CN205910951U - 一种显示屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种显示屏，包括依次层叠设置的屏幕面板、发光板、第一阻光膜和光电转换单元；发光板上具有发光单元和连接各发光单元的电路网；发光单元发出的光线向屏幕面板方向投射；电路网分隔发光板为多个透光区域；第一阻光膜具有第一透光小孔；位置对应的透光区域和第一透光小孔形成光通路；发光单元发出的光线被屏幕面板之上或之外的目标物反射，然后经光通路后照射在光电转换单元上。根据小孔成像原理，经过透光小孔的光线可在光电成像单元上成像，使显示屏兼具显示功能和图像采集功能。

Description

一种显示屏

技术领域

本实用新型涉及显示设备技术领域，特别涉及一种兼具显示功能和外界图像采集功能的显示屏。

背景技术

为提高解锁安全性、方便设备唤醒，诸如智能手机等终端设备多已安装指纹采集装置、以用于获取用户输入的指纹信息。根据指纹采集原理不同，现已有电容式指纹采集装置和光学指纹采集装置。

图1是现有的基于矩阵式小孔成像原理的光学指纹采集器的结构示意图；如图1，这一光学指纹采集装置包括导光板01、光源02、成像层03和图像传感器05；成像层03上具有阵列分布的多个成像孔04；光源02设置在导光板01的侧部、其发出的部分光线可在导光板01中全反射传输；成像层03大体平行于导光板01和图像传感器05、并位于导光板01和感光组件05之间。

前述的光学式指纹采集器是只有指纹图像采集功能的独立装置，如安装在手机等需要屏幕显示的终端设备正面时，必然会占用本就有限的尺寸空间。智能手机正面的屏幕设计正向大显示区域及窄边框演化，往往无法提供足够的独立空间安装指纹采集器。根据实际应用需求，如何在大显示区域及窄边框的手机屏幕设计下实现指纹采集功能，是本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

针对现有的终端设备指纹采集器和显示屏需要并列安装、占用较多空间的问题，本实用新型提供一种兼具显示功能和图像采集功能的显示屏。

本实用新型提供一种显示屏，包括依次层叠设置的屏幕面板、发光板、第一阻光膜和图像传感器；所述发光板上具有发光单元和驱动各所述发光单元的电路网；所述发光单元发出的光线向所述屏幕面板方向投射；所述电路网分隔所述发光板为多个透光区域；所述第一阻光膜具有第一透光小孔；位置对应的所述透光区域和所述第一透光小孔形成光通路；所述发光单元发出的光线被所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述光通路照射在所述图像传感器上。

可选的，还包括设置在所述第一阻光膜和所述图像传感器间的基板；所述基板为透光板；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述光通路和所述基板照射在所述图像传感器上。

可选的，所述基板和所述图像传感器间还具有第一低折射率透光层；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述光通路、所述基板和所述第一低折射率透光层后照射在所述图像传感器上。

可选的，所述第一透光小孔在所述第一阻光膜上呈阵列排布。

可选的，所述第一透光小孔为方形孔或圆形孔；所述第一透光小孔的像面视场角为2α；相邻所述第一透光小孔中心之间的距离为d；所述图像传感器的感光面到所述第一透光小孔的距离为h；d和h满足d≥2htanα。

可选的，所述第一阻光膜的面积大于所述图像传感器的面积。

可选的，所述第一透光小孔的直径为1.0-50.0um。

本实用新型提供一种显示屏，包括依次层叠设置的屏幕面板、发光板和图像传感器；所述发光板不透光；所述发光板上具有发光单元和第二透光小孔；所述发光单元发出的光线向所述屏幕面板方向投射；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述第二透光小孔照射在所述图像传感器上。

可选的，还包括设置在所述发光板和所述图像传感器间的基板；所述基板为透光板；所述发光单元发出的光线被所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述第二透光小孔和所述基板后照射在所述图像传感器上。

可选的，所述基板和所述图像传感器间还具有第一低折射率透光层；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述第二透光小孔、所述基板和所述第一低折射率透光层后照射在所述图像传感器上。

可选的，所述第二透光小孔在所述发光板上呈阵列排布。

可选的，所述第二透光小孔的像面视场角为2α；相邻所述第二透光小孔中心之间的距离为d；所述图像传感器的感光面到所述第二透光小孔的距离为h；d和h满足d≥2htanα。

