CN109299631A - 一种屏幕及终端 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种屏幕及终端，涉及终端技术领域，能够在OLED屏幕内实现光学指纹成像，从而实现全屏指纹检测。具体方案为：该屏幕500包括接触层51、红外截止层52和多个图像传感器53。红外截止层52设置于接触层51的上表面和多个图像传感器53之间，红外截止层52用于阻止红外光线穿过，红外截止层52中设置有多个开孔520，接触层51用于，当目标体与接触层51的上表面接触时，将目标体与该上表面的接触界面上的红外光线，反射和/或散射回接触层51内部，开孔520用于，使得从接触界面上反射和/或散射回接触层51内部的红外光线穿过，以投射在图像传感器53上成像。本申请实施例用于成像。

Description

一种屏幕及终端

技术领域

本申请实施例涉及终端技术领域，尤其涉及一种屏幕及终端。

背景技术

指纹识别是当前手机的重要应用和功能，全屏指纹传感是未来手机指纹传感器的发展趋势，目标是实现在手机屏幕上任意区域完成指纹检测。全屏指纹检测可以提高手机的屏占比，实现全屏手机，同时为用户提供更好的指纹解锁体验。

手机屏幕主要可以包括液晶显示(liquid crystal display，LCD)屏幕和有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)屏幕。其中，OLED屏幕采用有机聚合材料作为发光层，可以实现自发光。

对于OLED屏幕来说，由于其具有的特殊结构，OLED屏幕具有一定的透光性。因而，如图1所示，可以利用这一特性，通过在原OLED屏幕01下方增加成像***02和图像传感器03来实现光学指纹成像，即实现屏幕下(undercell模式)光学指纹检测。但参见图2所示的OLED屏幕01中发光层20的剖面图和图3所示的发光层20的顶视图，由于发光层20包括半透明公共阴极21、不透光发光像素22、反光金属阳极23以及部分透光金属薄膜晶体管(thinfilm transistor，TFT)走线24，因而OLED屏幕01整体透光率有限，仅能达到3％～10％，因此指纹成像的光能利用率低，对图像传感器的灵敏度要求高。而目前高灵敏度的图像传感器都采用硅基互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)或者电荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)，大面积全屏指纹成像的成本非常高。其中，图3中的圆圈、正方形和棱形三种图案分别表示R、G、B三种发光像素。

发明内容

本申请实施例提供一种屏幕及终端，能够在OLED屏幕内实现光学指纹成像，从而实现全屏指纹检测。

为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种屏幕500，该屏幕500为OLED屏幕，该屏幕500包括：接触层51、红外截止层52和多个图像传感器53。其中，红外截止层52设置于接触层51的上表面和多个图像传感器53之间，红外截止层52用于阻止红外光线穿过，红外截止层52中设置有多个开孔520。接触层51用于，当目标体与接触层51的上表面接触时，将从接触层51内部投射在目标体与接触层51上表面的接触界面上的红外光线，反射和/或散射回接触层51内部。开孔520用于，使得从接触界面上反射和/或散射回接触层51内部的红外光线穿过，以投射在图像传感器53上成像。

这样，通过在屏幕500内集成成像***和图像传感器53，并利用红外波段进行指纹成像，可以实现incell模式的全屏指纹检测。并且，通过在成像***的红外截止层52中设置开孔520，使得红外光线可以穿过开孔520投射在图像传感器53上从而成像，红外光线不会像现有技术中的光线那样需要经过屏幕底部电极和发光层的衰减，因而可以提高光能的利用率。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，屏幕500还包括发光层55，多个图像传感器53设置于发光层55发光角度551的映射范围之外。

这样，图像传感器53的设置不会影响屏幕500本身的发光光路，不会影响屏幕500的正常显示。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，多个图像传感器53设置于发光层55中。或者，多个图像传感器53设置于发光层55的下方。

这样，图像传感器53一定位于发光像素550的发光角度551的映射范围之外，从而使得图像传感器53的设置不会影响屏幕500的正常显示。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，多个图像传感器53位于发光层55的上方，且靠近发光层55设置。

由于越靠近屏幕500的上方，发光角度551的映射范围越大，因而当图像传感器53设置于发光层55的上方时，图像传感器53可以靠近发光层55设置，这样更容易在发光角度551的映射范围之外，从而更不容易阻挡发光层55中发光像素550的发光光路。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，屏幕500还包括位于发光层55上层的封装玻璃层57，多个图像传感器53设置于封装玻璃层57的上层。

这样，图像传感器53可以设置于发光层55的上方且靠近发光层55设置，不容易阻挡发光像素550的发光光路。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，屏幕500为层叠结构，多个图像传感器53设置在多层。

这样，可以使得图像传感器53的设置方式更为灵活。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，图像传感器53与开孔520对应设置。

这样，从开孔520穿过的红外光线可以更多地投射到图像传感器53上，从而提高光能利用率，提高指纹成像质量。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，红外截止层52包括多层。

