决方案之外，可应用具有耦合构件和传感器的本传感器解决方案。该组合增强了感测解决方案，且不同类型的传感器解决方案分别具有它们的优点。此处的一个传感器解决方案比另一传感器解决方案可耦合至更大的像素集合。
虽然上述描述提到具有相应传感器解决方案的至少一个显示区域的存在，但具有传感器的显示区域的数量优选大于一个，例如两个、四个、八个或任何多个。优选显示器的每个显示区域设置有传感器解决方案，但不是必须的。例如，可对一组显示区域中的仅一个显示区域设置传感器解决方案。
在根据本发明的另一方面中，提供了所述显示装置用于感测光性质同时显示图像的用途。
最适合地，对辉度进行实时检测。例如，当显示器未处于显示模式时，可以校准模式执行对颜色(色度)方面的检测。然而，不排除色度检测也可在显示模式下实时进行。相对于基准进行测量是合适的。可将该基准选择为显示器的测试图像或起始图像。
对于在进行图像显示同时的适当实时感测，适当地进行对所感测值的进一步处理。其中，显示区域中显示的图像用于对相应感测值或多个感测值的处理。所考虑的图像方面具体包括其光性质，更优选是各像素发射的光性质或其平均。此类光性质的一个示例是辉度值，为清楚起见将在下文中使用该辉度值。可对诸如色度、颜色变化、颜色平衡之类的其它光性质进行相同或相似的处理。
一种算法可基于提供给显示器的数字驱动电平来限定每个显示区域的那些辉度值的平均值。当与像素或像素组的实际光发射相比时，代替理论上在所使用的显示区域所发射的光，其结果是更难测量稍后所发射光的实际非理想性。在限定平均值时，可考虑光在角范围上以特定强度发射。更具体地，可考虑辉度分布。所计算的平均值可被认为是理想发射辉度。
然后将传感器所感测到的辉度值与所述理想发射辉度比较。适当地，传感器所感测的辉度值是在与基准值的所述比较之前或所述比较之后。与所发射的辉度值和基准值的比较的两个步骤提供感测结果。
在一个实施例中，通过控制器将此类感测结果与阈值的较低值或较高值比较。如果感测结果在值的接受范围之外，则它将被检查或修正。进行检查的一种可能是通过控制器计算显示区域的一个或多个后续感测结果并进行比较。如果一个显示区域的感测值的多于一临界数在接受范围之外，则该显示区域的辉度设定需要被修正，以使其在接受范围之内。临界数例如是10之外的7。例如，如果感测值8、9或10在接受范围之外，则控制器采取行动。否则，如果在接受范围之外的感测值的数字高于监测值但不高于临界值，则控制器可决定继续监测。
为了平衡处理效果，控制器可决定不连续检查所有的感测结果，但依次进行检查。此外，该比较过程可被排定为相对低优先级，以使它仅在处理器空闲时执行。
在另一实施例中，此类感测结果被存储在存储器中。在监测周期的末尾，可评估感测结果的此集合。一种合适的评估是，根据控制器所指定的设定，查明所感测的辉度值是否系统性地高于或低于已发射的值。如果此系统差存在，则可相应调整控制器所指定的设定。为了提高感测结果集合的可靠性，可将某些感测结果留在集合外，诸如例如上值和下值。此外，它可以是所看到的与某个显示器设定相对应的值。例如，仅看到与高辉度设定相对应的感测值。这适于验证显示器在高辉度设定下的特性是否与在其它设定下的特性相似，其它设定例如是低辉度设定。替代地，可评估所感测的某些辉度设定的值，因为这些值对于检查辉度设定最可靠。代替高和低值，本领域技术人员可关心当发射主要为绿色图像时的辉度与当发射主要为黄色图像时的辉度之间的关系。此外，本领域普通技术人员可关心受监测的显示区域的基本所有像素具有相似或相同辉度值的设定下的辉度与所述像素具有相互不同辉度值的设定下的辉度之间的关系。
另外的计算可基于所述感测值的集合。例如，代替仅确定所感测值与设定之差，可检查其导数。然后这可用于查看该差是增加还是减少。此外，确定此导数的时间尺度可以比绝对差的时间尺度更小或更大，优选更大。不排除将平均值用于确定时间上的导数。
另一用途是将不同显示区域的感测值集合相互比较。以此方式，可计算显示器发射度(辉度)的均匀性。
本领域普通技术人员将理解，将显示设定和感测值的存储用于所述处理和计算。本领域普通技术人员可进一步实现一种高效的存储协议。重申上述说明是针对辉度的示例给出，但它可等效地应用于其它光性质。
如上所制出，将初始感测值适当地与基准值比较，以用于校准目的。该校准通常对每个显示区域执行。在使用具有背光的显示器的情况下，校准通常包括打开和关闭一个显示区域以及适当的一个或多个周围显示区域的背光。在使用无背光的显示器的情况下，校准通常包括关闭显示区域和适当的周围诸显示区域内的显示。该校准例如在显示器启动时第一次执行。随后它可对显示区域重复。实时使用期间的不干扰观看者的校准时刻包括例如图像的第一块与第二块之间的短过渡周期。在消费显示器的情况下，此类过渡周期例如是新和常规节目(诸如每日新闻)的通知。在专业显示器的情况下，诸如用于医疗用途的显示器，此过渡周期例如是检查第一医疗图像(X射线、MRI等)与第二医疗图像之间的周期。控制器将知道或可确定此过渡周期。
如上所讨论，可应用不同类型的进入耦合构件以用于感测不同的光性质。可单独感测的典型光性质包括辉度分布、色度强度。
虽然在权利要求书中将上述方法表达为使用上述传感器解决方案，但应理解该方法也可应用于显示器的任何其它传感器，该任何其它传感器可用于实时测量。一般地说，一种评估由传感器确定的至少一个值的方法包括以下步骤：
通过以下步骤提供感测结果：
通过将传感器所确定的指定显示区域的值与所述显示区域对应于传感器确定所基于的时刻的(平均)显示设定比较计算设定无关的传感器值，以及
通过与基准值比较来校准由传感器所确定的所述值或所述设定无关的传感器值
评估感测结果和/或评估感测结果集合，以限定显示评估参数；
如果显示评估参数在接受范围之外，则修改显示设定和/或连续监测所述显示区域。
如本文中所使用的平均显示设定更优选是如上所讨论的理想发射辉度。
参照下文中所述的实施例，本发明的这些和其它方面将显而易见且得到阐述。
附图简述
图1是根据本发明第一实施例的具有传感器系统的显示装置的示意图；
图2示出图1所示的传感器系统的耦合器件；
图3示出根据本发明第三实施例的用于显示装置的传感器系统的垂直截面；
