CN111213152A - 光学图像采集单元、光学图像采集***、显示屏和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种光学图像采集单元(10)、光学图像采集***、显示屏和电子设备。该光学图像采集单元(10)包括：光电感应单元(201)，设置在显示屏的薄膜晶体管TFT层(200)；光学会聚器件(401)，设置在所述TFT层(200)上方；光阑(301)，设置在所述TFT层(200)和所述光学会聚器件(401)之间，其中，所述光阑(301)设置有窗口(303)；所述光学会聚器件(401)用于将从所述显示屏上方的目标物体反射的光信号传输至所述窗口(303)，所述光信号经由所述窗口(303)传输至所述光电感应单元(201)。该方案能够提升光学图像采集的性能。

Description

光学图像采集单元、光学图像采集***、显示屏和电子设备

技术领域

本申请实施例涉及信息技术领域，并且更具体地，涉及一种光学图像采集单元、光学图像采集***、显示屏和电子设备。

背景技术

随着终端行业的高速发展，生物特征识别技术，例如，指纹识别技术，越来越受到人们重视。

在生物特征识别技术中，光学图像采集方式是其中比较重要的实现方式。随着终端产品的发展，对生物特征识别的要求越来越高，例如，要求较大的识别区域和较小的装配空间，相应地，对光学图像采集产品的要求也越来越高。

因此，如何提升光学图像采集产品的性能，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种光学图像采集单元、光学图像采集***、显示屏和电子设备，能够提升光学图像采集产品的性能。

第一方面，提供了一种光学图像采集单元，包括：。

光电感应单元，设置在显示屏的薄膜晶体管TFT层；

光学会聚器件，设置在所述TFT层上方；

光阑，设置在所述TFT层和所述光学会聚器件之间，其中，所述光阑设置有窗口；

所述光学会聚器件用于将从所述显示屏上方的目标物体反射的光信号会聚至所述窗口，所述光信号经由所述窗口传输至所述光电感应单元。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏的发光层设置在所述光学会聚器件和所述TFT层之间，所述光阑设置在所述显示屏的发光层。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏的发光层设置在所述TFT层下方，所述光阑设置在所述显示屏中位于所述TFT层上方的基底层。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏的发光层包括多个有机发光二极管OLED发光单元，所述光阑设置在相邻OLED发光单元之间。

在一些可能的实现方式中，所述光学图像采集单元还包括：

滤光单元，设置于所述目标物体到所述光电感应单元之间的光路中，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。

在一些可能的实现方式中，所述滤光单元设置在所述光学会聚器件的上方，或设置在所述光学会聚器件的下表面，或设置在所述光电感应单元的上表面。

在一些可能的实现方式中，所述光学会聚器件的下表面到所述光阑的距离为所述光学会聚器件的焦距和所述光学会聚器件的光心到所述光学会聚器件的下平面的距离之差。

在一些可能的实现方式中，所述光阑的下表面到所述光电感应单元的距离根据所述光电感应单元的面积和经过所述光学会聚器件的焦点的光线的发散角确定。

在一些可能的实现方式中，所述光电感应单元检测的光信号用于形成采集图像的一个像素。

在一些可能的实现方式中，所述光电感应单元用于接收所述光信号以获取所述目标的指纹信息。

在一些可能的实现方式中，所述光电感应单元设置所述TFT层的TFT器件之间。

在一些可能的实现方式中，所述光电感应单元复用所述TFT层的电路以实现光电检测功能。

第二方面，提供了一种光学图像采集***，包括第一方面或第一方面中任一可能的实现方式中的光学图像采集单元构成的阵列。

第三方面，提供了一种光学图像采集***，包括：

光电感应阵列，包括呈阵列式分布的多个光电感应单元，设置在显示屏的薄膜晶体管TFT层；

光学会聚器件阵列，设置在所述TFT层上方；

光阑阵列，设置在所述TFT层和所述光学会聚器件阵列之间，其中，所述光阑阵列中的每个光阑设置有窗口；

所述光学会聚器件阵列用于将从所述显示屏上方的目标反射的光信号会聚至光阑阵列的窗口，所述光信号经由所述窗口传输至光电感应阵列。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏的发光层设置在所述光学会聚器件和所述TFT层之间，所述光阑阵列设置在所述显示屏的发光层。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏的发光层设置在所述TFT层下方，所述光阑阵列设置在所述显示屏中位于所述TFT层上方的基底层。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏的发光层包括多个OLED显示单元，所述光阑阵列包括多个光阑，所述多个光阑间隔设置在所述显示屏的所述多个OLED发光单元中。

在一些可能的实现方式中，所述光学图像采集***还包括：

滤波层，设置于所述目标到所述光电感应阵列之间的光路中，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。