这样，可以使得红外截止层52的设置方式更为灵活。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，红外截止层52包括N层，各红外截止层52间以距离L等间距分布；其中， 表示向上取整，x＝d/D，d表示开孔520的孔径，D表示相邻开孔520的距离；L＝H/N，H表示最上层的红外截止层52到图像传感器53的距离。

这样，该N层红外截止层52中的开孔520可以等效为具有一定径深比的孔径光阑，从而可以有效抑制相邻成像孔的杂散光串扰，提高成像清晰度和对比度。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，同一层红外截止层52中开孔520的大小和形状相同。

这样，通过开孔520形成的图像的形状也规则，便于后续的图像翻转和拼接，便于合成完整的指纹图像。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，开孔520的大小满足光学成像要求，开孔520的孔径为微米级。

这样，可以满足小孔成像条件，使得穿过开孔520的红外光线可以在图像传感器53上成像。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，图像传感器53为光电二极管。

当图像传感器53采用光电二极管时，可以节省制作成本。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，红外截止层52采用红外吸收材料、红外截止薄膜材料或液晶材料形成。

这样，红外截止层52可以有效地阻止红外光线穿过。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，开孔520的形状包括圆形、矩形或规则多边形中的至少一种。

这样，可以使得通过开孔520形成的图像的形状也规则，便于后续的图像翻转和拼接，便于合成完整的指纹图像。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，屏幕500还包括至少一个红外光源54和发光层55，至少一个红外光源54设置于以下至少一个位置：发光层55和发光层55的下方。

这样，红外光源54的位置不会影响屏幕500本身的发光光路，又由于红外光线人眼不可见，因而红外光源54的设置不会影响屏幕500的正常显示。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，发光层55包括发光像素550，红外光源54与发光像素550以及图像传感器53交错分布。

这样，红外光源54、发光像素550和图像传感器53之间不会相互遮挡，不会影响屏幕500发光层55的原发光光路，不会影响屏幕500正常显示。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，红外光源54与开孔520对应设置。

这样，红外光源54发出的红外光线，可以更多地穿过与红外光源54对应设置的开孔520，投射在盖板50上方的内表面56上，从而提高光能的利用率。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，发光层55包括多个发光像素550，至少一个红外光源54、多个图像传感器53与发光像素550同层设置，红外光源54和多个图像传感器53设置于发光像素550的间隙。

这样，可以将红外光源54和图像传感器53集成到屏幕500的原有发光层55中，从而可以节省屏幕500内部的空间，减小屏幕500需要增加的厚度。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，红外光源54为红外激光器或红外发光二极管中的至少一种。

这样，可以通过红外激光器或红外发光二极管引入红外光线。

第二方面，本申请实施例提供了一种终端60，包括如上述第一方面及第一方面的任一项中的屏幕500。

关于第二方面的有益效果，可以参见第一方面及第一方面任一种实现方式中的相关描述，这里不再赘述。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，终端60还包括至少一个红外光源540，至少一个红外光源540设置于屏幕500的侧面。

这样，红外光源540的位置不会影响屏幕500本身的发光光路，又由于红外光线人眼不可见，因而红外光源540的设置不会影响屏幕500的正常显示，并且不会增加屏幕的厚度。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，接触层51为盖板50，至少一个红外光源540设置于盖板50的侧面，至少一个红外光源540以第一入射角导入红外光线，第一入射角大于红外光线由盖板50进入空气的临界角。

这样，在指纹接触屏幕500之前，可以将红外光线限制在接触层51内，而不会泄漏到图像传感器53上。而当指纹与屏幕500接触时，才会有红外光线投射到图像传感器53上成像，从而可以提高图像传感器53成像和不成像时接收到的红外光线的光能比率，提高指纹成像质量。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，至少一个红外光源540通过导入***，从盖板50的侧面以第一入射角导入红外光线，导入***包括导光柱、棱镜、透镜和反光杯中的至少一个。

这样，可以通过多种方式引入红外光源540。

附图说明

图1为现有技术中提供的一种指纹检测成像示意图；

图2为本申请实施例提供的一种发光层的剖面图；

图3为本申请实施例提供的一种发光层的顶视图；

图4为本申请实施例提供的一种OLED屏幕的剖面图；

图5为本申请实施例提供的一种手机的结构示意图；

图6a为本申请实施例提供的一种指纹成像示意图；

图6b为本申请实施例提供的一种红外截止层的顶视图；

图7为本申请实施例提供的一种发光角度的映射范围示意图；

图8为现有技术中提供的另一种指纹成像示意图；

图9为本申请实施例提供的一种屏幕的剖面图；

图10为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种发光层的顶视图；

图12为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图14为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图15为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图16为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图17为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图18为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图19为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图20为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图；

