TWI512962B - 具有光感測器及顯示器之電子裝置 - Google Patents

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TWI512962B
TWI512962B TW102148500A TW102148500A TWI512962B TW I512962 B TWI512962 B TW I512962B TW 102148500 A TW102148500 A TW 102148500A TW 102148500 A TW102148500 A TW 102148500A TW I512962 B TWI512962 B TW I512962B
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Anna-Katrina Shedletsky
Paul S Drzaic
Jong Erik G De
Fletcher R Rothkopf
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Description

具有光感測器及顯示器之電子裝置
本申請案主張2013年1月2日申請之美國專利申請案第13/732,966號之優先權，該專利申請案之全文特此以引用之方式併入本文中。
本發明大體而言係關於電子裝置，且特定言之，係關於具有顯示器及光感測器之電子裝置。
電子裝置通常包括顯示器。舉例而言，蜂巢式電話及攜帶型電腦常常包括用於呈現資訊給使用者之顯示器。
電子裝置亦常常包括光感測器。舉例而言，電子裝置可包括感測圍繞裝置之環境中的光之量的一環境光感測器。有時基於環境光之量來調整由顯示器產生之顯示影像的亮度。舉例而言，在明亮的陽光下，可增加顯示亮度，而在黑暗的房間中，可減少顯示亮度。
在典型裝置中，顯示器自第一側發射顯示光並具有一防止光洩漏至裝置中之不透明或反射性的對置側。此等不透明顯示結構亦阻止源於裝置外部之光(諸如，環境光)通過顯示器。因此通常在裝置罩殼內設有額外空間以容納接收穿過罩殼之透明部分的光之一光感測器。
常見顯示器及光感測器封裝之此類型的額外空間可導致裝置之大小及厚度的不合需要的增加。
因此，能夠為具有光感測器及顯示器之電子裝置提供改良之顯 示器將係需要的。
一電子裝置具備安裝於一電子裝置外殼中之一顯示器。該電子裝置亦具備接收穿過顯示器之至少一部分之光的一或多個光感測器。
該光感測器可經實施為環境光感測器、近接感測器、紫外光感測器、紅外光感測器、薄膜太陽能電池、光體積描記器(photoplethysmograph)或其他光感測器。
顯示器包括允許源於裝置外部之光通過顯示器至光感測器上的半透明增強特徵及/或光導特徵。
顯示器可為一有機發光二極體顯示器、液晶顯示器或併入有其他類型的顯示像素技術之顯示器。
半透明增強特徵可包括：一半透明反射層，其反射由顯示器產生之顯示光，同時使至少某一環境光通過；一或多個顯示層中之微穿孔，其允許環境光通過該等顯示層；經修改之顯示跡線，其允許光通過至光感測器上；或其他合適半透明增強特徵，其與習知顯示器相比增加顯示器之透明度。
光導特徵可包括顯示器中之光導層，該光導層導引光至沿該光導層之邊緣安裝的一光感測器。
光感測器可安裝於顯示器後面且經組態以接收穿過半透明顯示器之光，或光感測器可沿顯示器之邊緣安裝並接收由顯示器之光導層導引至光感測器的光。
自隨附圖式及較佳實施例之以下詳細描述將更顯而易見其他特徵、其性質及各種優點。
10‧‧‧電子裝置
12‧‧‧外殼
12A‧‧‧上部外殼
12B‧‧‧下部外殼
14‧‧‧顯示器/半透明顯示器
14A‧‧‧顯示層
14B‧‧‧顯示層
16‧‧‧鍵盤
18‧‧‧觸控板
20‧‧‧鉸鏈結構
22‧‧‧方向
24‧‧‧旋轉軸
26‧‧‧按鈕
27‧‧‧支架
28‧‧‧揚聲器
32‧‧‧輸入輸出電路
34‧‧‧通信電路
36‧‧‧輸入輸出裝置
38‧‧‧感測器
40‧‧‧光感測器
42‧‧‧印刷電路板(PCB)
43‧‧‧半透明增強特徵
44‧‧‧撓性印刷電路
45‧‧‧光
48‧‧‧電路組件
50‧‧‧顯示光
52‧‧‧光導層
56‧‧‧外表面
60‧‧‧外部層/顯示層
62‧‧‧障壁層/顯示層
64‧‧‧電極層/顯示層
66‧‧‧有機發射層/顯示層
68‧‧‧電極層/電極/TFT層/顯示層
70‧‧‧介電層/顯示層
72‧‧‧障壁層/顯示層
74‧‧‧基板層/基板
76‧‧‧反射器/反射器層
77‧‧‧內表面
78‧‧‧遮罩材料/光吸收材料
79‧‧‧開口
80‧‧‧觀看者/使用者
82‧‧‧方向
84‧‧‧液晶顯示單元/LCD單元
86‧‧‧背光結構
88‧‧‧上部偏光器
90‧‧‧彩色濾光片層
92‧‧‧液晶層
94‧‧‧薄膜電晶體層
96‧‧‧下部偏光器
98‧‧‧光學膜
100‧‧‧光導板
102‧‧‧光源
103‧‧‧光
104‧‧‧微穿孔/開口
108‧‧‧光學清澈黏接層/黏接劑
110‧‧‧顯示器電路層
112‧‧‧導電跡線
114‧‧‧變薄部分
116‧‧‧彎曲部分
120‧‧‧邊緣
124‧‧‧位置
125‧‧‧塗層
126‧‧‧開口
128‧‧‧內部光導結構
