CN116600608A - 一种显示装置 - Google Patents

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李成
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张洁
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赵宏洋
彭志良
王玮东
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Abstract

本发明公开了一种显示装置，包括：显示模组、透明盖板和光传感器。其中，显示模组包括显示基板和位于显示基板出光侧的偏光层；透明盖板位于所述显示模组的出光侧；光传感器，位于显示模组背离玻璃盖板的一侧；光学传感器包括光源组件和接收组件。接收组件在透明盖板上的正投影位于偏光层在透明盖板上的正投影之内，可以减小显示基板开口的尺寸，并且可以减少接收组件接收的干扰光线的数量，提高光传感器的检测精度。

Description

一种显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。
背景技术
目前智能手机等电子设备通常安装了各种光学传感器用于实现特定功能，例如接近传感器、结构光传感器以及ToF(Time of Flight，简称ToF)传感器等。光学传感器大多基于反射测量法实现探测功能，当光学传感器接收到非目标检测物反射的光线时，容易造成信号波动，降低检测精度。
发明内容
本发明提供一种显示装置，用以提高显示装置中的光学传感器的检测精度。
本发明提供的显示装置，包括：
显示模组；所述显示模组包括显示基板和位于所述显示基板出光侧的偏光层；
透明盖板，位于所述显示模组的出光侧；
光传感器，位于所述显示模组背离所述透明盖板的一侧；所述光学传感器包括光源组件和接收组件；
其中，所述显示模组包括贯穿所述显示模组厚度方向的开口；所述光源组件在所述透明盖板上的正投影位于所述开口在所述透明盖板上的正投影之内；所述接收组件在所述透明盖板上的正投影位于所述偏光层在所述透明盖板上的正投影之内。
在本发明提供的显示装置中，所述透明盖板以布鲁斯特角进行反射，且反射光线的出射方向指向所述接收组件的反射光线的偏振方向垂直于所述偏光层的偏振化方向。
在本发明提供的显示装置中，所述光源组件的出射光线为平行光线；所述光源组件的出射光线以布鲁斯特角入射至所述透明盖板中。
在本发明提供的显示装置中，所述光源组件的出射光线为发散光线，所述光源组件的出射光线中至少部分以第一入射角度入射至所述透明盖板中，其余部分以第二角度入射至所述透明盖板中；所述第一角度满足布鲁斯特角，所述第二角度与所述第一角度之差小于10°。
在本发明提供的显示装置中，所述光源组件包括光源和位于所述光源出光侧的光学镜组；所述光学镜组用于调整所述光源组件的出射光线的出射角度。
在本发明提供的显示装置中，所述光源为发光二极管。
在本发明提供的显示装置中，所述光源组件还包括偏光片；所述偏光片位于所述光源的出光侧；所述偏光片的偏振化方向与所述偏光层的偏振化方向垂直。
在本发明提供的显示装置中，所述光源为激光器；所述激光器的出射激光的偏振方向与所述偏光层的偏振化方向垂直。
在本发明提供的显示装置中，所述显示基板为有机发光二极管显示基板。
在本发明提供的显示装置中，所述显示模组还包括：四分之一波片，位于所述显示基板和所述偏光层之间。
本发明有益效果如下：
本发明提供了一种显示装置，包括显示模组、透明盖板和光传感器。其中，显示模组包括显示基板和位于显示基板出光侧的偏光层；透明盖板位于所述显示模组的出光侧；光传感器，位于显示模组背离玻璃盖板的一侧；光学传感器包括光源组件和接收组件。接收组件在透明盖板上的正投影位于偏光层在透明盖板上的正投影之内，相较于相关技术中的方案可以减小显示基板开口的尺寸，提高显示基板的显示区域的面积。并且，光源组件出射的光线经过透明盖板反射后，反射光线中偏振方向垂直于偏光层的偏振化方向的部分光线被偏光层吸收，只有偏振方向平行于偏光层的偏振化方向的光线可以穿过显示模组，被接收组件接收，从而可以减少接收组件接收的干扰光线的数量，提高光传感器的检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之一；
图2为相关技术中的显示装置的截面结构示意图；
图3为光线在两种折射率介质之间传播的示意图；
图4为反射光偏振特性曲线；
图5为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之二；
图6为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之三；