图21为本申请实施例提供的导入***的示意图；

图22为本申请实施例提供的另一种指纹成像示意图。

具体实施方式

为了便于理解，示例的给出了部分与本申请实施例相关概念的说明以供参考。如下所示：

全反射：又称全内反射，指光由光密介质(即光在此介质中的折射率大的)射到光疏介质(即光在此介质中折射率小的)的界面时，全部被反射回原介质内的现象。

散射：是指被投射波照射的物体表面曲率较大甚至不光滑时，其二次辐射波在角域上按一定的规律作扩散分布的现象。

发光像素：OLED屏幕中的发光点，具体对应R、G、B三种像素，因而称为发光像素。

发光角度：发光像素发出的光线的散射角度。

undercell模式：屏幕下模式。

incell模式：屏幕内模式。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

并且，在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本申请中涉及到的屏幕为OLED屏幕。与传统LCD屏幕的显示方式不同，OLED屏幕不包括背光灯，且采用较薄的有机材料涂层和玻璃基板制成，当有电流通过时，有机材料自身就会发光。OLED屏幕可以更薄，可视角度更大，并且能够节省所在终端的耗电量。OLED屏幕通常为层叠结构，示例性的，OLED屏幕的一种剖面图可以参见图4，OLED屏幕40可以包括透明层41、发光层42和玻璃衬底层43，其中，发光层42可以包括公共阴极31、发光像素32、金属阳极33和金属TFT走线34等。需要说明的是，图4所示的结构仅是OLED屏幕的一种示例性说明，OLED屏幕还可以为其它结构，本申请实施例不对其做具体限定。

本申请实施例中涉及到的终端为包括OLED屏幕的终端设备，例如可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等设备。

具体的，本申请实施例以手机为例，对本申请实施例提供的终端进行介绍。如图5所示，手机10可以包括：屏幕11、处理器12、存储器13、电源14、射频(radio frequency，RF)电路15、重力传感器16、音频电路17、扬声器18、麦克风19等部件，这些部件之间可以以总线连接，也可以直连连接。本领域技术人员可以理解，图5中示出的手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

屏幕11可以为触控显示面板，具有显示和触控功能。具体的，屏幕11可以用于显示图形界面，还可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及手机的各种菜单，还可以用于实现手机10的输入和输出功能，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在屏幕11上或在屏幕11附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。此外，屏幕11还可以进行指纹检测。

处理器12是手机10的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器13内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器13内的数据，执行手机10的各种功能和处理数据，从而对手机10进行整体监控。在具体实现中，作为一种实施例，处理器12可包括一个或多个处理单元；处理器12可集成应用处理器和调制解调处理器。其中，应用处理器主要处理操作***、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器12中。

存储器13可用于存储数据、软件程序以及模块，可以是易失性存储器(volatilememory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)；或者非易失性存储器(non-volatile memory)，例如只读存储器(read-only memory，ROM)，快闪存储器(flashmemory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)；或者上述种类的存储器的组合。

电源14，可以为电池，通过电源管理***与处理器12逻辑相连，从而通过电源管理***实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

RF电路15可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将接收到的信息给处理器12处理；另外，将处理器12生成的信号发送出去。通常，RF电路包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)、双工器等。此外，RF电路15还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。

重力传感器(gravity sensor)16，可以检测手机在各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等。需要说明的是，手机10还可以包括其它传感器，比如压力传感器、光传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

音频电路17、扬声器18、麦克风19可提供用户与手机10之间的音频接口。音频电路17可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器18，由扬声器18转换为声音信号输出；另一方面，麦克风19将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路17接收后转换为音频数据，再将音频数据输出至RF电路15以发送给比如另一手机，或者将音频数据输出至处理器12以便进一步处理。

尽管未示出，手机10还可以包括无线保真(wireless fidelity，WiFi)模块、蓝牙模块、全球定位***(global positioning system，GPS)导航模块、摄像头等功能模块，在此不再一一赘述。

具体的，以下将结合图5所示的手机10，对本申请实施例提供的屏幕500及终端60进行详细说明。需要说明的是，本申请实施例所提供的终端60也可以是除图5所示手机之外的其他任一终端设备。

在图1所示的现有underncell模式的全屏指纹检测方案中，由于OLED屏幕的透光率有限，因而当图像传感器位于OLED屏幕下方时，用于指纹成像的光能利用率低，对图像传感器的灵敏度要求高，难以实现全屏指纹成像。本申请实施例提供一种incell模式的全屏指纹方案，通过在屏幕内集成成像***和图像传感器，利用红外波段实现全屏光学指纹检测。以下将通过具体实施例进行详细说明。

参见图6a，本申请实施例提供了一种屏幕500，该屏幕500为OLED屏幕，该屏幕500可以包括接触层51、红外截止层52和多个图像传感器53。红外截止层52设置于接触层51的上表面和多个图像传感器53之间，用于阻止红外光线穿过，且红外截止层52中设置有多个开孔520。接触层51用于，当目标体与接触层51的上表面接触时，将目标体与接触层51上表面的接触界面上的红外光线，反射和/或散射回接触层51内部。开孔520用于，使得从接触界面上反射和/或散射回接触层51内部的红外光线穿过，以投射在图像传感器53上成像。

