用于电子设备的太阳能电池环境光传感器的制造方法

用于电子设备的太阳能电池环境光传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于电子设备的太阳能电池环境光传感器。本实用新型的一个方面在于提供改善的具有光传感器和显示器的电子设备。一种电子设备具有显示器和太阳能电池环境光传感器，太阳能电池环境光传感器贴附到显示器的一部分并接收穿过显示器的该部分的光。响应于环境光而积累在太阳能电池环境光传感器内的电压被采样并被转换成环境光数据。该设备包括根据来自太阳能电池环境光传感器的环境光数据改变显示器产生的显示光强度的控制电路系统。由于环境光传感器贴附到显示器的一部分，所以电子设备可具有改善的尺寸和厚度。本实用新型可应用于各种电子设备。
【专利说明】用于电子设备的太阳能电池环境光传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张2012年12月4日提交的美国专利申请N0.13/693249的优先权，其通过引用整体合并于此。
【技术领域】
[0003]本公开总体上涉及电子设备，更特别地，涉及具有显示器和光传感器的电子设备。【背景技术】
[0004]电子设备通常包括显示器。例如，蜂窝电话和便携式计算机常常包括用于向用户呈现信息的显示器。
[0005]电子设备还常常包括光传感器。例如，电子设备可以包括感测设备周围的环境中的光量的环境光传感器。由显示器生成的显示图像的亮度有时基于环境光量来调整。例如，在明亮的阳光下，显示器亮度可以增大，在暗室中，显示器亮度可以降低。
[0006]在典型的设备中，由具有光电二极管的芯片封装形成的光传感器沿设备的正面从显示器的有源显示区域横向位移。因此，在常见设备中，在有源显示区域的顶部、底部或侧面提供额外空间以容纳光传感器。
[0007]用于普通光传感器封装的此类额外空间会导致设备的尺寸和厚度的不期望的增大。
[0008]因此，希望能够提供改善的具有光传感器和显示器的电子设备。
实用新型内容
[0009]本实用新型的一个方面在于提供一种改进的具有光传感器和显示器的电子设备。
[0010]提供一种电子设备，具有安装在电子设备外壳内的诸如有机发光二极管显示器之类的显示器。该电子设备还具有一个或多个光传感器。
[0011]该显示器包括多个显示器层，诸如一个或多个光生成层、触敏层和盖层。盖层例如可以是诸如玻璃或透明塑料之类的刚性透明材料层。
[0012]光传感器由一个或多个太阳能电池诸如薄膜光生伏打太阳能电池形成。薄膜太阳能电池光传感器配置为太阳能电池环境光传感器，其耦合到设备中的电路系统。电路系统包括印刷电路板以及(如果需要的话)用于操作诸如显示器和太阳能电池环境光传感器之类的设备组件的附加控制电路系统。
[0013]操作期间，响应于落在薄膜太阳能电池上的环境光，在薄膜太阳能电池上生成电压。电压被控制电路系统读取(采样)，并且基于所采样的电压来确定环境光强度。
[0014]太阳能电池环境光传感器安装到显示器的层，诸如显示器盖层、显示器滤色器层、或显示器的最内层。在一适当示例中，太阳能电池环境光传感器安装到显示器的最内层且接收基本穿过显示器的所有层的环境光。
[0015]在太阳能电池环境光传感器安装到显示器盖层或显示器滤色器层的配置中，太阳能电池环境光传感器可接收穿过形成在盖层或滤色器层上的部分不透明遮光层的光。该部分不透明遮光层可以阻挡落在遮光层上的部分光且透射另一部分光。作为示例，部分不透明遮光层可阻挡所有波长的光中的一部分或者可以阻挡一些波长的光，同时透过其他波长的光。
[0016]设备可具有多个太阳能电池环境光传感器。每个太阳能电池环境光传感器可接收具有公共波长集合的光，或者一些太阳能电池环境光传感器可配置为检测具有第一波长范围的光，另一些太阳能电池环境光传感器可配置为检测具有不同波长范围的光。电路系统可基于太阳能电池环境光传感器检测的光来调节显示器的亮度。
[0017]根据一实施例，提供一种电子设备，包括:显示器；环境光传感器，贴附到该显示器的一部分，其中该环境光传感器包括至少一个薄膜光生伏打电池；柔性印刷电路，具有附连到所述至少一个薄膜光生伏打电池的第一端；以及控制电路系统，其中该柔性印刷电路具有附连到该控制电路系统的相对第二端。
[0018]根据另一实施例，所述控制电路系统耦合到所述显示器，其中所述控制电路系统配置为接收来自所述环境光传感器的环境光数据且利用所述环境光数据控制所述显示器。
[0019]根据另一实施例，所述电子设备还包括耦合到所述环境光传感器的蓄电池，其中在所述至少一个薄膜光生伏打电池上积累的电压对所述蓄电池进行充电。
[0020]根据另一实施例，所述电子设备还包括外壳，其中在所述至少一个薄膜光生伏打电池上积累的电压被所述控制电路系统采样以生成所述环境光数据。
[0021]根据另一实施例，所述显示器的一部分包括所述显示器的有源部分，该有源部分包括有源显示器像素，其中所述环境光传感器接收穿过所述显示器的有源部分的光。
[0022]根据另一实施例，所述显示器包括产生用于所述显示器的显示光的有源区域，其中所述显示器还包括围绕所述有源区域的外围非有源区域，其中所述显示器的一部分包括所述显示器的非有源区域的一部分。
[0023]根据另一实施例，所述至少一个薄膜光生伏打电池包括选自由非晶娃衬底、締化镉衬底或铜铟镓二硒化物衬底构成的组的衬底。
[0024]根据另一实施例，所述环境光传感器具有厚度，其中该厚度小于10微米。
[0025]根据一实施例，提供一种电子设备，包括:显示器，具有多个显示器层；以及太阳能电池环境光传感器，贴附到所述多个显示器层中的选定层，其中所述太阳能电池环境光传感器接收穿过所述显示器层中的该选定层的环境光。
[0026]根据另一实施例，所述电子设备还包括在所述多个显示器层中的选定层上的遮光材料，其中所述太阳能电池环境光传感器接收穿过所述遮光材料的环境光。
[0027]根据另一实施例，所述多个显示器层中的选定层包括透明盖层。
[0028]根据另一实施例，所述多个显示器层中的选定层包括滤色器层。
[0029]根据另一实施例，所述遮光材料阻挡所述环境光的一部分以免到达所述太阳能电池环境光传感器，并且允许所述环境光的另一部分穿过所述遮光材料到达所述太阳能电池环境光传感器。
