CN115396648A - 具有3d摄像模组的显示装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，包括显示基板以及3D摄像模组；显示基板包括显示区域和环绕显示区域的黑色矩阵区域；黑色矩阵区域包括至少两个透光区域；3D摄像模组包括位于黑色矩阵区域背光侧的深度摄像模组；深度摄像模组包括泛光光源和成像模块；泛光光源，用于发射泛光，以使泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上；成像模块，用于通过另一透光区域接收待拍摄物体反射的泛光，并根据所光的延时或相位差，获得待拍摄物体表面的深度图。本发明将深度摄像模组设置在显示基板的黑色矩阵区域背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区即留海区，来安装深度摄像模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验。

Description

具有3D摄像模组的显示装置和电子设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，更具体地说，涉及一种具有3D摄像模组的显示装置和电子设备。

背景技术

随着市场的发展，消费者对于显示屏显示效果的要求越来越严苛，不仅要求外观设计多样化，而且要求屏占比越高越好。全面屏技术，通过超窄边框甚至无边框的设计，实现了大于90％的屏占比。

全面屏手机在机身不变的情况下，实现了显示面积的最大化，使得显示效果更加惊艳。现有的基于全面屏的结构设计，为了安装3D摄像模组中的深度摄像模组等器件，在显示基板的顶部设置了非显示区，即刘海区，但是，这样还是会影响显示装置的美观和全面屏体验。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，以解决现有的安装深度摄像模组的非显示区影响显示装置的美观和全面屏体验的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明提供的具有3D摄像模组的显示装置，包括显示基板以及3D摄像模组；

所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括至少两个透光区域；

所述3D摄像模组包括位于所述黑色矩阵区域背光侧的深度摄像模组；

所述深度摄像模组包括泛光光源和成像模块；

所述泛光光源，用于发射泛光，以使所述泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块，用于通过另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的泛光，并根据所述泛光的延时或相位差，获得所述待拍摄物体表面的深度图像。

优选地，所述透光区域设置有红外膜层；

所述泛光光源，用于发射泛光，以使所述泛光通过一红外膜层、一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块，用于通过另一红外膜层、另一透光区域接收所述待拍摄物体反射泛光，并根据所述泛光的延时或相位差，获得所述待拍摄物体表面的深度图像。

优选地，所述泛光光源包括LED光源和投影镜头；

所述LED光源，用于发射泛光

所述投影镜头，用于将所述泛光汇聚于所述显示基板上后将所述泛光投射至所述待拍摄物体。

优选地，所述泛光光源包括投影镜头、反射器件、分光器件、扩散片以及边缘发射激光器；

所述边缘发射激光器，用于发射激光；

所述准直镜头位于所述边缘发射激光器的出光侧，用于对入射的所述激光进行准直，并出射准直光束；

所述反射器件位于所述准直镜头的出光侧，用于将所述准直光束折转后投射至所述分光器件；

所述分光器件位于所述反射器件的出光侧，用于将所述反射器件投射出的激光分成多束激光；

所述扩散片设置在所述分光器件的出光侧，用于对所述多束激光进行扩散，并使所述多束激光泛光出射到所述投影镜头上；

所述投影镜头，用于将所述激光汇聚于所述显示基板上后将所述激光投射至所述待拍摄物体。

优选地，所述泛光光源包括投影镜头、扩散片、分光器件以及垂直腔面发射激光器阵列；

所述垂直腔面发射激光器阵列，用于发射阵列激光；

所述分光器件位于所述垂直腔面发射激光器阵列的出光侧，用于将所述反射器件投射出的阵列激光分成随机分布的多束激光；

所述扩散片设置在所述分光器件的出光侧，用于对所述多束激光进行扩散，并使所述多束激光泛光出射到所述投影镜头上；

所述投影镜头，用于将所述激光汇聚于所述显示基板上的一透光区域后将所述激光投射至所述待拍摄物体上。

优选地，所述泛光光源包括扩散片和垂直腔面发射激光器阵列；

所述垂直腔面发射激光器阵列，用于发射阵列激光；

所述扩散片设置在所述垂直腔面发射激光器阵列的出光侧，用于对所述阵列激光进行扩散形成泛光，并使所述泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上。

优选地，所述深度摄像模组包括与所述泛光光源和所述成像模块相连的驱动电路；

所述驱动电路，用于控制所述泛光光源和所述成像模块同时开启或关闭，并通过控制所述泛光光源的驱动电流控制所述泛光光源的输出光功率。

优选地，所述成像模块的入光口朝向显示面板设置，以使待拍摄物体反射的激光穿透显示面板后进入成像模块；

所述泛光光源的出光口朝向显示面板设置，以使激光能够穿透显示面板照射到位于显示面板出光侧的待拍摄物体上。

优选地，所述深度摄像模组包括处理模块；所述3D摄像模组还包括2D成像模组；

所述2D成像模组用于拍摄所述待拍摄物体的2D图像；

所述处理模块用于根据所述深度图像和所述2D图像得到所述待拍摄物体的3D图像。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明所提供的具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，将深度摄像模组设置在显示基板的黑色矩阵区域背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区即留海区，来安装深度摄像模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验；

