CN111611987B - 显示装置及利用显示装置实现特征识别的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置及利用显示装置实现特征识别的方法。所述显示装置包括：显示面板；发光模块，所述发光模块位于所述显示面板远离其出光面的一侧，所述发光模块用于发射平行光，所述平行光透过所述显示面板后产生多个衍射光斑；图像采集模块，所述图像采集模块的取景范围覆盖至少部分所述平行光透过所述显示面板后的投射范围。本发明实施例能够使显示装置既能够实现全面屏，也能够实现3D生物识别。

Description

显示装置及利用显示装置实现特征识别的方法
技术领域
本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置及利用显示装置实现特征识别的方法。
背景技术
随着显示技术的发展，显示装置所起到的作用越来越大，相应地对显示装置的安全性要求也越来越高。
显示装置可通过3D生物识别，如面部识别(Face ID)或者指纹识别等提高其安全性，现有的显示装置采用的3D生物识别需要占用显示装置中显示面板非显示区部分，导致显示装置无法实现全面屏的效果。
发明内容
本发明提供一种显示装置及利用显示装置实现特征识别的方法，以使显示装置能够实现3D生物识别，进而能够实现全面屏的显示效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种显示装置，所述显示装置包括：显示面板；发光模块，所述发光模块位于所述显示面板远离其出光面的一侧，所述发光模块用于发射平行光，所述平行光透过所述显示面板后产生多个衍射光斑；图像采集模块，所述图像采集模块的取景范围覆盖至少部分所述平行光透过所述显示面板后的投射范围。
可选地，所述发光模块包括：点光源；光学镜头，所述光学镜头位于所述点光源和所述显示面板之间，所述光学镜头用于将所述点光源发射的光转换为所述平行光。
可选地，所述显示装置还包括处理模块，所述处理模块与所述发光模块以及所述图像采集模块电连接，用于控制所述发光模块发光，并处理所述图像采集模块采集的图像信息；其中，所述处理模块处理所述图像采集模块采集的图像信息包括：所述处理模块根据所述图像信息中衍射光斑的距离信息确定待测物表面的曲线信息。
可选地，所述点光源为红外光源；
优选地，所述红外光源为垂直腔面发射激光器、发光二极管或激光二极管。
可选地，所述显示面板包括位于显示区且呈阵列排布的多个像素；
优选地，所述显示面板对应图像采集模块区域的像素密度，小于所述显示面板其他区域的像素密度。
可选地，所述平行光在垂直于其传播方向上的截面为圆形。
可选地，所述图像采集模块为所述显示装置的前置摄像头。
第二方面，本发明实施例还提供了一种利用显示装置实现特征识别的方法，所述显示装置包括：显示面板、发光模块、图像采集模块和处理模块，所述发光模块位于所述显示面板远离其出光面的一侧，所述处理模块与所述发光模块以及所述图像采集模块电连接；所述方法包括：所述发光模块发射平行光，所述平行光透过所述显示面板产生多个衍射光斑并投影至待测体表面；所述图像采集模块采集所述待测体叠加所述衍射光斑后的图像信息；所述处理模块处理所述图像信息以得到所述待测体表面的曲线信息。
可选地，所述处理模块用于根据所述图像信息确定所述待测体表面的所述衍射光斑之间的距离信息，并根据所述距离信息得到所述待测体表面的曲线信息。
可选地，所述处理模块还用于根据所述图像信息确定所述待测体表面的所述衍射光斑的大小信息，并根据所述大小信息得到所述待测体与所述显示装置的距离。
本实施例的技术方案，采用的显示装置包括：显示面板；发光模块，发光模块位于显示面板远离其出光面的一侧，发光模块用于发射平行光，平行光透过显示面板后产生多个衍射光斑；图像采集模块，图像采集模块的取景范围覆盖至少部分平行光透过显示面板后的投射范围。由于采用发光模块发射平行光，平行光通过显示面板后产生多个衍射光斑，利用该衍射光斑作为结构光，发光模块可对应于显示面板显示区内的任意位置，也即显示面板不需要预留出一部分不包含像素的区域来对应发光模块，解决了发光模块和图像采集模块相对显示面板的放置问题，从而使得显示装置实现了生物识别，进而实现了全面屏的显示效果，极大地提高了显示装置的应用价值，扩大了应用范围。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种显示装置的侧视图；
图2为本发明实施例提供的一种显示装置的工作过程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种多个衍射光斑的排布示意图；
图6为本发明实施例提供的一种特征识别方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
