CN108493185A - 光学感测***和电子显示*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光学感测***和电子显示***，在所述光学感测***和电子显示***中，由第一出光面发出的光并未直接穿过光可穿透式显示屏，而是先被传输至光传导装置中，由经光传导装置上的第二出光面发出后再穿过光可穿透式显示屏，那么即便是为了将封装体的尺寸设计得很小，使得第一出光面的面积比较小时，只要将第二出光面的面积设置得比较大，就可以使得光的能量不会集中在光可穿透式显示屏局部区域，而是会被分散至光可穿透式显示屏的较大区域上。因此，所述光学感测***既能避免光可穿透式显示屏出现光斑，又可以将发光元件的封装体的尺寸设置得比较小。

Description

光学感测***和电子显示***
技术领域
本发明涉及光电传感技术领域，更具体地，涉及一种光学感测***和电子显示***。
背景技术
光电式距离传感器的工作原理是将光源发射的光照射物体，经物体反射之后由光电感应器件接收光能量并转换成电信号。光电式距离传感器的检测距离适合于各种日常应用，例如在手机中用于检测用户的通话姿势等。
为了使光电式距离传感器能适应全面屏显示设备的设计要求，通常要求显示屏为光可穿透性显示屏，然后将光电式距离传感器设置在可穿透性显示屏的下方来感测距离。现有技术中，包含光可穿透式显示屏的光学感测***如图1所示，其主要包括发光元件101、光感测元件102和光可穿透式显示屏104。其中，发光元件101与光感测元件102设置在基板105上，并均被封装在封装体106中，封装体的表面设置有出光面A和发光面B。发光元件101发出的发射光EL由经发光面A出发到封装体106之外后，照射到光可穿透式显示屏104上，穿过光可穿透式显示屏照射到待测物体103上，并通过待测物体103的反射形成反射光RL，反射光RL穿过光可穿过式显示屏104后，再通过收光面B到达光感测元件102上，光感测元件102接收反射光RL，并根据反射光RL的强度感测待测物体的接近距离。
上述现有的光学感测***中，考虑到封装体的制造成本，其体积与面积需要被设置得比较小，因此发光面会比较小，那么通过发光面发出的发射光的能量大部分集中在光可穿透式显示屏的小部分区域(图1中虚框标记区域)，这容易使得光可穿透式显示屏上存在光斑现象。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种新的光学感测***和电子显示***，以避免发光元件发出的光的能量集中照射而造成不利的影响，同时还可以使得光学感测***中发光元件的封装体具有较小的尺寸。
一种光学感测***，其特征在于，包括发光元件、光传导装置以及光感测元件，
所述发光元件发出的发射光通过第一出光面发出后，被传输至光传导装置，所述第一出光面设置在包封所述发光元件的第一结构体的表面，
所述光传导装置具有第二出光面，被传输至所述光传导装置的光由经所述第二出光面发出后被照射到待测物体，并被所述待测物体反射形成反射光，所述第一表面设置在包封所述光感测元件的第二结构体的表面，
所述反射光穿过收光面到达所述光感测元件，所述感测元件接收所述反射光，并根据所述反射光的强度对所述待测物体进行距离感测，
其中，所述第二出光面的出光区域大于所述第一出光面的出光区域。
优选地，所述发光元件、光传导装置以及光感测元件均位于光可穿透式显示屏下方，
由经所述第二出光面发出的光穿过所述光可穿透式显示屏后被照射到所述待测物体，
所述反射光穿过所述光可穿透式显示屏后被所述感测元件接收。
优选地，所述光传导装置为光均匀传导装置，所述发射光经过所述光传导装置后，均匀的通过所述光可穿透式显示屏。
优选地，所述第二出光面的面积至少为所述第一出光面的面积的五倍。
优选地，所述发光元件封装在第一封装体中，所述第一结构体属于所述第一封装体的一部分，
所述光感测元件封装在第二封装体中，所述第二结构体属于所述第二封装体的一部分。
优选地，所述光感测元件与所述发光元件共同封装在一个封装体中，
在所述封装体内部，所述发光元件与所述光感测元件之间设置有遮光部件，
所述封装体的表面还设置有收光面，所述反射光穿过所述第二出光面到达所述光感测元件，以被所述光感测元件接收，所述收光面与所述第二出光面平行设置。
优选地，所述第一出光面和所述收光面分别设置在所述封装体的两个不同的表面。
优选地，所述第一出光面与所述收光面不平行。
优选地，所述第一出光面与所述收光面之间的夹角角度不小于90度。
优选地，由所述第一出光面发出的光与穿过所述收光面的光之间的距离为第一距离，
由所述第二出光面发出的光与穿过所述收光面的光之间的距离为第二距离，