可选的，所述发光板的面积大于所述图像传感器的面积。

可选的，所述第二透光小孔的直径为1.0-50.0um。

本实用新型提供的以上显示屏，在发光板和感光成像单元间具有透光小孔，发光板向屏幕面板发出的光线被反射后可通过透光小孔。根据小孔成像原理，经过透光小孔的光线可在光电成像单元上成像，使显示屏兼具显示功能和图像采集功能。

本实用新型提供一种显示屏，包括顺次层叠设置的屏幕面板和发光板；所述发光板 上具有发光单元和驱动各所述发光单元的电路网；所述发光单元发出的光线向所述屏幕面板方向投射；所述电路网分隔所述发光板为多个透光区域；还包括设置在所述发光板一侧的窄视场像元图像传感器；所述窄视场像元图像传感器的每个感光像元的视场角均小于15°；所述发光单元发出的光线被所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述透光区域后照射在所述窄视场像元图像传感器上。

可选的，所述窄视场像元图像传感器的感光像元一侧具有顺次设置的第二阻光膜、透明介质层和微透镜；所述第二阻光膜上具有第一透光孔；所述微透镜、所述透明介质层和所述第一透光孔约束所述感光像元的视场角小于15°；所述微透镜和所述发光板间具有第二低折射率透光层；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，然后依次经过所述透光区域、所述第二低折射率透光层、所述微透镜、所述透明介质层和所述第一透光孔照射在所述感光像元上。

可选的，所述窄视场像元图像传感器具有阻光板；所述阻光板设置在所述发光板和所述感光像元间；所述阻光板上具有第二透光孔；所述第二透光孔的厚度x和直径y满足所述发光单元发出的光线经屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述透光区域、所述第二透光孔照射在所述感光像元上。

可选的，所述窄视场像元图像传感器具有导光光纤；所述导光光纤设置在所述发光板和所述感光像元间；所述导光光纤的端面接受角小于15°；所述发光单元发出的光线经屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述透光区域和所述导光光纤照射在所述感光像元上。

本实用新型提供的以上显示屏，发光板向屏幕面板发出的光线被反射后可通过发光板上的透光区域，并照射到窄视场像元图像传感器的光电转换单元上成像，因此显示屏也兼具显示功能和图像采集功能。

附图说明

为更清楚地说明背景技术或本实用新型的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式中结合使用的附图作简单地介绍；显而易见地，以下结合具体实施方式的附图仅是用于方便理解本实用新型实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是现有的基于矩阵式小孔成像原理的光学指纹采集器的结构示意图；

图2是实施例一示出的显示屏截面示意图；

图3是实施例一示出的显示屏中发光板平面结构示意图；

图4是实施例二示出的显示屏截面示意图；

图5是实施例二示出的第一阻光膜平面结构示意图；

图6是其他实施例中的第一阻光膜平面结构示意图；

图7是其他实施例中的第一阻光膜平面结构示意图；

图8是实施例三示出的显示屏截面示意图；

图9是实施例四示出的显示屏截面示意图；

图10是实施例五示出的显示屏截面示意图；

图11是实施例六示出的显示屏截面示意图；

图12是实施例七示出的显示屏截面示意图；

图13是实施例八示出的显示屏截面示意图；

图14是实施例九示出的显示屏截面示意图；

图15是实施例十示出的显示屏截面示意图；

其中，图1：中01-导光板、02-光源、03-成像层、04-成像孔、05-感光组件；图2-图15中：1-屏幕面板、2-发光板、21-发光单元、22-电路网、23-透光区域、24-第二透光小孔、3-第一阻光膜、31-第一透光小孔、4-图像传感器、5-基板、6-第一低折射率透光层、7-第二低折射率透光层、8-微透镜、9-透明介质层、10-第二阻光膜、101-第一透光孔、111-阻光板、112-第二透光孔、113-导光光纤。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细说明。

实施例一

图2是实施例一示出的显示屏截面示意图。如图2，实施例一中的显示屏包括屏幕面板1、发光板2、第一阻光膜3和图像传感器4；屏幕面板1、发光板2、第一阻光膜3和图像传感器4顺次层叠设置。其中：发光板2具有发光单元21和驱动各发光单元21的电路网22，发光板2发出的光线向屏幕面板1方向透射；电路网22分隔发光板2为多个透光区域23；第一阻光膜3上具有第一透光小孔31；位置对应的透光区域23和第一透光小孔31形成光通路；图像传感器4位置对应大体对应第一透光小孔31。

图3是实施例一示出的显示屏中发光板平面结构示意图。从图3中可看出，发光板2中的发光单元21和电路网22纵横交错、分隔发光板2为多个透光区域23，第一阻光 膜3上的第一透光小孔31设置在发光板2下侧。

