CN109100886A - 显示装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置及其操作方法。显示装置包括一显示面板以及一背光模块，显示面板设置于背光模块上。背光模块包括一基材、一发光光源及一光传感器单元。发光光源和光传感器单元设置于基材上，光传感器单元感测穿过显示面板而入射的一光线。

Description

显示装置及其操作方法
技术领域
本申请是有关于一种显示装置及其操作方法，且特别是有关于一种具有光传感器单元的显示装置及其操作方法。
背景技术
在传统游戏市场中，射击游戏使用的激光枪上有一个传感器，激光枪打出激光后，传感器会开始接收一些光源，在接收的时候，显示器的屏幕会瞬间插一个黑画面接着再显示一个白画面，由于显示器为扫描形式，因此当激光枪的传感器接收到白色信号时，经由计算其时间差即可得到激光射击的位置。
然而，由于激光枪上的传感器感测角度较小，且很容易受到环境光的影响，因此感测解析度较差。
发明内容
本申请是有关一种显示装置及其操作方法。根据本申请的实施例，发光光源和光传感器单元均设置于背光模块内的基材上，因此不需要额外制作光感测元件或将光传感器设置于另外制作的电路板上，不仅可以简化产品组装的时间及制造流程，更可以节省制造成本及元件空间，达到产品轻薄化的功效。
根据本申请的一实施例，提出一种显示装置。显示装置包括一显示面板以及一背光模块，显示面板设置于背光模块上。背光模块包括一基材、一发光光源及一光传感器单元。发光光源和光传感器单元设置于基材上，光传感器单元感测穿过显示面板而入射的一光线。
根据本申请的另一实施例，提出一种显示装置的操作方法。显示装置包括具有至少一发光光源及至少一光传感器单元的一背光模块及一显示面板，显示装置的操作方法包括以下步骤：于一画面周期的至少一开启期间开启发光光源；以光传感器单元感测穿过显示面板而入射的一光线。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1A绘示依照本申请一实施例的一显示装置的立体图。
图1B绘示依照本申请一实施例的一显示装置的剖面示意图。
图2A绘示依照本申请另一实施例的一显示装置的上视图。
图2B绘示沿图2A的剖面线2B-2B’的剖面示意图。
图3A绘示依照本申请又一实施例的一显示装置的上视图。
图3B绘示沿图3A的剖面线3B-3B’的剖面示意图。
图4A绘示依照本申请更一实施例的一显示装置的上视图。
图4B绘示沿图4A的剖面线4B-4B’的剖面示意图。
图5绘示依照本申请一实施例的一显示装置的操作方法的时序图。
图6A～6B绘示依照本申请一实施例的一显示装置的操作方法感测的光线光型及光强度分布示意图。
图7A～7B绘示依照本申请另一实施例的一显示装置的操作方法感测的光线的光强度分布示意图。
图8A～8C绘示依照本申请又一实施例的一显示装置的操作方法感测的光线的光路及光强度分布示意图。
具体实施方式
以下参照附图详细叙述本申请的实施例。附图中相同的标号是用以标示相同或类似的部分。需注意的是，附图系已简化以利清楚说明实施例之内容，实施例所提出的细部结构仅为举例说明之用，并非对本申请欲保护的范围做限缩。本领域技术人员可依据实际实施态样的需要对这些结构加以修饰或变化。
图1A绘示依照本申请一实施例的一显示装置10的立体图，图1B绘示依照本申请一实施例的一显示装置10的剖面示意图。如图1A～1B所示，显示装置10包括一显示面板100以及一背光模块300，显示面板100设置于背光模块300上。一些实施例中，显示装置10可更包括至少一光学膜200，光学膜200设置于显示面板100和背光模块300之间。背光模块300包括一基材310、一发光光源330及一光传感器单元350。发光光源330和光传感器单元350设置于基材310上，光传感器单元350感测穿过显示面板100而入射的一光线L。
根据本申请的实施例，发光光源330和光传感器单元350均设置于背光模块300中的基材310上，因此不需要额外制作光感测元件或将光传感器设置于另外制作的电路板上。本申请的光传感器单元350设置于既有的背光模块300中，不仅可以简化产品组装的时间及制造流程，更可以节省制造成本及元件空间，达到产品轻薄化的功效。
实施例中，如图1A～1B所示，显示装置10可包括多个光学膜200，光学膜例如是扩散片、菱镜片、增亮膜片等等。实施例中，发光光源330可包括多个发光二极管。实施例中，基材310例如是软性或硬性电路板，或是框件，例如铁框、胶框等等，本申请不限于此。