在一些可能的实现方式中，所述滤波层设置在所述光学会聚器件阵列的上方，或设置在所述光学会聚器件阵列的下表面，或设置在所述光电感应阵列上表面。

在一些可能的实现方式中，所述滤光层包括多个滤光单元，每个滤光单元对应一个光电感应单元，或者对应多个光电感应单元。

在一些可能的实现方式中，所述光学会聚器件层中的光学会聚器件的尺寸只覆盖光电感应单元，或者同时覆盖光电感应单元和显示屏的发光单元。

在一些可能的实现方式中，所述光学会聚器件的下表面到所述光阑的距离为所述光学会聚器件的焦距和所述光学会聚器件的光心到所述光学会聚器件的下平面的距离之差。

在一些可能的实现方式中，所述光阑层的平面到所述感应阵列的距离根据所述光电感应单元的面积和经过所述光学会聚器件的焦点的光线的发散角确定。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏为具有多个OLED显示单元的OLED屏，且所述光学图像采集***的指纹检测区域位于所述OLED屏的显示区域，并采用所述指纹检测区域的OLED的发光单元作为激励光源；其中，所述光学图像采集***接收的光信号为所述OLED发光单元发出的光信号照射到所述OLED屏上方的目标物体而形成的反射光，所述反射光携带有所述目标物体的生物特征信息。

第四方面，提供了一种显示屏，包括：

如第一方面或第一方面中任意可能实现方式中的光学图像采集***，或，如第二方面或第二方面中任意可能实现方式中的光学图像采集***。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏还包括：

第一基底层，设置在所述显示屏的TFT层上方，其中，所述光学图像采集***的光阑阵列设置在所述基底层。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏还包括：

发光层，设置在所述TFT层下方。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏还包括：

第二基底层，设置在所述显示屏的发光层下方。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏还包括：透明介质层，设置在所述显示屏的第一基底层和所述显示屏的TFT层之间。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏还包括：

发光层，设置在所述TFT层上方，其中，所述光学图像采集***的光阑阵列设置在所述发光层。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏还包括：

基底层，设置在所述显示屏的TFT层下方。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏还包括：

显示屏附件层，设置在所述光学图像采集***的光学会聚器件阵列上方，其中，所述显示屏附件层包括偏振片，触控器件和保护玻璃。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏为具有多个有机发光二极管OLED显示单元的OLED屏，且所述光学图像采集***的指纹检测区域位于所述OLED屏的显示区域，并采用所述指纹检测区域的OLED的发光单元作为激励光源；其中，所述光学图像采集***接收的光信号为所述OLED发光单元发出的光信号照射到所述OLED屏上方的目标物体而形成的反射光，所述反射光携带有所述目标物体的生物特征信息。

第五方面，提供了一种电子设备，包括：显示屏；以及第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的光学图像采集***，或者，第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的光学图像采集***，其中，所述光学图像采集***设置于所述显示屏中。

在一些可能的实现方式中，所述显示屏为有机发光二极管OLED显示屏，所述显示屏的发光层包括多个OLED发光单元，其中，在所述光学图像采集***为生物特征识别***时，所述生物特征识别***采用至少部分OLED发光单元源作为生物特征识别的激励光源。

第六方面，提供了一种电子设备，包括：如第四方面或第四方面任意可能的实现方式中的显示屏。

本申请实施例的技术方案，通过将光电感应单元集成在显示屏的TFT层中，通过光学会聚器件将来自显示屏上方的光信号会聚至光阑的窗口，并使光信号经由窗口传输至光电传感单元以实现图像采集，相对于将模组设置在显示屏下方，可以减小产品的厚度，同时还可以提高成像质量，从而能够提升光学图像采集产品的性能。

附图说明

图1是本申请一个实施例的光学图像采集单元的示意图。

图2是滤光单元的工作原理图。

图3至图5是基于顶出射型OLED屏的光学图像采集单元的示意性结构图。

图6是本申请另一个实施例的光学图像采集单元的示意图。

图7至图9是基于底出射型OLED屏的光学图像采集单元的示意性结构图。

图10至图12是基于顶出射型OLED屏的光学图像采集***的示意性结构图。

图13至图15是基于底出射型OLED屏的光学图像采集***的示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备，例如智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(Automated Teller Machine，ATM)等其他电子设备，但本申请实施例对此并不限定。

本申请实施例的技术方案可以用于光学生物特征识别或者其他光学图像采集，其中，光学生物特征识别除了光学指纹识别外，还可以为其他生物特征识别，例如，活体识别等，本申请实施例对此也不限定。为了便于理解本申请实施例的技术方案，下面首先对光学生物特征识别技术进行介绍。

光学生物特征识别技术使用从设备显示组件的顶面返回的光来进行指纹感应和其他感应操作。该返回的光携带与该顶面接触的目标(例如手指)的信息，通过采集和检测该返回的光实现特定光学感应模块。光学感应模块的设计可以为通过恰当地配置用于采集和检测返回的光的光学元件来实现期望的光学成像。