图7为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之四；
图8为本发明实施例提供的显示模组的截面结构示意图；
图9为本发明实施例提供的显示装置的外观示意图之一；
图10为本发明实施例提供的显示装置的外观示意图之二。
其中，100-显示模组，10-显示基板，11-偏光层，200-透明盖板，300-光传感器，31-光源组件，32-接收组件，K-开口，400-待探测物，210-第一表面，220-第二表面，311-光源，312-光学镜组，313-偏光片，12-四分之一波片，13-缓冲层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
图1为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之一。
如图1所示，本发明实施例中，显示装置包括显示模组100、透明盖板200和光传感器300。
显示模组200包括显示基板10和偏光层11。
显示基板10用于图像显示，其形状和尺寸适应于显示装置的形状和尺寸。当应用于常规显示模组时，显示基板10可以为方形、矩形等形状，当应用于异形显示装置时，显示基板10还可以为其他形状，在此不做限定。
在一些实施例中，显示基板10可以为有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode，简称OLED)显示基板。OLED显示基板通常包括衬底基板，以及在衬底基板上层叠设置的驱动层和发光器件层，驱动层用于驱动发光器件层中的发光器件发光，进行图像显示。发光器件层包括多个OLED器件，一个OLED器件作为一个像素单元。一个OLED器件通常包括依次层叠设置的阳极、空穴注入层、发光层、电子注入层以及阴极，具体实施时，为了提升OLED器件的性能，还可以设置其他功能膜层，在此不做限定。
在一些实施例中，显示基板10还可以为透射式显示面板，例如液晶显示面板。液晶显示面板包括相对设置的阵列基板和对向基板，以及位于阵列基板与对向基板之间的液晶层。当显示基板为液晶显示面板时，显示装置还包括位于液晶显示面板入光侧的背光模组，通过在阵列基板和对向基板之间施加电场，使液晶层中的液晶子发生偏转，从而调制背光模组出射的背光光线的透过率，实现图像显示。
在一些实施例中，显示基板10还可以为微型发光二极管(Mini Light EmittingDiode，简称Mini LED)显示面板。Mini LED显示面板采用Mini LED芯片作为发光单元，MiniLED芯片的尺寸通常在500μm以内，可以有效提高显示基板的分辨率和亮度。
具体实施时，显示基板10还可为其他类型的显示基板，在此不做限定。
偏光层11位于显示基板10的出光侧，偏光层11可以将入射偏光层11的非线偏振光，转化为偏振方向与偏光层11的偏振化方向平行的线偏振光，并且可以吸收偏振方向与偏光层11的偏振化方向垂直的线偏振光。具体实施时，偏光层11可以通过镀膜工艺直接形成于显示基板10之上。在一些实施例中，偏光层11也可以为偏光片，偏光片通过粘合层粘合在显示基板10之上，在此不做限定。
透明盖板200位于显示模组100的出光侧，用于保护显示模组100。透明盖板200的形状和尺寸适用于显示模组100的形状和尺寸，并且可以略大于显示模组100的尺寸以起到良好的保护作用。透明盖板100采用透明材料进行制作，以确保良好的透过率，提升显示效果。具体实施，透明盖板100可以采用具有较高硬度和良好光学性能的光学玻璃、光学塑料等材料进行制作，在此不做限定。
光传感器300位于显示模组100背离透明盖板200的一侧。光学传感器300包括光源组件31和接收组件32。光传感器300基于反射测量法实现探测功能，光源组件31出射探测光线，探测光线经待探测物反射之后被接收组件32接收转换为电信号，经过处理器处理后从而获得待探测物的相关信息。具体实施时，光传感器300可以为接近传感器、结构光传感器以及ToF(Time of Flight，简称ToF)传感器等，在此不做限定。
具体实施时，如图1所示，光源组件31和接收组件32可以均设置在外壳中，外壳还包括位于光源组件31和接收组件32之间的挡墙，挡墙用于将光源组件31和接收组件32分隔，避免光源组件31出射的光线直接照射到接收组件32上。
图2为相关技术中的显示装置的截面结构示意图。