130‧‧‧方向
400‧‧‧儲存及處理電路
AA‧‧‧作用區域
IA‧‧‧非作用區域
圖1為根據一實施例之具有接收穿過顯示器之光的光感測器的諸如膝上型電腦之說明性電子裝置的透視圖。
圖2為根據一實施例之具有接收穿過顯示器之光的光感測器的諸如手持型電子裝置之說明性電子裝置的透視圖。
圖3為根據一實施例之具有接收穿過顯示器之光的光感測器的諸如平板電腦之說明性電子裝置的透視圖。
圖4為根據一實施例之具有接收穿過顯示器之光的光感測器的諸如電腦顯示器之說明性電子裝置的透視圖。
圖5為根據一實施例之具有光感測器及顯示器的說明性電子裝置之示意圖。
圖6為根據一實施例之具有安裝於增強半透明顯示器後面之一光感測器的說明性電子裝置之一部分的橫截面側視圖。
圖7為根據一實施例之具有沿顯示器邊緣安裝之一光感測器的包括導引光至光感測器之光導層的說明性電子裝置之一部分的橫截面側視圖。
圖8為根據一實施例之具有允許光通過顯示器至光感測器上之半透明增強特徵的說明性頂部發射有機發光二極體顯示器的圖。
圖9為根據一實施例之具有允許光通過顯示器至光感測器上之半透明增強特徵的說明性底部發射有機發光二極體顯示器的圖。
圖10為根據一實施例之具有允許光通過顯示器至光感測器上之半透明增強特徵的說明性液晶顯示器的圖。
圖11為根據一實施例之具有增強反射顯示層之半透明度的微穿孔之說明性反射顯示層的圖。
圖12為根據一實施例之具有導引光至沿顯示器之邊緣安裝的一光感測器上之光導層的說明性頂部發射有機發光二極體顯示器的圖。
圖13為根據一實施例之具有導引光至沿顯示器之邊緣安裝的一光感測器上之光導層的說明性底部發射有機發光二極體顯示器的圖。
圖14為根據一實施例之具有導引光至沿顯示器之邊緣安裝的一 光感測器上之光導層的說明性液晶顯示器的圖。
圖15為根據一實施例之說明性光導層之俯視圖，其展示光導層可如何將光導引至沿光導層之邊緣安裝之一光感測器上。
圖16為根據一實施例之說明性顯示器電路層之俯視圖，其展示半透明增強特徵可如何包括在顯示器電路層上之變薄導電跡線。
圖17為根據一實施例之說明性顯示器電路層之俯視圖，其展示半透明增強特徵可如何包括具有自直線路徑偏離以允許光通過導電跡線至光感測器上的彎曲部分之導電跡線。
電子裝置具備顯示器及光感測器。顯示器包括允許光通過顯示器至一或多個光感測器上之特徵。允許光通過顯示器至該一或多個光感測器上之特徵可包括增強顯示器之半透明度的半透明增強特徵及/或導引光穿過顯示器至光感測器上的光導結構。在圖1、圖2、圖3及圖4中展示具有顯示器及光感測器之說明性電子裝置。
圖1之電子裝置10具有膝上型電腦之形狀且具有上部外殼12A及下部外殼12B，下部外殼12B具有諸如鍵盤16及觸控板18之組件。裝置10具有允許上部外殼12A相對於下部外殼12B圍繞旋轉軸24在方向22上旋轉的鉸鏈結構20。諸如增強半透明顯示器之顯示器14安裝於上部外殼12A中。可藉由使上部外殼12A(其有時可被稱作顯示器外殼或蓋子)圍繞旋轉軸24朝向下部外殼12B旋轉而將上部外殼12A置於閉合位置。諸如環境光感測器之光感測器40安裝在顯示器14之一部分後面。光感測器40可為環境光感測器、近接感測器、紫外光感測器、紅外光感測器、薄膜太陽能電池、光體積描記器(PPG)感測器，或感測穿過半透明顯示器14落在光感測器上之光量的其他光感測器。每一光感測器40可包括一或多個光敏元件(諸如，回應於入射光而產生電信號之一或多個光電二極體)。經實施為近接感測器之光感測器亦可包 括一發光組件，諸如穿過顯示器之半透明增強特徵及/或光導層發射光的發光二極體。
圖2展示電子裝置10之說明性組態，其中裝置10經實施為手持型裝置，諸如蜂巢式電話、音樂播放器、遊戲裝置、導航單元或其他小型裝置。在裝置10之此類型組態中，外殼12具有對置之前表面及後表面。顯示器14安裝於外殼12之前面上。顯示器14可具有外部層(諸如剛性透明層)，其包括用於諸如按鈕26及揚聲器埠28之組件的開口。
在圖3之實例中，電子裝置10為平板電腦。在圖3之電子裝置10中，外殼12具有對置之平坦前表面及後表面。顯示器14安裝於外殼12之前表面上。如圖3中所展示，顯示器14具有一外部層，其具有開口以容納按鈕26。
圖4展示電子裝置10之說明性組態，其中電子裝置10為電腦顯示器或已整合至電腦顯示器中之電腦。就此類型的配置而言，裝置10之外殼12安裝於諸如支架27之支撐結構上。顯示器14安裝於外殼12之前面上。
在一些組態中，顯示器14之周邊部分具備部分地或完全地不透明之遮罩層。如圖1、圖2、圖3及圖4中所展示，顯示器14的特徵可為諸如作用區域AA之中心作用區域，在該作用區域中將顯示像素陣列用於顯示資訊給使用者。諸如非作用邊界區域IA之非作用區域環繞作用區域AA。在圖1、圖2、圖3及圖4之實例中，作用區域AA具有矩形形狀。非作用區域IA具有環繞作用區域AA之矩形環形狀(作為一實例)。顯示器14之在非作用區域IA中的部分可由部分不透明遮罩材料(諸如，黑墨水(例如，填充有碳黑之聚合物)之層或部分不透明金屬之層)覆蓋。遮罩層有助於在非作用區域IA中隱藏裝置10之內部組件以免於被使用者看到。
