CN210119786U - 显示装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种显示装置及电子设备。显示装置包括：显示单元、发射器、扩束镜、超广角镜头和图像传感器；发射器与扩束镜设置于显示单元远离显示侧的一侧，且扩束镜设置于发射器与显示单元之间；其中，发射器用于朝向显示单元发射感测光线，扩束镜用于将感测光线通过扩束镜扩散并投射至显示单元的显示侧外；超广角镜头和图像传感器均设置于显示单元的周侧且超广角镜头与图像传感器对应设置；其中，超广角镜头用于获取用户手指反射的感测光线并传送至图像传感器，图像传感器用于根据感测光线生成指纹图案。通过发射器、扩束镜、超广角镜头和图像传感器的配合，能够提供更方便的指纹识别体验。

Description

显示装置及电子设备

技术领域

本申请涉及指纹识别的技术领域，尤其涉及一种显示装置及电子设备。

背景技术

在生物识别领域，指纹识别是目前使用最广的生物特征识别方式之一。

一般地，指纹识别技术包括电容式指纹识别、超声波式指纹识别以及光学指纹识别等方式。但是这些指纹识别方式均需要让用户将手指按压到特定的小范围的区域，在该区域对用户手指的指纹进行识别，进而达到指纹识别等功能，实际体验效果并不尽理想。或者，即使存在一些增大指纹识别区域的相关方案也需要相应的增大指纹感测芯片的面积，这样必将会大大增加成本。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种显示装置及电子设备，以解决现有指纹识别的区域较小的问题。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种显示装置，具备指纹识别功能。所述显示装置包括：显示单元、发射器、扩束镜、超广角镜头和图像传感器；所述发射器与所述扩束镜设置于所述显示单元远离显示侧的一侧，且所述扩束镜设置于所述发射器与所述显示单元之间；其中，所述发射器用于朝向所述显示单元发射感测光线，所述扩束镜用于将所述感测光线通过所述扩束镜扩散并投射至所述显示单元的显示侧外；所述超广角镜头和所述图像传感器均设置于所述显示单元的周侧且所述超广角镜头与所述图像传感器对应设置；其中，所述超广角镜头用于获取用户手指反射的感测光线并传送至所述图像传感器，所述图像传感器用于根据所述感测光线生成指纹图案。

一实施例中，所述发射器为结构光发射器，所述结构光发射器用于发射具有编码图的感测光线，该编码图的感测光线通过所述扩束镜扩散并投射至所述显示单元的显示侧外；或者，所述发射器为散斑发射器，所述散斑发射器用于发射具有散斑图的感测光线，该散斑图的感测光线通过所述扩束镜扩散并投射至所述显示单元的显示侧外。

一实施例中，所述显示单元还包括层叠设置的显示层、触控层和保护层，所述保护层位于所述显示装置的外侧；所述发射器发出的感测光线透过所述显示层和所述触控层而扩散至所述保护层，并通过所述保护层投射至显示侧外。

一实施例中，所述超广角镜的表面包括外凸曲面以及正对所述图像传感器的平面；所述感测光线由所述外凸曲面入射并偏折，并由所述平面射出至所述图像传感器。

一实施例中，所述保护层覆盖所述超广角镜；或者，所述超广角镜位于所述保护层的周侧。

一实施例中，所述显示单元包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域均设有所述发射器和所述扩束镜；所述发射器发出的感测光线通过对应的所述扩束镜扩散至对应的区域。

一实施例中，每一所述区域中，所述发射器和所述扩束镜的数量均为一个，并且所述发射器和所述扩束镜位于对应的所述区域的中心。

一实施例中，所述发射器和所述扩束镜的数量均为对应的三个或三个以上；三个或三个以上的发射器和扩束镜间隔设置并朝向所述显示单元的显示侧外。

一实施例中，所述超广角镜头和所述图像传感器的数量均为对应的两个或两个以上，两个或两个以上的超广角镜头和图像传感器间隔设置于所述显示单元的周侧。

一实施例中，所述显示单元为液晶显示单元，所述液晶显示单元包括层叠的显示层、偏光层和保护层；所述发射器发出的感测光线依次透过所述显示层和所述偏光层而出射至所述保护层。