所述第二距离大于所述第一距离。
优选地，所述光传导装置具有相对的第一表面和第二表面，
所述第一表面相对于所述第二表面更接近所述待测物体，
所述第二出光面设置在所述第一表面，
所述第二表面上设置有导光结构，用于将传输至所述光传导装置的发射光传导至所述第二出光面发出。
优选地，所述导光结构为黏附在所述第二表面上的光扩散材料。
优选地，所述导光结构为凸起在所述第二表面的微结构。
优选地，所述光传导装置使得由所述第二出光面发出的光穿过所述光可穿透式显示屏时，穿过所述光可穿透式显示屏的光的能量从中心区域向外减小。
一种电子显示***，包括光可穿透式显示屏和权1所述的光学感测***；所述光学感测***位于所述光可穿透式显示屏的下方，以实现距离感测。
由上可见，在本发明提供的光学感测***中和电子显示***，由第一出光面发出的光并未直接穿过光可穿透式显示屏，而是先被传输至光传导装置中，由经光传导装置上的第二出光面发出后再穿过光可穿透式显示屏，那么即便是为了将封装体的尺寸设计得很小，使得第一出光面的面积比较小时，只要将第二出光面的面积设置得比较大，就可以使得光的能量不会集中在光可穿透式显示屏局部区域，而是会被分散至光可穿透式显示屏的较大区域上。因此，所述光学感测***既能避免光可穿透式显示屏出现光斑，又可以将发光元件的封装体的尺寸设置得比较小。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为现有技术中的一种光学感测***示意图；
图2为依据本发明实施例一提供的一种光学感测***示意图；
图3为依据本发明实施例二提供的一种光学感测***示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的组成部分采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的结构。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如每个组成部分的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
图2为依据本发明实施例一提供的一种光学感测***示意图。如图2所示，光学***主要包括发光元件201、光传导装置207以及光感测元件202。发光元件201发出的发射光EL1通过一个第一出光面A1发出后，被传输至光传导装置207中，第一出光面A1位于包封发光元件201的第一结构体的表面。光传导装置207具有第二出光面A2，被传输至光传导装置207的光EL1由经第二出光面A2发出，由第二出光面A2发出的光EL2最终被待测物体103反射后形成发射光RL，发射光由经一个收光面B到达光感测元件202处，收光面B位于包封光感测元件202的第二结构体的表面，在本实施例中，由于发光元件201和光感测元件202均被封装在同一封装体206中，则所述第一结构体和第二结构体均属于封装体206的一部分。在其它实施例中，发光元件201可以封装在第一封装体中，第一出光面A1位于所述第一封装体的表面，而光感测元件202可以封装在第二封装体中，收光面B位于所述第二封装体的表面，所述第一封装体和第二封装体为不同的封装体。光感测元件202接收反射光RL后根反射光RL的强度对待测物体203进行距离感测，其中，第二出光面2的出光区域(光EL2发出的区域)大于第一出光面A1的出光区域(光EL1发出的区域)。
如图2所示，在实施例一的光学感测***中，发光元件201被封装在封装体206中，而出光面A1被设置在封装体206的表面。此外，在实施例一中，光感测元件202与发光元件201一起封装在封装体206中，收光面B也被设置在封装体的表面，且出光面A1与收光面B位于封装体206的同一个表面上，即二者共面，且出光面A2与收光面B需平行设置。在封装体206中，还设置有电路基板205，发光元件201与光感测元件202均被电连接在电路基板205上，遮光盖(图2中未标记)覆盖在电路基板205上，仅裸露出第一出光面A1和收光面B所在的位置，且发光元件201与光感测元件202之间还设置有挡光元件(图2中卫未标记)，以免发光元件201发出的光对感光元件202的距离感测造成不利影响。光感测元件202的表面设置有光接收元件2021，如光电二极管，光接收元件2021接收到反射光RL后，再由光感测元件中的光电转换电路将接收的反射光转换成电信号输出，以获得待测物体203的距离感测信号。
