CN111223458B - 显示模组及电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种显示模组及电子设备，其中显示模组包括显示面板、柔性电路板、印刷电路板、背光模组、光学感应芯片和微处理器；光学感应芯片设在显示面板的非显示区，包括基片以及位于基片上的光感器件和信号处理模块，非显示区内设有多条光感信号线，多条光感信号线的第一端与光学感应芯片电性连接，多条光感信号线的第二端与柔性电路板上的柔性线路绑定连接；微处理器设置在印刷电路板上，根据光学感应芯片输出的光处理信号产生与环境光亮度对应的亮度控制信号；背光控制器根据亮度控制信号调节背光模组的亮度；解决了随环境光亮度调节背光亮度的问题，且环境光的采集处理及背光亮度调节皆在显示模组中完成，便于设计与调试。

Description

显示模组及电子设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，更具体地涉及一种显示模组及电子设备。
背景技术
随着信息时代的发展，显示装置的应用日渐广阔亦多元化，采用面内切换模式(IPS)、边缘场开关模式(FFS)等显示模式的显示装置均可以实现较宽的视角。同时近年来大家对个人隐私保护越来越重视，公共场合人们通常希望自己在看手机或者浏览电脑的时候内容是保密的，因此宽窄视角可切换的显示技术越发得到重视。为了观看者的视觉感受和用眼健康，宽视角模式下和窄视角模式下均需要根据环境光亮度调节背光亮度。
现有技术的一种电子设备设有位于显示面板外的光感器件，系统芯片根据光感器件侦测到的环境光亮度调节自身输出的脉冲宽度调制信号PWM，进而控制背光亮度。但是对于宽窄视角可切换的显示装置，该背光亮度调节方式仅支持在宽视角模式下应用，而无法应用于窄视角模式，或者亮度的调节与窄视角模式下的实际需求不匹配。为解决该问题，变更系统芯片的设计需要极大成本，因此需要一种带有随环境光调节背光功能的显示模组。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显示模组及电子设备及背光亮度调节方法，解决了随环境光亮度调节背光亮度的问题，且环境光的采集处理及背光亮度调节皆在显示模组中完成，便于设计与调试。
本发明提供了一种显示模组，包括显示面板、柔性电路板、印刷电路板以及背光模组，所述显示面板和所述印刷电路板通过所述柔性电路板电性连接，所述印刷电路板上设有可调节所述背光模组的亮度的背光控制器，所述显示模组还包括光学感应芯片和微处理器；所述光学感应芯片设在所述显示面板的非显示区内，包括基片以及位于所述基片上的光感器件和信号处理模块，所述光感器件根据所感测的环境光亮度产生光学感测信号，所述信号处理模块处理所述光学感测信号以产生光处理信号；所述非显示区内设有多条光感信号线，所述多条光感信号线的第一端与所述光学感应芯片电性连接，所述多条光感信号线的第二端与所述柔性电路板上的柔性线路绑定连接；所述微处理器设置在所述印刷电路板上，根据所述光处理信号产生与环境光亮度对应的亮度控制信号；所述背光控制器根据所述亮度控制信号调节所述背光模组的亮度。
进一步地，所述信号处理模块包括放大器、模数转换器和串行输出器，所述放大器放大所述光学感测信号，所述模数转换器将放大后的光学感测信号由模拟信号转换为数字信号，所述串行输出器将数字式的所述光处理信号输出至所述光感信号线。
进一步地，所述多条光感信号线包括时钟信号线、数据传输线、电源信号线以及接地线；所述串行输出器通过所述时钟信号线和所述数据传输线输出所述光处理信号，所述时钟信号线通过第一电阻连接至所述电源信号线，所述数据传输线通过第二电阻连接至所述电源信号线，所述串行输出器通过所述接地线接地。
进一步地，所述光学感应芯片引出的多个引脚通过超声波焊接方式与所述多条光感信号线的第一端电性连接。
进一步地，所述光学感应芯片引出的多个引脚通过绑定方式与所述多条光感信号线的第一端压接。
进一步地，所述非显示区内还设有驱动芯片和与所述驱动芯片连接的多个驱动绑定端子，所述多条光感信号线的第二端分别设有光感绑定端子；所述驱动芯片和所述光学感应芯片沿第一方向呈直线排布，所述驱动绑定端子和所述光感绑定端子沿垂直于所述第一方向的第二方向平行延伸并间隔排布。
进一步地，所述光学感应芯片的长度和宽度均在1.5mm～3mm之间。
