专利名称：显示装置以及具备显示装置的电子机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有显示图像的显示面板的显示装置，该显示面板在接收外界光 的面上设有使可见光透过的偏光板，以及具备该显示装置的电子机器。
背景技术：
以往，在例如手表及移动电话等电子机器上提供紫外线检测功能时，将利用形成 氮化镓(GaN)等化合物半导体的特殊工艺所做成的市售紫外线感测器组装在那些电子机 器上而实现(例如参照日本发明公开第2005-69843号公报(专利文献1))。不过，将另外的紫外线感测器组装在电子机器上的情况下，电子机器的制造成本 会因直接反映紫外线感测器的价格而上升。此外，电子机器的设计也会为了保有组装紫外 线感测器的空间而受到严格的限制。
发明内容
有鉴于公知技术的问题，本发明的目的在于提供一种在实现紫外线检测功能的同 时降低制造成本并节省设计空间的显示装置，以及具备该显示装置的电子机器。为达上述目的，本发明提供一种显示装置，其具有显示图像的显示面板，该显示面 板在接收外界光的面上设有使可见光透过的偏光板，该显示装置包括至少一第一光感测 器，设于该显示面板的基板上未被该偏光板覆盖的区域中，以检测该外界光，并根据所测得 该外界光的波长成分输出一信号；至少一第二光感测器，设于该显示面板的基板上被该偏 光板覆盖的区域中，以检测穿透该偏光板的可见光，并根据所测得该可见光的波长成分输 出一信号；以及一感测器输出运算单元，根据该第一光感测器与该第二光感测器所分别输出的信 号求得包含于该外界光中的紫外线强度。根据此种显示装置，紫外线检测所需的检测�？椴恍枰丛拥墓ひ眨梢约虻ス� 造装设于显示面板上。因此，可实现本发明提供在实现紫外线检测功能的同时降低制造成 本并节省设计空间的显示装置以及具备该显示装置的电子机器的目的。在根据本发明的一实施例的显示装置中，该感测器输出运算单元根据该至少一第 一光感测器所输出的信号减去该第二光感测器所输出信号乘上该偏光板的可见光透光率 的倒数后所得的信号，求得包含于该外界光中的紫外线强度。根据本发明的一实施例的显示装置更包括至少一第三光感测器，设于该显示面 板的基板上不会接收到外界光的区域，以于该显示装置具有一背光源时检测该背光源所放 射出来的背光；其中该感测器输出运算单元根据该第三光感测器所输出的信号，补偿该背 光和/或温度对该第一光感测器与该第二光感测器的各输出信号的影响。根据本发明的一实施例的显示装置更包括一信号转换单元，设于该感测器输出运 算单元前，将输入至该感测器输出运算单元的信号形式从模拟转换为数字，并供予该感测 器输出运算单元。或者，若该感测器输出运算单元可直接处理模拟信号，则该显示装置更包括一信号转换单元，将该感测器输出运算单元输出的表示该紫外线强度的信号形式从模拟 转换为数字。 在根据本发明的一实施例的显示装置中，该光感测器为低温多晶硅横向型PIN发
光二极管或非晶硅二极管。在根据本发明的一实施例的显示装置中，该显示面板为IXD面板或0LED面板。根据本发明的一实施例的显示装置可装设于移动电话、手表、个人数字助理 (PDA)、笔记本个人电脑、导航装置、掌上型游戏机、或者户外大型显示幕(Aurora Vision) 等电子机器中使用。本发明另提供一种电子机器，包括上述显示装置。本发明可在实现紫外线检测功能的同时降低制造成本并节省设计空间。
图1为具有根据本发明一实施例显示装置的电子机器的实例。图2为电子机器中的紫外线检测结果的表示图例。图3为电子机器中的紫外线检测结果的另一表示图例。图4为根据实施例1的显示面板的断面图。图5A表示第一光感测器的波长响应特性。图5B表示偏光板的穿透光谱。图5C表示第二光感测器的波长响应特性。图5D表示根据实施例1由紫外线检测模块最后求得的波长光谱。图6为表示根据实施例1的紫外线检测�？榈囊还δ芄钩衫娇蛲肌Ｍ�7表示根据实施例1的紫外线检测�？榈牧硪还δ芄钩衫娇蛲�。图8表示根据实施例1的紫外线检测�？橹兴酶胁馄魇涑鲈怂愕ピ墓钩衫�。图9为根据实施例2的显示面板的断面图。