[0030]根据另一实施例，所述环境光的一部分具有特征波长集合，所述环境光的另一部分具有与所述环境光的一部分的特征波长集合不同的另一特征波长集合。
[0031]根据另一实施例，所述电子设备还包括至少一个附加太阳能电池环境光传感器。[0032]根据另一实施例，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器配置为接收具有所述另一特征波长集合的光。
[0033]根据另一实施例，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器配置为接收具有与所述另一特征波长集合不同的又一特征波长集合的光。
[0034]根据另一实施例，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器贴附到所述多个显示器层中的所述选定层。
[0035]根据另一实施例，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器贴附到与所述多个显示器层中的所述选定层不同的所述多个显示器层中的另一选定层。
[0036]根据一实施例，提供一种电子设备，包括:显示器，具有发射显示光的有源区域和非有源区域；以及光生伏打光传感器，贴附到所述显示器的内部表面，其中所述光生伏打光传感器接收穿过所述显示器的光，其中所述光生伏打光传感器在所述显示器的整个有源区域中沿所述显示器的内部表面延伸。
[0037]根据另一实施例，所述电子设备还包括操作所述显示器和所述光生伏打光传感器的控制电路系统。
[0038]根据另一实施例，所述光生伏打光传感器包括分段的光生伏打光传感器，其中所述光生伏打光传感器的每个分段对穿过所述显示器的有源区域的对应区域的环境光进行采样。
[0039]根据另一实施例，所述光生伏打光传感器的每个分段配置为对不同波长集合的光进行采样。
[0040]根据另一实施例，所述显示器包括有机发光二极管显示器。
[0041]根据另一实施例，所述有机发光二极管显示器包括底部发射型有机发光二极管显示器。
[0042]根据另一实施例，所述有机发光二极管显示器包括顶部发射型有机发光二极管显示器。
[0043]根据另一实施例，所述显示器包括液晶显示器。
[0044]由于所述环境光传感器贴附到所述显示器的一部分，本实用新型可提供具有改善的尺寸和厚度的电子设备。
[0045]另一些特征、它们的本质和各种优点将从附图以及下面对优选实施例的详细描述变得更加明显。
【专利附图】

【附图说明】
[0046]图1是根据一实施例的具有太阳能电池环境光传感器的诸如膝上型计算机的示范性电子设备的透视图。
[0047]图2是根据一实施例的具有太阳能电池环境光传感器的诸如手持式电子设备的示范性电子设备的透视图。
[0048]图3是根据一实施例的具有太阳能电池环境光传感器的诸如平板计算机的示范性电子设备的透视图。
[0049]图4是根据一实施例的具有太阳能电池环境光传感器的诸如计算机显示器的示范性电子设备的透视图。[0050]图5是根据一实施例的具有太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备的示意图。
[0051]图6是根据一实施例的具有安装在显示器的至少一部分后面的太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备的一部分的截面侧视图。
[0052]图7是根据一实施例的可用于形成显示器的一组示范性显示器层的图示。
[0053]图8是根据一实施例的具有贴附到显示器的外层的太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备的一部分的截面侧视图。
[0054]图9是根据一实施例的具有贴附到显示器的滤色器层的太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备的一部分的截面侧视图。
[0055]图10是根据一实施例的具有贴附到显示器的内表面的太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备的截面端视图。
[0056]图11是图10所示类型的示范性电子设备的一部分的截面图，示出显示器支承结构可以如何具有容纳用于根据一实施例的光传感器的柔性电路连接器的开口。
[0057]图12是根据一实施例的具有贴附到底部发射有机发光二极管显示器的内表面的太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备的一部分的截面图。
[0058]图13是根据一实施例的具有贴附到顶部发射有机发光二极管显示器的内表面的太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备的一部分的截面图。
[0059]图14是根据一实施例的具有贴附到液晶显示器的内表面的太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备的一部分的截面图。
[0060]图15是根据一实施例的具有贴附到涂覆有遮光材料的显示器层的太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备的一部分的截面图。
【具体实施方式】
[0061]电子设备可以具有显示器以及太阳能电池环境光传感器。图1、2、3和4示出具有显示器和太阳能电池环境光传感器的示范性电子设备。
[0062]图1的电子设备10具有膝上型计算机的形状，并且具有带有诸如键盘16和触摸板18之类的组件的上外壳12A和下外壳12B。设备10具有铰链结构20以允许上外壳12A沿方向22绕旋转轴24相对于下外壳12B旋转。显示器14安装在上外壳12A中。有时可称为显不器外壳或盖子的上外壳12A通过绕旋转轴24朝下外壳12B旋转上外壳12A而置于闭合位置。光传感器诸如太阳能电池环境光传感器40安装在显示器14的一部分后面。光传感器40可以是环境光传感器、接近度传感器或利用光生伏打技术诸如薄膜太阳能电池技术来感测落在光传感器上的光量的其他光传感器。