在圖1、圖2、圖3及圖4之實例中，四個光感測器40安裝於顯示 器14之在作用區域AA中的部分後面，且四個額外環境光感測器40安裝於顯示器14之在非作用區域IA中的部分後面。然而，此僅為說明性的。需要時，裝置10可包括四個以上在作用區域AA中之光感測器40、少於四個在作用區域AA中之光感測器40、四個以上在非作用區域IA中之光感測器40、少於四個在非作用區域IA中之光感測器40、在作用區域AA之實質上全部後面延伸之光感測器40、在非作用區域IA之實質上全部後面延伸之光感測器40、或在作用區域AA及非作用區域IA之實質上全部後面延伸之光感測器40。
位於非作用區域IA中之光感測器40可安裝在顯示器14之邊緣旁邊。顯示器14中之光導層可將光自裝置10之外部導引至沿顯示器之邊緣安裝的光感測器。以此方式，提供一可獨立於裝置之外部透明層而安裝的光感測器(亦即，光感測器可形成於裝置之內部)。然而，此僅為說明性的。需要時，光感測器40可直接在作用區域AA中安裝在顯示器14後面。
顯示器14包括允許光通過顯示器14至直接安裝於顯示器後面的光感測器40上的半透明增強特徵。
圖1、圖2、圖3及圖4中展示的裝置10之組態僅為說明性的。一般而言，電子裝置10可為：膝上型電腦；含有嵌入式電腦之電腦監視器；平板電腦；蜂巢式電話；媒體播放器；或其他手持型或攜帶型電子裝置；諸如手錶裝置、垂飾裝置、頭戴式耳機或耳機裝置或其他可佩帶或小型裝置之較小裝置；電視；不含有嵌入式電腦之電腦顯示器；遊戲裝置；導航裝置；諸如具有顯示器之電子設備安裝於資訊站或汽車中之系統的嵌入式系統；實施此等裝置中之兩者或兩者以上之功能性的設備；或其他電子設備。
裝置10之外殼12(其有時被稱作殼體)由諸如塑膠、玻璃、陶瓷、碳纖維複合物及其他基於纖維之複合物、金屬(例如，經機械加工 鋁、不鏽鋼或其他金屬)、其他材料或此等材料之組合的材料形成。可使用外殼12之大部分或全部係由單一結構元件(例如，一塊經機械加工金屬或一塊經模製塑膠)形成的單體式構造而形成裝置10，或裝置10可由多個外殼結構(例如，已安裝至內部框架元件或其他內部外殼結構之外部外殼結構)形成。
顯示器14可為包括觸控感測器之觸敏顯示器，或可對觸碰不敏感。用於顯示器14之觸控感測器可由以下各者形成：電容性觸控感測器電極陣列；電阻性觸控陣列；基於聲學觸控、光學觸控或以力為基礎之觸控技術的觸控感測器結構；或其他合適的觸控感測器組件。
用於裝置10之顯示器一般可包括由發光二極體(LED)、有機LED(OLED)、電漿單元(plasma cell)、電潤濕像素、電泳像素、液晶顯示器(LCD)組件或其他合適影像像素結構形成的影像像素。在一些情況下，使用OLED組件來形成顯示器14可能合乎需要，所以在本文中有時將其中顯示器14為有機發光二極體顯示器的顯示器14之組態描述作為一實例。需要時，其他類型的顯示技術可用於裝置10。
圖5中展示裝置10之示意圖。如圖5中所展示，電子裝置10包括諸如儲存及處理電路400之控制電路。儲存及處理電路400包括諸如硬碟機儲存器、非揮發性記憶體(例如，快閃記憶體或其他電可程式化唯讀記憶體)、揮發性記憶體(例如，靜態或動態隨機存取記憶體)等之一或多個不同類型儲存器。儲存及處理電路400中之處理電路用於控制裝置10之操作。處理電路可基於諸如微處理器及其他積體電路之處理器。
在一合適配置的情況下，儲存及處理電路400用以執行裝置10上之軟體，諸如，網際網路瀏覽應用程式、電子郵件應用程式、媒體播放應用程式、作業系統功能、用於俘獲及處理影像之軟體、用於實施與收集及處理感測器資料相關聯之功能的軟體，等等。
輸入輸出電路32用以允許將資料供應至裝置10，且用以允許將資料自裝置10提供至外部裝置。
輸入輸出電路32可包括有線及無線通信電路34。通信電路34可包括由以下各者形成之射頻(RF)收發器電路：一或多個積體電路；功率放大器電路；低雜訊輸入放大器；被動式RF組件；一或多個天線；及用於處置RF無線信號之其他電路。亦可使用光(例如，使用紅外線通信)發送無線信號。
圖5之輸入輸出電路32包括輸入輸出裝置36，諸如，按鈕、操縱桿、點按式選盤、滾輪、觸控螢幕(諸如半透明顯示器14)、其他觸控感測器(諸如軌跡墊或基於觸控感測器之按鈕)、振動器、音訊組件(諸如麥克風及揚聲器)、影像俘獲裝置(諸如具有影像感測器及對應透鏡系統之相機模組)、鍵盤、狀態指示燈、音調產生器、小鍵盤及用於收集來自使用者或其他外部源之輸入及/或產生用於使用者之輸出的其他設備。
圖5之感測器38包括諸如用於收集關於環境光位準之資訊的環境光感測器之光感測器。感測器38亦包括諸如近接感測器組件之其他光感測器組件。裝置10中之近接感測器組件可包括：電容性近接感測器組件；基於紅外光之近接感測器組件；基於聲學發信方案、太陽能電池光感測器技術之近接感測器組件；或其他近接感測器設備。感測器38亦可包括壓力感測器、溫度感測器、加速度計、陀螺儀及用於對裝置10的周圍環境進行量測之其他電路。
在電子裝置中安裝諸如圖5之組件的電組件可係有挑戰性的。為了促進將組件安裝於裝置10之外殼12中，感測器38可經組態以接收穿過顯示器之一部分的光，顯示器之該部分具有增加通過顯示器至光感測器上之光量的半透明增強特徵及/或光導特徵。
