TWI818322B - 顯示裝置及其光學感測模組 - Google Patents

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TWI818322B TW110135901A TW110135901A TWI818322B TW I818322 B TWI818322 B TW I818322B TW 110135901 A TW110135901 A TW 110135901A TW 110135901 A TW110135901 A TW 110135901A TW I818322 B TWI818322 B TW I818322B
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李信宏
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Abstract

一種光學感測模組。光學感測模組包括框體、光感測元件以及擴散元件。光感測元件設置在框體。擴散元件與框體連接，且設置在光感測元件上方。在第一感測模式，環境光穿過擴散元件後被光感測元件接收，使光學感測模組取得環境光的光強度。在第二感測模式，光學感測模組繞第一轉軸旋轉使光感測元件面向顯示裝置的顯示面，以接收顯示面的影像光，使光學感測模組取得顯示裝置的亮度或色度。本發明另提供一種具有此光學感測模組的顯示裝置。

Description

顯示裝置及其光學感測模組
本發明是有關於一種光學模組及電子裝置，且特別是有關於一種光學感測模組及顯示裝置。
目前市面上的顯示裝置的感測器，大多是固設於顯示裝置上以偵測環境光的亮度。當使用者在戶外環境光較亮的環境下使用顯示裝置，偵測器偵測到環境光亮較高時，顯示裝置會調整顯示亮度較亮，以避免使用者無法清晰觀看到顯示裝置的顯示內容。當使用者在室內環境光不足的環境下使用顯示裝置，顯示裝置會調整顯示亮度較暗，以避免使用者因畫面太亮而使眼睛容易受損。
但目前對於顯示裝置所顯示的亮度與色彩偵測，則是當顯示器要進行校正時，再拿取外加的偵測元件對顯示裝置所顯示的亮度與色彩偵測進行偵測以進行後續校正。目前並無有效同時供偵測環境光與顯示光的方式。
“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在 “先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。
本發明提供一種光學感測模組，其能簡單地整合在顯示裝置上，且可提供多種感測模式。
本發明提供一種顯示裝置，其能提供多種感測模式。
為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提供一種適於設置在顯示裝置上的光學感測模組。光學感測模組包括框體、光感測元件以及擴散元件。光感測元件設置在框體。擴散元件與框體連接，且設置在光感測元件上方。在第一感測模式，環境光穿過擴散元件後被光感測元件接收，使光學感測模組取得環境光的光強度。在第二感測模式，光學感測模組繞第一轉軸旋轉使光感測元件面向顯示裝置的顯示面，以接收顯示面的影像光，使光學感測模組取得顯示裝置的亮度或色度。
在本發明的一實施例中，上述的光感測元件包括第一感測元件以及第二感測元件。第一感測元件用以在第一感測模式時接收環境光。第二感測元件用以在第二感測模式時接收影像光。
在本發明的一實施例中，在第二感測模式時，上述的光 學感測模組繞第一轉軸旋轉一角度。所述角度落在180度至270度的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的光學感測模組更包括第一鉸鏈結構或第一樞軸結構，其兩端分別與框體及顯示裝置連接，且具有第一轉軸。
在本發明的一實施例中，上述的光學感測模組更包括第一馬達以及第一卡合結構。第一馬達的運轉軸體具有第一轉軸，且與顯示裝置連接。第一卡合結構與框體連接，且與第一馬達的運轉軸體卡合，其中光學感測模組藉由第一馬達的運轉而繞第一轉軸旋轉。
在本發明的一實施例中，上述的光學感測模組更包括第一軸體。第一軸體與框體連接，且具有第一轉軸，其中第一軸體與顯示裝置的第一卡合凹槽卡合。
在本發明的一實施例中，上述的框體具有第二卡合凹槽。顯示裝置的第二軸體與第二卡合凹槽卡合，其中第二軸體具有第一轉軸。