[0063]光传感器40可以由薄膜光生伏打电池形成，其包括半导体衬底诸如非晶硅衬底、締化镉衬底或铜铟镓二硒化物衬底，在其上响应于入射光生成电压。光传感器40可包括附加材料层，诸如玻璃层、金属箔层、锌氧化物层、碳膏层、锡氧化物层或其他氧化物层、锡酸镉层、硫化镉层、或其他材料层。设备中耦合到光传感器的电路系统诸如控制电路系统对电压进行采样并且例如根据所采样的电压确定环境光强度。
[0064]图2示出电子设备10的示范性配置，其中设备10实现为诸如蜂窝电话、音乐播放器、游戏设备、导航单元或其他小型设备之类的手持式设备。在设备10的此类配置中，外壳12具有相对的前后表面。显示器14安装在外壳12的前表面。显示器14可以具有诸如刚性透明层之类的外层，其包括用于诸如按钮26和扬声器孔28之类的组件的开口。
[0065]在图3的示例中，电子设备10是平板计算机。在图3的电子设备10中，外壳12具有相对的平面的前后表面。显示器14安装在外壳12的前表面。如图3所示，显示器14具有带有容纳按钮26的开口的外层。
[0066]图4示出了电子设备10的示范性配置，其中设备10是计算机显示器或集成到计算机显示器中的计算机。利用此类布置，设备10的外壳12安装在诸如支架27之类的支承结构上。显示器14安装在外壳12的前表面。
[0067]在一些配置中，显示器14的周围部分具有部分或完全不透明的遮光层。如图1、
2、3和4所示，显示器14可以具有中央有源区域诸如有源区域AA，其中显示像素的阵列用于向用户显示信息。非有源区域诸如非有源边界区域IA围绕有源区域AA。在图1、2、3和4的示例中，有源区域AA具有矩形形状。非有源区域IA具有围绕有源区域AA的矩形环形(作为示例)。显示器14的在非有源区域IA中的部分可以覆盖有部分不透明的遮光材料，诸如黑墨层(例如填充有碳黑的聚合物)或部分不透明金属层。遮光层有助于隐藏设备10内部非有源区域IA中的组件以免被用户看见。
[0068]在图1、2、3和4的示例中，四个太阳能电池环境光传感器40安装在显示器14的在有源区域AA中的部分后面，附加的太阳能电池环境光传感器40安装在显示器14的在非有源区域IA中的部分后面。然而，这仅是示范性的。如果需要，设备10可包括有源区域AA中的四个以上的光传感器40、有源区域AA中的四个以下的光传感器40、非有源区域IA中的四个以上的光传感器40、非有源区域IA中的四个以下的光传感器40，或者包括在基本全部有源区域AA后面、在基本全部非有源区域IA后面、或在基本全部有源区域AA和非有源区域IA后面延伸的光传感器40。
[0069]诸如位于非有源区域IA中的光传感器40之类的光传感器贴附到显示器盖层或显示器滤色器层(作为示例)。部分显示器盖层和/或显示器滤色器层包括部分不透明的遮光层，其隐藏内部组件诸如光传感器以免被用户看见。
[0070]非有源区域IA中的光传感器40接收穿过显示器盖层和/或显示器滤色器层以及部分不透明遮光层的环境光。具有给定范围波长的光穿过遮光层(例如，墨过滤层)入射到光传感器上。然而，这仅是示范。如果需要，遮光层可允许所有波长的一部分光通过遮光层。
[0071]图1、2、3和4所示的设备10的示范性配置仅是示例性的。一般地，电子设备10可以是膝上型计算机、含有嵌入式计算机的计算机监视器、平板计算机、蜂窝电话、媒体播放器、或者其他手持或便携式电子设备，诸如腕表设备、悬吊设备、耳机或耳塞设备、或其他可佩戴或小型设备之类的较小设备，电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、诸如其中带显示器的电子装置安装在机架或汽车中的系统的嵌入式系统、实施这些设备中的两个或更多功能的装置、或其他电子装置。
[0072]设备10的外壳12有时也称为壳体，由诸如塑料、玻璃、陶瓷、碳纤维复合物和其他纤维类复合物、金属(例如机加工的铝、不锈钢或其他金属)、其他材料、或这些材料的组合之类的材料形成。设备10可以利用单体结构形成，其中外壳12的大部分或全部由单个结构元件(例如一块机加工金属或一块模制塑料)形成，或者可以由多个外壳结构形成(例如，安装到内部框架元件或其他内部外壳结构的外部外壳结构)。[0073]显示器14可以是包括触摸传感器的触敏显示器或者可以对触摸不敏感。用于显示器14的触摸传感器可以由电容式触摸传感器电极的阵列、电阻式触摸阵列、基于声学触摸或光学触摸或基于力的触摸技术的触摸传感器结构、或其他合适的触摸传感器组件形成。
[0074]用于设备10的显示器一般可以包括由发光二极管(LED)、有机LED (0LED)、等离子体单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器(IXD)组件、或其他合适的图像像素结构形成的图像像素。在一些情况下，可能期望使用OLED组件来形成显示器14，从而这里有时将其中显示器14是有机发光二极管显示器的显示器14的配置作为示例进行描述。如果需要，可以在设备10中使用其他类型的显示技术。
[0075]显示器盖层可覆盖显示器14的表面，或者诸如滤色器层之类的显示器层或显示器的其他部分可用作显示器14中的最外(或几乎最外)层。最外面的显示器层可由透明玻璃片、透明塑料层或其他透明构件形成。
[0076]图5示出设备10的示意图。如图5所示，电子设备10包括诸如存储和处理电路系统400之类的控制电路系统。存储和处理电路系统400包括诸如硬盘驱动器存储器、非易失性存储器(例如闪存或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如静态或动态随机存取存储器)之类的一种或多种不同类型的存储器。存储和处理电路系统400中的处理电路系统用于控制设备10的操作。处理电路系统可以基于诸如微处理器和其他集成电路之类的处理器。
[0077]利用一个合适的布置,存储和处理电路系统400用来在设备10上运行软件,诸如因特网浏览应用程序、电子邮件应用程序、媒体播放应用程序、操作系统功能、用于捕捉和处理图像的软件、用于实现与收集和处理传感器数据相关的功能的软件等。
