CN209728720U - 电子设备和电子设备显示器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电子设备和电子设备显示器。电子设备包括：显示器，显示器限定活动显示区，活动显示区包括：第一像素区域，第一像素区域具有第一像素密度；和第二像素区域，第二像素区域具有第二像素密度；不透明背衬，不透明背衬位于显示器下方，并且限定第二像素区域下方的孔；和光学成像阵列，光学成像阵列位于孔下方，光学成像阵列被配置为接收从设置在第二像素区域上方的触摸输入反射的光，光透射穿过第二像素区域的两个或更多个像素之间的显示器。通过使用根据本公开的实施例，可以改进电子设备和电子设备显示器的尺寸。

Description

电子设备和电子设备显示器
技术领域
本文所述的实施方案涉及电子设备显示器，并且尤其涉及通过不透明层限定成像孔并促进增加的像素间光学透射率以有利于透过显示器成像的显示叠层构造。
背景技术
电子设备显示器(“显示器”)通常由附接到或以其它方式设置在保护性覆盖件下面的功能层和结构层(“显示叠层”)的叠层形成。在许多常规实施方式中，保护性覆盖件限定了结合显示器的电子设备外壳的外表面。为了增加对比度，有意将常规显示叠层设计为不透明的。
电子设备还可包括成像传感器，诸如相机或环境光传感器。通常，成像传感器定位在保护性覆盖件的下方，邻近显示叠层。因此，结合有显示叠层和成像传感器两者的常规电子设备通常需要大面积保护性覆盖件，该大面积保护性覆盖件延伸超过显示叠层的外围以便预留空间来容纳成像传感器。这种常规结构不期望地增加了围绕显示器的边框区域的外观尺寸，同时也不期望地增加了电子设备外壳的尺寸和体积。
实用新型内容
鉴于上述问题，本公开在此提供具有改进尺寸设计的电子设备和电子设备显示器。
根据本公开的第一方面，提供一种电子设备。该电子设备包括：显示器，显示器限定活动显示区，活动显示区包括：第一像素区域，第一像素区域具有第一像素密度；和第二像素区域，第二像素区域具有第二像素密度；不透明背衬，不透明背衬位于显示器下方，并且限定第二像素区域下方的孔；和光学成像阵列，光学成像阵列位于孔下方，光学成像阵列被配置为接收从设置在第二像素区域上方的触摸输入反射的光，光透射穿过第二像素区域的两个或更多个像素之间的显示器。
根据本公开的第二方面，提供一种电子设备。该电子设备包括：外壳；透明基板，透明基板限定外壳的外表面；显示器，显示器在外壳内且在透明基板下方，从而限定具有高光学透射率区域和低光学透射率区域的活动显示区；背衬，背衬耦接到显示器并且限定高光学透射率区域下方的孔；和光学成像阵列，光学成像阵列光学耦接到孔内的高透射率区域，光学成像阵列被配置为接收透射穿过透明基板和显示器的高光学透射率区域的光。
根据本公开的第三方面，提供一种电子设备显示器。该电子设备显示器包括：透明基板；有机发光二极管阵列，有机发光二极管阵列设置在透明基板上并且限定子像素组阵列，每个子像素组包括：红子像素；蓝子像素；和绿子像素；光学传感器阵列，每个光学传感器邻近选定的蓝色或选定的绿色子像素设置并且包括：准直光学滤光器；和光电晶体管，光电晶体管位于准直滤光器下方；和封装层，封装层设置在透明基板上并且在有机发光二极管阵列和光学传感器阵列之上。
本文所述的实施方案大体涉及包括形成显示器的显示叠层的电子设备。该显示器限定活动显示区，该活动显示区继而限定至少两个分立像素区域：第一像素区域和第二像素区域。在许多实施方案中，第一像素区域具有第一像素密度，并且第二像素区域具有第二像素密度。第二像素区域可完全嵌入第一像素区域内，但这可能不是必需的。第二像素密度通常小于第一像素密度，但这可能不是必需的。在一个示例中，第二像素密度为比第一像素密度低两倍的因子。
显示叠层还包括通常不透明的背衬。不透明背衬定位在显示器下方，并且限定第二像素区域下方的孔。在一些情况下，该孔可填充有光学透明的材料，诸如光学透明的粘合剂。在一些示例中，光学透明材料具有与显示叠层中的一个或多个层大约相等的折射率。
该显示器还包括定位在该孔下方的光学成像阵列。光学成像阵列被构造成接收透射通过第二像素区域的一个或多个像素间子区域的光。像素间区域通常被限定在至少两个像素(例如，两个或更多个像素)之间。
在一些实施方案中，光学成像阵列被配置为接收从显示器发出的光，该光随后从设置在第二像素区域上方的触摸输入反射。从光学成像阵列的每个成像传感器接收的数据可以聚集到图像或图像序列中，其对应于提供触摸输入的一个或多个对象的表面特征。在示例性实施方案中，该图像可用于获取触摸显示器的用户的指纹图像。在另一个示例性实施方案中，该图像可用于检测对显示器的触摸或力输入。在另一个示例性实施方案中，该图像可用于检测随时间变化而变化的一个或多个生物特征特性，诸如用户的心率或呼吸率。该图像或其部分可用于任何合适的成像或数据聚集目的。