一些实施例中，如图1A～1B所示，背光模块300的基材310具有一第一表面311，第一表面311朝向显示面板100且实质上平行于显示面板100的一显示面110，发光光源330及光传感器单元350设置于第一表面311上。
实施例中，光传感器单元350包括至少一光传感器，光传感器可包括一感光二极管、一红外光传感器、一红外光遥控接收器或上述的组合。
一实施例中，光传感器单元350例如是红外光遥控接收器，如图1A所示的光线L例如是从红外光遥控输出端送出的红外光信号，此光线L(红外光信号)可以穿透显示面板100而到达光传感器单元350(红外光遥控接收器)，而达到遥控器所需的信号传递目的，较佳地，显示装置10更包含光学膜200，光线L(红外光信号)可以穿透及/或被光学膜200扩散而到达光传感器单元350(红外光遥控接收器)。相较于传统将遥控接收器安装于显示器的外框的方式，根据本申请的实施例，光传感器单元350(红外光遥控接收器)设置于背光模块300中用来设置发光光源330的基材310上，不仅可以减少显示装置10的外框预留空间，使显示装置10的外观较为美化，更可以减少制程需要的部件材料，并且可以简化原有的产品组装的时间及制造流程。
图2A绘示依照本申请另一实施例的一显示装置20的上视图，图2B绘示沿图2A的剖面线2B-2B’的剖面示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件是沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
一些实施例中，如图2A～2B所示，背光模块300的基材310的第一表面311实质上垂直于显示面板100的显示面110，背光模块更包含一导光板370，且发光光源330及光传感器单元350对应于导光板370的侧表面313设置。
实施例中，光传感器单元350例如包括红外光传感器或红外光遥控接收器，如图2B所示的光线L例如是从红外光遥控输出端送出的红外光信号，此光线L(红外光信号)可以穿透及/或被显示面板100及光学膜200扩散而经由导光板370传递到达光传感器单元350(红外光遥控接收器)，而达到遥控器所需的信号传递目的。
图3A绘示依照本申请又一实施例的一显示装置30的上视图，图3B绘示沿图3A的剖面线3B-3B’的剖面示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件是沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。需注意的是，图3A的部分元件是省略或简化表示，用以更清楚表达本申请的技术特征。举例来说，图3A省略显示面板100及光学膜200以更清楚呈现发光二极管和光传感器的配置。
实施例中，如图3A～3B所示，发光光源330包括多个发光二极管330a，发光二极管330a例如是红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管、白光发光二极管或其组合，光传感器单元350包括多个光传感器350a，发光二极管330a及光传感器350a设置于基材310的第一表面311上，且光传感器350a设置于多个发光二极管330a之间。光传感器单元350感测穿过显示面板100而入射的一光线L。如图3A～3B所示，发光光源330的多个发光二极管330a和光传感器单元350的多个光传感器350a交错设置。一些实施例中，光传感器350a的数目例如是少于发光二极管330a的数目。
实施例中，如图3B所示，背光模块300可更包括一扩散板400，扩散板400设置于基材310和显示面板100之间。
实施例中，如图3A～3B所示，多个光传感器350a可感测穿过显示面板100而入射的光线L，而此些光传感器350a会分别感测到不同的光强度感测值。根据此些光传感器350a的多个分别的光强度感测值的强度分布，并经过运算之后，可以决定出光线L入射至显示面板100上的位置。
实施例中，光线L例如是从游戏激光枪送出的激光，此光线L(激光)可以穿透显示面板100及光学膜200而到达光传感器单元350，经过运算之后可以决定出光线L(激光)入射至显示面板100上的位置，而达到激光枪射击游戏的目的。并且，相较于传统的插黑画面及安装传感器在激光枪上的方式，本申请所提供的技术可以节省制作成本、降低环境光的影响并且提高灵敏度及解析度。