正如背景技术中提到的现有的显示装置无法在全面屏的基础上实现3D生物识别的效果，发明人经过仔细研究发现，产生此技术问题的原因在于：3D生物识别需要一个发光模块来发射结构光，将结构光照射到待测体表面，然而，显示面板中包含有多个像素，像素会遮挡结构光，使得识别不准确，因此，发光模块需要单独设置在没有像素的区域，从而导致现有的显示装置无法实现全面屏的效果。
针对上述技术问题，本发明提出如下解决方案：
图1为本发明实施例提供的一种显示装置的侧视图，参考图1，显示装置包括：显示面板101；发光模块102，发光模块102位于显示面板101远离其出光面1001的一侧，发光模块102用于发射平行光103，平行光103透过显示面板101后产生多个衍射光斑；图像采集模块104，图像采集模块104的取景范围覆盖至少部分平行光103透过显示面板101后的投射范围。
具体地，图2为本发明实施例提供的一种显示装置的工作过程示意图，图3为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图，其可对应图1的显示装置，结合图1至图4，显示面板101可为OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)显示面板，其上包含多个阵列排布的像素1011，像素1011之间的区域为透光区1012；在本实施例中，由于像素1011包含多种发光功能层，例如阳极等，外界光透光率低，可等效为不透光区，而像素1011之间没有阳极等功能膜层，具有较高的透光率，等效为透光区，显示面板上为交替排布的透光部分和不透光部分，也即显示面板可等效为光栅，发光模块102发出的平行光103至少覆盖显示面板中一部分像素1011以及像素1011之间的透光区1012，平行光103的波长一致，在显示面板101处的入射条件(如入射角)也一致，平行光103透过显示面板101之后，也即平行光103透过光栅之后，会形成多个衍射光斑201，多个衍射光斑201可作为用于生物识别的结构光，通过图像采集模块104采集该衍射光斑叠加到待测体表面后的图像，再对待测体表面的衍射光斑进行分析，即可获取待测体的曲线信息，从而实现生物识别；图像采集模块104的取景范围覆盖至少部分平行光103透过显示面板后的投射范围，可理解为，在一定距离范围内，如待测体与显示装置之间的距离在一米范围内时，衍射光斑叠加到待测体表面后，图像采集模块采集的图像信息至少包含待测体的一部分以及多个衍射光斑中的一部分。在本实施例中，由于采用发光模块发射平行光，平行光通过显示面板后产生多个衍射光斑，利用该衍射光斑作为结构光，发光模块102可对应于显示面板101显示区内的任意位置，也即显示面板不需要预留出一部分不包含像素的区域来对应发光模块，从而使得显示装置既实现了全面屏(如图4所示)，又实现了生物识别，极大地提高了显示装置的应用价值，扩大了应用范围。
本实施例的技术方案，采用的显示装置包括：显示面板；发光模块，发光模块位于显示面板远离其出光面的一侧，发光模块用于发射平行光，平行光透过显示面板后产生多个衍射光斑；图像采集模块，图像采集模块的取景范围覆盖至少部分平行光透过显示面板后的投射范围。由于采用发光模块发射平行光，平行光通过显示面板后产生多个衍射光斑，利用该衍射光斑作为结构光，发光模块可对应于显示面板显示区内的任意位置，也即显示面板不需要预留出一部分不包含像素的区域来对应发光模块，从而在显示装置既实现了全面屏又实现了生物识别，极大地提高了显示装置的应用价值，扩大了应用范围。
可选地，继续参考图1，发光模块102包括：点光源1021；光学镜头1022，光学镜头1022位于点光源1021和显示面板101之间，光学镜头1022用于将点光源1021发射的光转换为平行光103。
具体地，点光源1021发射的光为发散的光，例如可将点光源1021设置于光学镜头1022的焦点上，此时点光源1021发射的光经过光学镜头1022之后即可变为平行光103，通过简单的两个元件即可发射平行光103，具有结构简单等特点。示例性地，光学镜头1022可为晶圆级光学镜头WLO，晶圆级光学镜头具有尺寸小，精度高等特点，有利于降低显示装置的厚度。同时点光源发出的光波长为固定值，从而保证了所述的平行光103波长一致。需要说明的是，发光模块102独立于显示面板101设置，本领域应当理解，本实施例所述的发光模块102并不是显示面板101中用于发光显示的发光结构。
可选地，显示装置还包括处理模块，处理模块与发光模块102以及图像采集模块104电连接，用于控制发光模块102发光，并处理图像采集模块104采集的图像信息；其中，处理模块处理图像采集模块采集的图像信息包括：处理模块根据图像信息中衍射光斑的距离信息确定待测体表面的曲线信息。