光学生物特征识别模组，比如光学指纹模组，其主要用于采集用户的生物特征信息(比如指纹图像信息)。作为一种实施例，所述生物特征识别模组可以具体包括具有光学感应阵列的光学生物特征传感器，比如光学指纹传感器；所述光学感应阵列包括多个光学感应单元(感光单元)，且所述光学感应阵列的所在区域对应所述生物特征识别模组的生物特征采集区域。例如，所述生物特征采集区域位于显示屏的显示区域之中，因此，用户在需要对所述电子设备进行解锁或者其他生物特征验证的时候，只需要将手指按压在位于所述显示屏的生物特征采集区域，便可以实现生物特征输入操作。由于生物特征采集检测可以在所述显示屏的显示区域内部实现，采用上述结构的电子设备无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，因而可以采用全面屏方案。因此，所述显示屏的显示区域可以基本扩展到所述电子设备的整个正面。

上述的显示屏可以为自发光显示屏，其采用具有自发光的显示单元作为显示像素。比如显示屏可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏、有源矩阵有机发光二极管(Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode，AMOLED)或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。在其他替代实施例中，所述显示屏也可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)或者其他被动发光显示屏，本申请实施例对此不做限制。

另一方面，所述显示屏具体为触控显示屏，其不仅可以进行画面显示，还可以检测用户的触摸或者按压操作，从而为用户提供一个人机交互界面。比如，在一种实施例中，电子设备可以包括触摸传感器，所述触摸传感器可以具体为触控面板(Touch Panel,TP)，其可以设置在所述显示屏表面，也可以部分集成或者整体集成到所述显示屏内部，从而形成所述触控显示屏。

以显示屏采用OLED屏为例，显示屏的发光层具有呈阵列式排布的OLED显示单元阵列，所述生物特征识别模组可以利用所述OLED屏位于所述生物特征采集区域的OLED显示单元(即OLED发光单元)作为生物特征检测识别的激励光源。当然，应当理解，在其他替代实现方案中，该生物特征识别模组也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行生物特征检测识别的光信号。在这种情况下，所述生物特征识别模组不仅可以适用于如OLED屏等自发光显示屏，还可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。并且，所述生物特征识别模组的光学感应阵列具体为光探测器(Photo detector)阵列(或称为光电探测器阵列、感光单元阵列)，其包括多个呈阵列式分布的光探测器/感光单元，所述光探测器/感光单元可以作为如上所述的光学感应单元。

当手指触摸、按压或者接近(为便于描述，在本申请中统称为按压)在生物特征采集区域时，所述生物特征采集区域的显示单元发出的光线在手指发生反射并形成反射光，其中所述反射光可以携带有用户手指的生物特征信息。比如，所述光线被用户手指表面的指纹发生反射之后，由于手指指纹的指纹脊和指纹谷的反射光是不同的，因此反射光便携带有用户的指纹信息。所述反射光返回显示屏并被其下方的生物特征识别模组的光探测器阵列所接收并且转换为相应的电信号，即生物特征检测信号。电子设备基于所述生物特征检测信号便可以获得用户的生物特征信息，并且可以进一步进行生物特征匹配验证，从而完成当前用户的身份验证以便于确认其是否有权限对所述电子设备进行相应的操作。

应当理解的是，在具体实现上，电子设备还包括保护盖板，所述盖板可以具体为透明盖板，比如玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏的上方并覆盖所述电子设备的正面，且所述保护盖板表面还可以设置有保护层。因此，本申请实施例中，所谓的手指按压所述显示屏实际上可以是指手指按压在所述显示屏上方的盖板或者覆盖所述盖板的保护层表面。

在一种实施例中，光学生物特征识别模组可以设置在显示屏的下方，形成屏下生物特征识别模组。随着识别区域越来越大的需求，模组的厚度也相应会增大，这又会占据较大空间。鉴于此，本申请实施例提供了一种改进的光学图像采集方案，可以将模组设置于显示屏内，从而提升光学图像采集产品的性能。

图1示出了本申请一个实施例的光学图像采集单元10的示意图，该光学图像采集单元10可以构成光学图像采集***的一个像素单元。

如图1所示，光学图像采集单元10可以包括：

光电感应单元201，设置在显示屏的薄膜晶体管TFT层200；

光学会聚器件401，设置在所述TFT层200上方；

光阑301，设置在所述TFT层200和所述光学会聚器件401之间，其中，所述光阑301设置有窗口303；

所述光学会聚器件401用于将从所述显示屏上方的目标物体反射的光信号会聚至所述窗口303，所述光信号经由所述窗口303传输至所述光电感应单元201。

通过光学会聚器件401、光阑301、窗口303和光电感应单元201的设置，来自光学会聚器件401上方的光信号被会聚至窗口303，并通过窗口303传输至光电感应单元201。这样，光电感应单元201可以检测到来自光学会聚器件401上方对应区域的光信号，进而可以根据光信号的光强获取像素值。