在本發明的一實施例中，在第二感測模式時，上述的擴散元件繞第二轉軸旋轉180度，使光感測元件顯露。
在本發明的一實施例中，上述的擴散元件為擴散薄膜。
在本發明的一實施例中，上述的光學感測模組更包括第二鉸鏈結構或第二樞軸結構，其兩端分別與框體及擴散元件連接，且具有第二轉軸。
在本發明的一實施例中，上述的光學感測模組更包第二馬達以及第二卡合結構。第二馬達的運轉軸體具有第二轉軸，且與框體連接。第二卡合結構與擴散元件連接，且與第二馬達的運轉軸體卡合，其中擴散元件藉由第二馬達的運轉而繞第二轉軸旋轉。
在本發明的一實施例中，上述的擴散元件為固定在框體上的調光膜。在第一感測模式時，擴散元件切換至半霧模式。在第二感測模式時，擴散元件切換至透明模式。
為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提供一種顯示裝置，其包括顯示模組以及光學感測模組。顯示模組包括顯示面以及顯示框。顯示框環繞顯示面。光學感測模組設置在顯示框上。光學感測模組包括框體、光感測元件以及擴散元件。光感測元件設置在框體。擴散元件與框體連接，且設置在光感測元件上方。在第一感測模式，環境光穿過擴散元件後被光感測元件接收，使光學感測模組取得環境光的光強度。在第二感測模式，光學感測模組繞第一轉軸旋轉使光感測元件面向顯示面，以接收顯示面的影像光，使光學感測模組取得顯示裝置的亮度或色度。
基於上述，在本發明的一實施例中，光學感測模組整合在顯示裝置上且提供多種校正模式。在第一感測模式時，光學感測模組可感測環境光的光強度。而在第二感測模式時，光學感測模組設計為繞第一轉軸旋轉而使光感測元件的感測面面向顯示裝 置的顯示面以接收顯示面的影像光，因此，光學感測模組的設計方式有助於縮減顯示裝置的結構厚度，使顯示裝置可薄形化。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10:顯示裝置
12:第一卡合凹槽
14:第二軸體
100、100B、100C:光學感測模組
110、110C:框體
110S:嵌合區
112:第二卡合凹槽
120:光感測元件
122:第一感測元件
124:第二感測元件
130:擴散元件
140:第一卡合結構
150:第二卡合結構
160A、160B:第一鉸鏈結構
170:第一軸體
200:顯示模組
210:顯示框
DS:顯示面
EL:環境光
IL:影像光
M:第一馬達
R1:第一轉軸
R2:第二轉軸
RS:運轉軸體
SS:側面
α:角度
圖1是根據本發明的一實施例的光學感測模組設置在顯示裝置上的示意圖。
圖2是圖1在光學感測模組處的放大示意圖。
圖3是圖1中顯示裝置的光學感測模組在第一感測模式的剖面示意圖。
圖4是圖1中顯示裝置的光學感測模組在第二感測模式的剖面示意圖。
圖5是根據本發明的第一實施例的光學感測模組藉由第一馬達旋轉而處在第二感測模式的透視示意圖。
圖6是圖5中的光學感測模組的拆解圖。
圖7是不同的第一鉸鏈結構的示意圖。
圖8是根據本發明的第三實施例的光學感測模組，藉由第一轉軸與顯示裝置的第一卡合凹槽卡合的示意圖。
圖9是根據本發明的第四實施例的光學感測模組，藉由第二卡合凹槽與顯示裝置的第二軸體卡合的示意圖。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
圖1是根據本發明的一實施例的顯示裝置上的示意圖。圖2是圖1在光學感測模組處的放大示意圖。其中，圖1與圖2皆省略繪示擴散元件，以清楚呈現光學感測模組的內部構造。請同時參考圖1與圖2，本發明的一實施例提供一種顯示裝置10。顯示裝置10包括光學感測模組100以及顯示模組200。顯示模組200包括顯示面DS以及與環繞顯示面DS的顯示框210。光學感測模組100較佳是設置在顯示裝置10的顯示框210中與顯示面垂直的側面SS，但本發明不以此為限。在一實施例中，光學感測模組100也可設置在顯示裝置10其他不影響畫面呈現的位置。
圖3是圖1中顯示裝置的光學感測模組在第一感測模式的剖面示意圖。圖4是圖1中顯示裝置的光學感測模組在第二感測模式的剖面示意圖。其中，為了清楚呈現光學感測模組各元件的位置以及光學感測模組的可旋轉性，圖3與圖4放大光學感測模組的比例。