示例性地，处理模块可为显示装置主板上的芯片，当需要进行生物识别时，处理模块控制发光模块102发射平行光，并控制图像采集模块103采集图像信息。图5为本发明实施例提供的一种多个衍射光斑的排布示意图，其可对应于图1中的显示装置，结合图1至图5，在进行Face ID识别时，处理模块控制发光模块102发射的平行光经过显示面板后形成多个衍射光斑201，图5中的多个衍射光斑并未投射到人脸上，此时衍射光斑中心之间的横向距离X与纵向距离Y为标准距离，当多个衍射光斑投射到人脸上之后，横向距离X与纵向距离Y会发生变化；处理模块控制图像采集模块104采集图像信息，此时图像信息中包含人脸叠加多个衍射光斑的信息，横向距离X和纵向距离Y发生变化，处理模块可根据衍射光斑之间的距离，判断人脸上的曲线信息(凹凸信息)，进而实现Face ID的识别。在其它一些实施方式中，处理模块还可判断衍射光斑的大小，进而确定待测体与显示装置之间的距离。如利用零级主放大衍射光斑的尺寸确定待测体与显示装置的距离。其中，零级主放大衍射光斑为多个衍射光斑中心的衍射光斑。
可选地，点光源为红外光源。
具体地，红外光源发射红外光，由于人眼对红外光的识别度较低，红外光不会对人眼观看显示面板产生影响，也即不会影响显示效果；另外，人眼也不会发现红外光，进而能够提升显示装置的使用体验。优选地，红外光源为垂直腔面发射激光器、发光二极管或激光二极管；上述的红外光源均具有成本低尺寸小等优点，既有利于降低显示装置的厚度，又有利于控制显示装置的成本，提高显示装置工作的稳定性。
可选地，平行光103在垂直于其传播方向上的截面为圆形。
平行光103限制在传播区域范围内传播，即仅在光学镜头1022对应的区域存在，光学镜头1022的形状为圆形，平行光103的传播区域为一个以光学镜头1033和显示面板101为上底和下底围成的圆柱状的区域，使得平行光103在垂直于其传播方向上的截面(也即传播区域的截面)为圆形，这样设置，更为方便控制衍射光斑的尺寸，如控制点光源发出的光的范围，进而控制光学镜头发出的平行光在垂直于其出射方向上截面的的大小，显示面板上接收到平行光的区域发生变化，也即等效的光栅结构发生变化，使得衍射光斑的尺寸发生变化，进而使得显示装置能够根据需要调整衍射光斑的尺寸，如当待测体与显示装置较远时，若衍射光斑均较大，衍射光斑之间可能会发生叠加现象，从而导致识别出错，此时可通过减小衍射光斑的尺寸，从而避免因衍射光斑产生交叠而导致识别精度较低的现象。
可选地，图像采集模块104为显示装置的前置摄像头。
具体地，显示装置的前置摄像头可为集成有红外摄像功能的摄像头，从而保证图像采集模块能够采集到衍射光斑。将图像采集模块104用显示装置的前置摄像头复用，能够减少显示装置中元器件的数量，进一步降低成本。
优选地，如图3所示，显示面板10对应图像采集模块区域11的像素密度小于显示面板其他区域(也即显示面板中除对应图像采集模块区域11以外的区域)的像素密度。从而保证显示面板10对应图像采集模块104的区域11透光率较高，采集衍射光斑或者其他图像更为完整。需要说明的是，图像采集模块104可设置于显示面板远离其出光面一侧的任意位置，只要其不遮挡平行光103以及能够保证其取景范围能够覆盖至少部分所述平行光透过所述显示面板后的投射范围即可。同时由于图像采集模块也对应于显示面板的像素区(本领域常称为屏下摄像头)，不需要在显示面板上预留未设置像素的区域来设置图像采集模块，使得显示面板达到全面屏的效果。在其它一些实施方式中，也可设置显示面板10对应图像采集模块区域11的像素尺寸小于显示面板其他区域的像素尺寸，也能够达到增加透光率，使得采集的衍射光斑或者其他图像更为完整。
本发明实施例还提供了一种利用显示装置实现特征识别的方法，显示装置包括：显示面板、发光模块、图像采集模块和处理模块，发光模块位于显示面板远离其出光面的一侧，处理模块与发光模块以及图像采集模块电连接；图6为本发明实施例提供的一种特征识别方法的流程图，参考图6，该方法包括：
步骤301，发光模块发射平行光，平行光透过显示面板产生多个衍射光斑并投影至待测体表面；
具体地，显示面板上包含多个阵列排布的像素，像素之间的区域为透光区；在本实施例中，由于像素可等效为不透光区，而像素之间为透光区，显示面板上为交替排布的透光部分和不透光部分，也即显示面板可等效为光栅，发光模块发出的平行光至少覆盖显示面板中一部分像素以及像素之间的透光区，平行光透过显示面板之后，也即平行光透过光栅之后，会形成多个衍射光斑，多个衍射光斑可作为用于生物识别的结构光。
步骤302，图像采集模块采集待测体叠加衍射光斑后的图像信息。
具体地，图像采集模块可为集成有红外功能的图像采集模块，其取景范围可设置为覆盖至少部分平行光透过显示面板后的投射范围，在一些实施方式中，图像采集模块可为显示装置的前置摄像头，以减少显示装置中元器件的数量，降低成本。
步骤303，处理模块处理图像信息得到待测体表面的曲线信息。
具体地，处理模块可为显示装置主板上的芯片，当需要进行生物识别时，处理模块控制发光模块发射平行光，并控制图像采集模块采集图像信息。如处理模块对待测体表面的衍射光斑进行分析，即可获取待测体的曲线信息，从而实现生物识别。