其中，目标体是需要在屏幕500上成像的目标，例如可以是指纹，当然也可以是其他物体。接触层51通常位于屏幕500的最上层，用于与指纹等目标体直接接触。本申请以下实施例将以目标体为指纹为例进行说明。

图像传感器53为光电传感器，用于检测在图像传感器53上成像的红外光线，并将红外光信号转换成电信号，以便处理电路进行指纹处理。图像传感器53具体可以是光电二极管PD。此外，光电传感器53还可以是CMOS图像传感器或CCD图像传感器等。其中，采用光电二极管PD进行指纹成像的成本较低。

红外截止层52采用红外截止材料，可以阻止红外光线穿过。红外截止材料具体可以是红外吸收材料，例如在玻璃或者树脂中掺杂具有红外吸收特性的染料或者离子等；也可以是红外截止薄膜材料。或者，红外截止层52也可以采用液晶材料形成。参见图6b所示的红外截止层52的顶视图，红外截止层52包括开孔520处和非开孔处，开孔520处用于透过红外光线，非开孔处用于阻止红外光线穿过。其中的开孔520可以通过各种加工方式获得。示例性的，当红外截止层52采用红外吸收材料时，具体可以通过整块材料注塑或者冲压形成红外截止层52中的开孔520，也可以通过光刻工艺在掺杂时直接留出开孔520形成；当红外截止层52采用红外截止薄膜材料形成开孔520时，具体可以在工艺过程中通过光刻或通过激光打孔等方式留出开孔520。

由于红外截止层52设置于接触层51上方的内表面56和多个图像传感器53层之间，且红外截止层52设置有多个开孔520，因而当指纹与接触层51的上表面接触时，投射在接触层51上方内表面56上的部分红外光线，从指纹与接触层51的接触界面上反射和/或散射回屏幕500的接触层51内部，并通过开孔520投射在图像传感器53上，而红外光线则不会从红外截止层52的非开孔处穿过，从而利用小孔成像原理在图像传感器53上形成指纹图像。其中，设置有开孔520的红外截止层52还可以称为成像***。

并且，由于成像***中红外截止层52采用的红外截止材料仅在红外波段起作用，而对可见光完全透明，即红外截止层52非开孔520区域仅阻止红外光线穿过，而不影响可见光的正常传输。因而，屏幕500内集成的成像***不会影响屏幕500本身的发光光路，从而不会影响屏幕500的正常显示。其中，屏幕500的发光光路用于屏幕500的正常界面显示。

其中，开孔520的大小满足光学成像要求，开孔520的孔径为微米级。在本申请实施例中，红外光线通过开孔520的约束或汇聚从而在图像传感器53上成像的过程符合小孔成像原理，开孔520的大小满足小孔成像的要求，通常为几微米到几百微米之间。开孔520的形状可以为圆形、矩形或各种多边形等中的一种或多种。尤其地，当开孔520为多边形时，具体可以是规则的多边形，这样可以使得通过开孔520形成的图像的形状也规则，便于后续的图像翻转和拼接，便于合成完整的指纹图像。

因而，依据小孔成像原理，当指纹与接触层51的上表面接触时，从接触层51内部投射在指纹与接触层51的上表面的接触界面上的红外光线，反射和/或散射回接触层51内部，从而穿过红外截止层52上的开孔520，投射到图像传感器53上成像。

因此，本申请实施例提供的屏幕500，通过在屏幕500内集成成像***和图像传感器53，从而利用红外波段进行指纹成像，可以实现incell模式的全屏指纹检测。其中，通过在红外截止层52中设置开孔520，使得红外光线可以直接穿过开孔520投射在图像传感器53上从而成像，且红外光线不会像现有技术中的光线那样需要经过屏幕底部电极和发光层等的衰减，因而可以提高光能的利用率。并且，由于红外光线为非可见光，且成像***中红外截止层52对可见光没有影响，因而红外光线的引入不会影响屏幕500的发光光路，不会影响屏幕500的正常显示。

进一步地，本申请实施例提供的屏幕500还可以包括至少一个发光光源54及发光层55，该至少一个红外光源54可以设置于以下至少一个位置：发光层55中和发光层55的下方。这样，红外光源54的位置不会阻挡屏幕500本身的发光光路，又由于红外光线人眼不可见，因而红外光源54的设置不会影响屏幕500的正常显示。其中，红外光源54指可以发出红外光线的光源，例如可以是红外激光器或红外发光二极管等中的至少一种。

进一步地，在本申请实施例提供的屏幕500中，图像传感器53可以设置于发光层55发光角度551的映射范围之外。其中，发光层55的发光角度551是指发射的光线的散射角度。具体的，发光层55中可以包括多个发光像素550，发光层55的发光角度是指发光层55中发光像素550的发光角度551，发光像素550具体可以包括R、G、B三种。参见图7，发光角度551的映射范围是指发光像素550的发光角度551可以辐射的范围，即图7中竖线填充部分。当图像传感器53设置于图7所示的映射范围之外时，图像传感器53的设置不会影响屏幕500本身的发光光路，不会影响屏幕500的正常显示。