实施例中，显示装置30可更包括一控制单元(未绘示)，控制单元根据一影像资料计算显示面板100的多个区域对应于多个光传感器350a的个别的光穿透率，且根据此些个别的光穿透率反向补偿各个光传感器350a，以得到这些光传感器的反向补偿光强度感测值。如此一来，可以排除显示画面不同区域的不同光穿透率对于光传感器的影响，进而提高感测结果的正确性。
图4A绘示依照本申请更一实施例的一显示装置40的上视图，图4B绘示沿图4A的剖面线4B-4B’的剖面示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件是沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
实施例中，如图4A～4B所示，显示装置40可更包括一保护板500，保护板500设置于显示面板100上。实施例中，显示装置40可更包括一红外光发光单元600，红外光发光单元600对应保护板500的一侧边510设置。一些实施例中，红外光发光单元600可包括至少一个红外光发射器600a。红外光发光单元600从侧边510入射红外光进入保护板500而在其中形成全反射。其中，保护板500可为玻璃、塑胶、PMMA等材质，本申请不限于此。
本申请更提供一种显示装置的操作方法，此操作方法适用于具有至少一发光光源及至少一光传感器单元的一背光模块以及一显示面板的显示装置。本申请的显示装置的操作方法可以应用前述的显示装置而实现。
根据本申请的一些实施例，显示装置的操作方法可包括以下步骤：于一画面周期的至少一开启期间开启发光光源；以及以光传感器单元感测穿过显示面板而入射的一光线。根据本申请的一些其他实施例，显示装置的操作方法更可包括以下步骤：于一画面周期的至少一关闭期间关闭发光光源；以及光传感器单元是于此关闭期间感测穿过显示面板而入射的光线。根据本申请的一些其他实施例，显示装置的操作方法更可包括以下步骤：根据多个光传感器的多个分别的光强度感测值的强度分布决定光线入射至显示面板上的位置。以下是以多个实施例说明本申请的显示装置的操作方法。
图5绘示依照本申请一实施例的一显示装置的操作方法的时序图。根据本申请的一些实施例，显示装置的操作方法可包括以下步骤：于一画面周期的至少一开启期间(例如是开启期间D1和/或开启期间D3)开启发光光源；于画面周期的至少一关闭期间(例如是关闭期间D2和/或关闭期间D4)关闭发光光源；以及于画面周期的关闭期间中以光传感器单元感测穿过显示面板而入射的一光线。于另一实施例中，可分区开启和/或关闭发光光源，因此每一区所对应的光传感器单元也可于该区的画面周期的关闭期间中感测从显示装置外部入射的光线，可避免发光光源干扰光传感器单元。
图6A～6B绘示依照本申请一实施例的一显示装置的操作方法感测的光线光型及光强度分布示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件是沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
请同时参照图3A～3B及图6A～6B。当光线L从显示装置30的外部入射至显示装置30内而尚未通过扩散板400或光学膜200时，如图3A和6A所示，光线L具有光型700且具有强度分布曲线710。当光线L通过光学膜200及/或扩散板400之后，光线L受到光学膜200及/或扩散板400的影响而转变为具有更为发散的光型720，光型720具有较大面积，且其强度分布曲线730也具有较为分散的亮度分布。
实施例中，光型720具有从中心点往外递减的光强度分布。举例而言，如图6B所示，光型720的光强度从中心点往外递减，使得不同区域的光传感器(例如光传感器350a1、350a2、350a3和350a4)所感测到的光强度感测值并不相同。
根据本申请的实施例，在画面周期的关闭期间关闭发光光源，同时在此关闭期间以不同区域的多个光传感器感测从显示面板外部入射的一光线，取得多个分别的光强度感测值，接着根据此些光传感器(例如光传感器350a1、350a2、350a3和350a4)的分别的光强度感测值的强度分布，经过运算之后，便可以决定出光线L入射至显示面板100上的位置。
根据本申请的实施例，不需要对显示画面进行画面处理(例如插黑画面)，因此不会影响显示品质；而当光线L从外部入射时，仅经由设置在背光模块内的多个光传感器感测光线L的光强度感测值，并根据各个光强度感测值的强度分析进行运算后，便可以得到光线L入射在显示面板100的显示面110上的位置。
并且，根据本申请的实施例，光线L通过显示面板100和背光模块300之间的光学膜200时便会被扩散，而形成类似于图6A～6B所示的光型720，光型720具有一定程度的扩散范围，因此可以被多个光传感器感测而得到强度分布的量测结果，进而可以运算得知光线L入射在显示面板100的显示面110上的位置。
