CN111984064A - 显示屏组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种显示屏组件及电子设备，包括：显示屏，显示屏具有用于形成图像信号通路的信号导入区域以及用于显示图像的显示区域；光学镜头，光学镜头可移动地设置在显示屏的与信号导入区域对应的屏下位置，用于采集通过信号导入区域导入的外部图像信号；成像芯片，成像芯片设置在光学镜头的成像区域，用于获取通过光学镜头采集的图像信号。本申请将指纹功能和前置功能集成到一个镜头模组中，真正实现电子设备全面屏的显示效果，使得电子设备整体美观度上更有竞争力；并且功能更加集中，占用手机内部空间更小，更有利于电子设备的轻便化；同时镜头模组减少使得转接BTB的数量减少，降低了装配复杂度，提高了连接可靠性。

Description

显示屏组件及电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备领域，具体涉及一种显示屏组件及电子设备。

背景技术

现有电子设备，例如手机，在拍摄以及指纹识别时通常采用两个独立的镜头组：前置镜头和指纹镜头，其中前置镜头采用挖孔的方式设置在屏下，去除了显示屏的触控层和显示层，使得电子设备亮屏时此处为黑色，影响整体美观。此外，两个镜头组分开设计，不仅占用设备内部空间，而且增加了连接器数量，增大了装配复杂程度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种显示屏组件及电子设备，以解决上述问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种显示屏组件，包括：显示屏，显示屏具有用于形成图像信号通路的信号导入区域以及用于显示图像的显示区域，显示区域覆盖信号导入区域；光学镜头，设置在显示屏的与信号导入区域对应的屏下位置，用于采集通过信号导入区域导入的外部图像信号，光学镜头可沿垂直于显示屏的方向移动使得光学镜头具有两种工作模式，两种工作模式包括前置摄像头模式和指纹识别模式；成像芯片，成像芯片设置在光学镜头的成像区域，用于获取通过光学镜头采集的图像信号。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：机体以及上述显示屏组件，显示屏组件安装于机体上。

本申请提供的显示屏组件及电子设备，通过光学镜头将原本分开设计的前置镜头和指纹镜头整合为一个镜头，同时通过光学镜头的可移动设置方式调整其与成像芯片之间像距，通过改变像距以在一个镜头上同时集成拍摄和指纹识别双重功能，真正实现电子设备全面屏的显示效果，使得电子设备整体美观度上更有竞争力。本申请将指纹功能和前置功能集成到一个镜头模组中，功能更加集中，占用手机内部空间更小，更有利于电子设备的轻便化；同时镜头模组减少使得转接BTB的数量减少，降低了装配复杂度，提高了连接可靠性。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是挖孔前置摄像头的截面示意；

图2是本申请实施例提供的显示屏组件的一个实施例的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的显示屏组件的一个实施例的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的显示屏组件的一个实施例的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的显示屏组件的一个实施例的结构示意图；

图6是光学镜头成像的原理图；

图7是本申请实施例提供的显示屏组件的一个实施例的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的电子设备的一个实施例的结构示意图。

图中：100-显示屏组件；101-显示屏；102-光学镜头；103-成像芯片；104-驱动机构；105-限位件；111-信号导入区域；112-显示区域；113-显示层；114-触控层；115-盖板；116-第一通孔；117-缓冲层；118-第二通孔；200-电子设备；201-机体。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显示屏通常在手机、电脑、控制设备、穿戴式电子设备、智能机器人等电子设备中具有广泛的应用，用于显示文本、图片、图标或视频等内容。随着用户对电子设备显示效果的要求越来越高，显示屏也逐渐趋向于向全面屏发展。目前电子设备对于需要进行拍摄图像或人脸识别时，往往是在设备的工作面一侧以前置摄像头的方式实现拍摄或人脸识别。

此外，电子设备在某些应用场景还具备屏幕解锁功能。其中，电子设备例如为移动终端，如手机、平板电脑等移动电子设备，以及门禁和保险箱等。其中，目前发展迅速的一种屏幕解锁技术是通过屏下光学指纹识别来实现的，通过放置在屏下的指纹镜头采集指纹的谷或脊的反射光，获取指纹图像，通过比对采集到的指纹图像和预先存储在电子设备中的指纹图像进行比对，根据比对结果来决定是否解锁，甚至完成移动支付。

