CN112729538A - 显示装置及其环境光传感器 - Google Patents

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陈怡永
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Abstract

本发明公开了一种显示装置和一种环境光传感器，其中，该显示装置包括一OLED显示面板、一上方线性偏光片以及一环境光传感器。该上方线性偏光片位于该OLED显示面板的上方。该环境光传感器位于该OLED显示面板的下方。该环境光传感器包含一第一感测元件、一第二感测元件、一第一下方线性偏光片及一第二下方线性偏光片。该第一感测元件用以感测光线产生一第一感测值。该第一下方线性偏光片在该OLED显示面板及该第一感测元件之间。该第二感测元件用以感测光线产生一第二感测值。该第二下方线性偏光片在该OLED显示面板及该第二感测元件之间。该第一感测值及该第二感测值是用以计算环境光的强度。

Description

显示装置及其环境光传感器
技术领域
本发明是有关一种显示装置，特别是关于一种可以准确感测环境光的显示装置及其环境光传感器。
背景技术
具有显示装置的行动电子装置及穿戴式电子装置大多会使用环境光传感器(ambient light sensor)来侦测周遭亮度以调整屏幕的亮度。传统的环境光传感器是放置在显示装置的屏幕外围的空间。然而，随着高屏占比(screen-to-body ratio)的需求，屏幕外围可以放置环境光传感器的空间越来越少。在具有有机发光二极管(organic light-emitting diode；OLED)显示面板的显示装置中，环境光传感器可以设置在OLED显示面板之下。但在OLED显示面背面的环境光传感器除了接收环境光之外，也会收到了来自OLED显示面板的光线。来自OLED显示面板的光线可能导致环境光传感器误判环境光的强度。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种可以准确感测环境光强度的显示装置及其环境光传感器。
根据本发明，一种显示装置包括一有机发光二极管显示面板、一上方线性偏光片以及一环境光传感器。该上方线性偏光片位于该有机发光二极管显示面板的上方，具有一参考偏振方向。该环境光传感器位于该有机发光二极管显示面板的下方，用以感测该显示装置外部的环境光。该环境光传感器包含一基板、一第一感测元件、一第二感测元件、一第一下方线性偏光片及一第二下方线性偏光片。该第一感测元件位于该基板上，用以感测光线产生一第一感测值。该第一下方线性偏光片在该有机发光二极管显示面板及该第一感测元件之间且覆盖该第一感测元件，其中该第一下方线性偏光片具有一第一偏振方向。该第二感测元件位于该基板上，用以感测光线产生一第二感测值。该第二下方线性偏光片在该有机发光二极管显示面板及该第二感测元件之间且覆盖该第二感测元件，其中该第二下方线性偏光片具有不同于该第一偏振方向的第二偏振方向。该第一偏振方向与该参考偏振方向的夹角不等于该第二偏振方向与该参考偏振方向的夹角。该第一感测值及该第二感测值是用以计算该环境光的强度。
根据本发明，一种环境光传感器包含一基板、一第一感测元件、一第二感测元件、一第二线性偏光片及一第三线性偏光片。该第一感测元件位于该基板上，用以感测光线产生一第一感测值。该第二线性偏光片覆盖该第一感测元件，具有一第二偏振方向。该第二感测元件位于该基板上，用以感测光线产生一第二感测值。该第三线性偏光片覆盖该第二感测元件，具有不同于该第二偏振方向的第三偏振方向。该第一感测值及该第二感测值是用以计算环境光的强度。
本发明的显示装置利用该上方线性偏光片、第一下方线性偏光片及第二下方线性偏光片来控制第一感测元件及第二感测元作所感测到的光，再利用第一感测元件的第一感测值及第二感测元件的第二感测值准确的判断环境光的强度。
附图说明
图1显示本发明显示装置的第一实施例的剖面图。
图2显示图1中上方线性偏光片、第一下方线性偏光片及第二下方线性偏光片的实施例。
图3显示图1中环境光传感器的剖面图。
图4显示本发明显示装置的第二实施例的剖面图。
附图标记说明：10-显示装置；12-玻璃盖板；14-上方线性偏光片；142-金属线；16-OLED显示面板；18-环境光传感器；181-第一下方线性偏光片；1812-金属线；182-第二下方线性偏光片；1822-金属线；183-第一感测元件；184-第二感测元件；185-基板；186-封装结构；20-显示装置；22-上方四分之一波片；24-下方四分之一波片；L1-环境光；L2-光线；L3-环境光；M1-第一金属层；M2-第二金属层；S1-线距；W1-线宽。