本实施例中，发光板2的本体是一透明板，不透明的电路网22层叠在本体上、将本体分隔为多个透光区域23。在其他实施例中，还可以对发光板2做扩大理解，即发光板2可以理解为位于屏幕面板1和第一阻光膜3之间的发光层，发光单元21和电路网22设置在发光层中将发光层分隔为多个透光区域23；当然，透光区域23中也可填装透光胶等透明材料，填装透光胶等透明材料并不会影响显示屏功能的实现。

采用前述结构的显示屏，发光单元21发出的光线向屏幕面板1方向投射，如果屏幕面板1上侧具有目标物，部分光线将被目标物反射、重新进入到屏幕面板1内。被反射进入屏幕面板1内的光线经过透光区域23和第一透光小孔31形成的光通路后照射在图像采集器4上。

根据小孔成像原理，经过第一透光小孔31的反射光线在图像传感器4上形成目标物的倒像，光线被图像传感器4转换形成目标物的数字图像信息。

本实施例中，发光单元21可以是有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，OLED)。正常使用时，各个有机发光二极管被电路网22控制而呈现不同的发光状态，形成显示图像；此时显示屏的功能与传统的OLED显示屏的功能相同。当有目标物覆盖到屏幕面板1上方时，显示屏检测到目标物后，电路网22控制各个有机发光二极管切换到预设发光状态。各个有机发光二极管发出的光线被目标物的不同区域反射后形成的反射光，经过光通路后照射在图像传感器4成像，实现显示屏采集目标物图像的功能。此处应当注意，前述所说的有机发光二极管切换到预设发光状态，可以是所有的有机发光二极管均发光，也可以是部分有机发光二极管发光；如果是部分有机发光二极管发光，发光的有机发光二极管应在整个区域应当均匀分布、使投射到目标物各处的光强度基本一致，以避免光照不匀降低图像质量。

实施例二

图4是实施例二示出的显示屏截面示意图。实施例二大体结构与实施例一的结构相同，不同之处是实施例二中的第一阻光膜3具有多个第一透光小孔31，每个第一透光小孔31均与发光板2中对应的透光区域23形成光通路，经过各第一透光小孔31的光线照射在图像传感器4对应的区域。

本实施例中每个第一透光小孔31均具有限定的视场，经过每个第一透光小孔31的光线在图像传感器4对应的区域成像；各区域的成像可拼接合成目标物图像。本实施例中，每个第一透光小孔31的像面视场角为2α，相邻第一透光小孔31中心之间的距离为d，图像传感器4的感光面到第一透光小孔的距离为h，为保证相邻两个第一透光小孔31在图像传感器成像不重合，d和h满足应满足d≥2htanα。当然，在其他实施例中也用 为每个第一透光小孔31均设置独立图像传感器4。

图5是实施例二示出的第一阻光膜平面结构示意图。从图5看出，第一阻光膜3上的第一透光小孔31呈方形排布。本实施例中，相邻两个第一透光小孔31可间隔多个透光区域23，在其他实施例中也可使每个透光区域23对应一个第一透光小孔31。

图6-图7是其他实施例中的第一阻光膜平面结构示意图。从图6和图7看出，第一阻光膜3上的第一透光小孔31也可按照长方形、菱形排布。当然，第一阻光膜3的结构并不仅限于前述几种，也可为其他形式，只要保证相邻第一透光小孔31间的距离d和第一透光小孔31到图像传感器4之间的距离h满足d≥2htanα。

本实施例中，第一透光小孔可为圆形孔，也可为方形孔等其他规则小孔。

另外，本实施例中第一阻光膜3的面积可以大于图像传感器4的面积，以防止杂散光线从边缘区域照射到图像传感器4上。此外，考虑小孔加工工艺、透光量和小孔成像的清晰度，第一透光小孔31的直径在1.0-50.0um范围较为合适。

实施例三

图8是实施例三示出的显示屏截面示意图。如图8，实施例三中的显示屏结构大体与实施例二中显示屏相同，不同之处是在第一阻光膜3和图像传感器4间还设置有基板5，基板5为透明板。采用本实施例中的显示屏，发光单元21发射的光线被屏幕面板1之上或之外的目标物反射后，经过光通路和基板5后照射在图像传感器4上。本实施例的基板5可起到支撑发光板2、连接图像传感器4的作用。