光电传感单元201检测的光信号可以用于形成采集图像的一个像素，该像素表示该光学图像采集单元10上方对应区域的特征值。也就是说，一个光学图像采集单元10采集的信号形成图像的一个像素，这样，通过多个光学图像采集单元10采集的信号可以得到一副图像。

例如，以指纹检测为例，每个光学图像采集单元10会感受到其上方会聚的光强，再通过光电感应单元201转化成电信号形成指纹原始值，然后，行列拼成整个识别区的指纹图像。

在本申请实施例中，所述光学图像采集单元10可以设置在显示屏内，这样，可以最大限度复用该显示屏内的固有结构。

具体的，所述光电感应单元201用于将光信号转换为电信号。所述光电感应单元201可以包括光电二极管(Photo Diode，PD)，光电三极管(Phototransistor)，以及控制所述PD或Phototransistor的TFT器件。因此，可以将所述光电感应单元201设置在所述显示屏的薄膜晶体管(Thin film Transistor，TFT)层200，该TFT层200可以包括多个TFT器件202，用于控制OLED发光单元的发光，在一种可选实施例中，可以复用TFT层中的TFT器件用作控制PD或Phototransistor的TFT器件。或者，在其他实施例中，光信号检测电路也可以采用单独的电路，即，不复用TFT层的电路，例如新增实现光电感应单元功能的电路。

在该TFT层200中，所述光电感应单元201可以周期性间隔设置，例如，每间隔M个TFT器件202设置一个光电感应单元201，或者，在每M+1个TFT器件202中，将其中的一个TFT器件202替换为一个光电感应单元201。光学感应单元的间距可以根据图像分辨率需求，图像采集区域的大小等因素设定。

在本申请实施例中，所述光电感应单元201采用与TFT器件202相同或兼容的制备工艺进行制备，以保证所述光电图像采集单元和所述显示屏能够在集成在一起。

所述光学会聚器件401可以是各种具有会聚功能的器件，例如透镜或微透镜。可选地，所述光学会聚器件401的聚焦点位于所述窗口403内。

所述光学会聚器件401的周围可以填充高透过率低折射率材料，该材料的折射率需要低于该光学会聚器件401，以保证最够的光信号被会聚到所述窗口303。可选地，所述光学会聚器件401可以为有机材料，例如SiO2，树脂或透明胶等。可选地，所述光学会聚器件401可以采用热回流或灰度掩膜工艺等工艺制备。

所述窗口403用于通过所述光学会聚器件401会聚的光。可选地，所述光阑401中所述窗口403的数量可以为一个或多个。可选地，所述窗口403可以为圆柱形，即，所述窗口403可以为光阑401中的小孔。可选地，所述窗口403的直径大于100nm，以便于透过所需的光以进行成像。所述窗口403的直径也要小于预定值，以确保所述光阑401能够阻挡不需要的光。也就是说，所述窗口403的参数设置使得该光学图像采集单元10成像所需的光信号最大化的传输至所述光电感应单元201，而不需要的光被最大化的阻挡。例如，所述窗口403的参数可以设置为使得该光学图像采集单元10上方对应区域大致垂直向下入射的光信号最大化的传输至所述光电感应单元201，而最大化阻挡其他光信号。

在本申请实施例中，所述光学会聚器件401也可以复用显示屏内的光学会聚器件，或者，也可以采用单独的光学会聚器件，本申请实施例对此并不限定。

因此，通过将所述光学图像采集单元10可以设置在显示屏内，节约了光学图像采集产品的装配空间，另外，利用光学会聚器件对光信号进行会聚可以提高成像质量，从而能够提升光学图像采集产品的性能。

应理解，本申请实施例的各种设计适用于所有发光二极管(Light EmittingDiode，LED)类屏，比如OLED，AMOLED，Micro-LED等。以下，以显示屏为OLED屏为例，说明光学图像采集单元的具体结构。

典型的OLED屏可以包括顶出射型(Top emission)OLED屏和底出射型(Bottomemission)OLED屏，图1是一种基于顶出射性OLED屏的光学图像采集单元的典型结构，图6是一种基于底出射性OLED屏的光学图像采集单元的典型结构。

以下，结合图1至图9，分别介绍基于顶出射型OLED屏和基于底出射型OLED屏的光学图像采集单元的具体结构。

对于顶出射型OLED屏，所述显示屏的发光层300设置在所述光学会聚器件401和所述TFT层200之间，为了在所述TFT层200上方设置光阑301，在一种可选的实现方式中，可以将所述光阑301设置在所述显示屏的发光层300中。

具体地，所述显示屏的发光层300包括多个OLED发光单元(或称OLED显示单元，发光像素)302，可以在相邻的OLED发光单元之间设置所述光阑301，例如，可以间隔N个OLED发光单元设置一个光阑301，所述光阑301可以对应所述TFT层200中的一个光电感应单元201。