本实施例的技术方案，采用的特征识别方法包括：发光模块发射平行光，平行光透过显示面板产生多个衍射光斑并投影至待测体表面；图像采集模块采集待测体叠加衍射光斑后的图像信息；处理模块处理图像信息以得到待测体表面的曲线信息。由于采用发光模块发射平行光，平行光通过显示面板后产生多个衍射光斑，利用该衍射光斑作为结构光，发光模块可对应于显示面板显示区内的任意位置，也即显示面板不需要预留出一部分不包含像素的区域来对应发光模块，从而在显示装置为全面屏的基础上也能够实现生物识别，极大地提高了显示装置的应用价值，扩大了应用范围。
可选地，处理模块用于根据图像信息确定待测体表面的衍射光斑之间的距离信息，并根据距离信息得到待测体表面的曲线信息。
具体地，图6中的多个衍射光斑并未投射到人脸上，此时衍射光斑中心之间的横向距离X与纵向距离Y为标准距离，当多个衍射光斑投射到人脸上之后，横向距离X与纵向距离Y会发生变化；处理模块控制图像采集模块采集图像信息，此时图像信息中包含人脸叠加多个衍射光斑的信息，横向距离X和纵向距离Y发生变化，处理模块可根据衍射光斑之间的距离，判断人脸上的曲线信息，进而实现Face ID的识别。
可选地，处理模块还用于根据图像信息确定待测体表面的衍射光斑的大小信息，并根据大小信息得到待测体与显示装置的距离。
具体地，若衍射光斑的尺寸较大，说明待测体与显示装置之间的距离较远，而若衍射光斑较小，说明待测体与显示装置之间的距离较近；处理模块可根据衍射光斑的尺寸，如零级主放大衍射光斑的尺寸确定待测体与显示装置的距离。其中，零级主放大衍射光斑为多个衍射光斑中心的衍射光斑。
可选地，平行光为红外光。
具体地，由于人眼对红外光的识别度较低，红外光不会对人眼观看显示面板产生影响，也即不会影响显示效果；另外，人眼也不会发现红外光，进而能够提升显示装置的使用体验。示例性地，发光模块可包括点光源和光学镜头，点光源发出的光经过该光学镜头后形成平行光。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：
显示面板；
发光模块，所述发光模块位于所述显示面板远离其出光面的一侧，所述发光模块用于发射平行光，所述平行光透过所述显示面板后产生多个衍射光斑；
图像采集模块，所述图像采集模块的取景范围覆盖至少部分所述平行光透过所述显示面板后的投射范围。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光模块包括：
点光源；
光学镜头，所述光学镜头位于所述点光源和所述显示面板之间，所述光学镜头用于将所述点光源发射的光转换为所述平行光。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括处理模块，所述处理模块与所述发光模块以及所述图像采集模块电连接，用于控制所述发光模块发光，并处理所述图像采集模块采集的图像信息；
其中，所述处理模块处理所述图像采集模块采集的图像信息包括：所述处理模块根据所述图像信息中衍射光斑的距离信息确定待测物表面的曲线信息。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述点光源为红外光源。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述红外光源为垂直腔面发射激光器、发光二极管或激光二极管。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括位于显示区且呈阵列排布的多个像素。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板对应图像采集模块区域的像素密度小于所述显示面板其他区域的像素密度。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述平行光在垂直于其传播方向上的截面为圆形。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述图像采集模块为所述显示装置的前置摄像头。
10.一种利用显示装置实现特征识别的方法，其特征在于，所述显示装置包括：显示面板、发光模块、图像采集模块和处理模块，所述发光模块位于所述显示面板远离其出光面的一侧，所述处理模块与所述发光模块以及所述图像采集模块电连接；
所述方法包括：
所述发光模块发射平行光，所述平行光透过所述显示面板产生多个衍射光斑并投影至待测体表面；
所述图像采集模块采集所述待测体叠加所述衍射光斑后的图像信息；
所述处理模块处理所述图像信息以得到所述待测体表面的曲线信息。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述处理模块用于根据所述图像信息确定所述待测体表面的所述衍射光斑之间的距离信息，并根据所述距离信息得到所述待测体表面的曲线信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述处理模块还用于根据所述图像信息确定所述待测体表面的所述衍射光斑的大小信息，并根据所述大小信息得到所述待测体与所述显示装置的距离。
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