儲存及處理電路400對來自感測器38中之光感測器40的電壓、電 荷或其他電光感測信號進行取樣。儲存及處理電路400將經取樣信號轉換成環境光強度。儲存及處理電路400使用經轉換環境光強度控制裝置10之操作的其他態樣。舉例而言，儲存及處理電路可基於環境光強度來增加或減少來自裝置顯示器之顯示光。
圖6為具有一諸如光感測器40之光感測器的裝置10之一部分的橫截面圖，光感測器40鄰近於顯示器14之具有半透明增強特徵43之內表面77而安裝。裝置10亦包括一諸如印刷電路板42及撓性印刷電路44之電路，撓性印刷電路44將光感測器40電耦接至印刷電路板(PCB)42。與印刷電路板42相關聯之電路(例如，內部電路、PCB 42之表面上的電路，及/或諸如安裝至PCB 42之表面的電路組件48之積體電路)控制顯示器14及光感測器40之操作。PCB 42及組件48可(例如)形成圖5之儲存及處理電路400的一些或全部。
諸如回應於光45使用光感測器40收集的環境光強度信號之光信號經由撓性印刷電路44而投送至印刷電路板42。使用電耦接材料(例如，各向異性導電膜(ACF)、焊劑或其他導電黏接材料)將撓性印刷電路44附接至感測器40之一部分。使用電耦接材料(例如，各向異性導電膜(ACF)、焊劑、或其他導電黏接材料，或機械連接器結構)將撓性電路44之對置端附接至PCB 42之一部分。
顯示器14可包括諸如層14A及14B之多個顯示層。顯示層14B可包括一透明覆蓋層(例如，透明塑膠或玻璃之薄片)，及(需要時)觸敏層及/或其他顯示層(諸如，保護膜、抗反射塗層、抗眩光塗層、抗污塗層，等等)。觸敏層可包括由(例如)氧化銦錫或其他透明或半透明導電材料形成之透明電極。觸控感測器電路可包括電容性觸控感測器技術、電阻性觸控感測器技術、基於力之觸控感測器技術或用於收集使用者觸碰輸入之其他觸控感測器技術。
顯示層14A可包括用於產生顯示器14之顯示影像的多個層。顯示 層14A可包括諸如發光二極體(LED)、有機LED(OLED)、電漿單元、電潤濕像素、電泳像素、液晶顯示器(LCD)組件、背光結構或其他合適影像像素結構之影像產生結構。
如圖6中所展示，半透明增強特徵43可為顯示器14之允許來自裝置10之外部的光45直接透過顯示器14至光感測器40上的特徵。此類型之半透明增強特徵可允許小於1%、小於0.5%、小於0.2%、小於0.05%、小於0.02%、大於0.01%、大於0.02%、大於0.1%、在0.05%與1%之間、在0.05%與3%之間或小於5%之光45通過特徵43。
半透明增強特徵43可包括在顯示層中之開口(例如，顯示器之反射層中的微穿孔)、部分透射反射器層(例如，反射入射於其上的光之一部分同時使入射光之相對較少部分通過之一反射層，或反射諸如具有第一組波長(諸如可見光波長)之顯示光50之光同時使一第二不同組波長(諸如，紅外線波長或紫外線波長)之光通過之一反射層)，或與習知顯示器相比允許入射光之相對較大部分通過的其他結構。
半透明增強特徵43可形成於顯示器14之區域化部分中(如同圖6之實例中)或可延伸跨越顯示器14之一些或全部。在特徵43形成於顯示器14之區域化部分中的組態中，與通過顯示器14之其他部分的環境光部分相比，環境光45之較大部分可通過特徵43。在特徵43延伸跨越顯示器14之實質上全部的組態中，顯示器14可為一允許可量測部分之外部光45通過顯示器至諸如感測器40之感測器上的半透明顯示器。
圖6之半透明增強特徵僅為說明性的。如圖7中所示，顯示器14可具備將光導引穿過顯示器之至少一部分至諸如光感測器40之光感測器的一或多個光導結構(諸如顯示器14之光導層52)。在圖7之實例中，光感測器40鄰近於顯示層14A之邊緣120而安裝。在此類型組態中，光45經由外表面56進入顯示器14且沿層52重導向至感測器40上。光導層52可包括波導結構、光聚焦結構、諸如波導膜或膜堆疊(其在 堆疊中之膜之間的折射率變化處基於反射來重導向光)之光學膜、光束操控膜(beam steering film)、幾何光導結構、波紋狀光導結構或其他光導結構。
作為實例，層52可包括透明材料之一第一平坦層及附接至該平坦層的透明材料之彎曲層(其在一平行於平坦層之方向上導引光)，或層52可包括一對具有平坦外表面及界接的波紋狀內表面的透明層，其使用在界接的波紋狀內表面處之反射在一平行於平坦外表面之方向上導引光。
圖8、圖9、圖10及圖11展示配置之實例，在該等配置中顯示器14包括允許來自裝置10之外部的光直接透過顯示器14至光感測器上的半透明增強特徵。圖12、圖13及圖14展示配置之實例，在該等配置中顯示器14包括將光導引穿過顯示器至鄰近顯示器安裝之光感測器的一光導層。
圖8為光感測器40之橫截面圖，該光感測器40接收穿過經實施為頂部發射有機發光二極體(OLED)顯示器的顯示層14A之光45。圖9為光感測器40之橫截面圖，該光感測器40接收穿過經實施為底部發射有機發光二極體(OLED)顯示器的顯示層14A之光45。圖10為光感測器40之橫截面圖，該光感測器40接收穿過經實施為液晶顯示器(LCD)的顯示層14A之光45。
在圖8中所示之類型的顯示器14的組態中，層14A包括一諸如層60之外部層。外部層60可包括保護膜及/或一或多個偏光層(諸如線性偏光器及/或圓偏光器)。層14A包括諸如插入於電極層64與電極層68之間的有機發射層66之有機發光材料層。電極層64可為一允許顯示光50通過該等電極之諸如陰極層之部分透射電極層。