实施例四

图9是实施例四示出的显示屏截面示意图。如图9，实施例四中的显示屏结构大体与实施例三中的显示屏相同，不同之处是在基板5和图像传感器4间还设置有第一低折射率透光层6。本实施例中的第一低折射率透光层6可以是空气层，也可以是真空层。

实施例五

图10是实施例五示出的显示屏截面示意图。如图10，本实施例中的显示屏包括屏幕面板1、发光板2和图像传感器4，屏幕面板1、发光板2和图像传感器4依次层叠设置。其中，发光板2不透光，发光板2上具有发光单元21和第二透光小孔24，发光单元21发出的光线向屏幕面板1方向投射。

发光单元21发出的光线向屏幕面板1方向投射后，如果屏幕面板1上侧具有目标物，部分光线被目标物反射后重新进入到屏幕面板1内。根据小孔成像原理，被反射进入到屏幕面板1内的光线经过第二透光小孔24照射在图像传感器4上。

在本实施例中，第二透光小孔24的像面视场角为2α，相邻第二透光小孔24中心之间的距离为d；图像传感器4的感光面到第二透光小孔24的距离为h；为保证相邻两个第二透光小孔24在图像传感器4成像区域不重合，d和h满足d≥2htanα。

本实施例中，发光板2的面积最好大于图像传感器4的面积。另外，考虑小孔加工工艺、透光量和小孔成像的清晰度，第二透光小孔24的直径在1.0-50.0um范围较为合适。

实施例六

图11是实施例六示出的显示屏截面示意图。如图11，实施例六中的显示屏结构大体与实施例五中显示屏相同，不同之处是发光板2和图像传感器4间设置有基板5，基板5为透明板。采用本实施例中的显示屏，发光单元21发射的光线被屏幕面板1之上或之外的目标物反射后，经过第二透光小孔24和基板5后照射图像传感器4上。本实施例的基板5可起到支撑发光板2、连接图像传感器4的作用。

实施例七

图12是实施例七示出的显示屏截面示意图。如图12，实施例四中的显示屏结构大体与实施例六中的显示屏相同，不同之处是在基板5和图像传感器4间还设置有第一低折射率透光层6。本实施例中的第一低折射率透光层6可以是空气层，也可以是真空层。

实施例八

图13是实施例八示出的显示屏截面示意图。本实施例中的显示屏包括依次层叠设置的屏幕面板1和发光板2，发光板2具有发光单元21和透光区域23，发光单元21发出的光线向屏幕盖板方向投射。此外，本实施例中的显示屏还具有设置在发光板2一侧的窄视场像元图像传感器，发光单元21发出的光线经屏幕面板1之上或之外的目标物发射后，经过透光区域23照射在窄视场像元图像传感器的感光像元上。

如图13，本实施例中的窄视场像元图像传感器具有设置在感光像元一侧的第二阻光膜10、透明介质层9和微透镜8。第二阻光膜10上具有第一透光孔101。微透镜8、透明介质层9和第一透光孔101约束感光像元的像面视场角小于15°。另外在微透镜8和发光板2间具有第二低折射率透光层7，发光单元21发出的光线经屏幕面板1之上或之外的目标物反射，然后依次经过透光区域23、第二低折射率透光层7、微透镜8、透明介质层9和第一透光孔101区照射在感光像元4上。

实施例九

图14是实施例九示出的显示屏截面示意图。本实施例中的窄视场图像传感器具有阻光板111，阻光板111上开设有第二透光孔112。第二透光孔112的厚度x和直径y满 足发光单元21发出的光线经屏幕面板1之上或之外的目标物反射，依次经过透光区域23、第二透光孔112照射在的感光像元上。另外，本实施例中可设有第二低折射率透光层7，也可不设置第二低折射率透光层7。

实施例十

图15是实施例十示出的显示屏截面示意图。本实施例中的显示屏大体结构与实施例十一中显示屏结构相同，不同之处是：窄视场图像传感器还具有导光光纤113，导光光纤113的端面接收角小于15°，导光光纤113设置在发光板2和图像传感器4间。发光单元21发出的光线经屏幕面板1之上或之外的目标物反射，依次经过透光区域23、导光光纤113照射在图像传感器4上。

以上对本实用新型实施例中的显示屏进行了详细介绍。本部分采用具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想，在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (18)

1.一种显示屏，其特征在于：包括依次层叠设置的屏幕面板、发光板、第一阻光膜和图像传感器；所述发光板上具有发光单元和驱动各所述发光单元的电路网；所述发光单元发出的光线向所述屏幕面板方向投射；所述电路网分隔所述发光板为多个透光区域；所述第一阻光膜具有第一透光小孔；位置对应的所述透光区域和所述第一透光小孔形成光通路；所述发光单元发出的光线被所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述光通路照射在所述图像传感器上。