进一步地，所述驱动芯片包括第一驱动芯片和第二驱动芯片，所述柔性电路板包括第一柔性电路板和第二柔性电路板，所述光学感应芯片位于所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片之间。
进一步地，所述多条光感信号线的第二端与所述第一驱动芯片之间的间距小于所述多条光感信号线的第二端与所述第二驱动芯片之间的间距，所述光学感应芯片和所述第一驱动芯片均与所述第一柔性电路板绑定连接，所述第二驱动芯片与所述第二柔性电路板绑定连接。
本发明还提供一种电子设备，该电子设备包括上述任一种显示模组。
本发明提供了一种显示模组及电子设备，实现了随环境光亮度调节背光亮度，且环境光的采集处理及背光亮度调节皆在显示模组中完成，便于设计与调试，并且无需位于显示模组之外的光感器件，节省了系统端50的布局空间，无需驱动芯片根据光感器件侦测到的环境光亮度调节自身输出的脉冲宽度调制信号，节省了驱动芯片的设计成本。
附图说明
图1为本发明第一实施例的显示模组的结构示意图。
图2为图1所示显示模组中阵列基板的结构示意图。
图3为图1所示显示模组中光学感应芯片和微处理器的结构示意图。
图4为本发明第一实施例的电子设备的结构示意图。
图5为本发明第二实施例的显示模组的结构示意图。
图6为本发明第三实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
第一实施例
请参图1，示出了本发明第一实施例所提供的显示模组的结构示意图，该显示模组包括显示面板10、柔性电路板20、印刷电路板30和背光模组40，其中显示面板10例如为液晶显示面板10等非主动发光式平板显示器，背光模组40位于显示面板10远离观察者的一侧，用于向显示面板10提供光线，显示面板10和印刷电路板30通过柔性电路板20电性连接。
本实施例以显示面板10为液晶显示面板10为例进行说明，但并不以此为限。显示面板10包括阵列基板、彩膜基板、位于阵列基板和彩膜基板之间的液晶层以及框胶，显示面板10包括显示区AA和围绕显示区AA设置的非显示区NA。
该显示模组还包括光学感应芯片13、微处理器31和背光控制器32。结合图3，光学感应芯片13设在显示面板10的非显示区NA，包括基片以及位于基片上的光感器件131和信号处理模块130，光感器件131根据所感测的环境光亮度产生光学感测信号，信号处理模块130处理光学感测信号以产生光处理信号。微处理器31例如为单片机(MCU，Microcontroller Unit)，设置在印刷电路板30上，根据光处理信号产生与环境光亮度对应的亮度控制信号。背光控制器32设在印刷电路板30上，根据亮度控制信号调节背光模组40的亮度。
本实施例的光学感应芯片13设在显示面板10的非显示区NA内，理由如下：在将光感器件131设在显示模组外即位于系统端50，由于其与微处理器31之间的信号传输不便，不利于设计和调试，且光感器件131或光学感应芯片13额外占据空间，增加了电子设备的边框或厚度。若将光感器件131设计在显示模组的印刷电路板30上，在印刷电路板30采用平坦设计(即印刷电路板30和显示面板10基本处于同一平面)时，由于光感器件131固定在印刷电路板30的背面，需要对印刷电路板30打孔使光感器件131接收到环境光，进而导致印刷电路板30的布局空间减少；在印刷电路板30采用弯折设计(即印刷电路板30利用柔性电路板20的弯折能力设在显示面板10的背面)时，由于结构限制，光感器件131很难接收到环境光。
请参图2，示出了本实施例中显示模组中阵列基板的结构示意图。阵列基板在显示区AA内设有纵横交错的多条扫描线101和多条数据线102以及与对应的扫描线101和数据线102电性连接的薄膜晶体管103。
非显示区NA包括上边框、左边框、右边框以及下边框，阵列基板在左边框和/或右边框内设有连接该多条扫描线101的栅极驱动电路11，阵列基板在下边框内设有驱动芯片12、连接在该多条数据线102和驱动芯片12之间的多条扇出线14、多条光感信号线15以及上述的光学感应芯片13，栅极驱动电路11和驱动芯片12之间通过栅极信号驱动线16电性连接，驱动芯片12在位于其下方的多个驱动绑定端子171电性连接，驱动芯片12通过该多个驱动绑定端子171与柔性电路板20上的柔性线路绑定连接。多条光感信号线15的第一端与光学感应芯片13电性连接，多条光感信号线15的第二端与柔性电路板20上的柔性线路绑定连接。