有機發射層66可由諸如聚芴或其他有機發射材料之有機塑膠形成。電極層64由障壁層62覆蓋。障壁層62可由以下各者形成：塑膠 層；玻璃層；由諸如氮化矽之材料形成的薄膜囊封層；交替的聚合物及陶瓷材料之分層堆疊；或用於形成一藉由防止水及氧氣到達層66內之有機發射材料而保護有機發射層66免遭環境影響的障壁層之其他合適材料。
電極層68可為一反射或部分反射電極層(諸如陽極層)。可貫穿層68之一些或全部而形成薄膜電晶體(TFT)陣列。薄膜電晶體可由諸如非晶矽、多晶矽或化合物半導體(作為實例)之半導體形成。層68可包括在層68中之薄膜電晶體上的反射材料或不透明遮罩材料(例如，黑墨水)，其有助於防止薄膜電晶體被觀看者(諸如，在方向82上觀看顯示器14之觀看者80)看到。需要時，透明介電材料層(諸如介電層70)可形成於電極層68之表面上。介電層70可有助於平坦化電極層68之表面或可為一用於顯示器14之介電間隔層。然而，此僅為說明性的。需要時，可形成沒有介電層70之顯示層14A。
諸如障壁層72之額外障壁層形成於電極層68及介電層70之上。在層14A不具有介電層70的組態中，障壁層72可直接形成於電極層68上。障壁層72可由以下各者形成：金屬箔層；以塑膠覆蓋之金屬箔；其他金屬結構；玻璃層；由諸如氮化矽之材料形成之薄膜囊封層；交替的聚合物及陶瓷材料之分層堆疊；或用於囊封有機發射層66及電極層68之其他合適材料。
基板層74(例如，塑膠或玻璃之層)附接至障壁層72。諸如反射器76之反射層可附接至基板74。反射層76將自有機發射層66朝反射器76的方向發射之光反射回顯示層14A之外，以由諸如觀看者80之觀看者觀看。
如圖8中所展示，一或多個光感測器40可鄰近於一表面(諸如反射器76之表面77)而安裝。光45(諸如環境光)通過顯示層14A中之半透明增強特徵43至光感測器40上。在圖8之實例中，半透明增強特徵43形 成於反射器層76及電極/TFT層68中。然而，此僅為說明性的。需要時，顯示器14可包括在顯示器14中之任何位置處的半透明增強特徵。
反射器層76中之半透明增強特徵43可包括諸如微穿孔(亦即，允許光通過，但太小以致當沒有光照耀穿過穿孔時不能被人眼看見的穿孔)之開口或反射器層76中之具有經修改透明性的區域。舉例而言，半透明增強特徵43可為反射器76之由半透明材料形成的部分，該半透明材料反射入射於其上之光的一部分，同時使入射光之相對較少部分通過，或特徵43可為反射器76之由一材料形成的部分，(作為實例)該材料反射諸如具有第一組波長(諸如可見光波長)之顯示光50之光，同時使一第二不同組波長(諸如，紅外線波長或紫外線波長)之光通過。
半透明增強特徵43可形成於反射器76之區域化部分中(如同圖8之實例中)或可延伸跨越反射器76之一些或全部(例如，反射器76可實質上全部由部分半透明的或允許具有給定波長範圍(諸如，紅外線波長及/或紫外線波長)之光通過，同時反射其他波長之光的材料形成)。
電極/TFT層68中之半透明增強特徵可包括層68中之微穿孔、層68之由半透明材料形成之部分、層68之由使具有給定波長範圍(諸如，紅外線波長及/或紫外線波長)之光通過同時反射其他波長之光的一材料形成的部分，或可包括諸如經修改以允許光穿過導電跡線或在導電跡線之間通過的導電跡線之不透明導電結構的部分。經修改導電跡線可包括局部地變薄的導電跡線或重新佈線的導電跡線(作為實例)。如圖8中所展示，層68中之特徵43可與層76中之特徵43對準，使得諸如光45之光可通過多個顯示層中之經對準半透明增強特徵至光感測器40中之一或多者上。
光吸收材料78形成於反射器76之表面77上。光吸收材料可包括防止光自感測器40經由顯示層14A反射回的光吸收墨水(諸如，紅外線吸收墨水)。表面77上之材料78有助於防止使用者80看到光感測器 40。材料78可包括與特徵43對準之一或多個開口79，該等開口允許光通過開口至感測器40上。
在圖9中所示之類型的顯示器14的組態中，光感測器40接收穿過底部發射發光二極體顯示器(亦即，穿過基板層發射光之OLED顯示器)中之半透明增強特徵43的光45。在圖9之實例中，基板層74之第一表面附接至外部層60，且基板74之一第二對置表面附接至障壁層72。選用之介電層70附接至障壁層72且電極層64附接至介電層70。在顯示層14A不具有介電層70之組態中，障壁層72可直接形成於電極層64上。有機發射層66夾於電極層64與電極層68之間，且穿過電極層64及其他顯示層14A發射顯示光50。障壁層62形成於電極層68上且反射器層76附接至障壁層62。
一或多個光感測器40鄰近於反射器76之表面77而安裝，並接收穿過反射器層76、電極層68及/或顯示層14A之其他層中之半透明增強特徵43的光(諸如光45)。
在圖10中所示之類型的顯示器14的組態中，光感測器40接收穿過由液晶顯示單元84及背光結構86形成的液晶顯示器(LCD)中之半透明增強特徵43的光45。LCD單元84之液晶層92形成於彩色濾光片層90與薄膜電晶體層94之間。層90及層94可形成於透明基板(諸如玻璃薄片)上。液晶層92、彩色濾光片層90及薄膜電晶體層94夾於偏光層(諸如，上部偏光器88與下部偏光器96)之間。