在相关技术中，显示装置包括显示基板10、位于显示基板10出光侧的透明盖板200以及位于显示基板10背离透明盖板200一侧的光传感器300。如图2所示，透明盖板200具有用于暴露光传感器300的开口K，开口K的尺寸大于光传感器300的尺寸，并且光传感器300在透明盖板300上的正投影位于开口K在透明盖板300上的正投影之内。开口K的尺寸较大，导致显示基板10用于图像显示的显示区域的面积缩小，且影响显示装置的外观观感。光传感器300完全暴露在开口K之下，在对待探测物400进行探测时，光源组件31出射的探测光线在透明盖板200面向显示基板一侧的第一表面210和透明盖板200背离显示基板一侧的第二表面220发生反射，第一表面210的反射光线和第二表面220的反射光线与经过待探测物400反射的光线一起被接收组件32接收，从而对探测信号造成干扰，降低了光传感器300的探测精度。
有鉴于此，在本发明实施例中，显示模组100包括贯穿显示模组100的厚度方向的开口K。光源组件31在透明盖板200上的正投影位于开口K在透明盖板200上的正投影之内，且接收组件32在透明盖板200上的正投影位于偏光层11在透明盖板200上的正投影之内。
如图1所示，本发明实施例中，接收组件32在透明盖板200上的正投影位于偏光层11在透明盖板200上的正投影之内，相较于相关技术中的方案可以减小开口K的尺寸，提高显示基板10的显示区域的面积。并且，光源组件31出射的光线经过透明盖板200反射后，反射光线中偏振方向垂直于偏光层11的偏振化方向的部分光线被偏光层11吸收，只有偏振方向平行于偏光层11的偏振化方向的光线可以穿过显示模组100，被接收组件32接收，从而可以减少接收组件32接收的干扰光线的数量，提高光传感器300的检测精度。
如图1所示，在一些实施例中，偏光层11可以覆盖显示基板10的整个表面。
在一些实施例中，偏光层11也可以设置在显示基板10表面的部分区域。举例来说，偏光层11可以仅设置在开口K附近的区域，只要满足接收组件32在透明盖板200上的正投影位于偏光层11在透明盖板200上的正投影之内即可，在此不做限定。
图3为光线在两种折射率介质之间传播的示意图；图4为反射光偏振特性曲线。
光线在不同介质传输的过程中，受到反射、折射的影响，往往会产生一定的偏振特性。其中，反射光的强度、偏振度与入射角度的关系满足菲涅尔公式：
其中，Rs为入射光垂直于入射面的s振动分量的反射率；Rp为入射光平行于入射面的p振动分量的反射率；θ1为入射角；θ2为折射角；P为偏振度，表示发射光线中偏振部分的光强度和整个光强度之比值。利用上述公式，可以得到反射光偏振度与入射角度的关系。
举例来说，如图3所示，光线从空气入射到玻璃盖板时，空气的折射率n1为1.0003，玻璃盖板的折射率n2为1.7。
图4示出了光线从空气入射到玻璃盖板时反射光偏振特性曲线，从图中可以看出在反射时，反射光垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动，反射光实际上是部分偏振光。在入射角为59.5°时，反射光只含有垂直于入射面的振动分量，即s偏振光，为完全线偏振光，此时的入射角称为布儒斯特角，又称起偏振角。布儒斯特角满足以下公式：
其中，θB为布鲁斯特角，n1和n2为两种介质的折射率。当光线以布鲁斯特角入射时，反射光与折射光相互垂直，并且反射光为线偏振光，反射光的偏振方向垂直于入射面。
图5为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之二。
在本发明实施例中，偏光层11具有固定的偏振化方向，具体实施时，偏光层11的偏振化方向满足：透明盖板200以布鲁斯特角进行反射，且反射方向指向接收组件32的反射光线的偏振方向垂直于偏光层11的偏振化方向。
举例来说，如图5所示，偏光层11的偏振化方向W平行于图5所示的截面，光源组件31的出射光线以布鲁斯特角i入射至透明盖板，并在透明盖板200的第一表面210和第二表面220发生反射，且反射光线的出射方向指向接收组件32所在的方向。由于透明盖板200的第一表面210和第二表面220均与相同的介质(空气)接触，光源组件31的出射光线在入射至第一表面210和第二表面220时的入射角均满足布鲁斯特角，因而分别由第一表面210和第二表面220反射的光线均为线偏振光，且反射光线的偏振方向垂直于入射面(图3所示的截面)，那么偏光层11可以吸收该部分反射光线，从而减少经透明盖板200反射后入射至接收组件32的光线，提高检测精度。
在一些实施例中，光源组件31的出射光线为平行光线，且光源组件31出射的光线以布鲁斯特角入射至透明盖板200中，从而可以确保光源组件31出射的全部光线都以布鲁斯特角入射至透明盖板200。经过透明盖板200反射后，反射方向指向接收组件32的反射光线的偏振方向均垂直于偏光层11的偏振化方向，从而完全消除由光源组件31出射后经过透明盖板200反射至接收组件32的光线，进一步提高光传感器300的检测精度。
如图4所示，当光线从空气入射到玻璃盖板时，在布鲁斯特角左右10°的范围内，反射光垂直于入射面的振动分量远大于反射光平行于入射面的振动分量，此时反射光具有较强的偏振度。