结合图1，以指纹检测为例，说明具体的工作原理，显示屏的OLED发光单元302可以向显示屏的指纹检测区域发光，照射在用户手指的表面，经过手指的峪和嵴的反射后，不同光强的反射光进入显示屏，经过光学会聚器件401会聚后，聚焦到光阑301的窗口303处，进一步地，该反射光经过窗口303后传输至光电感应单元201，该反射光携带有用户手指的指纹信息，所述光电感应单元201接收到所述反射光并将其转换为相应的电信号，即指纹检测信号，电子设备基于所述指纹检测信号便可以获得用户手指的指纹信息。

应理解，在本申请实施例中，所述显示屏的OLED发光单元和所述光电感应单元可以是一一对应的，或者也可以是一个OLED发光单元对应多个光电感应单元，或者多个OLED发光单元对应一个光电感应单元。

在本申请实施例中，所述光学会聚器件401与光阑301之间的距离d1的设置(即该显示屏的发光层300的厚度)需要满足使得透过该透镜的光信号能够会聚在光阑的窗口中，具体地，该显示屏的发光层300的厚度d1可以根据光学会聚器件401的焦距F与光学会聚器件401的光心的位置确定。

以所述光学会聚器件401为透镜举例，在透镜的规格确定的情况下，该显示屏的发光层300的厚度d1的设置需要满足公式d1＝f-t，其中，f为透镜401的焦距(即透镜的光心O到焦点F的距离)，t为透镜401的光心到透镜401的下平面的距离，应注意，当透镜401的光心在透镜401的下平面之上时，t为正值，透镜401的光心在透镜401的下平面之下时，t为负值。因此，通过控制f和t的大小可以达到控制显示屏的发光层300的厚度的目的，进一步可以控制显示屏的整体厚度。

在本申请实施例中，所述光阑301所在的平面到光学感应单元201的距离d2可以根据光学感应单元201的感光面积以及经过所述光学会聚器件401的焦点F的光线的发散角确定。例如，若光学感应单元201的感光面积较大，则可以设置该距离d2较小，或者，若焦点F的光线的发散角较大，则可以设置该距离d2较大。因此，通过控制光学感应单元201的感光面积以及经过所述光学会聚器件401的焦点F的光线的发散角可以控制TFT层200的厚度，进一步可以控制显示屏的整体厚度。

进一步地，在本申请一些实施例中，所述光学图像采集单元10还包括：

滤光单元402，设置于所述目标物体到所述光电感应单元201之间的光路中，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号(即光学图像采集所需波段的光信号)。

所述滤光单元402只允许目标波段的光信号透过(即，对目标波段的光信号具有高透过率)，除所述目标波段以外的光信号只具有极低的透过率。

图2是滤光单元的工作原理图，用于指纹检测的有效光发射信号入射到目标物体的表面，经过目标物体的反射进入显示屏，在传输至所述光电感应单元的过程中，除了有效光反射信号之外，环境杂散光如太阳光等无效干扰光信号也会同时进入显示屏，传输至所述光电感应单元。通过在目标物体到所述光电感应单元201之间的光路中设置滤光单元，能够保证进入光电感应单元的光信号为光学图像采集所需的有效光反射光信号，进一步根据该光信号进行处理可以得到所需的图像信息，例如指纹图像。

可选地，在一些实施例中，可以在所述目标物体到所述光电感应单元之间的光路中间的任意介质层镀膜，形成该滤光单元。可选地，滤光单元对目标波段的光的透过率大于第一阈值，例如，80％，对非目标波段的光的透过率小于第二阈值，例如20％。

可选地，所述滤光单元402可以采用多层无机盐金属，氧化物，非金属氧化物等叠层结构，或者也可以为具有一定厚度的有机材料，本申请实施例对此不作限定。

可选地，所述滤光单元402可以采用蒸镀，溅射，旋涂等方式制备，本申请实施例对此不作限定。

可选地，所述滤光单元402在所述光电感应单元201上的面积投影需要完全覆盖所述光电感应单元201，以保证最大程度的滤除干扰光信号。

图3至图5示出了滤光单元402的几种典型的设置方式，但本申请实施例并不限于此。

例如，所述滤光单元402可以设置在所述光学会聚器件401的上方，如图3所示。

又例如，所述滤光单元402可以设置在所述光学会聚器件401的下表面，如图4所示。

再例如，所述滤光单元402可以设置在所述光电感应单元201的上表面，如图5所示。

可选地，顶出射型OLED屏还可以包括基底层100，可选地，对于非柔性显示屏而言，该基底层100可以采用硬质基板，例如玻璃，对于柔性显示屏而言，该基底层100可以采用挠性软质基板。

可选地，顶出射型OLED屏还可以包括显示屏附件层500，可选地，该显示屏附件层500可以包括偏振片，触控相关的器件，保护玻璃等附件，在实际使用中，该显示屏附件层500通常位于显示屏的最外部，为手指直接触摸区域。