图4是根据本发明第四实施例的具有传感器系统的显示装置的水平截面图；
图5示出根据本发明第二实施例的具有传感器系统的显示装置的侧视图。
说明性实施例描述
将相关于特定实施例并参考特定附图描述本发明，但本发明不限于此，而仅限于所附权利要求。所描述的附图仅仅是示意性而不是限制性的。在附图中，出于说明目的，一些元件的大小可被放大并且不按比例绘制。此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二和第三等用于区别类似元件，而不一定用于描述先后或时间顺序。可以理解，在适当情况下如此使用的这些术语可互换，并且本文所述的本发明实施方式能够以不同于本文所述或所示的其它顺序来操作。
而且，说明书和权利要求书中的术语顶部、底部、之上、之下等等用于描述性目的，而不一定用于描述相对位置。可以理解，在适当情况下如此使用的这些术语可互换，并且本文所述的本发明实施方式能够以不同于本文所述或所示的其它方向来操作。
注意，权利要求书中所使用的术语“包括”不应当被解释为局限于其后所列出的装置；它并不排除其它元件或步骤。因此，“一种设备，包括装置A和B”这样的表述的范围不应当限于仅包括组件A和B的设备。它是指相对于本发明，该设备仅有的相关组件是A和B。
类似地，应注意如权利要求书中所使用的术语“耦合”不应当被解释为仅限于直接连接。因此，表述“装置A耦合至装置B”的范围不应受限于装置A的输出直接连接至装置B的输入的装置或系统。它表示在A的输出与B的输入之间存在路径，该路径可以是包括其它装置或手段的路径。
还注意到，如本申请通篇中使用的术语“至少部分透明”指的是对所有波长部分透明、对所有波长完全透明、对波长范围完全透明或对波长范围部分透明的物体。通常，它指的是光学透明性，例如对可见光的透明性。部分透明在本文中被理解为通过部分透明构件示出的图像的强度和/或分辨率由于所述部分透明构件而被降低的性质。部分透明具体指的是输入光强的减少至多50％、更优选至多25％、更优选至多10％、或甚至至多5％。典型地，这些构件被选择为基本透明，即减少至多10％。
本文所引用的术语“光导”指的是可按预定方向引导光的任何结构。光导的一个优选实施例是波导，例如具有为引导光而优化的结构的光导。典型地，此结构设置有充分反射光且没有显著衍射和/或散射的表面。这些表面可彼此成约90或180度角。另一实施例例如是光纤。棱镜结构被认为是较不有利的，因为它们倾向于散射任何发射光，且由此导致对所发射图像的可见干扰。
此外，本文所使用的术语“显示器”指的是功能显示器。例如，在液晶显示器的情况下，这是设置有有源矩阵或无源矩阵寻址的叠层。该功能显示器被划分成显示区域。图像可在一个或多个显示区域中显示。如本文中所使用的术语“显示装置”指的是完整装置，包括传感器、光导构件以及进入耦合构件。适当地，该显示装置还包括控制器、驱动系统以及显示装置的适当操作所需的任何其它电子电路。
图1示出被形成为液晶显示装置(LCD装置)2的显示装置1。替代地，该显示装置被形成为等离子体显示装置或任何其它类型的发射光的显示装置。显示装置1的显示器3被分成显示区域5的多个组4，其中每个显示区域5包括多个像素。该示例的显示装置3包括显示区域5的八个组4，在此示例中，每个组4包括十个显示区域5。每个显示区域5适于向显示装置的视角中发射光，以向显示装置1前侧的观察者显示图像。
图1进一步示出具有传感器阵列7的传感器系统6，该传感器阵列7包括传感器9的八个组8。所述组8中的每一个包括例如十个传感器9(各个传感器9在图3、4和5中示出)，且对应于显示区域5的组4中的一个组。传感器9中的每一个对应于一个相应的显示区域5。传感器系统6进一步包括用于具有相应传感器9的显示区域5的耦合装置10。每个耦合装置10包括光导构件12和进入耦合构件13，该进入耦合构件13用于将光耦合到光导构件12中，如图2所示。图2所示的该进入耦合构件13是锥形的，具有尖端和底面。应理解，进入耦合构件13的尖端面向显示区域5。然后从显示区域5发射并到达进入耦合构件13的光在进入耦合构件13的表面处折射。在一个实施例中，进入耦合构件13被形成为横向突出进入耦合构件14，该横向突出进入耦合构件14被两个横向同轴对准锥体15、16所划界，所述锥体15、16具有共有顶点和不同的顶角α1、α2。划界进入耦合构件13的锥体15、16的直径d等于或几乎等于光导构件12的宽度。所述光最初从显示区域5发射(箭头18)到显示装置1的视角中。该最初发射光的方向垂直于光导构件12的纵轴19的准线。所有光导构件12在显示装置1的一条边21处在与传感器阵列7公共的平面20内平行延伸。所述边21和传感器阵列7在显示装置1的视角之外。
替代地，可利用衍射光栅作为进入耦合构件13。在此，该光栅设置有间距，也称为光栅的周期。该间距为耦合光的波长的量级，具体在500nm与2μm之间。在另一实施例中，使用磷光体。磷光体的大小可小于要检测的光的波长。
光导构件12可替代地连接至一个单传感器9。所有单个显示区域5可通过时序检测模式来检测。
例如，光导构件12被形成为透明或几乎透明光纤22(或微观光导体)，该透明或几乎透明光纤22吸收显示装置1的特定显示区域5所发射的光的仅小部分。光纤22应当小到使得观察者不会注意到它们，但也要大到足以传输可测量的光量。由于光导构件和进入耦合结构引起的光减少对于任一显示区域5约为5％。如下文所讨论，可应用波导来代替光纤。
显示装置1的大部分是用诸如玻璃板23之类的前透明板构成的，该玻璃板23在显示装置1的前部25担当透明介质24。利用前部25的其它透明介质24，可使其它显示装置1粗糙。适当地，光导构件12被形成为诸如玻璃之类的透明衬底上的层。例如，适合于形成光导构件12的材料是PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。这样的材料例如可从Rohm&Haas公司买到，其商品名为LightlinkTM，产品型号为XP-5202A波导包层和XP-6701A波导芯。适当地，波导具有2-10微米量级的厚度，以及微米到毫米量级的宽度。典型地，波导包括限定在一个或多个包覆层之间的芯层。例如，芯层被夹置在第一和第二包覆层之间。该芯层将光有效地传输到传感器中。芯层与包覆层之间的界面限定波导的表面，反射在该波导表面处发生，以按照所需方向导光。进入耦合构件13被适当地限定以将光重引导到波导的芯层中。