具体实施时，为了降低光源组件31的制作难度，在一些实施例中，光源组件31的出射光线可以为发散光线。光源组件31的出射光线中至少部分以第一入射角度入射至透明盖板200中，其余部分以第二角度入射至透明盖板中。其中第一角度满足布鲁斯特角，第二角度与第一角度之差小于10°，从而可以确保光源组件31出射的发散光线入射至透明盖板200时，入射角度集中在布鲁斯特角附近，反射光线仍然具有较强的偏振度，从而消除大部分由光源组件31出射后经过透明盖板200反射至接收组件32的光线，提高光传感器300的检测精度。
图6为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之三。
在一些实施例中，如图6所示，光源组件3包括光源311和位于光源311出光侧的光学镜组312。光学镜组312包括凸透镜、凹透镜、准直透镜、反射镜等光学镜片中的至少一种，实际设置时，可以根据需求进行选择，在此不做限定。光学镜组312用于调整光源组件31的出射光线的出射角度。具体来说，在一些实施例中，光学镜组312可以对光源311出射的光线起到聚焦和准直的作用，使光源组件3具有较高的聚光度。在一些实施例中，光学镜组312还可以调整光源组件3的出射光线入射至透明盖板时的入射角度，使光源组件3的出射光线以布鲁斯特角入射透明盖板，从而提高偏光层对透明盖板反射的光线的滤光效果。
图7为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图之四。
在一些实施例中，光源311可以为发光二极管。光源组件3可以包括至少一个发光二极管。光源组件3包括多个发光二极管时，可以提高信号的强度。具体地，发光二极管可以为红外发光二极管，红外发光二极管用于出射红外光线，接收组件32可以接收红外光线并将接收的光信号转换为电信号。
在一实施例中，如图7所示，光源组件还包括位于发光二极管出光侧的偏光片313。偏光片313的偏振化方向与偏光层11的偏振化方向垂直，从而可以进一步确保偏光层11对透明盖板反射的光线的滤光效率。偏光片313也可以为其他起偏结构，在此不做限定。
在发光二极管的出光侧设置偏光片313之后，由于经过该偏光片313之后，光源组件已经具有与偏光层的偏振化方向垂直的振动方向，因而可以不需要在发光二极管的出光侧再设置光学镜组使光源组件出射的光线满足布鲁斯特角。具体实施时，在发光二极管的出光侧设置偏光片313之后，也可以进一步在发光二极管的出光侧再设置光学镜组调整出射角度，使光源组件的出射光线的出射方向偏向接收组件的一侧，从而可以提高接收组件接收到的光源组件出射的信号光线的强度，提高光传感器的灵敏度。在发光二极管的出光侧同时设置偏光片和光学镜组时，偏光片可以位于光学镜组与发光二极管之间，或者位于光学镜组背离发光二极管的一侧，在此不做限定。
在一些实施例中，光源311可以激光器。光源组件3可以包括至少一个激光器。光源组件3包括多个激光器时，可以提高信号的强度。激光器在制作过程中通常会在激光器的内部内置偏光结构，从而激光器出射的激光已经是线偏振光。具体实施时，可以设置激光器的出射激光的偏振方向与偏光层的偏振化方向垂直，从而提高偏光层对透明盖板反射的光线的滤光效率。
当光源311采用激光器时，激光器出射的激光光线本身已经具有偏振性，并且具有较高的准直度和方向性，因而可以不再需要在发光二极管的出光侧再设置光学镜组。具体实施时，光源311采用激光器时，也可以进一步在激光器的出光侧再设置光学镜组以调整光线，在此不做限定。
图8为本发明实施例提供的显示模组的截面结构示意图。
在一些实施例中，显示基板为OLED显示基板。
具体实施时，如图8所示，偏光层11覆盖显示基板10的整个表面，显示模组还包括：四分之一波片12。四分之一波片12位于显示基板10和偏光层11之间，其尺寸形状和尺寸与偏光层11的形状和尺寸相同，或者略有差异。四分之一波片12可以对入射光线施加1/4波长的相位延迟后进行出射。偏光层11还复用为与四分之一波片12构成圆偏光片，用于过滤由显示模组外部入射至显示基板10表面，并经显示基板10反射的反射光线，增强显示装置的对比度，提高显示效果。
举例来说，显示基板10的出光侧的表面具有金属电极层，金属电极层对由显示装置外部入射至显示基板10的光线具有很强的反射能力，反射光线与显示基板10出射的光线混合后直接出射，会造成成像画面不清晰，对比度差。当在显示基板10的出光侧设置由四分之一波片12与偏光层11构成的圆偏光片后，由显示装置外部入射的光线经过圆偏光片后变为左旋偏振光，在显示基板10表面的金属电极层反射后变为右旋偏振光出射，出射的右旋偏振光经过四分之一波片12后振动方向与偏光层11的偏振方向垂直，无法再次经过偏光层11出射，从而提高了显示装置的显示质量。