结合图6至图8说明基于底出射型OLED屏的光学图像采集单元的具体结构。

对于底出射型OLED屏，所述显示屏的发光层300设置在所述TFT层200下方，所述TFT层上方具有第一基底层100，为了在所述光电感应单元201上方设置光阑，在一个可选的实现方式中，所述光阑301可以设置在所述TFT层200上方的第一基底层100。

结合图6，以指纹检测为例，说明基于底出射型OLED屏的光学图像采集单元的工作原理，显示屏的OLED发光单元302向显示屏的指纹检测区域发光，照射在用户手指的表面，经过手指的峪和嵴的反射后，不同光强的反射光进入显示屏，经过光学会聚器件401会聚后，聚焦到光阑301的窗口303处，进一步地，该反射光经过窗口303后传输至光电感应单元201，该反射光携带有用户手指的指纹信息，所述光电感应单元201接收到所述反射光并将其转换为相应的电信号，即指纹检测信号，电子设备基于所述指纹检测信号便可以获得用户手指的指纹信息。

在本实施例中，所述光学会聚器件401与光阑301之间的距离d1(即该第一基底层100的厚度)也是特别设计的，例如，根据光学会聚器件401的焦距f与光学会聚器件401的光心的位置确定，具体实现参考前述实施例的相关描述，这里不再赘述。因此，通过控制光学会聚器件401的焦距f和光学会聚器件401的光心到光学会聚器件401下表面的距离t可以控制第一基底层100的厚度，进一步控制显示屏的整体厚度。

在本实施例中，所述基底层和所述TFT层之间还可以包括透明介质层600，该透明介质层600的厚度，即所述光阑所在的平面到光学感应单元201的距离d2可以根据光学感应单元201的感光面积以及经过所述光学会聚器件401的焦点F的光线的发散角确定，具体实现参考前述实施例的相关描述，这里不再赘述。因此，通过控制光学感应单元201的感光面积以及经过所述光学会聚器件401的焦点F的光线的发散角可以控制透明介质层600的厚度，进一步控制显示屏的整体厚度。

与前述实施例类似，可以在所述目标物体到所述光电感应单元201之间的光路中可以设置滤光单元402，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号(即光学图像采集所需波段的光信号)。

与图3至图5所示实施例中滤光单元的设置方式类似，基于底出射型显示屏的光学图像采集单元中，所述滤光单元的设置方式可以分别如图7，图8和图9所示，具体原理参考前述实施例的相关描述，这里不再赘述。

可选地，顶出射型OLED屏还可以包括第二基底层700，设置在所述显示屏的发光层300的下方，可选地，对于非柔性显示屏而言，该第二基底层700可以采用硬质基板，例如玻璃，对于柔性显示屏而言，该第二基底层700可以采用挠性软质基板，该第二基底层700可以与显示屏的发光层300集成在一起，用于保护所述显示屏的发光层300。

因此，本申请实施例的技术方案，通过将光电感应单元集成在显示屏的TFT层中，通过光学会聚器件将来自显示屏上方的光信号会聚至光阑的窗口，并使光信号经由窗口传输至光电传感单元以实现图像采集，相对于将模组设置在显示屏下方，可以减小产品的厚度，同时还可以提高成像质量，从而能够提升光学图像采集产品的性能。

以下，结合图10至图15，介绍根据本申请实施例的光学图像采集***。其中，图10至图12是基于顶出射型OLED屏的光学图像采集***的结构示意图，该图13至图15是基于底出射型OLED屏的光学图像采集***的结构示意图。具体地，该光学图像采集***可以包括：

光电感应阵列，包括呈阵列式分布的多个光电感应单元，设置在显示屏的薄膜晶体管TFT层；

光学会聚器件阵列，设置在所述TFT层上方；

光阑阵列，设置在所述TFT层和所述光学会聚器件阵列之间，其中，所述光阑阵列中的每个光阑设置有窗口；

所述光学会聚器件阵列用于将从所述显示屏上方的目标反射的光信号会聚至光阑阵列的窗口，所述光信号经由所述窗口传输至光电感应阵列。

该光学图像采集***可以为上述光学图像采集单元10构成的阵列。可选地，在一些具体实施例中，所述阵列的每行或每列中的光学图像采集单元的数量不小于10。

在一些实施例中，在光学图像采集***中，所述光学会聚器件401可以只设置在光电感应单元201的上方，所述光学会聚器件401的尺寸可以只覆盖所述光学感应单元202，如图10或图13所示。

在另一些实施例中，光学图像采集***中的光学会聚器件401可以采用其他的设置方式，例如，所述光学会聚器件401可以设置在所述显示屏的发光单元的上方，所述光学会聚器件401的尺寸可以同时覆盖所述光学感应单元202和显示屏的发光单元302，如图11、图12，图14、图15所示。

应理解，以上光学会聚器件的设置方式仅为示例，本申请实施例对此不作具体限定，只要其能够将显示屏上方的有效反射光信号最大程度会聚至所述光阑的窗口即可。

需要说明的是，所述光学图像采集***中的光电感应阵列，光学会聚器件阵列，光阑阵列的设置方式和工作原理可以参考前文中关于光电感应单元201，光学会聚器件401，光阑301的相关说明，为了简洁，这里不再赘述。