[0078]使用输入/输出电路系统32来允许数据被提供给设备10和允许数据从设备10提供到外部设备。
[0079]输入/输出电路系统32可包括有线和无线通信电路系统34。通信电路系统34可以包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源RF组件、一个或多个天线、以及用于处理RF无线信号的其他电路系统形成的射频(RF)收发器电路系统。无线信号还可以使用光来发送(例如，使用红外通信)。
[0080]图5的输入/输出电路系统32包括输入输出设备36,诸如按钮、操纵杆、点击轮、滚轮、诸如显示器14之类的触摸屏、诸如跟踪板或基于触摸传感器的按钮之类的其他触摸传感器、振动器、诸如麦克风和扬声器之类的音频组件、诸如具有图像传感器和相应的透镜系统的照像机模块之类的图像捕捉设备、键盘、状态指示灯、音调产生器、小键盘、以及其他用于收集来自用户或其他外部源的输入和/或为用户生成输出的设备。
[0081]图5的传感器38包括诸如用于收集有关环境光水平的信息的太阳能电池环境光传感器之类的光传感器。环境光传感器包括一个或多个半导体检测器(例如，基于薄膜非晶硅的光检测电路系统、碲化镉光传感器电路系统、或铜铟镓二硒化物光检测电路系统)或其他光检测电路系统。传感器38还包括诸如接近度传感器组件之类的其他光传感器组件。设备10中的接近度传感器组件可包括电容式接近度传感器组件、基于红外光的接近度传感器组件、基于声学信号方案、太阳能电池光传感器技术的接近度传感器组件、或其他接近度传感器装置。传感器38还可包括压力传感器、温度传感器、加速度计、陀螺仪、以及其他用于对设备10周围的环境进行测量的电路系统。
[0082]将诸如图5的组件之类的电子组件安装在电子设备内是具有挑战性的。为便于组件在设备10的外壳12中的安装，传感器38可包括薄膜(光生伏打)太阳能电池形成的一个或多个环境光传感器，其接收穿过设备显示器的一部分的环境光。例如，设备10可包括太阳能电池环境光传感器(这里有时称为光生伏打光传感器、环境光传感器、光传感器或传感器)，其接收穿过显示器盖层上的部分不透明遮光层、穿过显示器滤色器层上的部分不透明遮光层、或穿过设备显示器的基本所有层的光。
[0083]显示器可包括允许环境光穿过显示器入射到太阳能电池环境光传感器上的特征(例如，允许一些波长的光的透射的不透明遮光材料、诸如显示器的层中的微孔之类的开口
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[0084]存储和处理电路系统400对来自传感器38的太阳能电池环境光传感器的电压、电荷或其他电信号进行采样。存储和处理电路系统400将采样信号转换成环境光强度。存储和处理电路系统400利用所转换的环境光强度来控制设备10的其他方面操作。例如，存储和处理电路系统能根据环境光强度增大或减小来自设备显示器的显示光。
[0085]图6是设备10的一部分的截面图，示出安装在显示器14的一部分后面的太阳能电池环境光传感器40。设备10还包括电路系统，诸如印刷电路板42和将太阳能电池环境光传感器40电耦合到印刷电路板(PCB) 42的柔性印刷电路44。与印刷电路板42相关联的电路系统(例如，内部电路系统、PCB42的表面上的电路系统、和/或诸如安装到PCB42的表面的电路组件48之类的集成电路)控制显示器14和环境光传感器40的操作。PCB42和组件48可以例如形成图5的存储和处理电路系统400的某些或全部。
[0086]利用太阳能电池环境光传感器(太阳能电池ALS) 40收集的环境光信号通过柔性印刷电路44被路由到印刷电路板42。柔性印刷电路44利用电耦合材料502 (例如，各向异性导电膜(ACF)、焊料、或其他导电粘合材料)附连到太阳能电池ALS40的一部分。柔性印刷电路44的相反端利用电耦合材料52 (例如，各向异性导电膜(ACF)、焊料、或其他导电粘合材料、或者机械连接器结构)附连到PCB42的一部分。
[0087]在图6的示例中，柔性印刷电路44包括附加部分，诸如耦合到蓄电池54的部分46。太阳能电池ALS40中生成的未被采样以用于确定环境光强度的电压可以应用到蓄电池54，由此给蓄电池54充电。
[0088]太阳能电池ALS40可位于显示器14的来自显示器14的显示光的发射最小的部分附近，使得显示光不干扰光传感器40的操作。然而，这仅是示范性的。如果需要，太阳能电池ALS40和/或显示器14的表面可以具有光过滤或光反射膜(例如过滤器，其防止来自显示器14的显示光到达光传感器40且同时允许环境光通过该过滤器到达光传感器40)，或者太阳能电池ALS40可在显示照明的“关闭(off)”时段期间(例如，在显示器像素刷新之间)被采样。
[0089]在一适当的示例中，柔性电路44是单层柔性印刷电路。然而，如果需要，柔性电路44可包括附加印刷电路层。柔性电路44可附连到沿显示器14的边缘、沿显示器14的基本全部内表面、或者在部分显示器14后面的其他离散位置中的环境光传感器40。
[0090]太阳能电池环境光传感器40可具有厚度T。厚度T可例如小于10微米。传感器40的适当的厚度T的其他示例为小于20微米、小于40微米、小于50微米、在5微米和10微米之间、在I微米和20微米之间、或小于250微米。
[0091]图7示出可用在电子设备10中的类型的示范性显示器的分解透视图。如图7所不，显不器14包括显不器层，包括光生成层14A、触敏层14B和盖层14C。显不器14还可包括其他材料层，诸如粘合层、光学膜、或其他合适的层。光生成层14A可包括由发光二极管(LED)、有机LED (0LED)、等离子体单元、电子墨元件、液晶显示器(IXD)组件、或与柔性显示器相容的其他合适的图像像素结构形成的图像像素300。
[0092]触敏层14B可包括电容式触摸电极，诸如水平透明电极320和垂直透明电极340。触敏层14B —般可配置为基于电容、电阻、光学、声学、感应或机械测量或者可关于触敏层14B附近的一个或多个触摸或接近触摸的发生而测量的任何现象来检测触敏层14B上的一个或多个触摸或接近触摸的位置。