图10A表示背光源所放射的背光在穿过偏光板后的波长光谱。图10B表示背光源所放射的背光的波长光谱。图11表示根据实施例2的紫外线检测�？榈囊还δ芄钩衫娇蛲�。图12表示根据实施例2的紫外线检测�？榈牧硪还δ芄钩衫娇蛲肌Ｍ�13表示根据实施例2的紫外线检测�？橹兴酶胁馄魇涑鲈怂愕ピ墓钩衫�。上述附图中的附图标记说明如下1 电子机器10 显示装置100，100a b 显示面板110，110a d紫外线检测�？�120 图像显示区域130 信息显示区域200 外界光310 330光感测器40a d信号转换单元
42,42'，42a d感测器输出运算单元L1，L5 偏光板L2，L4 玻璃基板L3 液晶层BL背光源BM 黑色矩阵
具体实施例方式以下参照
本发明的较佳实施例。图1为具备根据一实施例的显示装置的电子机器。图1的电子机器1虽以移动电 话实施，但例如手表、个人数字助理(PDA)、笔记本个人电脑、导航装置、掌上型游戏机、或者 户外大型显示幕(Aurora Vision)等其它电子机器也可。电子机器1包括一显示装置10，其具有一可显示图像的显示面板100。显示装置 10并具有一可检测波长400nm以下紫外光(以UV-A与UV-B为主)的紫外线检测�？�110。 显示面板100包括对应电子机器1所发挥功能而进行图像显示的图像显示区域120，以及显 示例如移动电话的收听状态、有无电子邮件、电池残余量与现在时刻等信息的信息显示区 域130。显示面板100另外在图像显示区域120与信息显示区域130的外侧包括非显示区 域。紫外线检测�？�110便可装设在显示面板100的非显示区域的任一处。紫外线检测�？�110的紫外线检测结果显示于例如位于信息显示区域130内的特 定位置处的紫外线检测显示区域140。图2与图3显示此紫外线检测显示区域140中所示 紫外线检测结果的实例。在图2中，紫外线检测结果以图案21与22表示。例如，紫外线弱而不需要特别防 护时，紫外线检测显示区域140中不显示任何图案。而在需要防护的强紫外线情况下，根 据紫外线的强度而于紫外线检测显示区域140中阶段性显示21或22的任一种图案。在 本例中，图案22代表比图案21的紫外线强，一旦紫外线检测显示区域140中显示图案22， 则使用者可得知需要特别进行紫外线防护。图案21与22引用自世界卫生组织(WHO)的全 球太阳紫外线指数(Global Solar UV Index)，请参阅以下网址http//www. who. int/uv/ publications/en/GlobalUVI. pdf。在图3中，紫外线检测结果以彩色带23表示。例如，紫外线愈强，彩色带23的显 示颜色愈深。或者，紫外线变强时，彩色带23的显示颜色由冷色系往暖色系变化。另外，紫外线检测结果也可以例如“UV :1/15”等使用者能理解的文字表示。此时 代表紫外线强度分成15级，以15作为分母，依紫外线强度增大或减少分子的数字。以下说明可进行此种紫外线检测显示的本发明具体实施例。实施例1在图4中显示根据实施例1的显示面板的断面图。图4的显示面板100a为穿透式或半穿透式的液晶显示(IXD)面板，从上至下的积 层构成依序为第一偏光板L1、第一玻璃基板L2、液晶层L3、第二玻璃基板L4、第二偏光板 L5、以及背光源BL。此外，显示面板100a在第一玻璃基板L2与液晶层L3的界面形成黑色 矩阵(BM)。
显示面板100a更包括第一与第二光感测器310、320作为紫外线检测�？� 110a(稍后参照图6加以说明)。第一与第二光感测器310、320设于显示面板100a的第二 玻璃基板L4上。第一与第二光感测器310、320较佳具有完全相同的特性与构造。第一与 第二光感测器310、320例如为三端子低温多晶硅(LTPS)横向式(lateral)PIN发光二极管 (以下称为“LTPS发光二极管”)或二端子非晶硅二极管等的半导体元件。第一光感测器310设置于未被第一偏光板L1覆盖的第二玻璃基板L4上的区域， 检测穿透第一玻璃基板L2的外界光200，并可对应所检测外界光200的波长成分输出信号。 