更进一步，根据本申请的实施例，当显示装置中更进一步设置有扩散板400时，光线L进一步通过扩散板400而可以具有扩散范围更大的光型(未绘示)，借由光学膜200及/或扩散板400的设置，可以在背光模块300的基材310上的固定面积中设置较少数目的光传感器而仍能运算得知光线L入射在显示面板100的显示面110上的位置。
根据一些其他实施例，显示装置的操作方法更可包括以下步骤：根据一影像资料计算显示装置的一显示面板的多个区域对应于多个光传感器的多个别的光穿透率；根据此些个别的光穿透率反向补偿此些光传感器，以得到多个光传感器的多个分别的反向补偿光强度感测值；以及根据此些光传感器的此些分别的感测光强度感测值的强度分布决定光线入射至该显示面板上的位置。
详细而言，当光线L通过显示面板，会因为显示屏幕并非显示白画面，且显示画面的每个区块的影像不一样，造成显示画面的不同区域的遮光程度不同，若未经过补偿，可能会有误判情形，因此根据影像资料对光传感器的光强度感测值做反向补偿，可较精确地计算出光传感器感测到的光线L的正确位置。举例来说，显示画面的某个位置点只开了10个灰度，则可对此位置点反向补偿255/10个灰度(假设全开画面是255灰度)，也就是把此位置点的补偿倍数乘上此位置点的灰度，每个光传感器对应要乘的倍数会不一样，将每个光传感器反推至一样的基准下(也就是得到每个光传感器分别的反向补偿光强度感测值)，再一并考虑该光传感器所感测到的光强度感测值(也就是感测光强度感测值)，可较精确地计算出光传感器感测到的光线L的正确位置，因此对各个光传感器的光强度感测值进行反向补偿可以避免运算结果失真。
图7A～7B绘示依照本申请另一实施例的一显示装置的操作方法感测的光线的光强度分布示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件是沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
根据本实施例，显示装置的操作方法例如可以执行触控感测功能。如图7A～7B所示，环境光线L’入射至显示面板100内时，当手指按压至显示面板100的显示面110上的某区域时，该区域的环境光线L’被遮蔽而形成暗区740。如图7B所示，暗区740的光强度从中心点往外递增，使得不同区域的光传感器(例如光传感器350a1、350a2、350a3、350a4、350a5、350a6和350a7)所感测到的光强度感测值并不相同。
根据本申请的实施例，在画面周期的关闭期间关闭发光光源并且同时以不同区域的多个光传感器感测从显示装置外部入射的一光线(环境光线L’)，取得多个分别的光强度感测值，接着根据此些光传感器(例如光传感器350a1、350a2、350a3、350a4、350a5、350a6和350a7)的分别的光强度感测值的强度分布(暗带分布)，并经过运算之后，便可以决定出手指在显示面板100上的位置。
根据本申请的实施例，仅需要将光传感器设置于背光模块内既有的基材上搭配外界的环境光，不需要设置额外的触控元件(例如触控电极…等)便可以执行触控感测的功能。
需说明的是，本申请并不限制光传感器单元只能于关闭期间中才进行感测，于另一实施例中，若光传感器单元为红外光传感器，由于红外光传感器只感测波长范围高于700纳米的光线，因此于此实施例中，光传感器单元与发光光源可同时作动。
图8A～8C绘示依照本申请又一实施例的一显示装置的操作方法感测的光线的光路及光强度分布示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件是沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
根据本实施例，显示装置的操作方法例如可以执行触控感测功能。如图8A所示，手指未按压的时候，红外光发光单元600发射的红外光L”在保护板500中全反射，光传感器未接收到红外光，因此判断未有触控动作发生。
如图8B所示，当手指按压至显示面板100的显示面110上的某区域时，按压点形成反射面而破坏红外光L”在保护板500中的全反射，使得部分红外光L”从按压点下方射出保护板500，并入射至显示面板100中。如图8C所示，发射出的红外光L”具有光型750，光型750的光强度从中心点往外递减，使得不同区域的光传感器(例如光传感器350a1、350a2、350a3和350a4)所感测到的光强度感测值并不相同。