因此，基于用户对电子设备提出的两项功能需求，目前采用的方式是分别通过前置镜头和指纹镜头来实现相应的功能。但如此产生的结果是，在电子设备内必须置入两组镜头并且分别配置与之对应的用于感光的芯片，这无疑增加了电子设备内部结构的复杂度，并且占用手机内部空间，而且由于两个镜头组需要两个板对板(Board-to-board，BTB)连接器进行连接，可靠性较差。此外，由于现有前置摄像头是采用挖孔方式置入，也即是在与之对应的显示屏部分除去显示屏的显示层和触控层(如图1所示)，导致在该部分无法显示，在亮屏时为黑色，影响美观，没有实现真正意义上的全面屏。此外，两个镜头组分开设计，不仅占用设备内部空间，而且增加了连接器数量，增大了装配复杂程度。

因此，发明人提出了本申请实施例中的显示屏组件及电子设备。下面将结合附图具体描述本申请的各实施例。

参阅图2，本申请实施例的显示屏组件100包括：显示屏101、光学镜头102和成像芯片103。

显示屏101用于显示电子设备的文本、图形、图标或视频等信息资料。光学镜头102设置在显示屏101和成像芯片103之间，用于采集通过显示屏101导入而来的外部图像信号。请参阅图3和图4，具体地，光学镜头102可移动地设置在显示屏101的与信号导入区域111对应的屏下位置，用于采集通过信号导入区域111导入的外部图像信号。

“光学镜头102可移动地设置”是指，光学镜头102不是保持固定不动，而是根据其工作模式转变而通过移动使光学镜头102随之切换到相应的工作模式。通过移动改变光学镜头102与成像芯片之间的距离，从而获得不同的工作模式：前置摄像头模式和指纹采集模式。下文将对光学镜头102的两种工作模式进行具体描述。

信号导入区域111是将显示屏上用于将外部信号导入至电子设备内部的区域，该信号导入区域111为显示屏的一部分区域，并且该信号导入区域111与屏下的光学镜头对应设置。该信号例如可以是光信号。

外部图像信号包括但不限于从外界获得的物像信号、人像信号、指纹信号和掌纹信号等。这些信号可以以光学信号的形式被获取。物像信号包括无生命体物像信号和有生命体物像信号，其中，无生命体物像信号是指基于物体外部形象特征而获得形状、图案、色彩等信息，有生命体物像信号是指相对于人而存在的有生命特征的物体，例如动物，反应其外部形象特征的信息，包括体态、肤色、毛色以及覆盖在皮肤和毛发上的纹路图案等。人像信号可以具体为人体面部信息，可以包括整个面部，也可以包括局部面部，例如眼球。其中，整个面部信息可以通过人脸识别技术获取，局部面部信息可以通过眼球识别技术获取。指纹信号是指反应指纹图案的信息。掌纹信号是指反应掌纹图案的信息，包括手掌和脚掌。

再次参阅图2，成像芯片103设置在光学镜头102的成像区域，用于获取通过光学镜头102采集的图像信号。成像芯片103为一种感光元件，其包括但不限于互补金属氧化物半导体元件(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)或电耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)，用于将光信号转化为电信号。外部图像信号依次经过显示屏101和光学镜头102，最后到达成像芯片103，经过处理后最终将图像通过显示屏101显示或者将图像信号进行匹配验证后启动屏幕解锁功能或移动支付功能。

参阅图3和图4，本申请实施例的显示屏101具有用于形成图像信号通路的信号导入区域111以及用于显示图像的显示区域112。为便于理解，图3和图4中所示的虚线仅用于示意信号导入区域111的大致位置，并且该虚线是用于将信道导入区域从整个显示屏101中区分出来而故意划分的，在实际实施本申请实施例时，该虚线并不存在，本领域技术人员应当对此理解。如图3和图4所示，信号导入区域111与光学镜头102相对应。

在本申请的一些实施例中，信号导入区域111的位置还可以是除图3所示的其他位置，例如，在显示屏101的下部中间区域、左下角区域、右下角区域、上部中间区域、右上角区域和左上角区域等显示屏101上的任一位置。信号导入区域111在显示屏101上的具体位置与光学镜头102内置在电子设备中的位置相关，两者是彼此对应的关系，本领域技术人员可以根据电子设备的具体结构情况进行适应性选择。应到理解，信号导入区域111除了图3中所示的圆形，还可以是椭圆形、矩形、三角形或多边形等规则几何形状，也可以是不规则形状。信号导入区域111的大小根据具体应用而适应性调整，例如在移动电子设备中，如手机或平板电脑，可参照一般移动电子设备摄像头的尺寸进行确定，或参照拇指尺寸设计。当显示屏组件100应用在例如门禁等固定装置上时，其具有相对手机等移动电子设备更大的显示屏，相应地可设置更大的信号导入区域111，以供进行面部信息获取或掌纹信息获取，从而解开门锁。