这样，在本申请实施例提供的屏幕500中，由于红外光线为非可见光，且红外截止层52所采用的材料，红外光源54设置的位置，以及图像传感器53设置的位置，均不影响屏幕500本身的发光光路，因而增加指纹检测后的屏幕500仍然能够正常显示。

并且，如图1所示的undercell模式的全屏指纹方案由于在屏幕500的下方增加了成像***和图像传感器53，因而较大地增加了屏幕500的厚度。而在本申请实施例提供的屏幕500中，由于成像***和图像传感器53均集成到屏幕500内部，因而可以使得屏幕500的厚度增加较小。

现有技术提供了另一种全屏指纹方案，如图8所示，在OLED屏幕现有结构的内部加入光学成像***71，实现屏幕内(incell模式)指纹成像和检测。但图8中增加的光学成像***71会影响到OLED屏幕本身的发光光路，从而影响屏幕的正常显示。而本申请提供的屏幕500中集成的成像***则不会影响屏幕500的正常显示。

而且，相比于采用屏幕500自身OLED光源进行指纹成像的方式，本申请实施例通过引入红外光源54进行指纹成像，能够在照射光强、照明范围、光准直性等光源设计上有更灵活的优化空间。并且，图像传感器53通常采用光电二极管PD，而当前PD在红外波段的响应较可见光波段更高，可以获得更好的指纹成像质量。

在本申请实施例的一种具体实现方式中，参见图9，接触层51具体可以为盖板50，屏幕500可以包括盖板50、发光层55、发光像素550、光学胶(optically clear adhesive，OCA)58、偏光片59、封装玻璃层57以及玻璃衬底层510。其中，盖板50通常为玻璃盖板，也可以为蓝宝石盖板或透明塑料盖板等，用于保护屏幕500内部的各个组件。以下将以图9所示结构的屏幕500为例进行说明。

在图9所示结构的屏幕500的一种具体实现方式中，玻璃盖板50的厚度可以为0.7mm，光学胶58的厚度可以为0.2mm，偏光片59的厚度可以为0.15mm，封装玻璃层57的厚度可以为0.2mm，玻璃衬底层510的厚度可以为0.2mm。

在本申请实施例的一种实现方式中，至少一个红外光源54可以设置于发光层55中，即至少一个红外光源54可以与发光像素550同层设置。

具体的，参见图10所示的指纹成像示意图和图11所示的发光层55的顶视图，发光层55中的多个发光像素550可以形成发光像素550阵列，红外光源54可以设置于发光像素550的间隙，从而形成红外光源54阵列。在图11中，圆圈、正方形和棱形三种图案分别表示R、G、B三种发光像素550，三角形图案表示图像传感器53，星形图案表示红外光源54。具体的，发光像素550阵列中的所有或部分间隙可以设置有红外光源54，且每个间隙可以设置有一个或多个红外光源54，这里不做具体限定。这样，可以将红外光源54集成到屏幕500的原有发光层55中，从而可以节省屏幕500内部的空间，减小屏幕500需要增加的厚度。并且，与红外光源54设置于盖板50侧面等其它实现方式相比，将红外光源54集成在发光层55中，可以减少外部光源、驱动以及光耦合等***，减小整个***的复杂度和所占空间，提高集成度。需要说明的是，图11所示的发光像素550、图像传感器53和红外光源54的排列方式仅是一种示例性的说明，并不作为本申请实施方式的具体限定。

在另一种实现方式中，至少一个红外光源54可以设置于发光层55的下方。例如，参见图12，至少一个红外光源54可以设置于发光层55下方的玻璃衬底层510。

在图10和图12所示的结构中，红外光源54发出的红外光线可以从下往上透过红外截止层52的开孔520投射在盖板50上方的内表面56上，当指纹与盖板50的任意区域接触时，盖板50内部投射在指纹与盖板50上表面的接触界面上的红外光线，从接触界面上指纹脊和指纹谷的地方产生向下反射和/或散射的红外光线，从而返回屏幕500内部，穿过开孔520，并投射在图像传感器53上成像。其中，由于指纹脊和盖板50直接接触，皮肤与盖板50的折射率相近，红外光线在指纹脊与盖板50的界面上的光反射较弱；指纹谷和盖板50不直接接触，中间存在空气间隙，空气和盖板50折射率相差较大，红外光线在指纹谷与盖板50的界面上的光反射较强。因此指纹脊和指纹谷向下反射和/或散射的红外光线经过开孔520在图像传感器53上可以形成明暗条纹的图像。进而，还可以对不同图像传感器53上的图像进行翻转、拼接，合成完整的指纹图像，并通过处理电路进行指纹检测等处理。