[0093]软件和/或硬件可用于处理所检测到的触摸的测量以识别和跟踪一个或多个手势。手势可对应于触敏层14B上的固定或非固定、单个或多个触摸或接近触摸。手势可通过在触敏层14B上以特定方式移动一个或多个手指或其他物体来执行，诸如轻敲、按压、摇摆、擦拭、扭转、改变取向、基本同时地、连续地或连贯地用变化的压力等按压。手势可表征为但不限于任意其他一个或多个手指之间或与其一起的收缩、滑动、挥击、旋转、弯曲、拖动、或轻敲动作。单个手势可以由一个或多个用户、用一个或多个手、或者它们的组合来执行。
[0094]盖层14C可由塑料或玻璃(有时称为显示器盖玻璃)形成，且可以是柔性或刚性的。如果需要，盖层14C的外围部分的内表面可以具有诸如碳黑之类的不透明遮光层。
[0095]太阳能电池环境光传感器可以贴附到显示器层14A、14B和/或14C中的一个或多个。太阳能电池环境光传感器可配置为接收来自设备10周围的环境的穿过盖层14C、穿过触敏层14B和/或穿过一个或多个光生成层14A的环境光。
[0096]图8、9和10示出太阳能电池环境光传感器能贴附到设备显示器的可行位置的示例。
[0097]在图8的示例中，光传感器40贴附到显示器14的非有源部分IA中涂覆有遮光材料60的盖层14C的内表面。遮光材料60是部分不透明遮光材料，诸如黑墨层(例如，填充有碳黑的聚合物)或部分不透明金属层，其阻挡光62B到达传感器40，同时允许光62T入射到传感器40上。通过阻挡光62B到达传感器40，遮光材料60有助于防止用户通过盖层14C看到传感器40。所阻挡的光62B可具有与透射光62T不同的波长，或者所阻挡的光62B可具有与透射光62T基本相同的波长。
[0098]遮光材料62阻挡的光多于它透射的光。作为示例，遮光材料62可允许至少2%、至少4%、至少10%、至少50%、1%和10%之间、0.01%和3%之间、0.1%和0.3%之间、0.1%和
0.5%之间、或小于1%的某些或全部波长的光穿过遮光材料到达传感器40上。
[0099]如图8所示，显示器层14A可包括扩展部分64。扩展部分64例如可以是显示器的薄膜晶体管层的一部分。显示器控制电路系统诸如显示器驱动器集成电路66安装在扩展部分64上。设备10可包括附加柔性电路，诸如耦合在扩展部分64和例如PCB42 (例如，见图6)之间的柔性印刷电路68。显示光70在有源区域AA中从光生成层14A发射。
[0100]设备10可包括安装在盖层14C的离散位置处的单个光传感器40，可包括接收基本穿过整个盖层14C的光的单个扩展光传感器40，可包括沿盖层14C的一个或多个边缘延伸的光传感器40，或者可包括安装在盖层14C上的多个位置处的多个光传感器40。
[0101]作为示例，图8的光传感器40可以实质上小于盖层14C的安装在非有源区域IA中的部分，光传感器40的尺寸可以与盖层14C的安装在非有源区域IA中的部分相同，或者设备10可包括在盖层14C上的多个光传感器40。
[0102]在其中设备10包括在盖层14C上的多个太阳能电池环境光传感器40的配置中，光传感器40可配置为接收不同波长的光(例如，通过为每个光传感器提供滤色器，或通过用对给定波长集合的光敏感的材料来形成每个光传感器)或公共波长的光。作为示例，光传感器40可包括在盖层14C上的接收公共颜色的光的两个或更多相邻的光传感器、在盖层14C上的接收不同颜色的光的两个或更多相邻的光传感器、在盖层14C上的分开位置处的接收公共颜色的光的两个或更多光传感器、或者在盖层14C上的分开位置处的接收不同颜色的光的两个或更多光传感器。
[0103]在图9的示例中，光传感器40贴附到显示器14的非有源部分IA中的涂覆有附加遮光材料60’的光生成层14A之一。附加遮光材料60’可具有与遮光材料60相同或不同的光阻挡和光透射属性。附加遮光材料60’形成在光生成层14A中的最外层74的内表面上。层74可以是用于显示器的滤色器层。层74可以由滤色器元件形成在其上的透明衬底诸如玻璃片形成。
[0104]光生成层14A包括诸如薄膜晶体管层78之类的附加层。光生成层14A还可包括形成在TFT层78之上的层76和形成在TFT层78之下的层80。层76和80可包括光偏振层、玻璃层、有机发光材料层、包封层、衬底层、液晶层、或用于生成电子设备显示器的显示光的其他合适的显不器层。
[0105]设备10可包括安装在光生成层14A中的任何层上的离散位置处的单个光传感器40，可包括接收穿过光生成层14A中的任何层的基本全部的光的单个扩展光传感器40，可包括具有与非有源区域IA的形状基本相同的形状的光传感器40，可包括安装在光生成层14A中的单个层上的多个位置处的多个光传感器40，或者可包括安装在光生成层14A中的多于一个层上的多个位置处的多个光传感器40。
[0106]例如，图9的光传感器40可实质上小于层74的安装在非有源区域IA中的部分，光传感器40可以具有与层74的安装在非有源区域IA中的部分基本相同的尺寸，或者设备10可包括在层74上的多个光传感器40和/或在其他显不器层(例如,层14C、层14B、层76、层78和/或层80)上的多个光传感器40。
[0107]在其中设备10包括多个太阳能电池环境光传感器40的配置中，光传感器40可配置为接收不同波长的光(例如，通过为每个光传感器提供滤色器，或通过用对给定波长集合的光敏感的材料形成每个光传感器)或公共波长的光。作为不例，光传感器40可包括接收公共颜色的光的两个或更多相邻的光传感器，接收不同颜色的光的两个或更多相邻的光传感器、接收公共颜色的光的在分开位置处的两个或更多光传感器、或者接收不同颜色的光的在分开位置处的两个或更多光传感器。
[0108]在图10的示例中，光传感器40在有源区域AA中贴附到光生成层14A的内表面。图10的光传感器40跨越有源区域AA的基本全部延伸。然而，这仅是示例。如果需要，一个或多个光传感器40可以在有源区域AA中贴附到光生成层14A的内表面的离散部分或连续部分。[0109]太阳能电池环境光传感器40接收穿过显示器14的基本全部层(例如，穿过盖层14C，穿过触敏层14B，且穿过光生成层14A)的环境光62。仅一部分环境光62穿过显示器