例如，第一光感测器310的波长响应特性可见于图5A所示的图表中。在图5A中，横轴表示 单位为纳米(nm)的波长，纵轴表示单位为百分比(％)的相对应波长响应特性。从图5A可 知，第一光感测器310对于波长400nm以上的可见光以及波长400nm以下的紫外线都有反 应，可输出由这些光所激发的光电流。第二光感测器320设置于被第一偏光板L1覆盖的第二玻璃基板L4上的区域，检 测穿透第一偏光板L1与第一玻璃基板L2的外界光200，并可对应所检测可见光的波长成 分输出信号。此处第一与第二偏光板L1、L5具有仅容可见光通过的特性，因此，第一偏光板 L1会阻断外界光中所含的紫外线成分。例如，穿透第一与第二偏光板L1、L5的光谱可见于 图5B所示的图表中。在图5B中，横轴表示单位为纳米(nm)的波长，纵轴表示单位为百分 比(％ )的透光率。另外，例如第二光感测器320的波长响应特性可见于图5C所示的图表 中。在图5C中，横轴表示单位为纳米(nm)的波长，纵轴表示单位为百分比(％)的相对应 波长响应特性。从图5C可知，第二光感测器320仅对波长400nm以上的可见光有反应，可 输出由此光所激发的光电流。又第一偏光板L1的可见光穿透率如图5B所示并无100%，因 此第二光感测器320所检测到的可见光强度和外界光200所包含的可见光强度相较之下有 所衰减。因此，紫外线检测�？�110a可根据第一光感测器310所检测到的波长成分减去乘 上第一偏光板L1的可见光穿透率的倒数后的第二光感测器320所检测到的波长成分而求 得外界光200所包含的紫外线强度。例如，紫外线检测�？�110a最后求得的波长成分为 图5D所示的图表。在图5D中，横轴表示单位为纳米(nm)的波长，纵轴表示单位为百分比 (%)的相对应波长响应特性。从图5D可知，紫外线检测�？�110a几乎可以单独取得波长 400nm以下的紫外线成分。接着说明使用如上所述第一与第二光感测器310、320的紫外线检测�？�110a的 功能构成。图6表示根据实施例1的紫外线检测模块110a的一功能构成例方框图。图6的紫外线检测�？�110a包括第一与第二光感测器310、320、信号转换单元 40a、以及感测器输出运算单元42a。如参照图5A至图5C所做的说明，第一光感测器310可 检测包含可见光成分与紫外线成分的外界光200，第二光感测器320可除去紫外线成分而 只检测可见光成分。信号转换单元40a可将各感测器以光电流形式输出的信号转换为如数 字或脉冲等信号等感测器输出运算单元42a可处理的形式。在本例中，信号转换单元40a包 括分别为第一与第二光感测器310、320所设的第一与第二模拟数字(A/D)转换器410、420。 感测器输出运算单元42a分别根据经第一与第二模拟数字(A/D)转换器410、420转换为数 字形式后的第一与第二光感测器310、320的输出信号而可求得外界光200所包含的紫外线 强度。将感测器输出运算单元42a所求得的紫外线强度输入用以控制显示装置10各部的
6控制器(CPU) 50。CPU50利用图2所表示的图案21与22或图3所表示的彩色带23，于图 1的显示面板100上显示紫外线强度。另外，为了后续用途，感测器输出运算单元42a所求 得的紫外线强度也可储存于随机存取存储器(RAM)或快闪存储器等存储装置中(图中未示 出)。另外，除紫外线检测�？�110a外，也可使用具有图7所示功能构成的紫外线检测 �？�110b，同样可检测出紫外线强度。图7为紫外线检测�？榈牧硪还δ芄钩衫娇蛲肌Ｍ�7的紫外线检测�？�110b包括第一与第二光感测器310、320、感测器输出运算 单元42b以及信号转换单元40b。图7的紫外线检测�？�110b利用感测器输出运算单元 42b直接由第一与第二光感测器310、320输出的光电流求得紫外线强度，依此得到的紫外 线强度以信号转换单元40b转换为数字或脉冲形式的信号，此点与图6的紫外线检测�？� 110a不同。在图8中更具体地显示根据图6与图7所示实施例1的紫外线检测�？