本申请还提供一种电子设备，包括上述的显示装置以及处理器，所述处理器用于根据所述图像传感器生成的指纹图案进行指纹识别。

本申请通过发射器、扩束镜、超广角镜头和图像传感器的配合，能够提供屏下指纹识别的功能，并且用于指纹识别的区域至少可以包括显示单元的大部分区域。以此，显示装置无需局限在某一特定的小范围的指纹识别区域，而能够提供更方便的指纹识别体验。

通过发射器发射带有散斑图的感测光线，进而获取用户手指的三维的指纹信息，以提高指纹识别的精准度。

通过超广角镜提高图像传感器的接收范围，进而提高显示装置的集成度。

附图说明

图1是本申请一种实施例的显示装置的局部示意图。

图2是图1的显示装置的感测光线出射的示意图。

图3是本申请另一种实施例的显示装置的局部示意图。

图4是本申请一种实施例的电子设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参照图1所示，本申请实施例提供的显示装置100，该显示装置100能够提供屏下指纹识别的功能，并且用于指纹识别的区域包括了显示单元110的显示面的大部分区域；或者，显示单元110的整个显示面均可实现指纹识别。以此，该显示装置100能够提供更方便的指纹识别体验。进一步还可以通过带有散斑图或者编码图的感测光线来获取用户手指的三维的指纹信息，以提高指纹识别的精准度。

如图1至图2所示，显示装置100包括：显示单元110、发射器120、扩束镜130、超广角镜头141和图像传感器142。发射器120用于发射具有散斑图或者编码图的感测光线。该散斑图或者编码图的感测光线通过扩束镜130扩散至显示单元110的显示侧外，进而，感测光线被用户的手指阻挡并反射而形成携带有指纹信息的反射光线；携带指纹信息的反射光线投射至显示单元110的边缘，进而被超广角镜头141获取并由图像传感器142所获取，以形成指纹图案。

其中，显示单元110用于相应处理器的输入指令而呈现相应的画面，其中，呈现画面的一侧即为显示侧或触控侧，呈现画面的一面即为显示面或触控面。应当理解的是，显示单元110可以包括多个层次结构；例如当显示单元110是液晶显示单元110时，可以包括如偏光层113和显示层111等结构。

基于显示单元110的结构，发射器120设置于显示单元110远离显示侧的一侧；以此，发射器120能够朝向显示侧发射具有散斑图或者编码图的感测光线，该感测光线能够发射至显示单元110的显示侧外，进而能够接触用户的手指以获取用户手指的指纹信息。

进一步的，为了使发射器120发射的感测光线能够覆盖显示单元110更广泛的区域，而将扩束镜130设置在发射器120和显示单元110之间。应当理解的是，感测光线由发射器120的发射端射出，扩束镜130设置的位置是正对着发射器120的发射端。扩束镜130用于将感测光线通过扩束镜130扩散，并投射至显示装置100的显示侧外。

其中，感测光线通过扩束镜130出射而使得出射后的感测光线能够覆盖显示单元110的显示面的大部分区域，或者出射后的感测光线能够完全覆盖显示单元110的显示面。具体而言，感测光线通过扩束镜130的出射角度可以接近 180°，由此出射的感测光线是完全覆盖显示单元110。

具体的，发射器120为结构光发射器，结构光发射器用于发射具有编码图的感测光线，进而编码图的感测光线通过扩束镜130扩散并投射至显示单元110 的显示侧外。

另一种情况中，发射器120为散斑发射器，该散斑发射器用于发射具有散斑图的感测光线，进而散斑图的感测光线通过扩束镜130扩散并投射至显示单元110的显示侧外。

在某些具体的应用场景中，当用户的手指触压显示单元110时(比如：显示单元110的显示侧的边角区域或中心区域)，通过扩束镜130出射的感测光线也就被用户的手指阻挡，由此被阻挡的感测光线相应地获取用户手指的指纹信息。由此，该显示装置100的指纹解锁并不需要限制在某一小部分的固定区域，而是可以包括显示单元110的显示面的大部分区域/所有区域。