可选地，在一些实施例中，所述光学图像采集***还可以包括：

滤波层，设置于所述目标到所述光电感应阵列之间的光路中，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。

可选地，所述滤光层包括多个滤光单元，每个滤光单元对应一个光电感应单元，或者对应多个光电感应单元。

这里，滤波层的具体设置方式和工作原理参考前文中滤光单元402的相关描述，这里不再赘述。

应理解，在所述光学图像采集***中，光学图像采集单元的设置周期或数量可以根据图像分辨率的要求、图像采集区域的大小等因素而设定，本申请实施例对此并不限定。

在光学图像采集***中，每个光学图像采集单元对应采集图像的一个像素，光学图像采集***通过多个光学图像采集单元的阵列得到所采集的图像。

可选地，所述光学图像采集***还可以包括：

光入射角度筛选单元，设置于所述阵列上方，用于透过特定入射角度范围的光，阻挡所述特定入射角度范围外的光。

例如，光入射角度筛选单元要求的入射角可以非常小，以选择大致垂直向下入射的光信号。

可选地，所述光学图像采集***还可以包括相应的处理芯片，用于对采集的图像的进一步处理，例如，指纹识别，指纹验证等，本申请实施例对此并不限定。

本申请实施例还提供了一种显示屏，该显示屏可以包括如前文所述的光学图像采集***。因此，该显示屏不仅具有图像显示功能还具有光学图像采集功能。

应理解，所述显示屏可以包括前述实施例中显示屏所包括的各种结构，所述显示屏中的所述光学图像采集***的设置方式和工作原理可以参考前述实施例的相关描述，这里不再赘述。

在一个具体实施例中，所述显示屏为具有多个有机发光二极管OLED发光单元的OLED屏，且所述光学图像采集***的指纹检测区域位于所述OLED屏的显示区域，并采用所述指纹检测区域的OLED的显示单元作为激励光源；其中，所述光学图像采集***接收的光信号为所述OLED显示单元发出的光信号照射到所述OLED屏上方的目标物体而形成的反射光，所述反射光携带有所述目标物体的生物特征信息。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括显示屏以及上述本申请实施例的光学图像采集***，其中，所述光学图像采集***设置于所述显示屏中。该电子设备可以为任何具有显示屏的电子设备。

显示屏可以采用以上描述中的显示屏，例如OLED屏或其他显示屏，显示屏的相关说明可以参考以上描述中关于显示屏的描述，为了简洁，在此不再赘述。

可选地，所述显示屏为OLED显示屏，所述显示屏的发光层包括多个OLED发光单元，其中，在所述光学图像采集***为生物特征识别***时，所述生物特征识别***采用至少部分OLED发光单元作为生物特征识别的激励光源。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。

应理解，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (34)

1.一种光学图像采集单元，其特征在于，包括：

光电感应单元，设置在显示屏的薄膜晶体管TFT层；

光学会聚器件，设置在所述TFT层上方；

光阑，设置在所述TFT层和所述光学会聚器件之间，其中，所述光阑设置有窗口；

所述光学会聚器件用于将从所述显示屏上方的目标物体反射的光信号会聚至所述窗口，所述光信号经由所述窗口传输至所述光电感应单元。

2.根据权利要求1所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述显示屏的发光层设置在所述光学会聚器件和所述TFT层之间，所述光阑设置在所述显示屏的发光层。

3.根据权利要求1所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述显示屏的发光层设置在所述TFT层下方，所述光阑设置在所述显示屏中位于所述TFT层上方的基底层。

4.根据权利要求2或3所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述显示屏的发光层包括多个有机发光二极管OLED发光单元，所述光阑设置在相邻OLED发光单元之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光学图像采集单元还包括：

滤光单元，设置于所述目标物体到所述光电感应单元之间的光路中，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。

6.根据权利要求5所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述滤光单元设置在所述光学会聚器件的上方，或设置在所述光学会聚器件的下表面，或设置在所述光电感应单元的上表面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光学会聚器件的下表面到所述光阑的距离为所述光学会聚器件的焦距和所述光学会聚器件的光心到所述光学会聚器件的下平面的距离之差。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光阑的下表面到所述光电感应单元的距离根据所述光电感应单元的面积和经过所述光学会聚器件的焦点的光线的发散角确定。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光电感应单元设置在所述TFT层的TFT器件之间。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学图像采集单元，其特征在于，所述光电感应单元检测的光信号用于形成采集图像的一个像素。