参阅图3和图4，显示区域112将信号导入区域111全部覆盖。可以理解，显示区域112为整个显示屏101所覆盖的区域，信号导入区域111被显示区域112覆盖，其作为显示区域112的一部分存在。在本申请实施例中，在与信号导入区域111相对应的位置，显示屏101保留了其原有结构。并且本申请实施例直接将光学镜头102置于屏下，没有采用现有技术中通过挖孔的方式设置镜头，保留了原本缺失的显示屏101的显示层113和触控层114。

在本申请实施例中，信号导入区域111和显示区域112均包括：叠层布置的显示层113和触控层114，其中，显示层113设置在光学镜头102和触控层114之间。信号导入区域111有了显示层113和触控层114之后能够发挥与显示区域112相同的显示作用。当点亮屏幕时，显示屏101上包括信道导入区域均能够实现文本、图标、图像以及视频的显示，并且也不再有黑色暗块出现在显示屏101上，实现了真正意义上的全面屏，极大提升了用户使用好感度。

参阅图4，信号导入区域111和显示区域112均还包括：盖板115，盖板115设置在触控层114远离显示层113的一侧。盖板115作为整个显示屏101的外层，起到保护内侧的触控层114和显示层113的作用。为了不影响显示功能，该盖板115在一般状态或点亮屏幕时为透明。盖板115的材质包括但不限于玻璃或塑料。

请参见图5，为了同时实现拍摄和指纹识别功能，本申请实施例的显示屏组件100还包括：驱动机构104。驱动机构104的驱动端与光学镜头102连接，以驱动光学镜头102靠近或远离成像芯片103。

参阅图6，光学镜头102成像的原理图，凸透镜成像公式为：

其中，U为物距，V为像距，f为凸透镜的焦距。

根据上述成像公式可知，当凸透镜的焦距f不变时，通过改变光学镜头102与成像芯片103之间的距离即像距V，从而改变光学镜头102的成像效果。具体而言，对于同一光学镜头102的光折射率由其材质本身确定，因而同一光学镜头102其焦距f是固定不变的。因而，本申请实施例基于上述凸透镜成像公式，在焦距f不变的情况下，通过调整光学镜头102与成像芯片103之间的距离也即是像距V(也即是调整光学镜头102与物体之间的距离物距U)，由此使像距V和物距U发生改变，并且根据凸透镜的成像规律，从而获得不同成像效果。

因而，在本申请实施例中通过驱动机构104驱动光学镜头102移动改变像距V，使成像的效果具有两种状态：一种是工作在前置摄像模式，在该状态下成像清晰，可用于拍照、摄像以及进行人脸识别等工作；另一种是工作在指纹采集模式，在该模式下成像较为模糊，但也能够采集到指纹或掌纹的谷或脊的反射光，满足指纹解锁或移动支付的需要。前置摄像头模式为驱动机构104驱动光学镜头102至靠近成像芯片103时所处的工作模式。指纹识别模式为驱动机构104驱动光学镜头102至远离成像芯片103时所处的工作模式。

具体地，再次参阅图5，在驱动机构104的驱动下，光学镜头102远离成像芯片103(也即是光学镜头102靠近显示屏101)移动至图中所示的实线状态，根据上述凸透镜成像公式可知，当焦距f不变时，光学镜头102远离成像芯片103、像距V增大，对应地物距U减小，此时为指纹识别模式；反之，光学镜头102靠近成像芯片103移动至图中所示的虚线状态，物距U增大，此时为前置摄像头模式。应当理解，图5中所示的光学镜头102与显示屏101(或成像芯片103)之间的距离并不代表实际电子设备产品中两者的真实距离，此处仅用以示例说明。

在本申请的一些实施例中，上述驱动机构104输出的运动为直线往复运动、往复摆动或圆周运动。例如直线往复运动可以是直线导轨、电推杆、伸缩缸等形式。参阅图5，驱动机构104为直线往复运动，可采用电推杆的形式，其输出端为L形伸缩杆，L形伸缩杆的自由端与光学镜头102连接，通过驱动机构104驱动，光学镜头102在显示屏101和成像芯片103之间移动。应当理解，本申请实施例的驱动机构104与光学镜头102之间的“连接”可以是直接连接，也可以是间接连接。

在其他实施例中，参阅图7，显示屏组件100还可以包括：限位件105，限位件105具有容置光学镜头102的第一通孔116。第一通孔116具有与光学镜头102相匹配的形状和尺寸。限位件105用于当光学镜头102在驱动机构104驱动下为直线往复运动时，对光学镜头102起到水平方向上的限位作用以及竖直方向上的引导作用，便于在成像效果时光学镜头102能够平稳运行，并且也使得设备结构更加紧凑。应当理解，前述所指的竖直方向是以图7所呈现的视角为参照，其为光学镜头102与成像芯片103连线所在的方向；同理，水平方向也是以图7所呈现的视角为参照，其为相对于前述竖直方向垂直的方向。在本申请的一些实施例中，限位件105可以是具有第一通孔116的环状结构、板状结构、块状结构或筒状结构。本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。并且，限位件105可以固定设置，也可以与光学镜头102一起在驱动机构104作用下运动。