14。一些环境光62 (例如，大于99.8%、大于99%、大于98%、或大于50%)被显不器14阻挡而不能到达传感器40。
[0110]设备10还可包括内部支承结构，诸如显示器底架结构82。显示器底架结构82可由金属、塑料、其他材料或材料的组合形成。在一合适的示例中，结构82是金属。结构82有助于在设备10中支承显示器14。
[0111]太阳能电池环境光传感器诸如图10的传感器40可由单个整体式太阳能电池形成，或者由多个片段或部分诸如片段40_1、40_2和40-3形成。片段40_1、40_2和40_3可以是单独的太阳能电池环境光传感器，或者可以是公共结构的单独部分。片段40-1、40-2和40-3可以对公共波长集合的光敏感，或者可以对不同的相应波长集合的光敏感。每个片段(例如，片段40-1、40-2或40-3)可被调谐以响应于特定波长的光生成电压(例如，通过为每个片段提供相关联的滤色器，或者通过用对给定颜色的光敏感的材料形成每个片段)。在图10的示例中，片段40-1、40-2和40-3耦合到公共柔性印刷电路。然而，如果需要，太阳能电池环境光传感器40的每个片段可以耦合到单独的柔性印刷电路。
[0112]控制电路系统诸如存储和处理电路系统400 (图5)可使用采样的来自一个或个多片段和/或一个或多个太阳能电池环境光传感器的环境光信号(例如，电压)用于确定每个环境光强度。例如，电路系统400可使用来自所有传感器的所有片段的信号用于单次环境光强度测量，或者电路系统400可确定一个或多个片段和/或一个或多个传感器被阻挡(例如，被用户的手或头部阻挡)并且仅使用来自未被阻挡的片段和/或传感器的采样信号。例如，电路系统400可以通过确定一个或多个环境光传感器上的电压相对于来自其他太阳能电池环境光传感器的电压显著异常来判断光传感器被阻挡。
[0113]如果需要，显示器14的厚度可以通过在显示器底架结构82中提供开口而进一步减小，如图11所示。
[0114]在图11的示例中，柔性印刷电路44的耦合到太阳能电池环境光传感器40的部分形成在显示器底架结构82中的开口 84内。开口 84可以是局部开口，诸如方形或矩形开口，或者开口 84可以沿结构82的边缘的一部分或全部延伸。
[0115]图12、13和14示出其后可安装太阳能电池环境光传感器40的光生成层14A的各种配置。
[0116]图12是安装到实施为底部发射型有机发光二极管(OLED)显示器的光生成层14A的太阳能电池环境光传感器的截面图。图13是安装到实施为顶部发射型有机发光二极管(OLED)显示器的光生成层14A的太阳能电池环境光传感器的截面图。图14是安装到实施为液晶显示器(IXD)的光生成层14A的太阳能电池环境光传感器的截面图。
[0117]在图12所示类型的显示器14的配置中，光生成层14A包括透明衬底层，诸如玻璃层152。有机发光二极管结构的层诸如有机发光二极管层154形成在玻璃层152下侧。包封层诸如包封层156用于包封有机发光二极管层154。包封层156可以由金属箔层、覆盖有塑料的金属箔、其他金属结构、玻璃层、由诸如硅氮化物的材料形成的薄膜包封层、交替的聚合物和陶瓷材料的分层堆叠、或者用于包封有机发光二极管层154的其他合适材料形成。包封层156通过防止水和氧到达有机发光二极管层154内的有机发光材料而保护有机发光二极管层154免于暴露到环境。
[0118]有机发光二极管层154包括薄膜晶体管(TFT)层153和有机发光材料层诸如发光层155。TFT层153包括薄膜晶体管的阵列。薄膜晶体管可以由诸如非晶硅、多晶硅或化合物半导体(作为示例)之类的半导体形成。有机发光层155可由有机塑料诸如聚芴或其他有机发光材料形成。包封层156覆盖发光层155以及(如果需要的话)一些或全部TFT层153。
[0119]在运行期间，利用信号线将信号应用到层154中的有机发光二极管，从而在显示器14上产生图像。来自层154中的有机发光二极管像素的图像光70穿过透明玻璃层152向上发射以供观众63在方向65上观看。滤色器层150可包括圆偏振层，其抑制来自层154中的金属信号线的反射，否则该反射有可能被观众63看到。太阳能电池环境光传感器40贴附到包封层156且接收穿过盖层14C、触敏层14B和光生成层14A的光。然而，这仅是示范。传感器40可以贴附到显示器层14C、14B、150、152、153、156和/或其他合适的显示器层中的任何层。
[0120]在图13所示类型的显示器14的配置中，光生成层14A包括衬底层，诸如衬底层158。衬底层158可以是聚酰亚胺层，其在制造期间暂时性地承载在玻璃载体上，或者可以是由玻璃或其他合适的衬底材料形成的层。
[0121]有机发光二极管层154形成在衬底158的上表面上。包封层诸如包封层156包封有机发光二极管层154。在运行期间，有机发光二极管层154中的独立控制的像素产生显示图像光70以用于观众63沿方向65观看。滤色器层150可包括圆偏振层，其抑制来自层154中的金属信号线的反射。太阳能电池环境光传感器40贴附到衬底158并且接收穿过盖层14C、触敏层14B和光生成层14A的光。然而，这仅是示范。传感器40可以贴附到显示器层14C、14B、150、153、156、158和/或其他合适的显示器层中的任何层。
[0122]在图14所示类型的显示器14的配置中，光生成层14A包括液晶材料层，诸如液晶(LC)层170。液晶层170形成在滤色器层172和薄膜晶体管层174之间。层172和174可形成在透明衬底诸如玻璃片上。液晶层170、滤色器层172和薄膜晶体管层174夹在光偏振层诸如上偏振层178和下偏振层176之间。
[0123]如果需要，太阳能电池环境光传感器可贴附到下偏振层176并且接收穿过盖层14C、触敏层14B、上偏振层178、滤色器层172、液晶层170、薄膜晶体管层174和下偏振层176的光。
[0124]在此类配置中，传感器40插置在偏振层176和背光结构诸如背光单元180之间，背光单元180生成用于液晶显示器的背光。然而，这仅是示范。如果需要，太阳能电池环境光传感器40可以贴附到背光单元180的内表面，并且接收穿过盖层14C、触敏层14B、上偏振层178、滤色器层172、液晶层170、薄膜晶体管层174、下偏振层176和背光单元180的光。背光单元180或显示器14的其他部分可以例如包括增强环境光穿过显示器14到传感器40的透射率的特征。如果需要，一个或多个太阳能电池环境光传感器诸如传感器40可以贴附到盖层14C、触敏层14B中的任何层和/或层178、172、170、174、176、180中的任何层或者任何其他合适的显示器层。