替代地，被形成为具有较高折射率的光纤22的平行耦合器件10被埋入介质24中，特别是埋入前玻璃板23中。在每个区域5之上，耦合器件10被构造在预定义引导构件12上，以使来自该区域5的光能被输运显示装置的边21。在边21处，传感器阵列7捕获显示装置1上的每个显示区域5的光。该阵列7当然需要与平面20中的光纤22相同的间距。虽然在此提到光纤作为示例，但也可替代地应用诸如波导之类的另一光导构件。
在图1中，耦合器件10被显示为具有不同长度。实际上，可能存在全长度耦合器件10。其中进入耦合构件13存在于目的区域5处，用于将光(最初从相应显示区域5发射到显示装置1的视角的光)进入耦合到耦合器件10的光导构件12中。之后，光从光导构件12的端部被耦合到显示装置1的边21处的传感器阵列的相应传感器9中。传感器9优选仅测量来自耦合器件10的光。
此外，测量耦合器件10中的光性质与周围的前玻璃板23中的光性质之差。测量方法的该组合导致最高准确度。例如，该性质可以是强度或颜色。
在一种方法中，每个耦合器件10传输代表来自显示装置1的预定区域5的光的光。将显示器3设定为全白或使用从一个区域跳跃至另一区域5的白点给予对每个区域5中的光输出的准确测量。
然而，通过该方法，不可能执行连续测量而不让观察者注意到。在该情况下，应当取决于图像信息、像素的辐照模式以及像素相对于耦合器件11的位置来计算相关输出光性质，例如颜色或辉度。图像信息决定相关的光性质的值，例如特定区域5(例如显示器3的像素)出来多少光或光的颜色。
考虑在平行于前玻璃板23(特别是由熔融二氧化硅制成的板23)的平面内的成形为束(即具有矩形横截面)的光纤22的示例。为了引导光通过光纤22，光必须在传导模式之一下传输。对于来自光纤22之外或来自板23之外的光，该光难以被耦合到传导模式之一中。为了进入传导模式中，需要光纤22的局部改动。这样的局部改动可以不同的方式获得，但在此情况下，有比仅获得光纤22内部的光内更重要的要求。
为了准确测量，重要的是仅来自特定方向(从相应显示区域5引导到显示装置的视角)的光进入相应耦合器件10(光纤22)。来自显示装置1外部的光(“噪声”光)将不会干扰测量。
此外，重要的是，在插入光导构件(例如光纤或波导)时，所显示的图像几乎不、基本不或完全不被干扰。
根据本发明，将进入耦合构件13用于将光耦合到导光构件中。该进入耦合构件13是具有有限尺寸的结构，该结构被局部应用在与显示区域相对应的位置。该进入耦合构件13的表面积通常比显示区域的表面积小得多，例如是显示区域的至多1％，更优选是显示区域的至多0.1％。适当地，进入耦合构件被设计成横向突出，即它将光引向横向方向。
此外，进入耦合构件可被设计成在其表面区域的至少一部分中对落在其上的光的至少一部分光学透明。以此方式，与进入耦合构件的位置相对应的图像的那部分仍被透射至观察者。例如，如果进入耦合构件的区域中的至少30％入射光被透过，则人眼将自动修正进入耦合构件的区域与相邻区域中的图像之间的轻微强度差。因此，它将不是可见的。已观察到，为清楚起见，进入耦合构件的此部分透明性是高度优选的，但不认为是必须的。替代地，进入耦合构件可被定位于与显示区域的小部分相对应的位置。此类小部分例如在显示区域的边区域中，或在第一和第二毗邻像素之间的区域中。如果进入耦合构件相对较小，例如是显示区域的至多0.1％，则这是尤其可行的。
在另一实施例中，进入耦合构件设置有圆形、椭圆形底面，或设置有圆形边。进入耦合构件的底面通常是位于观看者一侧的那部分。因此，它最可见。通过使用无尖锐边或转角的底面，可降低该可见性，且防止在此尖锐边上的任何散射。
难以实现完美的隔离，但利用包括图2所示耦合器件10的传感器系统6，可实现非常好的信噪比(SNR)。
图5示出根据本发明第二实施例的传感器系统9的侧视图。本实施例的传感器系统包括排列成具有行和列的矩阵的透明传感器33。该传感器33被实现为叠层，该叠层包括衬底39上的两个不同层37、38中的平行带36的两组34、35，该衬底39优选为前玻璃板23。中间层40被置于不同组35、36的带36之间。第一组34的带(列)垂直于第二组35的带(行)延伸。传感器系统6将显示区域分成不同区，每个区自身具有通过透明电极连接的光传感器9。
用于透明电极的合适的材料例如是ITO(铟锡氧化物)和聚-3，4-亚乙基二氧噻吩聚苯乙烯酸(在本领域中称为PEDOT-PSS)。该传感器阵列7可附连至前部玻璃，或层叠在显示装置2(例如LCD)的前玻璃板23上。
中间层40优选是有机光导体，且可以是单层、双层或多层结构。更适当地，中间层40包括激子产生层(EGL)和电荷输运层(CTL)。电荷输运层(CTL)与第一和第二透明电极接触，在该第一和第二透明电极之间可施加电压差。CTL的厚度可以例如在25至100nm(例如50nm)的范围中。EGL层可具有5至50nm量级的厚度，例如20nm厚度。用于EGL的材料适当地是已知用作太阳能电池中的光吸收材料的材料。例如，它可以是二萘嵌苯衍生物。一个具体示例是3，4，9，10-二萘嵌苯四羧酸二苯并咪唑(PTCBI)。用于CTL的材料通常是p型有机半导体材料。各个示例在有机晶体管和用于有机发光二极管的空穴输运材料的领域是已知的。示例包括并五苯、聚-3-己基噻吩(P3HT)、2-甲氧基、5-(2’-乙基-己氧基)-1，4-亚苯基亚乙烯(MEH-PPV)、N，N’-二(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基-1，1’-二苯基-4，4’-二胺(TPD)。可替代地在不同混合物中使用小分子和聚合物半导体的混合物。用于CTL和EGL的材料优选选择成使轨道能级(HOMO、LUMO)适当地匹配，以使激子在两层的界面处离解。在一个实施例中，电荷存储层(CSL)可存在于CTL与EGL之间。可使用各种材料作为电荷存储层，例如基于低分子有机材料和粘合剂。此类材料例如可从US6617604中获知，该专利文献的内容通过引用结合于此。