请参阅图7，显示屏组件100还包括：缓冲层117，缓冲层117设置在显示屏101和限位件105之间。缓冲层117具有与第一通孔116对应且连通的第二通孔118，通过设置第二通孔118避免缓冲层117对外部图像信号的遮挡。在图7所示的示例中，第二通孔118具有与第一通孔116相同的形状以及孔径。应当理解，在本申请的一些实施例中，第二通孔118还可以以孔径大于第一通孔116但保持相同形状的方式设置，以不遮挡第一通孔116为目的。

在本申请的一些实施例中，显示屏组件100还包括接近光传感器(图未示)，接近光传感器与光学镜头102对应设置。接近光传感器的设置位置可参考图中成像芯片103的设置位置。

参阅图8，本申请实施例的电子设备200，包括：机体201以及本申请实施例的显示屏组件100，显示屏组件100安装于机体201上。机体201可以理解为至少包括电子设备的外壳(壳体)，机体201内部还设有其他功能元器件，例如控制芯片、电路板、散热器等。机体201具有容置显示屏组件100的空腔，并且机体201以包覆显示屏101的边缘的方式与显示屏101连接固定。

本申请中的电子设备除了前文描述的装置，还可以是便携式游戏设备(例如Nintendo DS TM，PlayStation Portable TM，Gameboy Advance TM，iPhone TM)、膝上型电脑、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备，其他手持设备以及诸如手表、耳机、吊坠、耳机等，电子设备作为可穿戴设备，可以是诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身、电子设备10或智能手表的头戴式设备(HMD)。电子设备还可以是多个电子设备中的任何一个，多个电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图像专家组(MPEG-1或MPEG-2)音频层3(MP3)播放器，便携式医疗设备以及数码相机及其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种显示屏组件，其特征在于，包括：

显示屏，所述显示屏具有用于形成图像信号通路的信号导入区域以及用于显示图像的显示区域，所述显示区域覆盖所述信号导入区域；

光学镜头，设置在所述显示屏的与所述信号导入区域对应的屏下位置，用于采集通过所述信号导入区域导入的外部图像信号，所述光学镜头可沿垂直于所述显示屏的方向移动使得所述光学镜头具有两种工作模式，所述两种工作模式包括前置摄像头模式和指纹识别模式；

成像芯片，所述成像芯片设置在所述光学镜头的成像区域，用于获取通过所述光学镜头采集的图像信号。

2.根据权利要求1所述的显示屏组件，其特征在于，所述信号导入区域和所述显示区域均包括：叠层布置的显示层和触控层，其中，所述显示层设置在所述光学镜头和所述触控层之间。

3.根据权利要求2所述的显示屏组件，其特征在于，所述信号导入区域和所述显示区域均还包括：盖板，所述盖板设置在所述触控层远离所述显示层的一侧。

4.根据权利要求1所述的显示屏组件，其特征在于，所述信号导入区域为圆形。

5.根据权利要求1-4任一项所述的显示屏组件，其特征在于，所述显示屏组件还包括：驱动机构，所述驱动机构的驱动端与所述光学镜头连接，以驱动所述光学镜头靠近或远离所述成像芯片。

6.根据权利要求5所述的显示屏组件，其特征在于，所述前置摄像头模式为所述驱动机构驱动所述光学镜头至靠近所述成像芯片时所处的工作模式，所述指纹识别模式为所述驱动机构驱动所述光学镜头至远离所述成像芯片时所处的工作模式。

7.根据权利要求5所述的显示屏组件，其特征在于，所述显示屏组件还包括：限位件，所述限位件具有容置所述光学镜头的第一通孔，所述第一通孔具有与所述光学镜头相匹配的形状和尺寸。

8.根据权利要求7所述的显示屏组件，其特征在于，所述显示屏组件还包括：缓冲层，所述缓冲层设置在所述显示屏和所述限位件之间，所述缓冲层具有与所述第一通孔对应且连通的第二通孔。

9.根据权利要求8所述的显示屏组件，其特征在于，所述显示屏组件还包括：接近光传感器，所述接近光传感器与所述光学镜头对应设置。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：机体以及权利要求1-9任一项所述的显示屏组件，所述显示屏组件安装于所述机体上。

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