背光結構86可包括諸如光導板100之光導板。光導板100可由使用板100內之內反射導引光的諸如清澈玻璃或塑膠之透明材料形成。在背光結構86之操作期間，諸如光源102之光源可產生光103。光源102可為(例如)發光二極體陣列。
來自光源102之光103可耦合至光導板100之邊緣中，且可歸因於全內反射原理而貫穿光導板100在維度X及Y上進行分佈。光導板100 可包括諸如凹坑或凸塊之光散射特徵。該等光散射特徵可位於光導板100之上部表面上，及/或位於光導板100之對置下部表面上。
自光導板100在方向Z上向上散射之光103可充當顯示器14之顯示光50。向下散射之光103可由反射器76在向上方向上反射回。反射器76可由諸如金屬、白色塑膠層之反射材料形成，或可由允許光45之一些通過同時反射光45之其他部分的半透明材料形成。
背光結構86可包括光學膜98(例如，漫射體層、用於增強離軸觀看之補償膜，及用於準直背光之亮度增強膜(有時亦稱作轉向膜))。
光感測器40可附接至實施於背光單元86中之反射器(諸如反射器76)之內表面77，且可接收穿過上部偏光器88、彩色濾光片層90、液晶層92、薄膜電晶體層94、下部偏光器層96及背光單元86的環境光。背光單元86、薄膜電晶體層94及/或圖10中所示之類型的液晶顯示器之其他部分可包括增強光45穿過顯示層14A至感測器40之透射的特徵43。
如上文結合圖8所描述，反射器層76中之半透明增強特徵43可包括諸如微穿孔(亦即，允許光通過但太小以致當沒有光照耀穿過穿孔時不能被人眼看見的穿孔)之開口或反射器層76中之具有經修改透明性的區域。
半透明增強特徵43可形成於反射器76之區域化部分中或可延伸跨越反射器76之一些或全部。
薄膜電晶體層94中之半透明增強特徵43可包括層94中之微穿孔、層94之部分半透明部分、層94之使具有給定波長範圍(例如，紅外線波長及/或紫外線波長)之光通過同時反射其他波長(例如，可見光波長)之光的部分，或可包括諸如經修改以允許光通過導電跡線的導電跡線之不透明導電結構的部分。經修改導電跡線可包括局部地變薄的導電跡線或經重新佈線的導電跡線(作為實例)。層94中之特徵43可 與層76中之特徵43對準，使得諸如光45之光可通過對準之半透明增強特徵至光感測器40中之一或多者上。
圖11為反射器76之一部分的橫截面圖，其展示半透明增強特徵43可如何由諸如反射器76中之微穿孔104的開口形成。微穿孔104自第一表面通過反射器76至反射器76之對置第二表面。開口104可包括遮罩材料78中之開口。微穿孔104可為層76中之雷射鑽孔開口(作為實例)。需要時，微穿孔(諸如微穿孔104)可形成於顯示器14之其他層(例如，顯示層14A之一或多個額外顯示層及/或顯示層14B中之一或多者)中。微穿孔104可形成於反射器76之區域化部分中，或可在反射器76之實質上全部上形成。
圖12為接收穿過經實施為頂部發射OLED顯示器之顯示層14A之光導層的光45的光感測器40之橫截面圖。圖13為接收穿過經實施為底部發射OLED顯示器的顯示層14A之光導層的光45的光感測器40之橫截面圖。圖14為接收穿過經實施為LCD顯示器的顯示層14A之光導層的光45的光感測器40之橫截面圖。
在圖12中所展示類型之顯示器14的組態中，圖8中所示之類型的頂部發射OLED顯示器具備一諸如光導層52之額外層。使用透明黏接層(諸如光學清澈黏接層108)將光導層52附接至障壁層72。基板74附接至光導層52之對置表面並附接至反射層76。通過有機發射層66並進入光導層52之光45在層52內(例如，沿圖12之x-y平面)被導引至鄰近於顯示層14A之邊緣120(例如，鄰近於光導層52之邊緣)而安裝的光感測器40上。
在製造及裝配操作期間，諸如塑膠薄片之臨時基板可在位置124處附接至顯示層14A。在將顯示層60、62、64、66、68、70及72裝配於臨時基板上之後，可移除臨時基板且可使用黏接劑108在位置124處附接光導層52。
在圖13中所展示類型之顯示器14的組態中，圖9中所示之類型的底部發射OLED顯示器具備一諸如光導層52之額外層。使用透明黏接層(諸如光學清澈黏接層108)將光導層52附接至障壁層72。基板74附接至光導層52之對置表面並附接至外部層60。進入光導層52之光45在層52內(沿圖13之x-y平面)被導引至鄰近於顯示層14A之邊緣120(例如，鄰近於光導層52之邊緣)而安裝的光感測器40上。顯示光50通過光導層52並穿出顯示層14A以由觀看者80在方向82上觀看。
在圖14中所展示類型之顯示器14的組態中，圖10中所示之類型的LCD顯示器具備一諸如光導層52之額外層。光導層52插入於LCD單元84與背光結構86之間。然而，此僅為說明性的。需要時，光導層52可形成於背光單元86後面，或可形成於LCD單元84或背光結構86之兩個其他層之間。在圖14之實例中，在通過LCD單元84之後進入光導層52之光45在層52內(例如，沿圖14之x-y平面)被導引至鄰近於顯示層14A之邊緣120(例如，鄰近於光導層52之邊緣)而安裝的光感測器40上。由背光結構86產生之顯示光50通過光導層52，通過LCD單元84，並穿出顯示層14A以由觀看者80在方向82上觀看。