具体实施方式
图1显示本发明显示装置的第一实施例的剖面图。图1的显示装置10包括一玻璃盖板12、一上方线性偏光片(linear polarizer)14、一OLED显示面板16及一环境光传感器18。上方线性偏光片14是设置在玻璃盖板12及OLED显示面板16之间，且上方线性偏光片14是在OLED显示面板16的一侧。环境光传感器18是设置在OLED显示面板16相对于上方线性偏光片14的另一侧。上方线性偏光片14具有一参考偏振方向。当显示装置10外部的无偏振态(non-polarized)的环境光L1通过上方线性偏光片14后将成为具有参考偏振方向的线偏振光(linearly polarized light)。OLED显示面板16是用以显示图像及/或文字。环境光传感器18包括一第一下方线性偏光片181、一第二下方线性偏光片182、一第一感测元件183、一第二感测元件184及一基板185。第一下方线性偏光片181、第二下方线性偏光片182、第一感测元件183、第二感测元件184及基板185可以是整合在一半导体芯片中。环境光传感器18具有封装结构186包覆第一下方线性偏光片181、第二下方线性偏光片182、第一感测元件183、第二感测元件184及基板185。也就是说，在本实施例中，环境光传感器18是一个独立的集成电路装置。封装结构186的上部具有至少一个透光区域(图中未示)对应第一感测元件183与第二感测元件184的位置，能够容许光线进入环境光传感器18。第一下方线性偏光片、第二下方线性偏光片182、第一感测元件183与第二感测元件184位在透光区域的下方。第一感测元件183及第二感测元件184是设置在基板185上，用以感测光线以分别产生第一感测值C1及第二感测值C2。在一实施例中，第一感测元件183或第二感测元件184可以由至少一个光传感器组成，该光传感器可以是但不限于光二极管(photodiode)。第一下方线性偏光片181位于OLED显示面板16及第一感测元件183之间，且覆盖该第一感测元件183。第一下方线性偏光片181具有一第一偏振方向。第二下方线性偏光片182位于OLED显示面板16及第二感测元件184之间，且覆盖该第二感测元件184。第二下方线性偏光片182具有一第二偏振方向。第一偏振方向不同于第二偏振方向，而且第一偏振方向与参考偏振方向的夹角不等于第二偏振方向与参考偏振方向的夹角。环境光传感器18的内部或外部还包括一处理器(图中未示)，该处理器可根据第一感测值C1及第二感测值C2计算环境光L1的强度。
图2显示图1中上方线性偏光片14、第一下方线性偏光片181及第二下方线性偏光片182的实施例。上方线性偏光片14包含多条平行的金属线142，多条金属线142是沿45度方向延伸，故上方线性偏光片14的参考偏振方向为45度。第一下方线性偏光片181包含多条平行的金属线1812，多条金属线1812是沿45度方向延伸，故第一下方线性偏光片181的第一偏振方向为45度。换言之，金属线1812平行于第一偏振方向。第二下方线性偏光片182包含多条平行的金属线1822，多条金属线1822是沿负45度方向延伸，故第二下方线性偏光片182的第二偏振方向为负45度。换言之，金属线1822平行于第二偏振方向。在图2的实施例中，第一偏振方向平行于参考偏振方向，且第二偏振方向垂直于参考偏振方向及第一偏振方向，但本发明不限于此。在图2的实施例中，上方线性偏光片14、第一下方线性偏光片181及第二下方线性偏光片182分别由多条平行的金属线142、1812及1822构成，但本发明不限于此，例如上方线性偏光片14可以使用非金属线或其他结构来形成。
在图1的实施例中，第一下方线性偏光片181及第二下方线性偏光片182是在环境光传感器18中。在一实施例中，环境光传感器18的金属层被用来制作第一下方线性偏光片181及第二下方线性偏光片182。图3显示图1中环境光传感器18的剖面图。在图3的实施例中，环境光传感器18的第一金属层M1及第二金属层M2的多条金属线1812被用来形成第一下方线性偏光片181。第一金属层M1及第二金属层M2的金属线1812具有相同的线宽W1及线距S1。在一实施例中，金属线1812的线宽W1为0.14μm～0.21μm，而二相邻金属线1812之间的线距S1为0.15μm～0.21μm，但本发明不限于此。第二下方线性偏光片182的布局类似于第一下方线性偏光片181，故不再赘述。第一下方线性偏光片181与第二下方线性偏光片182可以使用相同或不同的金属层来制作。