其中，光学感应芯片13引出的多个引脚通过焊接方式与多条光感信号线15的第一端电性连接，优选地采用超声波焊接方式，或者光学感应芯片13引出的多个引脚通过绑定方式与多条光感信号线15的第一端压接。
请参图3，示出了光学感应芯片13和微处理器31的结构示意图。光感器件131所产生的光学感测信号为模拟信号，光感器件131包括一个或者多个，光感器件131例如为光敏三极管或者光电二极管。信号处理模块130包括放大器132、模数转换器133和串行输出器134，放大器132放大光学感测信号，模数转换器133将放大后的光学感测信号由模拟信号转换为数字信号，串行输出器134将数字式的光处理信号输出至光感信号线15。优选地，光学感应芯片13还包括覆盖光感器件131的滤光片，经滤光片过滤后再被光感器件131所感测的环境光处于预设的波长范围内。
具体地，该多条光感信号线15包括时钟信号线151(SCL)、数据传输线152(SDA)、电源信号线153以及接地线154。串行输出器134通过时钟信号线151和数据传输线152输出光处理信号，时钟信号线151通过第一电阻R1连接至传输电源信号VDD的电源信号线153，数据传输线152通过第二电阻R2连接至电源信号线153，串行输出器134通过接地线154接地(GND)。其中时钟信号线151和数据传输线152通过柔性线路与微处理器31电性连接，电源信号线153和接地线154分别通过柔性线路与印刷电路板30上的电源生成模块和接地模块电性连接。
第一电阻R1和第二电阻R2的阻值例如为500～3000Ω，优选地为1000Ω。根据光感信号线15的宽度和走线长度估算，各条光感信号线15的电阻约为15Ω。由于用于上拉时钟信号线151和数据传输线152上信号的第一电阻R1和第二电阻R2的阻值均远大于光感信号线15的阻值，且流经电源信号线153的电流很小，因此光感信号线15的阻值并不会影响光学感应芯片13的电气特性。
由于本发明采用芯片形式集成光感器件131和信号处理模块130，可以在提供光感灵敏度的同时，缩小光感器件131和信号处理模块130所占据的布局面积。光学感应芯片13的长度和宽度均在1.5mm～3mm之间。优选地，光学感应芯片13采用晶圆制作形成，有利于进一步减小光学感应芯片13的面积，且有利于提升光学感应芯片13和阵列基板之间的连接信赖性。
结合图2和图3，多条光感信号线15的第二端分别设有光感绑定端子172，光感绑定端子172例如为4个。驱动芯片12和光学感应芯片13沿第一方向X呈直线排布，驱动绑定端子171和光感绑定端子172沿垂直于第一方向X的第二方向Y平行延伸并间隔排布，其中第一方向X平行于扫描线101的延伸方向，第二方向Y平行于数据线102的延伸方向。光感绑定端子172靠近驱动绑定端子171设置，使两者能与同一个柔性电路板20实现绑定，并有利于缩窄柔性电路板20的宽度。
进一步地，多条扇出线14包括位于驱动芯片12上方的中间部141和分别位于中间部141两侧的两个斜线部142，斜线部142呈由上至下逐渐收窄的倒三角形，光学感应芯片13位于任一斜线部142的下方，充分利用了扇出线14下的布线空间，不会导致下边框变宽。栅极信号驱动线16在扇出线14和光学感应芯片13之间进行走线并连接至驱动芯片12，避免对光学感应芯片13的绑定产生影响。
本实施例中，阵列基板设有相对于彩膜基板凸出的外延区，光学感应芯片13位于外延区内，即彩膜基板在阵列基板上的投影未覆盖光感器件131。在其他实施例中，彩膜基板在阵列基板上的投影可以覆盖光感器件131，并优选地在彩膜基板上设置滤光膜，经滤光膜过滤后再被光感器件131所感测的环境光处于预设的波长范围内。
请参图4，本实施还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一种显示模组、系统端50和壳体60，壳体60包括后壳和中框61，后壳位于背光模组40远离显示面板10的一侧并具有相较显示面板10超出的四周边缘，中框61围绕显示面板10的边缘设置，显示面板10的下边框、柔性电路板20、光学感应芯片13和印刷电路板30被中框61覆盖。光学感应芯片13通过设置在中框61上的通孔感测环境光亮度。优选地，中框61的通孔内设有滤光片，经滤光片过滤后再被光感器件131所感测的环境光处于预设的波长范围内。