在一些实施例中，如图8所示，在显示基板10和四分之一波片12之间还可以设置缓冲层13。缓冲层13用于保护显示基板10。具体实施时，缓冲层13可以采用光学玻璃板或者光学塑料板通过粘合层粘合在显示基板10的表面；或者缓冲层13可以采用SiN、SiO等绝缘材料通过镀膜的方式直接形成在显示基板10的表面，在此不做限定。
图9为本发明实施例提供的显示装置的外观示意图之一；图10为本发明实施例提供的显示装置的外观示意图之二。
本发明实施例提供的显示装置可以为智能手机、笔记本电脑、监视器、电视、平板电脑等，在此不做限定。
举例来说，本发明实施例提供的显示装置可以为智能手机。如图9和图10所示，智能手机通常包括上侧、下侧、左侧和右侧。其中上侧和下侧相对，左侧和右侧相对，上侧分别与左侧的一端和右侧的一侧相连，下侧分别与左侧的另一端和右侧的另一端相连。具体实施时，开口K可以位于智能手机的上侧边缘位置，光传感器的光源组件位于开口K之内，光传感器的接收组件被显示基板覆盖。在一些实施中，如图9所示，开口K的形状可以为水滴形，从而形成具有“水滴屏”的智能手机。在一些实施例中，如图10所示，开口K的形状可以为圆形或者矩形，从而形成具有“挖孔屏”的智能手机。具体实施时，开口K也可以为其他形状，在此不做限定。
本发明实施例中，开口K之内除了设置有光传感器的光源组件之外，还可以设置摄像头等元件，在此不做限定。
本发明实施例提供的显示装置，包括显示模组、透明盖板和光传感器。其中，显示模组包括显示基板和位于显示基板出光侧的偏光层；透明盖板位于所述显示模组的出光侧；光传感器，位于显示模组背离玻璃盖板的一侧；光学传感器包括光源组件和接收组件。接收组件在透明盖板上的正投影位于偏光层在透明盖板上的正投影之内，相较于相关技术中的方案可以减小显示基板开口的尺寸，提高显示基板的显示区域的面积。并且，光源组件出射的光线经过透明盖板反射后，反射光线中偏振方向垂直于偏光层的偏振化方向的部分光线被偏光层吸收，只有偏振方向平行于偏光层的偏振化方向的光线可以穿过显示模组，被接收组件接收，从而可以减少接收组件接收的干扰光线的数量，提高光传感器的检测精度。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
显示模组；所述显示模组包括显示基板和位于所述显示基板出光侧的偏光层；
透明盖板，位于所述显示模组的出光侧；
光传感器，位于所述显示模组背离所述透明盖板的一侧；所述光学传感器包括光源组件和接收组件；
其中，所述显示模组包括贯穿所述显示模组厚度方向的开口；所述光源组件在所述透明盖板上的正投影位于所述开口在所述透明盖板上的正投影之内；所述接收组件在所述透明盖板上的正投影位于所述偏光层在所述透明盖板上的正投影之内。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述透明盖板以布鲁斯特角进行反射，且反射光线的出射方向指向所述接收组件的反射光线的偏振方向垂直于所述偏光层的偏振化方向。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述光源组件的出射光线为平行光线；所述光源组件的出射光线以布鲁斯特角入射至所述透明盖板中。
4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述光源组件的出射光线为发散光线，所述光源组件的出射光线中至少部分以第一入射角度入射至所述透明盖板中，其余部分以第二角度入射至所述透明盖板中；所述第一角度满足布鲁斯特角，所述第二角度与所述第一角度之差小于10°。
5.如权利要求3或4所述的显示装置，其特征在于，所述光源组件包括光源和位于所述光源出光侧的光学镜组；所述光学镜组用于调整所述光源组件的出射光线的出射角度。
6.如权利要求1～4任一项所述的显示装置，其特征在于，所述光源为发光二极管。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述光源组件还包括偏光片；所述偏光片位于所述光源的出光侧；所述偏光片的偏振化方向与所述偏光层的偏振化方向垂直。
8.如权利要求1～4任一项所述的显示装置，其特征在于，所述光源为激光器；所述激光器的出射激光的偏振方向与所述偏光层的偏振化方向垂直。
9.如权利要求1～4任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示基板为有机发光二极管显示基板。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示模组还包括：四分之一波片，位于所述显示基板和所述偏光层之间。
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