当感测光线被用户的手指阻挡后获取用户手指的指纹信息而反射，进而形成反射光线；由于手指结构的特殊性，该折射常态性是属于漫折射，反射光线会有部分朝向显示单元110的边缘折射。基于此，为了实现对反射光线的获取，而将超广角镜头141和图像传感器142设置于显示单元110的周侧且超广角镜头141与图像传感器142对应设置。

具体的，超广角镜头141用于获取用户手指反射的感测光线并传送至图像传感器142，图像传感器142则能够根据对应类型(比如：散斑图或编码图)的感测光线生成指纹图案。由此，将图像传感器142连通至处理器，处理器能够根据图像传感器142中的指纹图案以进行指纹识别。

当提取出的指纹信息与存储的指纹信息相匹配，即可以进行下一步的操作，比如实现对显示装置100(或包括该显示装置100的电子设备)的解锁，或者对显示装置100(或包括该显示装置100的电子设备)中某功能的确定(比如：商品支付的确定或者数据传输的确定)等等，本实施例中仅是参考性的示出一些情况，基本上，显示装置100(或包括该显示装置100的电子设备)的各种操作都可以通过以上示出的方式进行更多一次的确定，可以防止显示装置100(或包括该显示装置100的电子设备)被其他人使用，以提高使用的安全性。

应当理解的是，超广角镜头141和图像传感器142的数量可以是多个，并且间隔地设置在显示单元110的周侧，以提高对感测光线的接收率。

进一步的，反射光线是用户手指阻挡感测光线时，感测光线在用户手指上形成的反射光斑。其中，一个超广角镜头141和一个图像传感器142可以组成一组接收模组140。其中，超广角镜头141获取用户手指阻挡感测光线时，感测光线在用户手指上形成的反射光斑，并将反射光斑传送至图像传感器142。图像传感器142则根据反射光斑生成指纹图案。而后，处理器能够根据指纹图案进行指纹识别。

其中，显示单元110包括层叠设置的显示层111、触控层(图中未示出)和保护层112。保护层112设于显示层111上并用于保护显示层111，保护层112 是位于显示装置100的外侧并且用户能够直接触压的层次结构。该保护层112 一般是透明保护层112，例如是透明的玻璃盖板或塑胶盖板等。触控层则用于为显示装置100(或包括该显示装置100的电子设备)提供触控功能，以提高使用体验。

如上所描述的，发射器120发出的感测光线通过扩束镜130而透过显示层 111和触控层，进而感测光线出射并扩散至保护层112的大部分区域/所有区域，并通过保护层112投射至显示单元110的显示侧外。

如图2所示的显示装置100，为了提高图像传感器142对反射光线的接收效果，超广角镜头141设于显示层111的周侧并与图像传感器142沿着从保护层 112到显示层111的方向依次排列。该超广角镜头141的数量与图像传感器142 的数量相同。其中，超广角镜头141是设置在保护层112周侧；并且保护层112 覆盖并保护超广角镜头141。

如图2所示出的，由于该超广角镜头141的成像范围较大，当用户的手指 150按压到保护层112时，感测光线有部分是朝向显示层111的方向折射。大部分感测光线是在保护层112内实现偏折的。

基于此，图像传感器142通过超广角镜头141可以较大范围地接收感测光线，并通过算法提取出感测光线中用户的指纹信息。从而可以减少接收模组140 的数量，并提高显示装置100的集成度。

另外的情形中，如图3所示的显示装置100，超广角镜头141不被保护层 112覆盖，而是位于保护层112的周侧。应当理解的是，超广角镜头141可以被显示装置100的其他部件保护。