本发明中在黑色矩阵区域的透光区域设置红外膜层，该红外膜层能够透过红外光从而不会影响深度摄像模组的工作，但是可见光无法穿越红外膜层，保证了黑色矩阵区域的完整性，不影响显示屏幕的美观；

本发明中通过投影镜头将分光器件分成随机分布的多束激光汇聚于所述显示基板上后将所述多束激光投射至所述待拍摄物体，缩小了激光模块的安装空间，实现本发明在窄边框屏幕(黑色矩阵区域较窄屏幕)上的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中另一种显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中激光模块的第一种安装示意图；

图4为本发明实施例中激光模块的第二种安装示意图；

图5为本发明实施例中激光模块的第三种安装示意图；

图6为本发明实施例中基于泛光光源的显示装置示意图；

图7为本发明实施例中基于激光器阵列的一种显示装置示意图；

图8为本发明实施例中基于激光器阵列的另一种显示装置示意图；

图9为本发明中实施例基于边发射激光器的结构示意图。

图中：

10为显示基板；11为泛光光源；12为成像模块；13为分光器件；14为驱动电路；15为处理模块；16为投影镜头；17为反射器件；18为准直镜头；19为扩散片；20为黑色矩阵区域；30为显示区域；40为内屏。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

正如背景技术所述，现有的基于全面屏的结构设计，为了安装3D摄像模组中的深度摄像模组等器件，在显示基板的顶部设置了非显示区即刘海区，但是，这样会影响显示装置的美观和全面屏体验。

发明人研究发现，现有的深度摄像模组都是采用垂直腔表面发光激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)作为光源，但是，由于VCSEL激光器的输出光功率较低，当显示基板的透射率较低时，通过第一透光区域后的激光的光功率较低，不能得到有效地深度图像，因此，需要在显示基板的顶部设置非显示区即刘海区，并对非显示区进行挖孔来安装VCSEL激光器。

基于此，本发明提供了一种具有3D摄像模组的显示装置，以克服现有技术存在的上述问题，包括显示基板以及3D摄像模组；

所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括至少两个透光区域；

所述3D摄像模组包括位于所述黑色矩阵区域背光侧的深度摄像模组；

所述深度摄像模组包括泛光光源和成像模块；

所述泛光光源，用于发射泛光，以使所述泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块，用于通过另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的泛光，并根据所述泛光的延时或相位差，获得所述待拍摄物体表面的深度图像。

本发明所提供的具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，将深度摄像模组设置在显示基板的黑色矩阵区域背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区，如留海区，来安装深度摄像模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验。

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种具有3D摄像模组的显示装置，如图1所示，包括显示基板10和3D摄像模组，该3D摄像模组包括位于显示基板10背光侧的深度摄像模组。需要说明的是，本发明实施例中的深度摄像模组为红外摄像模组，泛光光源采用发射红外激光的红外激光器。所述泛光光源采用垂直腔面发射激光器阵列、边发射激光器以及半导体激光器。

其中，显示基板的出光侧为可以显示图像的一侧，背光侧为不能显示图像的一侧。也就是说，本发明实施例中的深度摄像模组可以位于显示基板10的下方即可以设置在屏幕下方，而不需要破坏显示基板10的结构，如不需要在显示基板10顶部的非显示区挖孔来设置深度摄像模组。所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括至少两个透光区域。所述透光区域为直径小于1毫米的圆形区域。

本发明实施例中，深度摄像模组包括泛光光源11和成像模块12。其中，泛光光源11和成像模块12都位于显示基板10的背光侧，并且，泛光光源11的出光口朝向显示基板10设置，以使泛光能够通过第一透光区域10照射到位于显示基板10出光侧的待拍摄物体上，成像模块12的入光口朝向显示基板10设置，以使待拍摄物体反射的激光通过第二透光区域10后进入成像模块12。

其中，泛光光源11用于发射泛光，以使泛光通过第一透光区域后照射到待拍摄物体上；成像模块12用于接收待拍摄物体反射通过第一透光区域10的泛光，并根据该泛光获得待拍摄物体表面的深度图像，该深度图像包括待拍摄物体表面不同区域的深度信息。

由于泛光光源和成像模块设置在黑色矩阵区域的背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区来安装深度摄像模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验。