樗玫母� 测器输出运算单元的构成例。图8的感测器输出运算单元42包括乘法器500与减法器510。乘法器500可将通 过第二输入端子IN2输入的模拟或数字形式的第二光感测器320的输出信号乘上修正系数 B。减法器510可将通过第一输入端子mi输入的模拟或数字形式的第一光感测器310的 输出信号减去经过乘法器500修正的第二光感测器320的输出信号。如此一来，感测器输 出运算单元42可由输出端子OUT输出例如图5D所示的对应波长成分的信号。此感测器输出运算单元42所进行的运算动作以下式表示la (Vis, UV) -B lb (Vis) = la (UV)+Ia (Vis)-B lb (Vis) = Ia(UV)在上式中，la (Vis，UV)代表第一光感测器310中外界光(可见光+紫外光)所激 发的光电流，Ib(Vis)为第二光感测器320中可见光所激发的光电流。此外，Vis代表可见 光强度，UV为紫外线强度。此处，修正系数B为显示面板100a的第一偏光板L1的可见光 穿透率的倒数，此穿透率(1/B)为分别由第一与第二光感测器310、320所检测到可见光强 度的比，也即代表 lb (Vis)/la (Vis)，因此 la (Vis)-B lb (Vis)为 0。如此一来，根据实施例1，紫外线检测所需的检测模块不需要复杂的工艺，可以简 单构造装设于显示面板上。因此，可实现本发明提供在实现紫外线检测功能的同时降低制 造成本并节省设计空间的显示装置以及具备该显示装置的电子机器的目的。实施例2不过，在图4所示的具有背光源BL的显示面板100a中，第一与第二光感测器310、 320任一均受背光源BL所放射背光的影响。此外，即使在例如使用有机发光二极管(0LED) 取代液晶显示元件的0LED面板之类的显示面板构造中背光源BL并非必要，但第一与第二 光感测器310、320也会因与光强度无关的温度等外在因素而输出暗电流(dark current) 0 由于此种背光的影响和/或暗电流所致，在某些情况下难以根据紫外线检测实现所欲的测 定准确度。在图9中显示出组装有可进行背光影响和/或暗电流补偿的紫外线检测�？榈南� 示面板的断面图。图9的显示面板100b在第一与第二光感测器310、320外另在第二基板L4上设有 第三光感测器330，除此点外与图4的显示面板100a具有相同的构造。第三光感测器330较佳与第一与第二光感测器310、320具有完全相同的特性与构造，例如为LTPS发光二极管 或非晶硅二极管等半导体元件。具体而言，第三光感测器330设于覆盖有黑色矩阵BM的第二基板L4上，可检测背 光源BL所放射出的背光，并根据所检测的背光输出信号。外界光200因被黑色矩阵BM完 全遮蔽而不会到达第三光感测器330。此处，背光源所放射出的背光在穿过偏光板后的波长光谱如图10A所示。一方面， 背光源BL所放射出的实际的背光具有如图10B所示的波长光谱特性。从背光源所放射出 的背光通过第二偏光板L5到达第三光感测器330。因此，由第三光感测器330所检测到的 背光中，如图10A的曲线图所示，不含波长400nm以下紫外线，且因第二偏光板L5的可见光 透光率并非100%，其光度相较于实际的背光而言整体来说是减少的。此外，第三光感测器330可检测出因与光强度无关的温度等外在因素而在第一与 第二光感测器310、320中流动的暗电流。理想上全部的光感测器310、320、330具有完全相 同的特性与构造，因此在某些环境下其中流动的暗电流的大小可视为相等。例如，为了简单 说明起见，以未设有背光源BL或将其关闭为例，由于外界光200被黑色矩阵BM遮蔽，在第 三光感测器330中不会有因受光而产生的光电流流动。因此，在此情形下，流经第三光感测 器330的电流可视为分别由第一与第二光感测器310、320所产生的暗电流。接着说明除了第一与第二光感测器310、320外另使用第三光感测器330的紫外线 检测�？�110c的功能构成。图11表示根据实施例2的光检测�？榈囊还δ芄钩衫娇蛲�。图11的紫外线检测�？