根据本发明，利用至少部分透明的电极材料。例如，该材料是ITO。替代地，可将诸如ITO或PEDOT:PSS之类的透明导体与金属层组合，该金属层充分薄成至少部分地透明。合适的金属例如是Au、Mo、Cr。此薄金属层的合适厚度具体在纳米量级，例如小于2nm厚度。当使用ITO代替金时，发明人未预期该结构可良好工作以用于高端显示器中的辉度监测。
代替使用双层结构，还可使用单层结构。在所引用的文章中也利用仅CTL来测试了该配置。此外，在该文章中，电极是Au，而我们制作了利用ITO电极的实施例，以能创造(半)透明传感器。此外，我们创造了具有诸如PTCDA之类的其它有机层和ITO电极的实施例。有机光导体可以是经图案化的层或可以是覆盖整个显示器的单个薄板。在后一种情况下，显示区域5中的每一个将具有它自己的电极集合，但它们将共享公共的有机光敏层(单层或多层)。覆盖整个显示器的单个薄板所增加的优点在于，有机层的可能的颜色吸收率在显示器上将是均匀的。在若干有机材料岛分散在显示器上的情况下，辉度和或颜色的不均匀难以补偿。
在另一个实现方式中，电极设置有指状的延伸部。第一和第二电极的延伸部优选形成叉合图案。指的数量可以在2与5000之间，更优选在250与2500之间，适当地在500与1000之间。单个透明传感器的表面积可为平方微米的量级，但优选为平方毫米的量级，例如在1与1000平方毫米之间。一种适当的形状例如是1500×10微米大小，但也不排除例如4×6微米的大小。
连同所述进一步实现方式，在具有所述电极的衬底上制造该传感器是最适合的。其中的中间层40在所述电极上方或下方。换言之，虽然图5示出了包括第一和第二电极层(列和带)的设计，但单个电极层可能足够。然而，观察到具有第一和第二电极以及中间层的传感器可能在较高水平上以矩阵排列，以用于适当的寻址和读出，如本邻域普通技术人员已知。更适当地，该中间层在提供电极之后沉积。该衬底可设置有平坦化层。
任选地，可在光传感器的输出处设置晶体管，尤其用于放大经由导体传送至控制器的信号。更适当地，利用有机晶体管。可利用与光检测器的电极材料相同的电极材料来限定电极。替代地，尤其在晶体管的适当的隐藏位置的情况下，可利用金电极。适当地应用具有底栅结构、并五苯半导体和聚对二甲苯电介质的有机场效应晶体管器件结构。切入聚对二甲苯中的通孔允许光导体进入叉合电极结构。
中间层40可被图案化成受限于一个显示区5、一组显示区5或显示区5内的某些像素。替代地，中间层基本未图案化。然后，透明传感器的任何颜色吸收率在显示器上将是均匀的。
替代地，中间层40可包括纳米颗粒或微粒，这些纳米颗粒或微粒为有机或无机的，且溶解或散布在有机层中。另一替代方案是包括不同有机材料的组合的中间层40。因为有机光敏颗粒通常呈现强的波长相关光敏吸收系数，所以此构造会导致颜色较少的透射谱。它还可用于改进整个可见谱上的检测，或用于改进特定波长范围的检测。
适当地，显示区域5中可存在一个以上透明传感器。另外的传感器可用于改进测量，但也可提供不同的特定颜色测量。此外，通过用透明传感器覆盖几乎全部前表面，由于至少部分透明传感器中的吸收引起的发射光强的任何降低将更不显著，甚至不可见。
通过构造如图5所示的传感器9，透明传感器30的传感器表面将被自动划分成不同区。特定区对应于特定显示区域5，优选对应于像素，且可通过将电场置于其列和行上来对该特定区寻址。在给定时刻在电路中流动的电流代表流经该区的光子电流。
该传感器系统6无法区分电流的方向。因此，流经透明传感器30的电流可以是显示区域5的像素或外部光。因此，适当地利用不活动的背光装置执行基准测量。
适当地，该透明传感器存在于前玻璃与显示器之间的前部中。该前玻璃提供保护以避免外部湿气(例如溅在前玻璃上的水，使用清洁材料等)。此外，它提供保护以避免对传感器的可能外部损伤。为了使前玻璃与显示器之间的所述腔中存在的任何湿气的不利影响最少，传感器的密封是优选的。
图3示出与用于后方检测的传感器系统6有关的本发明的另一实施例。图3是显示器3的光学叠层的简化表示，该显示器3包括在显示装置1的前部25中的(从左至右)漫射片、若干准直器箔、双亮度增强膜(DBEF)以及LED显示器元件。在显示器3的背侧26(左侧)，添加了传感器系统6的传感器9，以测量显示区域5中的所有光。背光装置27位于传感器9与显示器3的叠层之间。传感器9反凹陷在外壳元件(未示出)中，因此仅与前表面28接近正交、垂直的光被检测到。
图3中所示的传感器系统6可用于执行用于检测例如从液晶显示装置2(LCD装置)的至少一个显示区域5发射进入所述显示装置2的视角的光的强度或颜色等光性质的有利方法，其中所述LCD装置2包括用于对显示器3照明的背光装置27，该显示器3被形成为显示装置2的液晶显示构件，该方法包括以下步骤：
-关闭背光装置27，
-检测至少一个选定显示区域5所发射的光以及
-打开背光装置27。
存在三种可能的方式来检测至少一个选定显示区域5所发射的光：一种非常有挑战性的方法是使用飞行时间原理，并仅测量显示装置1的前部25处的起偏器-空气(未示出)界面处相互作用的光子。第二方法使用在显示器3前部形成为反射镜28的光学器件10来获得相同结果，但要测量的辉度更高。第三种方法包括估算从背光装置27的背光腔逃逸出的能量。
图4示出根据本发明第四实施例的具有传感器系统6的显示装置1的水平截面图。本实施例是扫描传感器系统。传感器系统6被实现为位于显示装置1的前部25的固态扫描传感器系统。在此示例中，显示装置1是液晶显示器，但这不是必须的。该实施例有效地提供进入耦合构件。其中(波导、光纤)创建的该衬底或结构可被用作光导构件。
根据本发明的该实施例，该固态扫描传感器系统是可切换反射镜。由此，光可被重引导至朝向传感器的方向。以此方式，该固态扫描系统将进入耦合构件和光导构件二者集成。在一个适当的实施例中，固态扫描传感器系统基于钙钛矿晶体或多晶材料，尤其是基于钛酸锆酸铅的材料家族。此类材料的典型示例包括锆钛酸铅(PZT)、镧掺杂的锆钛酸铅(PLZT)、钛酸铅(PT)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸钡锶(BaSrTiO3)。此类材料可进一步用稀土材料掺杂，且可通过化学气相沉积、通过溶胶-凝胶工艺提供，以及作为待烧结的颗粒。该材料的许多变体可从电容器、致动器以及微致动器(MEMS)的邻域获知。