并且，由于泛光光源11和成像模块12都设置在显示基板10的背光侧，因此，使得泛光光源11和成像模块12的排列组合有多种可能性，在不影响美观的前提下，可以增加泛光光源11和成像模块12之间的距离，以提高深度摄像模组的拍摄精度，如图2所示，还可以将泛光光源11和成像模块12分别设置在两侧的黑色矩阵区域。

可选地，所述透光区域设置有红外膜层；

所述泛光光源11，用于发射红外泛光，以使所述红外泛光通过一红外膜层、一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块12采用红外相机，用于通过另一红外膜层、另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的红外泛光，并根据所述红外激光获得所述待拍摄物体表面的深度图像。

可选地，如图7所示，所述泛光光源包括扩散片19和垂直腔面发射激光器阵列1102；

所述垂直腔面发射激光器阵列1102，用于发射阵列激光；

所述扩散片19设置在所述垂直腔面发射激光器阵列1102的出光侧，用于对所述阵列激光进行扩散形成泛光，并使所述泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上。

可选地，如图4、图8所示，所述泛光光源包括投影镜头16、扩散片19、分光器件13以及垂直腔面发射激光器阵列1102；

所述垂直腔面发射激光器阵列1102，用于发射阵列激光；

所述分光器件13位于所述垂直腔面发射激光器阵列的出光侧，用于将所述反射器件投射出的阵列激光分成随机分布的多束激光；

所述扩散片19设置在所述分光器件的出光侧，用于对所述多束激光进行扩散，并使所述多束激光泛光出射到所述投影镜头上；

所述投影镜头16，用于将所述激光汇聚于所述显示基板上的一透光区域后将所述激光投射至所述待拍摄物体。

即在本发明实施例中，所述投影镜头16投射的激光的光阑位于所述显示基板10上。所述显示基板10可以为玻璃基板，所述显示基板10内侧为所述显示装置的内屏40。

本发明实施例中，如图6所示，深度摄像模组包括与泛光光源11和成像模块12相连的驱动电路14。该驱动电路14用于控制泛光光源11和成像模块12同时开启或关闭，并通过控制泛光光源11的驱动电流控制泛光光源11的输出光功率，以通过控制泛光光源11的输出光功率控制通过第一透光区域10的激光的光功率。

进一步地，深度摄像模组还包括处理模块15，3D摄像模组还包括2D成像模组。2D成像模组用于拍摄待拍摄物体的2D图像。处理模块15用于根据3D摄像模组拍摄的深度图像和2D成像模组拍摄的2D图像，得到待拍摄物体的3D图像。

需要说明的是，为了将深度摄像模组设置在显示基板10的背光侧，可以通过驱动电路14增大驱动电流，降低泛光光源11的脉冲宽度，将泛光光源11的光功率大幅度提高的同时，使泛光光源11的总脉冲能量基本保持不变，满足人眼安全的光功率限制。

本发明的一个实施例中，如图5、图9所示，所述泛光光源11包括投影镜头16、反射器件17、分光器件13、扩散片19以及边缘发射激光器1103；

所述边缘发射激光器1103，用于发射激光；

所述准直镜头18位于所述边缘发射激光器的出光侧，用于对入射的所述激光进行准直，并出射准直光束；

所述反射器件17位于所述准直镜头的出光侧，用于将所述准直光束折转后投射至所述分光器件；

所述分光器件13位于所述反射器件的出光侧，用于将所述反射器件投射出的激光分成随机分布的多束激光；

所述扩散片19设置在所述分光器件的出光侧，用于对所述多束激光进行扩散，并使所述多束激光泛光出射到所述投影镜头上；

所述投影镜头16，用于将所述激光汇聚于所述显示基板上的一透光区域后将所述激光投射至所述待拍摄物体。

在本发明实施例中，所述反射器件17可以采用反射镜或者三角棱镜。所述三角棱镜的反射面上可以镀一层反射膜。

可选地，所述成像模块为TOF(Time of Flight，飞行时间)摄像头。所述成像模块根据接收到的待拍摄物体反射的激光的延时或相位差，获得待拍摄物体表面的深度图像。也就是说，所述成像模块根据发射激光的时间和接收到激光的时间的时间差，或者，根据发射的激光和接收到的激光的相位差，获得待拍摄物体表面的深度图像。之后，处理模块15根据深度图像和2D图像即可获得待拍摄物体的3D图像。

本发明实施例中，分光器件13可以是纳米光子芯片，也可以是衍射光栅(Diffractive Optics Element，DOE)或编码结构光掩膜等，本发明并不仅限于此。

本发明所提供的具有3D摄像模组的显示装置，由于泛光光源的输出光功率较高，即使在面对透射率较低的显示基板时，其通过第一透光区域的激光的光功率也较高，因此，可以将深度摄像模组设置在显示基板的背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区来安装深度摄像模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验。