11.一种光学图像采集***，其特征在于，包括：

根据权利要求1至10中任一项所述的光学图像采集单元构成的阵列。

12.一种光学图像采集***，其特征在于，包括：

光电感应阵列，包括呈阵列式分布的多个光电感应单元，设置在显示屏的薄膜晶体管TFT层；

光学会聚器件阵列，设置在所述TFT层上方；

光阑阵列，设置在所述TFT层和所述光学会聚器件阵列之间，其中，所述光阑阵列中的每个光阑设置有窗口；

所述光学会聚器件阵列用于将从所述显示屏上方的目标反射的光信号会聚至光阑阵列的窗口，所述光信号经由所述窗口传输至光电感应阵列。

13.根据权利要求12所述的光学图像采集***，其特征在于，所述显示屏的发光层设置在所述光学会聚器件和所述TFT层之间，所述光阑阵列设置在所述显示屏的发光层。

14.根据权利要求12所述的光学图像采集***，其特征在于，所述显示屏的发光层设置在所述TFT层下方，所述光阑阵列设置在所述显示屏中位于所述TFT层上方的基底层。

15.根据权利要求13或14所述的光学图像采集***，其特征在于，所述显示屏的发光层包括多个OLED显示单元，所述光阑阵列包括多个光阑，所述多个光阑间隔设置在所述显示屏的所述多个OLED发光单元中。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的光学图像采集***，其特征在于，所述光学图像采集***还包括：

滤波层，设置于所述目标到所述光电感应阵列之间的光路中，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。

17.根据权利要求16所述的光学图像采集***，其特征在于，所述滤波层设置在所述光学会聚器件阵列的上方，或设置在所述光学会聚器件阵列的下表面，或设置在所述光电感应阵列上表面。

18.根据权利要求16或17所述的光学图像采集***，其特征在于，所述滤光层包括多个滤光单元，每个滤光单元对应一个光电感应单元，或者对应多个光电感应单元。

19.根据权利要求12至18中任一项所述的光学图像采集***，其特征在于，所述光学会聚器件层中的光学会聚器件的尺寸只覆盖光电感应单元，或者同时覆盖光电感应单元和显示屏的发光单元。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的光学图像采集***，其特征在于，所述光学会聚器件的下表面到所述光阑的距离为所述光学会聚器件的焦距和所述光学会聚器件的光心到所述光学会聚器件的下平面的距离之差。

21.根据权利要求12至20中任一项所述的光学图像采集***，其特征在于，所述光阑层的平面到所述感应阵列的距离根据所述光电感应单元的面积和经过所述光学会聚器件的焦点的光线的发散角确定。

22.根据权利要求12至21中任一项所述的光学图像采集***，其特征在于，所述显示屏为具有多个OLED显示单元的OLED屏，且所述光学图像采集***的指纹检测区域位于所述OLED屏的显示区域，并采用所述指纹检测区域的OLED的发光单元作为激励光源；其中，所述光学图像采集***接收的光信号为所述OLED发光单元发出的光信号照射到所述OLED屏上方的目标物体而形成的反射光，所述反射光携带有所述目标物体的生物特征信息。

23.一种显示屏，其特征在于，包括：

如权利要求11所述的光学图像采集***，或如权利要求12至22中任一项所述的光学图像采集***。

24.根据权利要求23所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏还包括：

第一基底层，设置在所述显示屏的TFT层上方，其中，所述光学图像采集***的光阑阵列设置在所述基底层。

25.根据权利要求24所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏还包括：

发光层，设置在所述TFT层下方。

26.根据权利要求25所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏还包括：

第二基底层，设置在所述显示屏的发光层下方。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏还包括：

透明介质层，设置在所述显示屏的第一基底层和所述显示屏的TFT层之间。

28.根据权利要求23所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏还包括：

发光层，设置在所述TFT层上方，其中，所述光学图像采集***的光阑阵列设置在所述发光层。

29.根据权利要求28所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏还包括：

基底层，设置在所述显示屏的TFT层下方。

30.根据权利要求23至29中任一项所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏还包括：

显示屏附件层，设置在所述光学图像采集***的光学会聚器件阵列上方，其中，所述显示屏附件层包括偏振片，触控器件和保护玻璃。

31.根据权利要求23至30中任一项所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏为具有多个有机发光二极管OLED发光单元的OLED屏，且所述光学图像采集***的指纹检测区域位于所述OLED屏的显示区域，并采用所述指纹检测区域的OLED的显示单元作为激励光源；其中，所述光学图像采集***接收的光信号为所述OLED显示单元发出的光信号照射到所述OLED屏上方的目标物体而形成的反射光，所述反射光携带有所述目标物体的生物特征信息。

32.一种电子设备，其特征在于，包括：

显示屏；以及

如权利要求11所述的光学图像采集***，或者，如权利要求12至22中任一项所述的光学图像采集***；

其中，所述光学图像采集***设置于所述显示屏中。

33.根据权利要求32所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管OLED显示屏，所述显示屏的发光层包括多个OLED发光单元，其中，在所述光学图像采集***为生物特征识别***时，所述生物特征识别***采用至少部分OLED发光单元源作为生物特征识别的激励光源。

34.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求23至31中任一项所述的显示屏。

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