在一个示例中，利用PLZT。可向前玻璃板23添加附加层29，该附加层29可以是传感器系统6的光学器件10。该层是诸如氧化锡之类的导电透明层，例如优选是被至少一个透明隔离层30划分成线电极的ITO层29(ITO：铟锡氧化物)。该隔离层30仅为几微米(μm)厚，且以角β放置。该隔离层30是任何合适的透明绝缘层，一个示例是PLZT层(PLZT：镧掺杂的锆钛酸铅)。该绝缘层优选具有与包围该绝缘层的导电层或导电层的至少一个区域的折射率相似的折射率，例如它们的折射率差为5％或更小。例如，PLZT层的折射率与ITO层29的折射率几乎相同。绝缘层31是电—光可切换反射镜31，用于将从显示区域5发射的光的至少一部分偏转至相应的传感器9，且通过电压驱动。该绝缘层可以是至少一个ITO子层和至少一个玻璃或IPMRA子层的组件。
在另一示例中，制造了四层结构。从衬底开始，提供了例如康宁玻璃衬底、第一透明电极层。例如，这是30nm厚的ITO。在该层上生长了钙钛矿层，在此示例中该层是通过CVD工艺生长的。该层厚度约为1微米。可利用成核层来优化钙钛矿层的沉积以及不需要具有相同组分的若干后续层的沉积。在钙钛矿层之上设置例如100nm厚度的另一电极层。在一个适当的示例中，该电极层被图案化为指状。在该电极层中可限定一个以上电极。随后，沉积聚合物。添加该聚合物以为ITO指图案作掩模。当对此结构在底电极与PZT上方的指之间施加电压时，每个指下方的PZT的折射率将改变。该折射率改变将导致衍射图案的出现。上电极的指图案优选被选择成使具有相同周期的衍射图案会使光衍射至会在玻璃与空气的下一界面处发生全内反射的方向。然后光通过玻璃衬底被引导至传感器。由此，可实现将高于零的衍射级耦合到玻璃中并保留在玻璃中。任选地，可在衬底中或直接在衬底上应用特定导光结构(例如波导)。
虽然将理解在此使用ITO是高度有利的，但观察到本发明的该实施例不限于使用ITO电极。也可使用其它透明材料。此外，也可应用部分透明材料，尤其是用于指状电极图案。此外，不排除设计一种替代的电极图案，通过该电极图案可切换钙钛矿层，以使衍射到衬底或另一光导构件中。
该固态扫描传感器系统无移动部件，从而在耐久度方面是有优势的。另一好处是该固态扫描传感器系统可被制造得非常薄，且在工作时不会产生灰尘。
一替代解决方案可以是使用反射表面或反射镜28扫描(通过)显示器3，从而在传感器阵列7的方向上反射光。可使用能使光向传感器或多个传感器偏转、反射、弯曲、散射或衍射的其它光学器件。
传感器阵列7可以是光电二极管阵列32，可不具有或具有用于测量光的强度或颜色的滤光器。根据反射镜位置来捕获和任选地存储测得的光产生显示器3所发射的输出的准确的光性质图，例如颜色或辉度图。通过使检测器阵列9本身在不同显示区域5上通过，可实现可比拟的结果。
已在附图和上文的描述中对本发明详细说明和描述，这些说明和描述旨在被认为是说明性的或者示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
通过对附图、公开内容以及所附权利要求的研究，本领域普通技术人员在实施所要求保护的发明时可理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，不定冠词“一(a)”或“一(an)”并不排除多个。在相互不同的从属权利要求中描述了特定措施的事实并不意味着这些措施的组合不能用于产生良好效果。权利要求中的任何附图标记都不应解释为范围的限制。

Claims (18)

1.一种显示装置，包括设置有多个像素的至少一个显示区域(5)，以及用于每个显示区域(5)的至少部分透明的传感器(9)，所述传感器(9)用于检测从所述显示区域(5)发射到显示装置(1)的视角中的光的性质，其中传感器(9)位于所述显示装置的在所述显示区域前侧的前部。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括至少部分透明的电导体，所述电导体用于传导来自所述视角内的所述传感器的测量信号以传输至控制器。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述传感器包括有机光导体。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述有机光导体是具有激子产生层和电荷输运层的双层结构，所述电荷输运层与第一和第二电极接触。
5.如权利要求1到4中的任一项所述的显示装置，其特征在于，所述传感器包括至少部分透明的电极。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述至少部分透明的电极包括导电氧化物。
7.一种显示装置，包括设置有多个像素的至少一个显示区域(5)，且具有用于每个显示区域(5)的：
至少一个传感器(9)，用于检测从所述显示区域(5)发射到显示装置(1)的视角中的光的性质，传感器(9)位于或至少部分位于所述视角之外；
至少部分透明的光耦合器件(10)，所述光耦合器件(10)位于所述显示装置的前部，且包括光导构件(12)，所述光导构件(12)用于引导从所述显示区域(5)发射到相应传感器(9)中的光的至少一部分，
其中所述耦合器件(10)还包括进入耦合构件(13)，所述进入耦合构件(13)用于将光耦合到光导构件(12)中。
8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述光导构件在与显示装置(1)的前表面(21)平行的平面(20)中延伸，且其中进入耦合构件(13)是用于将光横向耦合到耦合器件(11)的光导构件(12)的进入耦合构件(13)。
9.如权利要求7或8所述的显示装置，其特征在于，当在垂直于前表面且垂直于光导构件的主延伸部的平面中观察时，所述光导构件设置有球形或矩形的横截面形状。