請先參考圖3，在本實施例中，光學感測模組100包括框 體110、光感測元件120以及擴散元件130。光感測元件120設置在框體110。例如，框體110具有容置凹槽(圖中未示)，光感測元件120設置於此容置凹槽內，且光感測元件120的感測面朝向此容置凹槽的開口處。擴散元件130與框體110連接，且設置在光感測元件120上方以遮蔽光感測元件120的感測面。在第一感測模式中，框體110與顯示框210透過第一轉軸R1樞接且承靠於顯示框210的側面SS，此時框體110內的光感測元件120的感測面朝向遠離側面SS的方向。在第一感測模式，環境光EL穿過擴散元件130後被光感測元件120的感測面所接收，使光學感測模組100取得環境光EL的光強度。
請再參考圖4，在本實施例的第二感測模式，光學感測模組100繞第一轉軸R1旋轉使框體110經旋轉而配置於顯示面DS，並使得框體110內的光感測元件120的感測面面向顯示裝置10的顯示面DS，以接收顯示面DS的影像光IL，使光學感測模組100取得顯示裝置10的亮度或色度。其中，光學感測模組100繞第一轉軸R1旋轉一角度α，且所述角度落在180度至270度的範圍內(圖4示意角度α約270度)。此外，框體110在靠近第一轉軸R1具有嵌合區110S。在第二感測模式時，框體110於嵌合區110S處與顯示模組200的顯示框210嵌合。
在本實施例中，光感測元件120包括第一感測元件122以及第二感測元件124，如圖2所示。第一感測元件122或第二感測元件124可為互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)、電荷耦合元件(charge coupled device,CCD)或光電二極體(photodiode)等光感測器，但本發明不以此為限。其中，第一感測元件122用以在第一感測模式時接收環境光EL。第二感測元件124用以在第二感測模式時接收影像光IL，但不以此為限。於其他實施例，第一感測元件122以及第二感測元件124也可以透過單一感測元件實現，亦即透過單一感測元件分別在第一感測模式與第二感測模式分別接收環境光EL與影像光IL。
在本實施例中，擴散元件130可為擴散薄膜且透過第二轉軸R2樞接於框體110。在第一感測模式轉換至第二感測模式時，擴散元件130繞第二轉軸R2旋轉180度，使擴散元件130不再遮蔽光感測元件120的感測面而使光感測元件120顯露。也就是說，在第二感測模式時，影像光IL不穿過擴散元件130而直接被光感測元件120接收。第一轉軸R1與第二轉軸R2分別設置於框體110的相對兩側，避免因第一轉軸R1旋轉後，若此時第二轉軸R2轉動擴散元件130，則會使擴散元件130與顯示模組200相互干涉而無法旋轉擴散元件130。
圖5是根據本發明的第一實施例的光學感測模組藉由第一馬達旋轉而處在第二感測模式的透視示意圖。圖6是圖5中的光學感測模組的拆解圖。請參考圖3至圖6，在本實施例中，光學感測模組100更包括第一馬達M以及第一卡合結構140。第一馬達M的運轉軸體RS具有第一轉軸R1，且與顯示裝置10連接。 第一卡合結構140與框體110連接，且與第一馬達M的運轉軸體RS卡合，其中光學感測模組100藉由第一馬達M的運轉而繞第一轉軸R1旋轉。
在一實施例中，光學感測模組100更包第二馬達以及第二卡合結構150(未繪示第二馬達，但第二馬達與第二卡合結構150的連接機制相似於第一馬達M與第一卡合結構140)。同理，第二馬達的運轉軸體具有第二轉軸R2，且與框體110連接。第二卡合結構150與擴散元件130連接，且與第二馬達的運轉軸體卡合，其中擴散元件130藉由第二馬達的運轉而繞第二轉軸R2旋轉。
基於上述，在本發明的一實施例中，光學感測模組100具有偵測環境光EL的光強度的第一感測模式及偵測顯示裝置10的亮度或色度的第二感測模式，因此可提供顯示裝置10的多種顯示校正。在第一感測模式時，光學感測模組100可被設計為設置在顯示裝置10使光感測元件120的感測面朝向朝向避免接收到影像光IL的一側，例如是設置在顯示裝置10的側面SS，使光感測元件120的感測面朝向遠離側面SS以及顯示面DS，因此可避免影像光IL的干擾。而在第二感測模式時，光學感測模組100設計為繞第一轉軸R1旋轉而使光感測元件120的感測面面向顯示裝置10的顯示面DS，因此，光學感測模組100可設置在顯示裝置10的顯示框210的任意位置，其有助於縮減顯示裝置10的結構厚度，使顯示裝置10可薄形化。