本实施例提供一种显示模组及电子设备，实现了随环境光亮度调节背光亮度，且环境光的采集处理及背光亮度调节皆在显示模组中完成，便于设计与调试。并且无需位于显示模组之外的光感器件131，节省了系统端50的布局空间，无需驱动芯片12根据光感器件131侦测到的环境光亮度调节自身输出的脉冲宽度调制信号，节省了驱动芯片12的设计成本。
第二实施例
请参图5，示出了本实施例所提供的显示模组的结构示意图。与上述第一实施例的区别点在于：驱动芯片12包括第一驱动芯片121和第二驱动芯片122，柔性电路板20包括第一柔性电路板21和第二柔性电路板22，光学感应芯片13位于第一驱动芯片121和第二驱动芯片122之间。
在中大尺寸的显示模组中，常采用至少两个驱动芯片12，第一驱动芯片121和第二驱动芯片122分别通过第一扇出区143和第二扇出区144内的扇出线14与显示区AA内的数据线102连接，由于第一扇出区143和第二扇出区144均呈倒三角型，因此光学感应芯片13可以设置在第一驱动芯片121和第二驱动芯片122之间的布局空间内，并与第一驱动芯片121和第二驱动芯片122沿第一方向X呈直线排布，不会增大下边框的宽度。
进一步地，多条光感信号线15的第二端与第一驱动芯片121之间的间距小于多条光感信号线15的第二端与第二驱动芯片122之间的间距，光学感应芯片13和第一驱动芯片121均与第一柔性电路板21绑定连接，第二驱动芯片122与第二柔性电路板22绑定连接。光学感应芯片13与多个驱动芯片12中的其中之一共用柔性电路板20，无需针对光学感应芯片13设置额外的柔性电路板20，有利于节省成本及提升良率。
第三实施例
本实施例提供一种显示模组及电子设备，与上述实施例的区别在于，其中的显示面板10可以在宽视角模式和窄视角模式之间切换，且在宽视角模式和窄视角模式下均可以随环境光亮度调节背光亮度。
微处理器31根据外部输入的视角切换信号HVA判断显示模式，该显示模式是指宽视角模式或窄视角模式，微处理器31在显示模式为宽视角模式时产生第一亮度控制信号并输出至背光控制器32，在显示模式为窄视角模式时产生第二亮度控制信号并输出至背光控制器32。在同一环境光亮度下，第一亮度控制信号和第二亮度控制信号具有不同的占空比。背光控制器32连接微处理器31，根据第一亮度控制信号或第二亮度控制信号对背光模组40的亮度进行调节。
请参图6，在本实施例提供的电子设备内，系统端59包括系统芯片51和操作单元52。用户通过操作单元52实现视角切换操作，操作单元52例如为键盘、鼠标、视角切换按键等。视角切换信号HVA由系统芯片51根据操作单元52的操作状态产生，系统芯片51在电子设备处于宽视角模式时输出第一模式的视角切换信号HVA，在电子设备处于窄视角模式时输出第二模式的视角切换信号HVA。
现有技术所提供的系统芯片不具备随环境光亮度调整背光亮度的功能，或者仅具备适用于宽视角模式的随环境光亮度调整背光亮度的功能，终端设备厂商应用系统芯片51、设于显示面板10之外的系统光感器件和显示面板10生产随环境光自动调节背光亮度的电子设备。但当应用宽窄视角可切换的显示面板10时，该背光亮度调节方式无法应用或者亮度的调节与窄视角模式下的实际需求不匹配。并且，当显示面板10的窄视角模式采用3M膜片、PDLC或者EQ等不同技术时，环境光亮度和背光亮度的匹配曲线可能存在差异。针对以上问题，对系统芯片进行重新设计需要付出极大成本。
本实施例所提供的电子设备中，由于环境光的采集处理及窄视角模式下的背光亮度调节皆在显示模组中完成，不需要变更控制芯片的设计，就可以实现随环境光变化实现宽视角模式下和窄视角模式下的背光亮度调节，便于设计与调试，对背光亮度的调节也能与该显示模组所采用的窄视角技术、面板光学性质等紧密匹配。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖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 (6)

1.一种显示模组，包括显示面板(10)、柔性电路板(20)、印刷电路板(30)以及背光模组(40)，所述显示面板(10)和所述印刷电路板(30)通过所述柔性电路板(20)电性连接，所述印刷电路板(30)上设有可调节所述背光模组(40)的亮度的背光控制器(32)，其特征在于，所述显示模组还包括光学感应芯片(13)和微处理器(31)；