[0125]图15是设备10的一部分的截面图，示出一个或多个太阳能电池环境光传感器诸如太阳能电池环境光传感器片段40-1和40-2如何接收穿过相应的遮光材料60-1和60-2的环境光62。光传感器40-1和40-2可以是公共光传感器的分段部分或者可以是单独的太阳能电池环境光传感器。
[0126]遮光材料60-1和60-2每个可阻挡环境光62的相应部分以免到达传感器40_1和40-2。遮光材料60-1和60-2可阻挡具有公共波长集合的光，或者材料60_1可阻挡具有不同的相应波长集合的光。例如，材料60-1可透射红外光，同时阻挡可见光，材料60-2可透射一些可见光，同时阻挡红外光。具有各种波长的环境光的环境光强度可以组合(例如，使用图5的存储和处理电路系统400)以确定产生环境光62的环境光源的电磁谱。利用显不器14产生的显示图像的颜色和/或强度可以根据所检测的环境光的强度和谱来修改。
[0127]遮光材料60-1、60_2和(如果需要的话)附加遮光材料诸如遮光材料60_3可形成在诸如显示器层190之类的显示器层上。显示器层190可以例如表示盖层14C或滤色器层74。
[0128]其中诸如传感器40-1和40-2之类的传感器通过将传感器安装在诸如遮光材料60-1和60-2之类的相应的光过滤遮光材料后面而配置为接收给定波长集合的光的图15的示例仅是示范性的。如果需要，每个薄膜太阳能电池可本身配置为对各种波长集合(例如，红外波长、可见(视觉)波长、紫外波长等)的光进行响应(例如，生成电压，该电压可被转换为环境光信号)。例如，太阳能电池环境光传感器40-1可以是对红外光进行响应的红外太阳能电池环境光传感器，传感器40-2可以是对视觉光进行响应的视觉太阳能电池环境光传感器。
[0129]不同波长处的环境光水平的差异被用于确定对设备进行照射的光源的类型(例如，室内照明、室外照明、阳光、白炽照明、荧光照明、发光二极管照明等)。利用显示器14形成的图像的颜色和强度根据所检测的光源类型和光强度而被修改。
[0130]根据一实施例，提供一种电子设备，包括:显示器；环境光传感器，贴附到该显示器的一部分，其中该环境光传感器包括至少一个薄膜光生伏打电池；柔性印刷电路，具有附连到所述至少一个薄膜光生伏打电池的第一端；以及控制电路系统，其中该柔性印刷电路具有附连到该控制电路系统的相对第二端。
[0131]根据另一实施例，所述控制电路系统耦合到所述显示器，其中所述控制电路系统配置为接收来自所述环境光传感器的环境光数据且利用所述环境光数据控制所述显示器。
[0132]根据另一实施例，所述电子设备还包括耦合到所述环境光传感器的蓄电池，其中在所述至少一个薄膜光生伏打电池上积累的电压对所述蓄电池进行充电。
[0133]根据另一实施例，所述电子设备还包括外壳，其中在所述至少一个薄膜光生伏打电池上积累的电压被所述控制电路系统采样以生成所述环境光数据。
[0134]根据另一实施例，所述显示器的一部分包括所述显示器的有源部分，该有源部分包括有源显示器像素，其中所述环境光传感器接收穿过所述显示器的有源部分的光。
[0135]根据另一实施例，所述显示器包括产生用于所述显示器的显示光的有源区域，其中所述显示器还包括围绕所述有源区域的外围非有源区域，其中所述显示器的一部分包括所述显示器的非有源区域的一部分。
[0136]根据另一实施例，所述至少一个薄膜光生伏打电池包括选自由非晶娃衬底、締化镉衬底或铜铟镓二硒化物衬底构成的组的衬底。
[0137]根据另一实施例，所述环境光传感器具有厚度，其中该厚度小于10微米。
[0138]根据一实施例，提供一种电子设备，包括:显示器，具有多个显示器层；以及太阳能电池环境光传感器，贴附到所述多个显示器层中的选定层，其中所述太阳能电池环境光传感器接收穿过所述显示器层中的该选定层的环境光。
[0139]根据另一实施例，所述电子设备还包括在所述多个显示器层中的选定层上的遮光材料，其中所述太阳能电池环境光传感器接收穿过所述遮光材料的环境光。
[0140]根据另一实施例，所述多个显示器层中的选定层包括透明盖层。
[0141]根据另一实施例，所述多个显示器层中的选定层包括滤色器层。
[0142]根据另一实施例，所述遮光材料阻挡所述环境光的一部分以免到达所述太阳能电池环境光传感器，并且允许所述环境光的另一部分穿过所述遮光材料到达所述太阳能电池环境光传感器。
[0143]根据另一实施例，所述环境光的一部分具有特征波长集合，所述环境光的另一部分具有与所述环境光的一部分的特征波长集合不同的另一特征波长集合。
[0144]根据另一实施例，所述电子设备还包括至少一个附加太阳能电池环境光传感器。
[0145]根据另一实施例，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器配置为接收具有所述另一特征波长集合的光。
[0146]根据另一实施例，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器配置为接收具有与所述另一特征波长集合不同的又一特征波长集合的光。
[0147]根据另一实施例，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器贴附到所述多个显示器层中的所述选定层。
[0148]根据另一实施例，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器贴附到与所述多个显示器层中的所述选定层不同的所述多个显示器层中的另一选定层。
[0149]根据一实施例，提供一种电子设备，包括:显示器，具有发射显示光的有源区域和非有源区域；以及光生伏打光传感器，贴附到所述显示器的内部表面，其中所述光生伏打光传感器接收穿过所述显示器的光，其中所述光生伏打光传感器在所述显示器的整个有源区域中沿所述显示器的内部表面延伸。