进一步的，超广角镜头141的表面包括外凸曲面以及正对图像传感器142 的平面，该外凸曲面是相对该平面凸起。感测光线由外凸曲面入射并偏折，进而通过平面射出至图像传感器142。由于外凸曲面具有较大的感光范围，由此通过超广角镜头141能够获取较大范围的感测光线，以增强图像传感器142对感测光线的接收，进而提高显示装置100对用户指纹识别的准确性。

应当理解的是，该超广角镜头141的一种适用类型是鱼眼镜头。由于鱼眼镜头的成像范围约为180°(一般是大于180°)，通过鱼眼镜头可以更大范围地接收反射光线，并通过算法消除鱼眼镜头的畸变情况，进而通过图像传感器142 形成指纹图案。由此进一步提高指纹识别的准确性。

其中，超广角镜头141和图像传感器142的数量是对应的多个；常态下，超广角镜头141和图像传感器142的数量是相同的，并形成多组接收模组140。多组接收模组140间隔设置在显示单元110的周侧。当出射至显示单元110的显示侧外的感测光线由于用户手指的阻挡作用而形成携带用户指纹信息的反射光线并向四周折射时，通过位于显示单元110周侧的多组接收模组140对感测光线的接收，进而可以形成指纹图案，并获取到用户手指的指纹信息，以实现解锁或者确定等功能。

一类实施例中，显示单元110划分为相对的两个区域。例如：图1至图3 所示出的显示装置，就将其中的显示单元划分为相对的第一区域201和第二区域202。

进一步的，在一般性的手机中，手机的显示屏可以划分出上下的两个区域，或者划分出左右的两个区域。两个区域的面积相同，或者大致相同(例如在刘海屏或水滴屏或挖孔屏中就较难使两个区域的面积相同)。另外，根据发射器120 和扩束镜130的规格或者用户的使用习惯，两个区域的面积可以不同，例如一般手机的下部的区域的使用频率较高，此下部的区域可以设置成比上部的区域小，以使得该下部的区域的指纹识别的准确率高、指纹识别的速度较快等，以提高用户的体验效果。

每一区域均设有发射器120和扩束镜130；其中，一个发射器120和一个扩束镜130为一组发射模组。发射器120发射的感测光线通过对应的扩束镜130 而扩散至对应的区域的所有位置。对不同区域使用不同的发射模组，以使得不同区域的指纹识别存在不同的分工，相应地可以降低显示装置100对指纹识别的难度，并提高指纹识别的速度。

进一步的，在每一区域中，发射器120和扩束镜130的数量均为一个，并且发射器120和扩束镜130位于对应的区域的中心。应当理解的是，每一区域通过一组发射模组实现对用户手指的指纹的识别，即显示装置100整体上是通过两组发射模组来发射感测光线至对应的区域。其中，发射模组均是位于对应区域的中心位置，该中心位置是对应区域在几何上的相对中心，而不苛求是几何上的绝对中心；只要该中心位置满足发射模组发射的感测光线能够覆盖对应区域即可。基于此，通过两组发射模组实现显示装置100的全屏的指纹识别。

另一类实施例中，发射模组的数量为三组或三组以上，三组或三组以上的发射模组间隔设置并朝向显示单元110。其中，该间隔设置包括但不限于是同行的间隔设置或同列的间隔设置。应当理解的是，每一发射模组发射的感测光线只需要覆盖较小的区域，就可以实现显示装置100的全屏的指纹识别，并且能够具有较好的指纹识别准确率。其中，此较小的区域是相对上述实施例的两个区域(例如第一区域201和第二区域202)而言的。

在一些具体的应用场景中，显示装置100中的屏幕尺寸比例为16:9。当发射模组的数量为两组时，每一区域的尺寸比例可以是8:9或者是16:4.5；当发射模组的数量为三组时，三个区域的尺寸比例可以分别是5:9、5:9和6:9，或者根据发射器120和扩束镜130的规格或者用户的使用习惯，三个区域的面积可以有其他的设置。三组以上的发射模组的情况与以上所示出的三组发射模组的情况类似。