参照图1及图2，当显示装置10外部的环境光L1通过上方线性偏光片14后将具有参考偏振方向。如图2所示，上方线性偏光片14的参考偏振方向平行于第一下方线性偏光片181的第一偏振方向，且垂直于第二下方线性偏光片182的第二偏振方向。因此通过上方线性偏光片14的环境光L1可通过第一下方线性偏光片181，但无法通过第二下方线性偏光片182。来自OLED显示面板16的光线L2并没有偏振态，因此光线L2可以通过第一下方线性偏光片181及第二下方线性偏光片182。如图1所示，第一感测元件183可以感测到环境光L1及OLED显示面板16的光线L2产生第一感测值C1＝L1+L2，而第二感测元件184只能感测到OLED显示面板16的光线L2产生第二感测值C2＝L2。因此将第一感测值C1减去第二感测值C2即可得到环境光L1的强度。
在其他实施例中，第一下方线性偏光片181的第一偏振方向未平行于上方线性偏光片14的参考偏振方向或是第二下方线性偏光片182的第二偏振方向未垂直于上方线性偏光片14的参考偏振方向，依然可以准确的得到环境光L1的强度。假设参考偏振方向不平行于第一偏振方向且不垂直于第二偏振方向，图1中的第一感测元件183及第二感测元件184可得到第一感测值C1及第二感测值C2如下：
C1＝α1×L1+β1×L2 公式1
C2＝α2×L1+β2×L2 公式2
其中，α1为环境光L1被第一感测元件183感测到的比例，α2为环境光L1被第二感测元件184感测到的比例，β1为光线L2被第一感测元件183感测到的比例，β2为光线L2被第二感测元件184感测到的比例。在第一下方线性偏光片181的第一偏振方向垂直于第二下方线性偏光片182的第二偏振方向时，α1+α2＝1且β1+β2＝1。根据公式1及公式2可推得
Figure BDA0002915088080000061
因此，只要找出参数α1、α2、β1及β2，即可求得环境光L1的强度。
为了计算出参数α1、α2、β1及β2，首先将环境光L1控制在一固定值(例如50Lux)，并将OLED显示面板16关闭，此时第一感测元件183将产生第一感测值
C1_off＝α1×L1 公式4
第二感测元件184将产生第二感测值
C2_off＝α2×L1 公式5
接着，在相同的环境光L1(例如50Lux)下，开启OLED显示面板16，此时第一感测元件183将产生第一感测值
C1_on＝α1×L1+β1×L2 公式6
第二感测元件184将产生第二感测值
C2_on＝α2×L1+β2×L2 公式7
根据公式4至公式7可推得参数α1、α2、β1及β2如下：
Figure BDA0002915088080000062
Figure BDA0002915088080000063
Figure BDA0002915088080000064
Figure BDA0002915088080000065
由于感测值C1_off、C1_on、C2_off及C2_on皆为已知数值，因此可以计算出参数α1、α2、β1及β2。根据公式3及预先求得的参数α1、α2、β1及β2，本发明的显示装置10可以根据第一感测元件183的第一感测值C1及第二感测元件184的第二感测值C2计算出环境光L1的强度。
图4显示本发明显示装置的第二实施例的剖面图。图4的显示装置20与图1的显示装置10同样具有一玻璃盖板12、一上方线性偏光片14、一OLED显示面板16及一环境光传感器18。图4的实施例比图1的实施例多了一上方四分之一波片(quarterwave plate)22及一下方四分之一波片24，其中上方四分之一波片22在上方线性偏光片14及OLED显示面板16之间，下方四分之一波片24在OLED显示面板16和环境光传感器18之间，覆盖第一下方线性偏光片181及第二下方线性偏光片182。在其他实施例中，环光传感器18与下方四分之一波片24可以整合在一起，成为一个具有四分之一波片的环境光传感器。环境光L1通过上方线性偏光片14后将具有参考偏振方向的线偏振光。具有参考偏振方向的环境光L1通过上方四分之一波片22后将成为圆偏振光。接着，当环境光L1通过下方四分一波片24后，环境光L1会恢复为具有参考偏振方向的线偏振光。环境光L1通过OLED显示面板16时，部分环境光L3会被反射。反射后的环境光L3通过上方四分之一波片22后将成为具有第三偏振方向的线偏振光。由于第三偏振方向会垂直于参考偏振方向，因此反射后的环境光L3无法通过上方线性偏光片14，进而提高显示装置20的对比度。