尤其地，当至少一个红外光源54设置于发光层55和/或发光层55的下方时，红外光源54可以与红外截止层52的开孔520对应设置。这样，红外光源54发出的红外光线，可以更多地穿过与红外光源54对应设置的开孔520，投射在盖板50上方的内表面56上，从而提高光能的利用率。其中，这里的对应设置是指红外光源54位于开孔520的正下方。可以理解的是，红外光源54也可以不与开孔520对应设置，本申请实施例对此不予限定。

并且，当至少一个红外光源54设置于发光层55和/或发光层55的下方时，红外光源54与发光像素550以及图像传感器53可以交错分布。这样，红外光源54、发光像素550和图像传感器53之间不会相互遮挡，不会影响屏幕500发光层55的原发光光路，不会影响屏幕500正常显示。其中，这里的交错分布并不限定红外光源54与发光像素550以及图像传感器53设置于同一层，红外光源54与发光像素550以及图像传感器53也可以设置于不同层。

此外，至少一个红外光源54还可以同时设置于发光层55中，以及发光层55的下方，例如，至少一个红外光源54同时分布在发光层55的发光像素550的间隙以及玻璃衬底层510中。这样，可以提高***设计和实现的灵活度。

值得注意的是，在本申请实施例中，红外光源54通常不设置于发光层55的上方，主要原因是由于红外光源54以及与红外光源54配合的电极等材料通常不透光，因而会阻挡到屏幕500发光像素550的发光光路。并且，红外光源54通常会远离图像传感器53的检测面设置，主要原因是由于当红外光源54靠近图像传感器53的检测面设置时，红外光源54发出的红外光线可能导致图像传感器53曝光，从而影响图像传感器53检测到的来自指纹的红外光线的百分比，影响指纹成像效果。

在本申请实施例中，多个图像传感器53设置于发光层55的发光角度551的映射范围之外，可以包括以下几种情况：

第一种情况，多个图像传感器53设置于发光层55中，多个图像传感器53与发光层55中的发光像素550同层设置。在该种情况下，参见图10和图12，多个图像传感器53可以设置于发光层55发光像素550的间隙中，形成图像传感器53阵列。其中，发光像素550的每个间隙中可以包括一个图像传感器53，或者发光像素550的每个间隙中可以包括一个小的图像传感器53阵列。在第一种情况下，设置于发光像素550间隙的图像传感器53，位于发光像素550的发光角度551的映射范围之外，因而不会阻挡发光像素550的发光光路。并且，该种情况下，由于可以将图像传感器53集成到屏幕500的原有发光层55中，从而可以节省屏幕500内部的空间，减小屏幕500的厚度。

尤其地，至少一个红外光源54、多个图像传感器53与发光像素550可以同层设置。具体的，参见图10，红外光源54和多个图像传感器53可以设置于发光像素550的间隙。这样，可以将红外光源54和图像传感器53均集成到屏幕500的原有发光层55中，从而可以更多地节省屏幕500内部的空间，减小屏幕500的厚度。

第二种情况，多个图像传感器53设置于发光层55的下方。例如，参见图13和图14，多个图像传感器53可以设置于发光层55下方的玻璃衬底层510。该种情况下，图像传感器53一定位于发光像素550的发光角度551的映射范围之外，因而不会阻挡发光像素550的发光光路。

第三种情况，多个图像传感器53位于发光层55的上方，且靠近发光层55设置。由图7所示的发光像素550的发光角度551的映射范围可知，越靠近屏幕500的上方，映射范围越大，因而当图像传感器53设置于发光层55的上方时，图像传感器53可以靠近发光层55设置，这样更容易在发光角度551的映射范围之外，从而更不容易阻挡发光像素550的发光光路。在一种可能的实现方式中，参见图15，屏幕500还可以包括发光层55上方的封装玻璃层57，多个图像传感器53设置于封装玻璃层57的上层。

进一步地，该屏幕500为层叠结构，多个图像传感器53还可以设置在多层，且多个图像传感器53的位置可以为以下任意位置的组合：发光层55、发光层55的下方、发光层55的上方且靠近发光层55。例如，多个图像传感器53设置于发光层55和发光层55下的玻璃衬底层510这两层中。这样，可以提高***设计和实现的灵活度。

尤其地，图像传感器53与开孔520可以对应设置。这样，从开孔520穿过的红外光线可以更多地投射到图像传感器53上，从而提高光能利用率，提高指纹成像质量。

在一种可能的实现方式中，开孔520可以和红外光源54对应设置，且开孔520可以和图像传感器53对应设置，红外光源54与图像传感器53可以交错设置。这样，红外光源54可以通过对应设置的开孔520，更多地将红外光线投射到接触层51上方的内表面56上，指纹脊处的红外光线穿过开孔520后，可以更多地投射在对应设置的图像传感器53上，从而提高光能利用率，提高指纹成像质量。

进一步地，在本申请实施例中，以上是以红外截止层52位于盖板50的下方为例进行说明的，红外截止层还可以位于屏幕500中的其它位置，例如位于封装玻璃层57的上层且与封装玻璃层57相邻设置，这里不再赘述。