再者，由於顯示裝置10利用第一馬達M及第二馬達來分 別使光學感測模組100及擴散元件130旋轉，因此可達到自動化偵測的效果。
在本發明的另一實施例中，光學感測模組的擴散元件130為固定在框體110上的調光膜，亦即擴散元件130在第一感測模式與第二感測模式時，皆位於光感測元件120上方以遮蔽光感測元件120的感測面，不需要透過前述第二馬達以及第二卡合結構150來讓擴散元件130轉動。調光膜例如是高分子分散式液晶(polymer dispersed liquid crystal,PDLC)。在第一感測模式時，擴散元件130切換至半霧模式。在第二感測模式時，擴散元件130切換至透明模式。其中，擴散元件130的控制方式例如是藉由電壓驅動。也就是說，在此實施例的第二感測模式時，影像光IL穿過擴散元件130再被光感測元件120的感測面所接收。而本實施例的光學感測模組的優點相似於圖4的光學感測模組100，在此不再贅述。
圖7是不同的第一鉸鏈結構的示意圖。請參考圖7，在本實施例中，光學感測模組更包括第一鉸鏈(hinge)結構160A、160B或第一樞軸(pivot)結構，其兩端分別與框體110及顯示裝置10連接，且具有第一轉軸R1。其中，第一樞軸結構例如是樞軸關節，但本發明不以此為限。
在本實施例中，光學感測模組100更包括第二鉸鏈結構或第二樞軸結構(未繪示，但第二鉸鏈結構或第二樞軸結構連接至框體110與擴散元件130的機制相似於第一鉸鏈結構160A、 160B或第一樞軸結構)，其兩端分別與框體110及擴散元件130連接，且具有第二轉軸R2。
基於上述，在本發明的一實施例中，由於藉由第一鉸鏈結構160A、160B或第一樞軸結構而使框體110及顯示裝置10連接，並透過第二鉸鏈結構或第二樞軸結構而使框體110及擴散元件130連接，因此光學感測模組雖只是半自動偵測，但其成本較低。而本實施例的光學感測模組的其餘優點相似於圖4的光學感測模組100，在此不再贅述。
圖8是根據本發明的第三實施例的光學感測模組，藉由第一轉軸與顯示裝置的第一卡合凹槽卡合的示意圖。請參考圖8，光學感測模組100B與圖4的光學感測模組100相似，其主要差異如下。在本實施例中，光學感測模組100B更包括第一軸體170。第一軸體170與框體110連接，且具有第一轉軸R1，其中第一軸體170與顯示裝置10的第一卡合凹槽12卡合。由於藉由第一軸體170而使框體110及顯示裝置10連接，因此光學感測模組100B雖只是半自動偵測，但成本較低。而本實施例的光學感測模組100B的其餘優點相似於圖4的光學感測模組100，在此不再贅述。
圖9是根據本發明的第四實施例的光學感測模組，藉由第二卡合凹槽與顯示裝置的第二軸體卡合的示意圖。請參考圖9，光學感測模組100C與圖4的光學感測模組100相似，其主要差異如下。在本實施例中，框體110C具有第二卡合凹槽112。顯示裝置10的第二軸體14與第二卡合凹槽112卡合，其中第二軸體14 具有第一轉軸R1。由於藉由第二卡合凹槽112而使框體110C及顯示裝置10連接，因此光學感測模組100C雖只是半自動偵測，但成本較低。而本實施例的光學感測模組100C的其餘優點相似於圖4的光學感測模組100，在此不再贅述。
綜上所述，在本發明的一實施例中，光學感測模組整合在顯示裝置上且提供多種校正模式。在第一感測模式時，光學感測模組可被設計為設置在顯示裝置使光感測元件120的感測面朝向朝向避免接收到影像光的一側，因此可避免影像光的干擾。而在第二感測模式時，光學感測模組設計為繞第一轉軸旋轉而使光感測元件120的感測面面向顯示裝置的顯示面以接收到影像光，因此，光學感測模組可設置在顯示裝置的顯示框的任意位置，其有助於縮減顯示裝置的結構厚度，使顯示裝置可薄形化。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。
10:顯示裝置
100:光學感測模組
110:框體
110S:嵌合區
120:光感測元件
130:擴散元件
140:第一卡合結構
150:第二卡合結構
200:顯示模組
210:顯示框
DS:顯示面
IL:影像光
R1:第一轉軸
R2:第二轉軸
α:角度

Claims (13)