10.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述进入耦合构件是锥形的。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述进入耦合构件(13)被形成为横向突出的进入耦合构件(14)，且由两个横向共轴对准的锥体(15、16)所划界，所述锥体(15、16)具有共有顶点(17)和不同的顶角(α1，α2)。
12.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述进入耦合构件(13)是衍射光栅。
13.如权利要求7、10-12中的任一项所述的显示装置，其特征在于，所述进入耦合构件(13)还将从显示区域发射的光的波长变换成感测波长。
14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述感测波长在红外范围内，具体是在0.7与300微米之间。
15.如权利要求13或14所述的显示装置，其特征在于，所述进入耦合构件设置有用于所述变换的磷光体。
16.如权利要求7到15中的任一项所述的显示装置，其特征在于，所述耦合器件(10)是覆盖构件的一部分，所述覆盖构件具有内表面和与内表面相反的外表面，所述内表面面向至少一个显示区域，其中所述耦合器件存在于所述内表面处。
17.如以上权利要求中的任一项所述的显示装置的用途，用于同时显示图像并感测至少一个显示区域中的光性质。
18.如权利要求17所述的用途，其特征在于，所述光性质是辉度，且颜色测量由显示装置的至少一个传感器在校准模式下感测。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104335149A (zh) * 2012-05-24 2015-02-04 高通Mems科技公司 大范围手势系统
CN113678012A (zh) * 2019-04-01 2021-11-19 皇家飞利浦有限公司 用于磁共振成像的二维显示器

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2486921A (en) * 2010-12-31 2012-07-04 Barco Nv Compensating for age effects in active matrix displays
GB201022138D0 (en) 2010-12-31 2011-02-02 Barco Nv Display device and means to measure and isolate the ambient light
GB201022137D0 (en) * 2010-12-31 2011-02-02 Barco Nv Display device and means to improve luminance uniformity
GB201022141D0 (en) 2010-12-31 2011-02-02 Barco Nv Display device and use thereof
GB2489657A (en) * 2010-12-31 2012-10-10 Barco Nv A display device and sensor arrangement
TWI451160B (zh) * 2012-03-05 2014-09-01 原相科技股份有限公司 自動偵測方法及使用該方法之可攜式電子裝置
US10013026B2 (en) * 2012-12-20 2018-07-03 Dell Products L.P. Method and system for auto calibration of display using ambient light sensors
US9826226B2 (en) 2015-02-04 2017-11-21 Dolby Laboratories Licensing Corporation Expedited display characterization using diffraction gratings
EP3079141A1 (en) * 2015-04-08 2016-10-12 Delphi Technologies, Inc. Transparent light sensing device, in particular for an electronic display device, and a method for monitoring an electronic display
WO2018042622A1 (ja) * 2016-09-02 2018-03-08 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 表示装置、及び表示装置の表示状態の校正方法
US10838126B2 (en) 2016-09-19 2020-11-17 Apple Inc. Electronic devices with infrared blocking filters
US20190094069A1 (en) * 2017-09-27 2019-03-28 Apple Inc. Electronic Devices Having Infrared Blocking Light Guides
EP3909252A1 (en) 2019-01-09 2021-11-17 Dolby Laboratories Licensing Corporation Display management with ambient light compensation
US10694607B1 (en) 2019-06-24 2020-06-23 Apple Inc. Electronic devices with light sensor waveguides