在圖12、圖13及圖14之實例中，裝置10包括沿顯示器14之邊緣120安裝的接收穿過光導層52之光的一光感測器，及鄰近於顯示器14之內表面77而安裝的接收穿過半透明增強特徵43之光的兩個光感測器。然而，此僅為說明性的。在各種其他可能組合中，裝置10可具備鄰近於表面77而安裝的一單一光感測器，鄰近於表面77而安裝的三個或三個以上光感測器，或沒有鄰近表面77安裝之光感測器。裝置10可包括鄰近於邊緣120而安裝的一個以上光感測器，或可不具有鄰近於邊緣120而安裝的任何光感測器。
為了最小化顯示光50對使用光感測器40之光偵測操作的影響，光感測器可具備防止顯示光到達感測器之濾光結構(諸如濾光膜)，可 在顯示器14並非正在產生顯示光的消隱週期期間收集光感測器資料，或可使用存取與顯示光之已知特徵(例如，已知之顯示光波長、已知之顯示光強度或已知之顯示光發射循環)相關聯之經儲存顯示光資料的軟體應用程式將顯示光信號自光感測器資料中移除。
圖15為諸如光導層52(例如，圖7、圖12、圖13或圖14中之任一者的光導層52)之光導層的俯視圖。在圖15之實例中，光導層52包括將入射於光導層52上之光沿方向130導引至沿邊緣120安裝之光感測器40上的內部光導結構128(例如，幾何特徵、波紋狀特徵等)。光導層52可包括一在邊緣120上之防止光脫離光導層52的塗層125。塗層125可具有一諸如開口126的開口，其允許光經由開口126自邊緣120脫離至光感測器40上。
圖16為具有由電路層上的經修改導電跡線形成之半透明增強特徵的顯示器電路層之一部分的俯視圖。顯示器電路層110可為圖8、圖9、圖12或圖13中之任一者的電極/TFT層68之一部分，可為圖10抑或圖14的TFT層94之一部分，或可為顯示器14之具有諸如跡線112之導電跡線的任一其他層。導電跡線112可由諸如金屬(例如，銅)之不透明導電材料形成。
在圖16之實例中，半透明增強特徵43係由所選導電跡線112之變薄部分114形成。變薄部分114形成於光感測器40之上，使得光可在變薄部分114之間通過至感測器40上。層110包括具有變薄部分114之導電跡線112，及沿跡線之長度具有實質上恆定厚度的導電跡線112。
圖16之經修改導電跡線僅為說明性的。需要時，可以其他方式修改層110上之導電跡線以允許光通過導電跡線112至光感測器40上。
在圖17之實例中，跡線112包括彎曲部分116，其將層110上之跡線重新佈線使得跡線避免重疊光感測器40。以此方式，層110之彎曲部分116允許光在跡線112之彎曲部分116之間通過至光感測器40上。 層110包括具有彎曲部分116之導電跡線112，及沿實質上直線路徑在層110上延伸之導電跡線112。
根據一實施例，提供一電子裝置，該電子裝置包括：一增強半透明顯示器，其具有允許光通過該增強半透明顯示器之至少一半透明增強特徵，該顯示器具有一外表面及一對置內表面；及鄰近於該對置內表面之一光感測器，該光感測器經組態以接收通過該半透明增強特徵之光。
根據另一實施例，該光感測器包括感測通過該增強半透明顯示器之該半透明增強特徵之環境光的一環境光感測器。
根據另一實施例，該顯示器包括一反光層，且該半透明增強特徵包括反射該環境光之一第一部分同時使該環境光之一第二部分通過的該反光層之至少一部分。
根據另一實施例，該環境光之該第一部分具有一第一波長範圍，且該環境光之該第二部分具有不同於該第一波長範圍的一第二波長範圍。
根據另一實施例，該第一波長範圍包括可見光波長且該第二波長範圍包括至少紅外線波長。
根據另一實施例，該環境光之該第一部分及該第二部分具有一共同波長範圍。
根據另一實施例，該環境光之該第二部分包括該環境光之至少一百分比。
根據另一實施例，該電子裝置包括插入於該光感測器與該對置內表面之間的遮罩材料。
根據另一實施例，該顯示器包括一反光層且該半透明增強特徵包括在該反光層中之複數個微穿孔。
根據另一實施例，該顯示器包括一電路層，且該半透明增強特 徵包括經修改之導電跡線，該等經修改導電跡線允許光在該等經修改導電跡線之間通過至該光感測器上。
根據另一實施例，該等經修改導電跡線包括具有形成於光感測器之上的變薄部分之導電跡線。
根據另一實施例，該等經修改導電跡線包括具有彎曲部分的導電跡線，該等彎曲部分使導電跡線繞過覆蓋該光感測器之該電路層之一部分而重新佈線。
根據一實施例，提供一電子裝置，該電子裝置包括：一具有一光導層之顯示器；及鄰近於該顯示器之一邊緣的一光感測器，該光感測器接收通過該光導層之至少一部分至該光感測器上的光。
根據另一實施例，該顯示器包括插入於該光導層與該顯示器之一外表面之間的一有機發射材料層。
根據另一實施例，該顯示器包括一有機發射材料層且該光導層插入於該有機發射材料層與該顯示器之一外表面之間。
根據另一實施例，該顯示器包括插入於該光導層與該顯示器之一外表面之間的一液晶材料層。
根據另一實施例，該顯示器進一步包括分佈用於該顯示器之顯示光的一光導板，且該光導層插入於該光導板與該顯示器之一外表面之間。
根據另一實施例，該電子裝置包括形成於該光導層之一邊緣上的遮罩材料，該遮罩材料包括鄰近於該光感測器之允許光自該光導層通過至該光感測器上的一開口。