2.根据权利要求1所述的显示屏，其特征在于：还包括设置在所述第一阻光膜和所述图像传感器间的基板；所述基板为透光板；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述光通路和所述基板照射在所述图像传感器上。

3.根据权利要求2所述的显示屏，其特征在于：所述基板和所述图像传感器间还具有第一低折射率透光层；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述光通路、所述基板和所述第一低折射率透光层后照射在所述图像传感器上。

4.根据权利要求1所述的显示屏，其特征在于：所述第一透光小孔在所述第一阻光膜上呈阵列排布。

5.根据权利要求1所述的显示屏，其特征在于：所述第一透光小孔为方形孔或圆形孔；所述第一透光小孔的像面视场角为2α；相邻所述第一透光小孔中心之间的距离为d；所述图像传感器的感光面到所述第一透光小孔的距离为h；d和h满足d≥2h tanα。

6.根据权利要求1所述的显示屏，其特征在于：所述第一阻光膜的面积大于所述图像传感器的面积。

7.根据权利要求1所述的显示屏，其特征在于：所述第一透光小孔的直径为1.0-50.0um。

8.一种显示屏，其特征在于：包括依次层叠设置的屏幕面板、发光板和图像传感器；所述发光板不透光；所述发光板上具有发光单元和第二透光小孔；所述发光单元发出的光线向所述屏幕面板方向投射；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述第二透光小孔照射在所述图像传感器上。

9.根据权利要求8所述的显示屏，其特征在于：还包括设置在所述发光板和所述图像传感器间的基板；所述基板为透光板；所述发光单元发出的光线被所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述第二透光小孔和所述基板后照射在所述图像传感器上。

10.根据权利要求9所述的显示屏，其特征在于：所述基板和所述图像传感器间还具有第一低折射率透光层；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述第二透光小孔、所述基板和所述第一低折射率透光层后照射在所述图像传感器上。

11.根据权利要求8所述的显示屏，其特征在于：所述第二透光小孔在所述发光板上 呈阵列排布。

12.根据权利要求8所述的显示屏，其特征在于：所述第二透光小孔的像面视场角为2α；相邻所述第二透光小孔中心之间的距离为d；所述图像传感器的感光面到所述第二透光小孔的距离为h；d和h满足d≥2h tanα。

13.根据权利要求8所述的显示屏，其特征在于：所述发光板的面积大于所述图像传感器的面积。

14.根据权利要求8所述的显示屏，其特征在于：所述第二透光小孔的直径为1.0-50.0um。

15.一种显示屏，包括顺次层叠设置的屏幕面板和发光板；所述发光板上具有发光单元和驱动各所述发光单元的电路网；所述发光单元发出的光线向所述屏幕面板方向投射；其特征在于：所述电路网分隔所述发光板为多个透光区域；还包括设置在所述发光板一侧的窄视场像元图像传感器；所述窄视场像元图像传感器的每个感光像元的视场角均小于15°；所述发光单元发出的光线被所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述透光区域后照射在所述窄视场像元图像传感器上。

16.根据权利要求15所述的显示屏，其特征在于：所述窄视场像元图像传感器的感光像元一侧具有顺次设置的第二阻光膜、透明介质层和微透镜；所述第二阻光膜上具有第一透光孔；所述微透镜、所述透明介质层和所述第一透光孔约束所述感光像元的视场角小于15°；所述微透镜和所述发光板间具有第二低折射率透光层；所述发光单元发出的光线经所述屏幕面板之上或之外的目标物反射，然后依次经过所述透光区域、所述第二低折射率透光层、所述微透镜、所述透明介质层和所述第一透光孔照射在所述感光像元上。

17.根据权利要求15所述的显示屏，其特征在于：所述窄视场像元图像传感器具有阻光板；所述阻光板设置在所述发光板和所述感光像元间；所述阻光板上具有第二透光孔；所述第二透光孔的厚度x和直径y满足所述发光单元发出的光线经屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述透光区域、所述第二透光孔照射在所述感光像元上。

18.根据权利要求15所述的显示屏，其特征在于：所述窄视场像元图像传感器具有导光光纤；所述导光光纤设置在所述发光板和所述感光像元间；所述导光光纤的端面接受角小于15°；所述发光单元发出的光线经屏幕面板之上或之外的目标物反射，经过所述透光区域和所述导光光纤照射在所述感光像元上。