并且，在本申请实施例中，红外截止层52具体可以为多层，各红外截止层52中开孔520的数量和形状可以相同也可以不同。其中，示例性的实施方案可以参见图16。

在一种可能的实现方式中，同一层红外截止层52中开孔520的大小和形状相同。这样，通过开孔520形成的图像的形状也规则，便于后续的图像翻转和拼接，便于合成完整的指纹图像。

在一种具体的实现方式中，参见图17，红外截止层52包括N层，各红外截止层52间以距离L等间距分布；其中， 表示向上取整，x＝d/D，d表示开孔520的孔径，D表示相邻开孔520的距离；L＝H/N，H表示最上层的红外截止层52到图像传感器53的距离。

这样，N层红外截止层52中的开孔520可以等效为具有一定径深比的孔径光阑，从而可以有效抑制相邻成像孔的杂散光串扰，提高成像清晰度和对比度。

另外，需要说明的是，在本申请实施例中，当图像传感器53或红外光源54设置于屏幕500的某一层(例如玻璃衬底层510)之上或者某一层之下时，具体可以堆叠在该层之上或者该层之下，也可以在该层中设置开槽，并将图像传感器53或红外光源54设置于开槽中，从而实现将图像传感器53或红外光源54设置于该层之上或者该层之下。

上述图6a-图17所示结构的屏幕500具体可以是手机或其它终端的屏幕。

本申请实施例还提供一种终端60，包括上述图6a-图17所示结构的屏幕500，通过在屏幕500内集成设置有开孔520的红外截止层52和图像传感器53，可以利用红外波段进行指纹成像，实现incell模式的全屏指纹检测。

进一步地，该终端60在包括图6a-图17所示结构的屏幕500的基础上，还可以包括至少一个红外光源540。参见图18，与上述红外光源54不同的是，红外光源540设置于屏幕500的侧面。这样，红外光源540的位置不会影响屏幕500本身的发光光路，又由于红外光线人眼不可见，因而红外光源540的设置不会影响屏幕500的正常显示，并且不会增加屏幕的厚度。

具体的，当接触层51为盖板50时，至少一个红外光源540可以设置于盖板50的侧面。当红外光源540设置于盖板50的侧面时，具体可以位于屏幕500所在手机等终端60的边框处，这样可以使得红外光源540的设置不占用屏幕500的内部空间，从而不会增加屏幕500的厚度。

在一种可能的实现方式中，参见图19和图20，当红外光源540设置于盖板50的侧面，可以以第一入射角导入红外光线，第一入射角大于红外光线由盖板50进入空气的临界角，使得红外光线投射在屏幕500上方的内表面56即盖板50上方与空气接触一侧的内表面56时，红外光线可以在盖板50内进行全反射，因而红外光线可以被限制在盖板50内，而不会泄漏到图像传感器53上。而当指纹与盖板50的上表面接触时，全反射条件被破坏，使得部分红外光线从指纹与盖板50的接触界面上反射和/或散射回屏幕500内部，并通过开孔520投射在图像传感器53上成像。这样，可以提高图像传感器53成像和不成像时接收到的红外光线的光能比率，提高指纹成像质量。

具体的，如图19和图20所示，当指纹与盖板50的任意区域接触时，指纹脊的地方接触界面为皮肤，折射率和盖板50接近，会破坏全反射条件，使得一部分红外光线在指纹与盖板50的接触界面上的指纹脊处产生向下反射和/或散射的红外光线，并重新穿回屏幕500内部；指纹谷的地方接触界面仍为空气，仍满足全反射条件，不会产生向下散射的红外光线。指纹脊的地方在破坏全反射条件后产生的反射和/或散射的红外光线，经过红外截止层52的开孔520，投射在图像传感器53上成像。进而，还可以对不同图像传感器53上的图像进行翻转、拼接，合成完整的指纹图像，并通过处理电路进行指纹检测等处理。

其中，图18-图20中所示的至少一个红外光源540具体可以通过导入***从盖板50的侧面以第一入射角导入红外光线。示例性的，参见图21，这里的导入***可以包括导光柱72、棱镜73、透镜74和反光杯75中的至少一个。

另外，虽然图18-图21中仅示出了一个红外光源540，但可以理解的是，位于屏幕500侧面的红外光源540也可以为多个，这里不再赘述。

需要说明的是，红外光源540可以作为本申请实施例中红外光源54的替代方案或追加方案，即终端60中可以只包括至少一个红外光源54，或者可以只包括至少一个红外光源540，或者可以同时包括至少一个红外光源54和至少一个红外光源540。也就是说，终端60中包括的红外光源的位置可以是以下位置的任意组合：发光层55、发光层55的下方以及屏幕500的侧面，从而可以提高***设计和实现的灵活度。

此外，值得强调的是，当终端60包括红外光源540时，红外截止层52以及图像传感器53仍可以采用图6a-图17中的方式进行设置。例如，参见图22，图像传感器53可以设置于偏光片59的上层。关于其它类似的设置方式，这里不再赘述。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种屏幕(500)，其特征在于，所述屏幕(500)为有机发光二极管OLED屏幕，所述屏幕(500)包括：接触层(51)、红外截止层(52)和多个图像传感器(53)；