�110c包括第一、第二与第三光感测器310、320、330、信号 转换单元40c、以及感测器输出运算单元42c。如参照图5A 图5C所做的说明，第一光感 测器310可检测包含可见光成分与紫外线成分的外界光200，而第二光感测器320可检测外 界光200除去紫外线成分后的可见光。另外，如参照图10A与图10B所做的说明，第三光感 测器330可检测来自背光源BL通过第二偏光板L5到达第三光感测器330的背光，和/或 因温度等外在因素而产生的暗电流。信号转换单元40c可将各感测器以电流形式输出的信 号转换为如数字或脉冲等信号等感测器输出运算单元42c可处理的形式。在本实施例中， 信号转换单元40c包括分别为第一、第二与第三光感测器310、320、330所设的第一、第二与 第三模拟数字(A/D)转换器410、420、430。感测器输出运算单元42c分别根据经第一、第 二与第三模拟数字(A/D)转换器410、420、430转换为数字形式后的第一、第二与第三光感 测器310、320、330的输出信号而可求得外界光200所包含的紫外线强度。将感测器输出运 算单元42c所求得的紫外线强度输入用以控制显示装置10各部的CPTOO。CPU 50利用图 2所表示的图案或图3所表示的彩色带，于图1的显示面板100上显示紫外线强度。另外， 为了后续用途，感测器输出运算单元42c所求得的紫外线强度也可储存于随机存取存储器 (RAM)或快闪存储器等存储装置中(图中未示出)。另外，也可使用具有图12所示功能构成的紫外线检测模块110d取代紫外线检测 �？�110c，同样可检测紫外线强度。图12表示根据实施例2的紫外线检测�？榈牧硪还δ� 构成例方框图。图12的紫外线检测�？�110d包括第一、第二与第三光感测器310、320、330、感测 器输出运算单元42d以及信号转换单元40d。图12的紫外线检测�？�110d利用感测器输 出运算单元42d直接由第一、第二与第三光感测器310、320、330输出的电流求得紫外线强度，依此得到的紫外线强度以信号转换单元40d转换为数字或脉冲形式的信号，此点与图 11的紫外线检测�？�110c不同。在图13中更具体地显示根据图11与图12所示实施例2的紫外线检测模块所用 的感测器输出运算单元的构成例。图13的感测器输出运算单元42’除了乘法器500与减法器510外另包括乘法器 520与加法器530，其余与图8的感测器输出运算单元42构成相同。乘法器520可将通过 第三输入端子IN3输入的模拟或数字形式的的第三光感测器330的输出信号乘上修正系数 C。加法器530可将减法器510针对第一与第二光感测器310、320的输出信号的运算结果 加到经过乘法器530修正的第三光感测器330的输出信号。如此一来，感测器输出运算单 元42’可由输出端子OUT输出经过背光影响和/或暗电流补偿后的例如图5D所示的对应 波长成分的信号。此感测器输出运算单元42’所进行的运算动作以下式表示Ia(T, BL, Vis, UV)_B Ib(T, BL, Vis)+C Ic(T, BL)= Ia(UV)+Ia(Vis)-B lb (Vis)+Ia (T, BL) -B Ib(T, BL) +C Ic(T, BL)= Ia(UV)在上式中，Ia(T，BL, Vis, UV)代表第一光感测器310中外界光(可见光+紫外 光)、背光、以及温度所激发的电流，Ib(T，BL, Vis)为第二光感测器320中可见光、背光、 以及温度所激发的电流，Ic(T，BL)为第三光感测器330中背光与温度所激发的电流。此 外，T代表温度，BL、Vis与UV分别代表背光、可见光以及紫外线强度。此处，修正系数B 为显示面板100a的第一偏光板L1的可见光穿透率的倒数，此穿透率(1/B)为分别由第 一与第二光感测器310、320所检测到可见光强度的比，也即代表lb (Vis)/la(Vis)，因此 la (Vis)-B lb (Vis)为0。