  1. 一種光學感測模組，適於設置在一顯示裝置上，包括：一框體；一光感測元件，設置在該框體；以及一擴散元件，與該框體連接，且設置在該光感測元件上方；其中在一第一感測模式，一環境光穿過該擴散元件後被該光感測元件接收，使該光學感測模組取得該環境光的光強度；在一第二感測模式，該光學感測模組繞一第一轉軸旋轉使該光感測元件面向該顯示裝置的一顯示面，以接收該顯示面的一影像光，使該光學感測模組取得該顯示裝置的亮度或色度，其中在該第二感測模式時，該擴散元件繞一第二轉軸旋轉180度，使該光感測元件顯露。
  2. 如請求項1所述的光學感測模組，其中該光感測元件包括一第一感測元件以及一第二感測元件，該第一感測元件用以在該第一感測模式時接收該環境光，該第二感測元件用以在該第二感測模式時接收該影像光。
  3. 如請求項1所述的光學感測模組，其中在該第二感測模式時，該光學感測模組繞該第一轉軸旋轉一角度，該角度落在180度至270度的範圍內。
  4. 如請求項1所述的光學感測模組，更包括一第一鉸鏈結構或一第一樞軸結構，其兩端分別與該框體及該顯示裝置連接，且具有該第一轉軸。
  5. 如請求項1所述的光學感測模組，更包括：一第一馬達，其運轉軸體具有該第一轉軸，且與該顯示裝置連接；以及一第一卡合結構，與該框體連接，且與該第一馬達的該運轉軸體卡合，其中該光學感測模組藉由該第一馬達的運轉而繞該第一轉軸旋轉。
  6. 如請求項1所述的光學感測模組，更包括一第一軸體，與該框體連接，且具有該第一轉軸，其中該第一軸體與該顯示裝置的一第一卡合凹槽卡合。
  7. 如請求項1所述的光學感測模組，其中該框體具有一第二卡合凹槽，該顯示裝置的一第二軸體與該第二卡合凹槽卡合，其中該第二軸體具有該第一轉軸。
  8. 如請求項1所述的光學感測模組，其中該擴散元件為擴散薄膜。
  9. 如請求項8所述的光學感測模組，更包括一第二鉸鏈結構或一第二樞軸結構，其兩端分別與該框體及該擴散元件連接，且具有該第二轉軸。
  10. 如請求項8所述的光學感測模組，更包括：一第二馬達，其運轉軸體具有該第二轉軸，且與該框體連接； 以及一第二卡合結構，與該擴散元件連接，且與該第二馬達的該運轉軸體卡合，其中該擴散元件藉由該第二馬達的運轉而繞該第二轉軸旋轉。
  11. 一種光學感測模組，適於設置在一顯示裝置上，包括：一框體；一光感測元件，設置在該框體；以及一擴散元件，與該框體連接，且設置在該光感測元件上方；其中在一第一感測模式，一環境光穿過該擴散元件後被該光感測元件接收，使該光學感測模組取得該環境光的光強度；在一第二感測模式，該光學感測模組繞一第一轉軸旋轉使該光感測元件面向該顯示裝置的一顯示面，以接收該顯示面的一影像光，使該光學感測模組取得該顯示裝置的亮度或色度，其中該擴散元件為調光膜，固定在該框體上，其中：在該第一感測模式時，該擴散元件切換至一半霧模式；在該第二感測模式時，該擴散元件切換至一透明模式。
  12. 一種顯示裝置，包括：一顯示模組，包括：一顯示面；以及一顯示框，環繞該顯示面；以及 一光學感測模組，設置在該顯示框上，包括：一框體；一光感測元件，設置在該框體；以及一擴散元件，與該框體連接，且設置在該光感測元件上方；其中在一第一感測模式，一環境光穿過該擴散元件後被該光感測元件接收，使該光學感測模組取得該環境光的光強度；在一第二感測模式，該光學感測模組繞一第一轉軸旋轉使該光感測元件面向該顯示面，以接收該顯示面的一影像光，使該光學感測模組取得該顯示裝置的亮度或色度，其中該擴散元件為調光膜，固定在該框體上，其中：在該第一感測模式時，該擴散元件切換至一半霧模式；在該第二感測模式時，該擴散元件切換至一透明模式。
  13. 一種顯示裝置，包括：一顯示模組，包括：一顯示面；以及一顯示框，環繞該顯示面；以及一光學感測模組，設置在該顯示框上，包括：一框體；一光感測元件，設置在該框體；以及一擴散元件，與該框體連接，且設置在該光感測元件上方；其中 在一第一感測模式，一環境光穿過該擴散元件後被該光感測元件接收，使該光學感測模組取得該環境光的光強度；在一第二感測模式，該光學感測模組繞一第一轉軸旋轉使該光感測元件面向該顯示面，以接收該顯示面的一影像光，使該光學感測模組取得該顯示裝置的亮度或色度，其中在該第二感測模式時，該擴散元件繞一第二轉軸旋轉180度，使該光感測元件顯露。
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