CN114068822B (zh) * 2021-11-11 2024-09-06 武汉纺织大学 基于结晶性疏水小分子和疏水聚合物复合空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
TW202420280A (zh) * 2022-11-04 2024-05-16 大陸商廣州印芯半導體技術有限公司 具有屏內感測功能的顯示裝置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1395230A (zh) * 2001-07-03 2003-02-05 巴科股份有限公司 图像实时校正的方法和系统
US20030047736A1 (en) * 2001-02-27 2003-03-13 Nec Corporation Light emitting device and light emitting system
CN1682265A (zh) * 2002-09-09 2005-10-12 E.I.内穆尔杜邦公司 具有经改进的同一性的有机电子装置

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4499005A (en) 1984-04-30 1985-02-12 Gte Laboratories Incorporated Infrared emitting phosphor
DE4140647C2 (de) * 1991-12-10 1996-09-12 Bosch Gmbh Robert Anzeigevorrichtung mit Lichtsensor
US6700692B2 (en) * 1997-04-02 2004-03-02 Gentex Corporation Electrochromic rearview mirror assembly incorporating a display/signal light
WO1999010866A1 (en) * 1997-08-25 1999-03-04 Imagicolor Corp A system for distributing and controlling color reproduction at multiple sites
JP2001041852A (ja) 1999-07-30 2001-02-16 Fujitsu Kiden Ltd 表示異常検出装置、及びフォトセンサユニット
JP2001264442A (ja) 2000-03-22 2001-09-26 Fuji Photo Film Co Ltd 画像記録媒体
JP2001320068A (ja) 2000-05-01 2001-11-16 Fuji Photo Film Co Ltd 透明光電変換素子、及びこれを用いた光電池、光センサー並びに窓ガラス
JP2002162934A (ja) 2000-09-29 2002-06-07 Eastman Kodak Co 発光フィードバックのフラットパネルディスプレイ
JP2002278506A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Sharp Corp 発光輝度調整手段を備えた発光装置及び該発光装置を用いた表示装置
DE10206907A1 (de) 2002-02-19 2003-09-04 Siemens Ag Optisch gesteuerte Bildschirmeingabehilfe
JP4122828B2 (ja) * 2002-04-30 2008-07-23 日本電気株式会社 表示装置及びその駆動方法
JP2003330383A (ja) 2002-05-17 2003-11-19 Sony Corp 有機ｅｌ表示装置
US20040031965A1 (en) 2002-08-16 2004-02-19 Forrest Stephen R. Organic photonic integrated circuit using an organic photodetector and a transparent organic light emitting device
JP3942169B2 (ja) 2002-08-29 2007-07-11 東北パイオニア株式会社 発光表示パネルの駆動装置および駆動方法
US7292231B2 (en) * 2003-02-21 2007-11-06 Seiko Epson Corporation Writing device for color electronic paper
US7026597B2 (en) 2003-04-09 2006-04-11 Eastman Kodak Company OLED display with integrated elongated photosensor
JP2005128089A (ja) 2003-10-21 2005-05-19 Tohoku Pioneer Corp 発光表示装置
US8264431B2 (en) * 2003-10-23 2012-09-11 Massachusetts Institute Of Technology LED array with photodetector
JP2005235759A (ja) * 2004-02-17 2005-09-02 Seiko Instruments Inc 照明装置、及びこれを用いた表示装置
CN1957471A (zh) * 2004-04-06 2007-05-02 彩光公司 在平板显示器中与传感器阵列集成的彩色滤波器
JP2005300673A (ja) * 2004-04-07 2005-10-27 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
GB0408960D0 (en) * 2004-04-22 2004-05-26 Cambridge Display Tech Ltd Displays, drivers and related methods