此外，实施例一的光学感测***还包括光可穿透式显示屏204，其位于发光元件201、光传导装置207以及光感测元件202的上方，那么由经第二出光面发出的光EL2在照射到被测物体203之前，会先被照到光可穿透式显示屏204上，并穿过光可穿透式显示屏204后再照射到待测物体203上，且由待测物体203反射的反射光RL也会被先反射到光可穿透式显示屏204上，并穿过光可穿透式显示屏204后再被光感测元件202所接收。
在实施例一的光学感测***中，由第一出光面A1发出的光并未直接穿过光可穿透式显示屏204，而是先被传输至光传导装置207中，由经光传导装置上的第二出光面发出后再穿过光可穿透式显示屏204，那么即便是为了将封装体的尺寸设计得很小，使得第一出光面的面积比较小时，只要将第二出光面的面积设置得比较大，就可以使得光的能量不会集中在光可穿透式显示屏204局部区域，而是会被分散至光可穿透式显示屏204的较大区域上，如图2中的虚框区域。因此，实施例一的光学感测***既能避免光可穿透式显示屏出现光斑，又可以将发光元件的封装体的尺寸设置得比较小。
在实施例一中，发光元件201和光感测元件202被封装在同一封装体206中，且第一出光面A1与收光面B均位于封装体206的第一表面之上，则光传导装置207需要设置在封装体206的第一表面上方，且光传导装置207需要覆盖(可接触覆盖，即光传导装置与第一出光面接触，也可非接触覆盖，即光传导装置与第一出光面不直接接触)第一出光面A1，且不能遮挡收光面B。光传导装置207具有相对的第一表面(更靠近光可穿透式显示屏204的一面)和第二表面，第二出光面A2位于光传导装置207的第一表面。光传导装置207的第二表面一部分覆盖在第一出光面A1上，剩余部分上设置有导光结构2071，该导光结构2071用于将传输至光传导装置207中的光传导至第二出光面A2发出。导光结构2071在本实施例中为凸起在光传导装置207的第二表面的微结构，所述微结构与光传导装置207的构成材料相同，仅是凸起在导光装置207第二表面上的微小结构，在其它实施例中也可以为黏贴在光传导装置207的第二表面的光扩散材料，如油墨或光发射片。
光传导装置207还可以为一个光均匀传导装置，以光均匀的由第二出光面A2发出，并均匀的通过光可穿透式显示屏204，使得光的能量更均匀的分布在光可穿透式显示屏204上，确保不会造成显示屏出现光斑现象。此外在其它实施例中，光传导装置207可以在导光结构2071的作用下，改变第二出光面A2发出的光EL2的能量分布，使得穿过光可穿透式显示屏204的光EL2的能量从中心区域向外减小，以使得长时间的烙痕的边界较模糊。
此外，由第一出光面A1发出的光EL1与反射光RL之间的距离为第一间距，由第二出光面A2发出的光EL2与反射光RL之间的距离为第二间距，通过对光传到装置207的设定，使得第二间距大于第一间距。而由于第二出光面A2发出的光作为实施例一的光学感测***的实际发射光，其与反射光RL之间存在的第二间距，不会因为封装体206的尺寸的减小而减小，从而不会在封装体206的尺寸较小时，产生发射光与反射光的相互串扰问题，提高了光学感测***的感测精度。此外，由于实施例一的光学感测***的实际发光(最终发出到光可穿透式显示屏的光)面为第二出光面A2，则第一出光面A1的面积可以不用设置得很大，那么在封装体206中，可以使第一出光面A1的面积设置得较小，而收光区B的面积设置得较大，以有效的降低能量密度。
为了使实施例一的光学感测***最终发出的光能更均匀且更大面积的穿过光可穿透式显示屏204，第二出光面A2的面积需要设置得比较大，例如其至少为第一出光面A1的面积的五倍。
图3为依据本发明实施例二提供的一种光学感测***示意图。实施例二与实施例一的不同之处主要有两处，第一处为发光元件201与光感测元件202的封装方式不一样，第二处为导光装置207上的导光结构2071不同，除此二处之外，其余均与实施例一相同，因此，接下来只针对两处不同之处作进一步介绍。
在实施例二中，发光元件201与光感测元件202仍然是均被封装在同一封装体206中，只是第一发光面A1与收光面B不是位于封装体206的同一表面，而是位于封装体206的不同表面，第一发光面A1与收光面B非平行设置，其中，第一出光面与收光面之间存在一定角度的夹角，所述夹角角度不小于90度，且最好不大于150度。在实施例2中，第一出光面A1位于封装体206的一个侧面，而收光面B位于封装体206的顶面(与光可穿透式显示屏平行且更靠近光可穿透式显示屏的一面)，所述侧面与顶面垂直，即第一出光面A1与收光面B之间的夹角设置为90度。为了使发光元件201发出的光由封装体206的侧面发出，在发光元件201的上方以及与第一发光面A 1相对的一侧设置反光材料。