以上所述仅是本发明的实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (17)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
一有机发光二极管显示面板；
一上方线性偏光片，位于该有机发光二极管显示面板的上方，具有一参考偏振方向；以及
一环境光传感器，位于该有机发光二极管显示面板的下方，其中该环境光传感器包含：
一基板；
一第一感测元件，位于该基板上，感测光线产生一第一感测值；
一第一下方线性偏光片，在该有机发光二极管显示面板及该第一感测元件之间且覆盖该第一感测元件，其中该第一下方线性偏光片具有一第一偏振方向；
一第二感测元件，位于该基板上，感测光线产生一第二感测值；以及
一第二下方线性偏光片，在该有机发光二极管显示面板及该第二感测元件之间且覆盖该第二感测元件，其中该第二下方线性偏光片具有不同于该第一偏振方向的第二偏振方向；
其中，该第一偏振方向与该参考偏振方向的夹角不等于该第二偏振方向与该参考偏振方向的夹角；
其中，该第一感测值及该第二感测值是用以计算环境光的强度。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，更包括：
一上方四分之一波片，位于该上方线性偏光片及该有机发光二极管显示面板之间；以及
一下方四分之一波片，在该有机发光二极管显示面板及该环境光传感器之间。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第一偏振方向平行于该参考偏振方向。
4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该参考偏振方向及该第一偏振方向为45度。
5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第一偏振方向垂直于该第二偏振方向。
6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第一下方线性偏光片是由该环境光传感器中的多个金属层构成。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，每一该金属层具有多条金属线，该多条金属线平行于该第一偏振方向，每一该金属线的线宽为0.14μm～0.21μm，该多条金属线中二相邻金属线之间的线距为0.15μm～0.21μm。
8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第二下方线性偏光片是由该环境光传感器中的多个金属层构成。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，每一该金属层具有多条金属线，该多条金属线平行于该第二偏振方向，每一该金属线的线宽为0.14μm～0.21μm，该多条金属线中二相邻金属线之间的线距为0.15μm～0.21μm。
10.一种环境光传感器，其特征在于，包括：
一基板；
一第一感测元件，位于该基板上，感测光线产生一第一感测值；
一第一线性偏光片，覆盖该第一感测元件，具有一第一偏振方向；
一第二感测元件，位于该基板上，感测光线产生一第二感测值；以及
一第二线性偏光片，覆盖该第二感测元件，具有不同于该第一偏振方向的第二偏振方向；
其中，该第一感测值及该第二感测值是用以计算环境光的强度。
11.如权利要求10所述的环境光传感器，其特征在于，更包括一四分之一波片覆盖该第一线性偏光片与该第二线性偏光片。
12.如权利要求10所述的环境光传感器，其特征在于，该第一偏振方向为45度。
13.如权利要求10所述的环境光传感器，其特征在于，该第一偏振方向垂直于该第二偏振方向。
14.如权利要求10所述的环境光传感器，其特征在于，该第一线性偏光片是由该环境光传感器中的多个金属层构成。
15.如权利要求14所述的环境光传感器，其特征在于，每一该金属层具有多条金属线，该多条金属线平行于该第一偏振方向，每一该金属线的线宽为0.14μm～0.21μm，该多条金属线中二相邻金属线之间的线距为0.15μm～0.21μm。
16.如权利要求10所述的环境光传感器，其特征在于，该第二线性偏光片是由该环境光传感器中的多个金属层构成。
17.如权利要求16所述的环境光传感器，其特征在于，每一该金属层具有多条金属线，该多条金属线平行于该第二偏振方向，每一该金属线的线宽为0.14μm～0.21μm，该多条金属线中二相邻金属线之间的线距为0.15μm～0.21μm。
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