KR101096720B1 (ko) * 2004-05-28 2011-12-22 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치의 구동장치 및 방법
US7893429B2 (en) 2005-03-25 2011-02-22 National University Corporation University Of Toyama Multifunction organic diode and matrix panel thereof
JP4589389B2 (ja) 2005-06-15 2010-12-01 パイオニア株式会社 表示装置
JP4557289B2 (ja) * 2005-06-23 2010-10-06 株式会社日立製作所 表示装置
US20070052660A1 (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Eastman Kodak Company Forming display color image
JP2007110094A (ja) 2005-09-14 2007-04-26 Fujifilm Corp 有機半導体薄膜、有機半導体素子および有機電界発光素子
US8222116B2 (en) * 2006-03-03 2012-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
WO2007112742A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-11 Flatfrog Laboratories Ab A system and a method of determining a position of a scattering/reflecting element on the surface of a radiation transmissive element
JP4175426B2 (ja) * 2006-05-30 2008-11-05 ソニー株式会社 バックライト装置及びカラー画像表示装置
US8154493B2 (en) * 2006-06-02 2012-04-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Liquid crystal display device, driving method of the same, and electronic device using the same
JP2010507816A (ja) * 2006-10-23 2010-03-11 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ バックライトシステム
JP2008175958A (ja) 2007-01-17 2008-07-31 Sony Corp 表示装置、表示駆動方法
CN101681057B (zh) * 2007-05-20 2012-07-04 3M创新有限公司 光循环型薄壁中空腔体背光源
JP4511580B2 (ja) * 2007-10-19 2010-07-28 富士通株式会社 表示装置
JP5200547B2 (ja) * 2008-01-10 2013-06-05 コニカミノルタオプティクス株式会社 ディスプレイ用カラーセンサおよびそれを用いるディスプレイシステムならびにディスプレイの校正方法
GB2457690A (en) * 2008-02-21 2009-08-26 Sharp Kk Viewer position tracking display
JPWO2009110129A1 (ja) * 2008-03-03 2011-07-14 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP4999975B2 (ja) * 2010-10-06 2012-08-15 株式会社ナナオ 画面光演算装置またはその方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030047736A1 (en) * 2001-02-27 2003-03-13 Nec Corporation Light emitting device and light emitting system
CN1395230A (zh) * 2001-07-03 2003-02-05 巴科股份有限公司 图像实时校正的方法和系统
CN1682265A (zh) * 2002-09-09 2005-10-12 E.I.内穆尔杜邦公司 具有经改进的同一性的有机电子装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104335149A (zh) * 2012-05-24 2015-02-04 高通Mems科技公司 大范围手势系统
US9726803B2 (en) 2012-05-24 2017-08-08 Qualcomm Incorporated Full range gesture system
CN104335149B (zh) * 2012-05-24 2017-09-22 追踪有限公司 大范围手势系统
CN113678012A (zh) * 2019-04-01 2021-11-19 皇家飞利浦有限公司 用于磁共振成像的二维显示器
CN113678012B (zh) * 2019-04-01 2024-03-15 皇家飞利浦有限公司 用于磁共振成像的二维显示器

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US20150109271A1 (en) 2015-04-23

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