所述光学感应芯片(13)设在所述显示面板(10)的非显示区(NA)内，包括基片以及位于所述基片上的光感器件(131)和信号处理模块(130)，所述光感器件(131)根据所感测的环境光亮度产生光学感测信号，所述信号处理模块(130)处理所述光学感测信号以产生光处理信号；
所述非显示区(NA)内设有多条光感信号线(15)，所述多条光感信号线(15)的第一端与所述光学感应芯片(13)电性连接，所述多条光感信号线(15)的第二端与所述柔性电路板(20)上的柔性线路绑定连接；
所述微处理器(31)设置在所述印刷电路板(30)上，根据所述光处理信号产生与环境光亮度对应的亮度控制信号；所述微处理器(31)根据外部输入的视角切换信号HVA判断显示模式并产生相应的亮度控制信号；当显示模式为宽视角模式时，微处理器(31)产生第一亮度控制信号并输出至背光控制器(32)；当显示模式为窄视角模式时，微处理器(31)产生第二亮度控制信号并输出至背光控制器(32)；在同一环境光亮度下，所述第一亮度控制信号和所述第二亮度控制信号具有不同的占空比；
所述背光控制器(32)连接所述微处理器(31)，根据所述第一亮度控制信号或所述第二亮度控制信号调节所述背光模组(40)的亮度；
所述非显示区(NA)内还设有驱动芯片(12)和与所述驱动芯片(12)连接的多个驱动绑定端子(171)，所述多条光感信号线(15)的第二端分别设有光感绑定端子(172)；所述光学感应芯片(13)的长度和宽度均在1.5mm～3mm之间，所述驱动芯片(12)和所述光学感应芯片(13)沿第一方向(X)呈直线排布，所述驱动绑定端子(171)和所述光感绑定端子(172)沿垂直于所述第一方向(X)的第二方向(Y)平行延伸并间隔排布；
所述驱动芯片(12)包括第一驱动芯片(121)和第二驱动芯片(122)，所述柔性电路板(20)包括第一柔性电路板(21)和第二柔性电路板(22)，所述光学感应芯片(13)位于所述第一驱动芯片(121)和所述第二驱动芯片(122)之间；所述多条光感信号线(15)的第二端与所述第一驱动芯片(121)之间的间距小于所述多条光感信号线(15)的第二端与所述第二驱动芯片(122)之间的间距，所述光学感应芯片(13)和所述第一驱动芯片(121)均与所述第一柔性电路板(21)绑定连接，所述第二驱动芯片(122)与所述第二柔性电路板(22)绑定连接。
2.如权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述信号处理模块(130)包括放大器(132)、模数转换器(133)和串行输出器(134)，所述放大器(132)放大所述光学感测信号，所述模数转换器(133)将放大后的光学感测信号由模拟信号转换为数字信号，所述串行输出器(134)将数字式的所述光处理信号输出至所述光感信号线(15)。
3.如权利要求2所述的显示模组，其特征在于，所述多条光感信号线(15)包括时钟信号线(151)、数据传输线(152)、电源信号线(153)以及接地线(154)；
所述串行输出器(134)通过所述时钟信号线(151)和所述数据传输线(152)输出所述光处理信号，所述时钟信号线(151)通过第一电阻(R1)连接至所述电源信号线(153)，所述数据传输线(152)通过第二电阻(R2)连接至所述电源信号线(153)，所述串行输出器(134)通过所述接地线(154)接地。
4.如权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述光学感应芯片(13)引出的多个引脚通过超声波焊接方式与所述多条光感信号线(15)的第一端电性连接。
5.如权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述光学感应芯片(13)引出的多个引脚通过绑定方式与所述多条光感信号线(15)的第一端压接。
6.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述的显示模组。
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