此外，在实施例二中，位于光传导装置207设置在发光元件201的封装体206的一侧，且与第一出光面A1相邻。由第一处光面A1发出的光EL1由光传导装置207的侧面(与第一出光面A1相对且相邻的一个面)传入，然后由导光结构2071被传递至光传导装置207的第二出光面A2，且由第二出光面A2发出。其中，导光结构2071在本实施例中为黏附光传导装置207的第二表面上的光扩散材料，如油墨或反射贴。
在实施例二中，由于光学感测***的实际出光面为第二出光面，因此，第一出光面的面积无需要求设置得较大，而且将第二出光面设置在封装体侧面，可以使得设置在封装体的顶面的收光面的面积设置得更大，可进一步提高光学感测***的性能。
此外，本发明还提供了一种电子显示***如手机显示***，平板电脑显示***等，所述电子显示***包括依据本发明提供的光学感测***和光可穿透式显示屏，所述光学感测***位于所述光可穿透式显示屏的下方，以实现距离感测。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (15)

1.一种光学感测***，其特征在于，包括发光元件、光传导装置以及光感测元件，
所述发光元件发出的发射光通过第一出光面发出后，被传输至光传导装置，所述第一出光面设置在包封所述发光元件的第一结构体的表面，
所述光传导装置具有第二出光面，被传输至所述光传导装置的光由经所述第二出光面发出后被照射到待测物体，并被所述待测物体反射形成反射光，所述第一表面设置在包封所述光感测元件的第二结构体的表面，
所述反射光穿过收光面到达所述光感测元件，所述感测元件接收所述反射光，并根据所述反射光的强度对所述待测物体进行距离感测，
其中，所述第二出光面的出光区域大于所述第一出光面的出光区域。
2.根据权利要求1所述的光学感测***，其特征在于，所述发光元件、光传导装置以及光感测元件均位于光可穿透式显示屏下方，
由经所述第二出光面发出的光穿过所述光可穿透式显示屏后被照射到所述待测物体，
所述反射光穿过所述光可穿透式显示屏后被所述感测元件接收。
3.根据权利要求2所述的光学感测***，其特征在于，所述光传导装置为光均匀传导装置，所述发射光经过所述光传导装置后，均匀的通过所述光可穿透式显示屏。
4.根据权利要求1所述的光学感测***，其特征在于，所述第二出光面的面积至少为所述第一出光面的面积的五倍。
5.根据权利要求1所述的光学感测***，其特征在于，
所述发光元件封装在第一封装体中，所述第一结构体属于所述第一封装体的一部分，
所述光感测元件封装在第二封装体中，所述第二结构体属于所述第二封装体的一部分。
6.根据权利要求1所述的光学感测***，其特征在于，所述光感测元件与所述发光元件共同封装在一个封装体中，
在所述封装体内部，所述发光元件与所述光感测元件之间设置有遮光部件，
所述封装体的表面还设置有收光面，所述反射光穿过所述第二出光面到达所述光感测元件，以被所述光感测元件接收，所述收光面与所述第二出光面平行设置。
7.根据权利要求6所述的光学感测***，其特征在于，所述第一出光面和所述收光面分别设置在所述封装体的两个不同的表面。
8.根据权利要求1所述的光学感测***，其特征在于，所述第一出光面与所述收光面不平行。
9.根据权利要求1所述的光学感测***，其特征在于，所述第一出光面与所述收光面之间的夹角角度不小于90度。
10.根据权利要求1所述的光学感测***，其特征在于，
由所述第一出光面发出的光与穿过所述收光面的光之间的距离为第一距离，
由所述第二出光面发出的光与穿过所述收光面的光之间的距离为第二距离，
所述第二距离大于所述第一距离。
11.根据权利要求1所述的光学感测***，其中，所述光传导装置具有相对的第一表面和第二表面，
所述第一表面相对于所述第二表面更接近所述待测物体，
所述第二出光面设置在所述第一表面，
所述第二表面上设置有导光结构，用于将传输至所述光传导装置的发射光传导至所述第二出光面发出。
12.根据权利要求11所述的光学感测***，其中，所述导光结构为黏附在所述第二表面上的光扩散材料。
13.根据权利要求11所述的光学感测***，其中，所述导光结构为凸起在所述第二表面的微结构。
14.根据权利要求2所述的光学感测***，其特征在于，所述光传导装置使得由所述第二出光面发出的光穿过所述光可穿透式显示屏时，穿过所述光可穿透式显示屏的光的能量从中心区域向外减小。
15.一种电子显示***，包括光可穿透式显示屏和权1所述的光学感测***；所述光学感测***位于所述光可穿透式显示屏的下方，以实现距离感测。
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