本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例提供的显示装置，该电子设备可以为手机、平板电脑和数码相机等。本发明所提供的具有3D摄像模组的电子设备，不需要在显示装置的顶部设置非显示区来安装深度摄像模组，外观更美观和更有利于实现全面屏体验。

本发明实施例中的具有3D摄像模组的显示装置和电子设备，将深度摄像模组设置在显示基板的黑色矩阵区域背光侧，从而不需要在显示装置的顶部设置非显示区即留海区，来安装深度摄像模组，进而不会影响显示装置的美观和全面屏体验；在黑色矩阵区域的透光区域设置红外膜层，该红外膜层能够透过红外光从而不会影响深度摄像模组的工作，但是可见光无法穿越红外膜层，保证了黑色矩阵区域的完整性，不影响显示屏幕的美观；通过投影镜头将分光器件分成随机分布的多束激光汇聚于所述显示基板上后将所述多束激光投射至所述待拍摄物体，缩小了激光模块的安装空间，实现本发明在窄边框屏幕(黑色矩阵区域较窄屏幕)上的应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种具有3D摄像模组的显示装置，其特征在于，包括显示基板以及3D摄像模组；

所述显示基板包括显示区域和环绕所述显示区域的黑色矩阵区域；所述黑色矩阵区域包括至少两个透光区域；

所述3D摄像模组包括位于所述黑色矩阵区域背光侧的深度摄像模组；

所述深度摄像模组包括泛光光源和成像模块；

所述泛光光源，用于发射泛光，以使所述泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块，用于通过另一透光区域接收所述待拍摄物体反射的泛光，并根据所述泛光的延时或相位差，获得所述待拍摄物体表面的深度图像。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述透光区域设置有红外膜层；

所述泛光光源，用于发射泛光，以使所述泛光通过一红外膜层、一透光区域照射到待拍摄物体上；

所述成像模块，用于通过另一红外膜层、另一透光区域接收所述待拍摄物体反射泛光，并根据所述泛光的延时或相位差，获得所述待拍摄物体表面的深度图像。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述泛光光源包括LED光源和投影镜头；

所述LED光源，用于发射泛光；

所述投影镜头，用于将所述泛光汇聚于所述显示基板上后将所述泛光投射至所述待拍摄物体。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述泛光光源包括投影镜头、反射器件、分光器件、扩散片以及边缘发射激光器；

所述边缘发射激光器，用于发射激光；

所述准直镜头位于所述边缘发射激光器的出光侧，用于对入射的所述激光进行准直，并出射准直光束；

所述反射器件位于所述准直镜头的出光侧，用于将所述准直光束折转后投射至所述分光器件；

所述分光器件位于所述反射器件的出光侧，用于将所述反射器件投射出的激光分成多束激光；

所述扩散片设置在所述分光器件的出光侧，用于对所述多束激光进行扩散，并使所述多束激光泛光出射到所述投影镜头上；

所述投影镜头，用于将所述激光汇聚于所述显示基板上的一透光区域后将所述激光投射至所述待拍摄物体。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述泛光光源包括投影镜头、扩散片、分光器件以及垂直腔面发射激光器阵列；

所述垂直腔面发射激光器阵列，用于发射阵列激光；

所述分光器件位于所述垂直腔面发射激光器阵列的出光侧，用于将所述反射器件投射出的阵列激光分成随机分布的多束激光；

所述扩散片设置在所述分光器件的出光侧，用于对所述多束激光进行扩散，并使所述多束激光泛光出射到所述投影镜头上；

所述投影镜头，用于将所述激光汇聚于所述显示基板上的一透光区域后将所述激光投射至所述待拍摄物体上。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述泛光光源包括扩散片和垂直腔面发射激光器阵列；

所述垂直腔面发射激光器阵列，用于发射阵列激光；

所述扩散片设置在所述垂直腔面发射激光器阵列的出光侧，用于对所述阵列激光进行扩散形成泛光，并使所述泛光通过一透光区域照射到待拍摄物体上。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述深度摄像模组包括与所述泛光光源和所述成像模块相连的驱动电路；

所述驱动电路，用于控制所述泛光光源和所述成像模块同时开启或关闭，并通过控制所述泛光光源的驱动电流控制所述泛光光源的输出光功率。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述成像模块的入光口朝向显示面板设置，以使待拍摄物体反射的激光穿透显示面板后进入成像模块；

所述泛光光源的出光口朝向显示面板设置，以使激光能够穿透显示面板照射到位于显示面板出光侧的待拍摄物体上。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述深度摄像模组包括处理模块；所述3D摄像模组还包括2D成像模组；

所述2D成像模组用于拍摄所述待拍摄物体的2D图像；

所述处理模块用于根据所述深度图像和所述2D图像得到所述待拍摄物体的3D图像。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的显示装置。

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