另外，因第一、第二与第三光感测器310、320、330对于背光及 温度具有相同的特性(也即Ia(T，BL) = Ib(T，BL) = Ic (T，BL))，修正系数C为B_l，因此 Ia(T, BL)-B Ib(T, BL) +C Ic(T, BL)为 0。最后得到的紫外线强度可以下式表示UV = A [Ia(T, BL, Vis, UV) -B Ib(T, BL, Vis)+C Ic(T, BL)]在上式中，A为比例系数(单位为mW/cm2/A)。如此一来，根据实施例2，可补偿背光源BL所放射出的背光的影响以及与温度等 外在因素相关的暗电流而实现更高准确度的紫外线检测。以上说明了实施本发明的最佳实施方式，但本发明不限于所述的最佳实施方式， 可在无损于本发明主旨的范围内进行变更。例如，在上述实施例中所示的第一、第二与第三光感测器310、320、330仅分别为 一个，但若为了根据例如高检测精确度等目的与用途，也可分别由两个以上的感测器所构 成。此外，例如在上述实施例中以显示面板为IXD面板的情况为例加以说明，但也可 使用0LED作为显示面板。
权利要求
一种显示装置，具有一用以显示图像的显示面板，该显示面板在一外界光受光面上设有一使可见光穿透的偏光板，并包括至少一第一光感测器，设于该显示面板的基板上未被该偏光板覆盖的区域中，以检测该外界光，并根据所测得该外界光的波长成分输出一信号；至少一第二光感测器，设于该显示面板的基板上被该偏光板覆盖的区域中，以检测穿透该偏光板的可见光，并根据所测得该可见光的波长成分输出一信号；以及一感测器输出运算单元，根据该第一光感测器与该第二光感测器所分别输出的信号求得包含于该外界光中的紫外线强度。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中该感测器输出运算单元根据该至少一第一光感 测器所输出的信号减去该第二光感测器所输出信号乘上该偏光板的可见光透光率的倒数 后所得的信号，求得包含于该外界光中的紫外线强度。
3.如权利要求1所述的显示装置，更包括至少一第三光感测器，设于该显示面板的基板上不会接收到外界光的区域，以于该显 示装置具有一背光源时检测该背光源所放射出来的背光；其中该感测器输出运算单元根据该第三光感测器所输出的信号，补偿该背光和/或温 度对该第一光感测器与该第二光感测器的各输出信号的影响。
4.如权利要求1所述的显示装置，更包括一信号转换单元，设于该感测器输出运算单 元前，将输入至该感测器输出运算单元的信号形式从模拟转换为数字，并供予该感测器输 出运算单元。
5.如权利要求1所述的显示装置，更包括一信号转换单元，将该感测器输出运算单元 输出的表示该紫外线强度的信号形式从模拟转换为数字。
6.如权利要求1所述的显示装置，其中该光感测器为低温多晶硅横向型PIN发光二极 管或非晶硅二极管。
7.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示面板为LCD面板或0LED面板。
8.一种电子机器，包括如权利要求1所述的显示装置。
全文摘要
本发明提供一种显示装置及具备显示装置的电子机器。在一具有显示图像的显示面板的显示装置中，显示面板在一外界光的受光面上设有一使可见光穿透的偏光板。显示装置并包括第一光感测器，设于该显示面板的基板上未被该偏光板覆盖的区域中，以检测该外界光，并根据其波长成分输出一信号；一第二光感测器，设于该显示面板的基板上被该偏光板覆盖的区域中，以检测穿透该偏光板的可见光，并根据其波长成分输出一信号；以及一感测器输出运算单元，根据该第一与该第二光感测器、所分别输出的信号求得包含于该外界光中的紫外线强度。本发明能够在实现紫外线检测功能的同时降低制造成本并节省设计空间。
文档编号G01J1/42GK101859508SQ20101014350
公开日2010年10月13日 申请日期2010年3月17日 优先权日2009年4月2日
发明者桥本和幸 申请人:统宝光电股份有限公司
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