根據一實施例，提供一電子裝置，該電子裝置包括：一產生顯示影像以顯示給該電子裝置之一使用者的顯示器，該顯示器包括一外表面、一內表面，及一邊緣；鄰近於該顯示器之該內表面而安裝的一第一光感測器，該第一光感測器接收通過該顯示器之該外表面及該內 表面之光；及鄰近於該顯示器之該邊緣而安裝的一第二光感測器，該第二光感測器接收通過該顯示器之該外表面及邊緣的光。
根據另一實施例，該顯示器包括允許通過該顯示器之該外表面及該內表面之光通過該顯示器之一或多個顯示層的至少一半透明增強特徵。
根據另一實施例，該顯示器進一步包括一光導層，該光導層將通過該顯示器之該外表面及該邊緣之該光經由該光導層導引至該顯示器之該邊緣。
根據另一實施例，該顯示器包括一光導層，該光導層將通過該顯示器之該外表面及該邊緣之該光經由該光導層導引至該顯示器之該邊緣。
前述內容僅為說明性的，且在不偏離所描述實施例之範疇及精神的情況下熟習此項技術者可進行各種修改。前述實施例可個別地或以任一組合方式來實施。
10‧‧‧電子裝置
12‧‧‧外殼
14‧‧‧顯示器/半透明顯示器
14A‧‧‧顯示層
14B‧‧‧顯示層
42‧‧‧印刷電路板(PCB)
43‧‧‧半透明增強特徵
44‧‧‧撓性印刷電路
45‧‧‧光
48‧‧‧電路組件
50‧‧‧顯示光
77‧‧‧內表面

Claims (20)

  1. 一種電子裝置，其包含：一增強半透明顯示器，其具有一反射材料層及一薄膜電晶體層，該反射材料層具有一第一半透明增強特徵，且該薄膜電晶體層具有一第二半透明增強特徵，其中該第一半透明增強特徵及該第二半透明增強特徵允許光通過該增強半透明顯示器；鄰近於該反射材料層之一光感測器，其中該光感測器經組態以接收通過該第一半透明增強特徵及該第二半透明增強特徵之該光；及遮罩材料，其插入於該反射材料層與該光感測器之間。
  2. 如請求項1之電子裝置，其中該光感測器包含感測通過該增強半透明顯示器之該第一半透明增強特徵及該第二半透明增強特徵之環境光的一環境光感測器。
  3. 如請求項2之電子裝置，其中該第一半透明增強特徵包含該反射材料層之反射該環境光之一第一部分同時使該環境光之一第二部分通過的至少一部分。
  4. 如請求項3之電子裝置，其中該環境光之該第一部分具有一第一波長範圍，且其中該環境光之該第二部分具有不同於該第一波長範圍的一第二波長範圍。
  5. 如請求項4之電子裝置，其中該第一波長範圍包含可見光波長，且其中該第二波長範圍包含至少紅外線波長。
  6. 如請求項3之電子裝置，其中該環境光之該第一部分及該第二部分具有一共同波長範圍。
  7. 如請求項6之電子裝置，其中該環境光之該第二部分包含該環境光之至少一百分比。
  8. 如請求項1之電子裝置，其中該第一半透明增強特徵包含該反射材料層中之複數個微穿孔。
  9. 如請求項1之電子裝置，其中該第二半透明增強特徵包括經修改導電跡線，該等經修改導電跡線允許該光在該等經修改導電跡線之間通過至該光感測器上。
  10. 如請求項9之電子裝置，其中該等經修改導電跡線包含具有形成於光感測器之上的變薄部分之導電跡線。
  11. 如請求項9之電子裝置，其中該等經修改導電跡線包含具有彎曲部分的導電跡線，該等彎曲部分使該等導電跡線繞過覆蓋該光感測器之該電路層之一部分重新佈線。
  12. 如請求項1之電子裝置，其中該遮罩材料防止該光感測器被觀看。
  13. 一種電子裝置，其包含：一有機發光二極體顯示器，其具有一顯示基板、形成於該顯示基板上之一有機發射層及形成於該顯示基板及該有機發射層之間之一光導層；及鄰近於該顯示器之一邊緣的一光感測器，其中該光感測器接收通過該光導層之至少一部分至該光感測器上的光。
  14. 如請求項13之電子裝置，其中該有機發射材料層插入於該光導層與該顯示器之一外表面之間。
  15. 如請求項13之電子裝置，其中該光導層插入於該有機發射材料層與該顯示器之一外表面之間。
  16. 如請求項13之電子裝置，其進一步包含形成於該光導層之一邊緣上的遮罩材料，其中該遮罩材料包括鄰近於該光感測器之允許光自該光導層通過至該光感測器上的一開口。
  17. 如請求項13之電子裝置，其中該光導層導引該光至該光感測器 上。
  18. 一種電子裝置，其包含：一顯示器，其產生用於顯示影像給該電子裝置之一使用者之光，其中該顯示器包括一外表面、一內表面、一邊緣及位於該外表面及該內表面之間之一薄膜電晶體層；鄰近於該顯示器之該內表面而安裝的一第一光感測器，其接收通過該顯示器之該外表面及該內表面的光；鄰近於該顯示器之該邊緣而安裝的一第二光感測器，其接收通過該顯示器之該外表面及該邊緣的光；及於該薄膜電晶體層中之至少一半透明增強特徵，其中由該顯示器產生之該光通過該薄膜電晶體層中之該至少一半透明增強特徵被傳輸。
  19. 如請求項18之電子裝置，其中該顯示器包含一光導層，該光導層將通過該顯示器之該外表面及該邊緣之該光經由該光導層導引至該顯示器之該邊緣。
  20. 如請求項18之電子裝置，其進一步包含：於該顯示器之該內表面及該外表面之間之至少一額外半透明增強特徵。
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