其中，所述红外截止层(52)设置于所述接触层(51)的上表面和所述多个图像传感器(53)之间，所述红外截止层(52)用于阻止红外光线穿过，所述红外截止层(52)中设置有多个开孔(520)；

所述接触层(51)用于，当目标体与所述接触层(51)的上表面接触时，将所述目标体与所述上表面的接触界面上的红外光线，反射和/或散射回所述接触层(51)内部；

所述开孔(520)用于，使得从所述接触界面上反射和/或散射回所述接触层(51)内部的红外光线穿过，以投射在所述图像传感器(53)上成像。

2.根据权利要求1所述的屏幕(500)，其特征在于，所述屏幕(500)还包括发光层(55)，所述多个图像传感器(53)设置于所述发光层(55)的发光角度(551)的映射范围之外。

3.根据权利要求2所述的屏幕(500)，其特征在于，所述多个图像传感器(53)设置于所述发光层(55)中；

或者，所述多个图像传感器(53)设置于所述发光层(55)的下方。

4.根据权利要求2或3所述的屏幕(500)，其特征在于，所述多个图像传感器(53)位于所述发光层(55)的上方，且靠近所述发光层(55)设置。

5.根据权利要求4所述的屏幕(500)，其特征在于，所述屏幕(500)还包括位于所述发光层(55)上层的封装玻璃层(57)，所述多个图像传感器(53)设置于所述封装玻璃层(57)的上层。

6.根据权利要求2所述的屏幕(500)，其特征在于，所述屏幕(500)为层叠结构，所述多个图像传感器(53)设置在多层。

7.根据权利要求2-6任一项所述的屏幕(500)，其特征在于，所述图像传感器(53)与所述开孔(520)对应设置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的屏幕(500)，其特征在于，所述红外截止层(52)包括N层，各红外截止层(52)间以距离L等间距分布；其中，所述 表示向上取整，x＝d/D，d表示所述开孔(520)的孔径，D表示相邻开孔(520)的距离；L＝H/N，H表示最上层的红外截止层(52)到所述图像传感器(53)的距离。

9.根据权利要求8所述的屏幕(500)，其特征在于，同一层所述红外截止层(52)中所述开孔(520)的大小和形状相同。

10.根据权利要求1-9任一项所述的屏幕(500)，其特征在于，所述开孔(520)的大小满足光学成像要求，所述开孔(520)的孔径为微米级。

11.根据权利要求1-10任一项所述的屏幕(500)，其特征在于，所述图像传感器(53)为光电二极管。

12.根据权利要求1-11任一项所述的屏幕(500)，其特征在于，所述红外截止层(52)采用红外吸收材料、红外截止薄膜材料或液晶材料形成。

13.根据权利要求1-12任一项所述的屏幕(500)，其特征在于，所述开孔(520)的形状包括圆形、矩形或规则多边形中的至少一种。

14.根据权利要求1所述的屏幕(500)，其特征在于，所述屏幕(500)还包括至少一个红外光源(54)和发光层(55)，所述至少一个红外光源(54)设置于以下至少一个位置：所述发光层(55)中和所述发光层(55)的下方。

15.根据权利要求14所述的屏幕(500)，其特征在于，所述发光层(55)包括发光像素(550)，所述红外光源(54)与所述发光像素(550)以及所述图像传感器(53)交错分布。

16.根据权利要求14所述的屏幕(500)，其特征在于，所述发光层(55)包括多个发光像素(550)，所述至少一个红外光源(54)、所述多个图像传感器(53)与所述发光像素(550)同层设置，所述红外光源(54)和所述多个图像传感器(53)设置于所述发光像素(550)的间隙。

17.根据权利要求14-16任一项所述的屏幕(500)，其特征在于，所述红外光源(54)与所述开孔(520)对应设置。

18.根据权利要求14-17任一项所述的屏幕(500)，其特征在于，所述红外光源(54)为红外激光器或红外发光二极管中的至少一种。

19.一种终端(60)，其特征在于，包括如权利要求1-18任一项所述的屏幕(500)。

20.根据权利要求19所述的终端(60)，其特征在于，所述终端(60)还包括至少一个红外光源(540)，所述至少一个红外光源(540)设置于所述屏幕(500)的侧面。

21.根据权利要求20所述的终端(60)，其特征在于，所述接触层(51)为盖板(50)，所述至少一个红外光源(540)设置于所述盖板(50)的侧面，所述至少一个红外光源(540)以第一入射角导入红外光线，所述第一入射角大于所述红外光线由所述盖板(50)进入空气的临界角。

22.根据权利要求21所述的终端(60)，其特征在于，所述至少一个红外光源(540)通过导入***，从所述盖板(50)的侧面以第一入射角导入红外光线，所述导入***包括导光柱、棱镜、透镜和反光杯中的至少一个。