如上的多个实施例，显示单元110包括但是不限制于是液晶显示单元。如图1至图3所示出的各实施例中，液晶显示单元包括了显示层111、保护层112、偏光层113、以及图中没有示出的背光层等层次结构。显示层111、偏光层113 和保护层112层叠，即偏光层113夹设在显示层111和保护层112之间。由于液晶模组的显示层111具有高透光率，感测光线依次透过显示层111和偏光层113 而出射至保护层112，此过程对感测光线的影响很小，并不会影响到感测光线对用户手指的指纹信息的获取。

应当理解的是，背光层(图中未示出)用于提供背光，该背光层的背光与显示层111配合，以呈现图像画面。具体的，发射器120和扩束镜130均设置于显示层111和背光层之间。

请参考图4，本申请还提供一种电子设备1000，该电子设备1000包括了以上各种实施例中的显示装置100以及处理器300。处理器300能够用于根据图像传感器142生成的指纹图案进行指纹识别。进而，该电子设备的整个屏幕均能够获取用户的指纹信息，而不需要局限在某一小部分的固定区域，以此增大指纹的识别范围并提高用户的使用体验。

进一步的，该电子设备包括但不限于是手机、或者是平板电脑、或者是其他类型的可触式终端。

以上所述是本申请具体的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种显示装置，所述显示装置具备指纹识别功能，其特征在于，包括：显示单元、发射器、扩束镜、超广角镜头和图像传感器；

所述发射器与所述扩束镜设置于所述显示单元远离显示侧的一侧，且所述扩束镜设置于所述发射器与所述显示单元之间；其中，所述发射器用于朝向所述显示单元发射感测光线，所述扩束镜用于将所述感测光线通过所述扩束镜扩散并投射至所述显示单元的显示侧外；

所述超广角镜头和所述图像传感器均设置于所述显示单元的周侧且所述超广角镜头与所述图像传感器对应设置；其中，所述超广角镜头用于获取用户手指反射的感测光线并传送至所述图像传感器，所述图像传感器用于根据所述感测光线生成指纹图案。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发射器为结构光发射器，所述结构光发射器用于发射具有编码图的感测光线，该编码图的感测光线通过所述扩束镜扩散并投射至所述显示单元的显示侧外；或者，所述发射器为散斑发射器，所述散斑发射器用于发射具有散斑图的感测光线，该散斑图的感测光线通过所述扩束镜扩散并投射至所述显示单元的显示侧外。

3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述显示单元还包括层叠设置的显示层、触控层和保护层，所述保护层位于所述显示装置的外侧；

所述发射器发出的感测光线透过所述显示层和所述触控层而扩散至所述保护层，并通过所述保护层投射至显示侧外。

4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述超广角镜的表面包括外凸曲面以及正对所述图像传感器的平面；所述感测光线由所述外凸曲面入射并偏折，并由所述平面射出至所述图像传感器。

5.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述保护层覆盖所述超广角镜；或者，所述超广角镜位于所述保护层的周侧。

6.如权利要求1至5任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示单元包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域均设有所述发射器和所述扩束镜；所述发射器发出的感测光线通过对应的所述扩束镜扩散至对应的区域。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，每一所述区域中，所述发射器和所述扩束镜的数量均为一个，并且所述发射器和所述扩束镜位于对应的所述区域的中心。

8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述发射器和所述扩束镜的数量均为对应的三个或三个以上；三个或三个以上的发射器和扩束镜间隔设置并朝向所述显示单元的显示侧外。

9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述超广角镜头和所述图像传感器的数量均为对应的两个或两个以上，两个或两个以上的超广角镜头和图像传感器间隔设置于所述显示单元的周侧。

10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示单元为液晶显示单元，所述液晶显示单元包括层叠的显示层、偏光层和保护层；所述发射器发出的感测光线依次透过所述显示层和所述偏光层而出射至所述保护层。

11.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的显示装置以及处理器，所述处理器用于根据所述图像传感器生成的指纹图案进行指纹识别。

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