[0150]根据另一实施例，所述电子设备还包括操作所述显示器和所述光生伏打光传感器的控制电路系统。
[0151]根据另一实施例，所述光生伏打光传感器包括分段的光生伏打光传感器，其中所述光生伏打光传感器的每个分段对穿过所述显示器的有源区域的对应区域的环境光进行采样。
[0152]根据另一实施例，所述光生伏打光传感器的每个分段配置为对不同波长集合的光进行采样。
[0153]根据另一实施例，所述显示器包括有机发光二极管显示器。
[0154]根据另一实施例，所述有机发光二极管显示器包括底部发射型有机发光二极管显示器。
[0155]根据另一实施例，所述有机发光二极管显示器包括顶部发射型有机发光二极管显示器。
[0156]根据另一实施例，所述显示器包括液晶显示器。
[0157]前面仅是说明性的，本领域技术人员可以进行各种修改而不偏离所描述的实施例的范围和思想。前面的实施例可以独立地或以各种组合地实施。
【权利要求】
1.一种电子设备,其特征在于,该电子设备包括: 显示器； 环境光传感器，贴附到该显示器的一部分，其中该环境光传感器包括至少一个薄膜光生伏打电池； 柔性印刷电路，具有附连到所述至少一个薄膜光生伏打电池的第一端；以及 控制电路系统，其中该柔性印刷电路具有附连到该控制电路系统的相对第二端。
2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述控制电路系统耦合到所述显示器，其中所述控制电路系统配置为接收来自所述环境光传感器的环境光数据且利用所述环境光数据控制所述显示器。
3.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，还包括耦合到所述环境光传感器的蓄电池，其中在所述至少一个薄膜光生伏打电池上积累的电压对所述蓄电池进行充电。
4.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，还包括外壳，其中在所述至少一个薄膜光生伏打电池上积累的电压被所述控制电路系统采样以生成所述环境光数据。
5.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述显示器的一部分包括所述显示器的有源部分，该有源部分包括显示器像素，其中所述环境光传感器接收穿过所述显示器的有源部分的光。
6.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述显示器包括产生用于所述显示器的显示光的有源区域，其中所述显示器还包括围绕所述有源区域的外围非有源区域，其中所述显示器的一部分包括所述显示器的非有源区域的一部分。
7.如权利要求1所述的 电子设备，其特征在于，所述至少一个薄膜光生伏打电池包括选自由非晶硅衬底、碲化镉衬底或铜铟镓二硒化物衬底构成的组的衬底。
8.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述环境光传感器具有厚度，其中该厚度小于10微米。
9.一种电子设备,其特征在于,该电子设备包括: 显示器，具有多个显示器层；以及 太阳能电池环境光传感器，贴附到所述多个显示器层中的选定层，其中所述太阳能电池环境光传感器接收穿过所述显示器层中的该选定层的环境光。
10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，还包括在所述多个显示器层中的选定层上的遮光材料，其中所述太阳能电池环境光传感器接收穿过所述遮光材料的环境光。
11.如权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述多个显示器层中的选定层包括透明盖层。
12.如权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述多个显示器层中的选定层包括滤色器层。
13.如权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述遮光材料阻挡所述环境光的一部分以免到达所述太阳能电池环境光传感器，并且允许所述环境光的另一部分穿过所述遮光材料到达所述太阳能电池环境光传感器。
14.如权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述环境光的一部分具有特征波长集合，所述环境光的另一部分具有与所述环境光的一部分的特征波长集合不同的另一特征波长集合。
15.如权利要求14所述的电子设备，其特征在于，还包括至少一个附加太阳能电池环境光传感器。
16.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器配置为接收具有所述另一特征波长集合的光。
17.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器配置为接收具有与所述另一特征波长集合不同的又一特征波长集合的光。
18.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器贴附到所述多个显示器层中的所述选定层。
19.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个附加太阳能电池环境光传感器贴附到与所述多个显示器层中的所述选定层不同的所述多个显示器层中的另一选定层。
20.一种电子设备,其特征在于,该电子设备包括: 显示器，具有发射显示光的有源区域和非有源区域；以及 光生伏打光传感器，贴附到所述显示器的内部表面，其中所述光生伏打光传感器接收穿过所述显示器的光，其中所述光生伏打光传感器在所述显示器的整个有源区域中沿所述显示器的内部表面延伸 。
【文档编号】G09F9/00GK203588596SQ201320688888
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2012年12月4日
【发明者】A-K·施德莱特斯基, E·G·德琼, F·R·罗斯科普夫, A·S·蒙泰维尔根 申请人:苹果公司