根据本申请的实施例，以不同区域的多个光传感器感测从按压点下方射出保护板500的光线(红外光L”)，取得多个分别的光强度感测值，接着根据此些光传感器(例如光传感器350a1、350a2、350a3和350a4)的分别的光强度感测值的强度分布，经过运算之后，便可以决定出按压点在显示面110上的位置，也就是手指按压在显示面板100上的位置。
并且，根据本申请的实施例，红外光发光单元600对应保护板500的侧边510设置，用以提供光源，则光传感器可以经由感测被手指面反射而射出保护板500的红外光，决定出手指按压在显示面板100上的位置，如此一来，即使环境光强度不足时，仍能有效执行触控感应的功能。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (12)

1.一种显示装置，其特征在于，该显示装置包括：
一显示面板；以及
一背光模块，该显示面板设置于该背光模块上，其中该背光模块包括：
一基材；
一发光光源，设置于该基材上；及
一光传感器单元，设置于该基材上，该光传感器单元感测穿过该显示面板而入射的一光线。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该光传感器单元包括至少一光传感器，该至少一光传感器包括一感光二极管、一红外光传感器、一红外光遥控接收器或上述的组合。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该基材具有一第一表面，该第一表面朝向该显示面板且实质上平行于该显示面板的一显示面，该发光光源及该光传感器单元设置于该第一表面上。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，该发光光源包括多个发光二极管，该光传感器单元包括多个光传感器，该多个发光二极管及该多个光传感器设置于该第一表面上，且该多个光传感器设置于该多个发光二极管之间。
5.如权利要求1所述的显示装置，更包括：
一光学膜，设置于该背光模块与该显示面板之间。
6.如权利要求1所述的显示装置，更包括：
一保护板，设置于该显示面板上；以及
一红外光发光单元，对应该保护板的一侧边设置。
7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该背光模块更包含一导光板，该基材具有一第一表面，该第一表面实质上垂直于该显示面板的一显示面，且该发光光源及该光传感器单元设置于该第一表面上，且对应于该导光板的一侧表面设置。
8.一种显示装置的操作方法，其特征在于，该显示装置包括一显示面板以及具有至少一发光光源及至少一光传感器单元的一背光模块，该显示装置的操作方法包括：
于一画面周期的至少一开启期间开启该发光光源；以及
以该光传感器单元感测穿过该显示面板而入射的一光线。
9.如权利要求8所述的显示装置的操作方法，其特征在于，该发光光源包括多个发光二极管，该光传感器单元包括多个光传感器，该显示装置的操作方法更包括：
根据该多个光传感器的多个分别的光强度感测值的强度分布决定该光线入射至该显示面板上的位置。
10.如权利要求8所述的显示装置的操作方法，其特征在于，该发光光源包括多个发光二极管，该光传感器单元包括多个光传感器，该显示装置的操作方法更包括：
根据一影像资料计算该显示装置的一显示面板的多个区域对应于该多个光传感器的多个个别的光穿透率；
根据该多个个别的光穿透率反向补偿该多个光传感器，以得到该多个光传感器的多个分别的反向补偿光强度感测值；以及
根据该多个光传感器的该多个分别的感测光强度感测值的强度分布决定该光线入射至该显示面板上的位置。
11.如权利要求8所述的显示装置的操作方法，其特征在于，该显示装置的操作方法更包括：
于一画面周期的至少一关闭期间关闭该发光光源；以及
该光传感器单元系于该关闭期间感测穿过该显示面板而入射的该光线。
12.如权利要求8所述的显示装置的操作方法，其特征在于，该显示装置更包括一保护板以及一红外光发光单元，该保护板设置于该显示面板上，该红外光发光单元对应该保护板的一侧边设置，该光传感器单元包括多个光传感器，该显示装置的操作方法包括：
以该多个光传感器感测从该红外光发光单元发射至该保护板中并从该显示装置的一按压点下方射出该保护板的一红外光；以及
根据该多个光传感器的多个分别的光强度感测值的强度分布决定该按压点在该显示面板上的位置。
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