本文所述的其他实施方案大体涉及另一个包括形成显示器的显示叠层的电子设备。在该实施方案中，该显示器限定活动显示区，该活动显示区继而限定至少两个分立像素区域：第一像素区域和第二像素区域。在这些实施方案中，所述第一像素区域和第二像素区域具有不同的光学透射率；通常，第二像素区域具有比第一像素区域更高的光学透射率。与其他实施方案一样，光学成像阵列可被定位在第二像素区域的后面。
通过使用根据本公开的实施例，可以至少部分地解决或缓解常规技术的一些问题，例如电子设备的尺寸问题，并且实现相应的技术效果，例如改进了尺寸设计。
附图说明
现在将参考在附图示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将本公开限制于一个所包括的实施方案。相反，本文提供的该公开旨在涵盖可被包括在所述实施方案的实质和范围内并由所附权利要求限定的替代形式、修改形式和等同形式。
图1A描述了可结合适于透过显示器成像的显示叠层的电子设备。
图1B描述了图1A的电子设备的简化框图。
图2A描述了图1A的显示叠层的示例性横截面，该横截面是通过线A-A截取的，其描述了定位在穿过显示叠层的不透明背衬限定的成像孔下方并与成像孔对准的光学成像阵列。
图2B描述了图1A的显示叠层的另一示例性横截面，其描述了光学成像阵列和透镜结构，该光学成像阵列和透镜结构定位在穿过显示叠层的不透明背衬限定的成像孔下方并且与成像孔对准。
图2C描述了图1A的显示叠堆的另一示例性横截面，其描述了定位在穿过显示叠层的不透明背衬限定的针孔大小的孔下方的光学成像阵列。
图2D描述了图1A的显示叠堆的另一示例性横截面，其描述了定位在穿过显示叠层的不透明背衬限定的成像孔下方的光学成像阵列的倾斜照明。
图2E描述了图1A的显示叠堆的另一示例性横截面，其描述了可被操作作为自发光光学成像阵列的有机发光二极管阵列。
图2F描述了图1A的显示叠堆的另一示例性横截面，其描述了封装在显示叠层的发光层内的光学成像阵列。
图2G描述了图2F的显示叠层的示例性横截面的放大细节图，其被包围在圆圈B-B内。
图3描述了显示叠层的示例性横截面，诸如本文所述的，其描述了定位在像素密度减小的区域下方的光学成像阵列。
图4A描述了显示叠层的像素的示例性布置，其限定了像素密度减小的区域，从而导致局部增加的像素间透射率。
图4B描述了显示叠层的像素的另一示例性布置，其导致局部增加的像素间透射率。
图4C描述了显示叠层的像素的另一示例性布置，其导致局部增加的像素间透射率。
图5A描述了显示叠层的子像素的示例性布置，其限定了像素密度减小的区域，从而导致局部增加的像素间透射率。
图5B描述了显示叠层的子像素的另一示例性布置，其限定了像素密度减小的区域，从而导致局部增加的像素间透射率。
图5C描述了显示叠层的子像素的另一示例性布置，其限定了像素密度减小的区域，从而导致局部增加的像素间透射率。
图5D描述了显示叠层的子像素驱动线的示例性布置，其限定了像素间透射率增加的区域。
图6A描述了结合有局部增加的像素间透射率的显示叠层的电子设备。
图6B描述了另一电子设备，其结合有局部增加的像素间透射率的显示叠层。
图6C描述了另一电子设备，其结合有局部增加的像素间透射率的显示叠层。
图6D描述了图6C的电子设备的放大细节图，其被包围在圆圈C-C内。
图7为简化流程图，其描述了捕捉触摸显示器的对象的图像的方法的示例性操作，诸如本文所述。
图8为简化流程图，其描述了捕捉触摸显示器的对象的图像的方法的示例性操作，诸如本文所述。
在不同附图中使用相同或相似的附图标记来指示相似、相关或者相同的项目。
附图中的交叉阴影线或阴影的用途通常被提供以阐明相邻元件之间的边界并且还有利于附图的易读性。因此，存在或不存在无交叉阴影线或阴影均不表示或指示对特定材料、材料属性、元件比例、元件尺寸、类似图示元件的共同性或在附图中所示的任何元件的任何其他特性、性质或属性的任何偏好或要求。
此外，应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中被提供，以仅用于促进对本文所述的各个实施方案的理解，并因此可不必要地被呈现或示出以进行缩放并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。
具体实施方式
本文所述的实施方案涉及了包括显示器和定位于该显示器后面的成像传感器的电子设备。该显示器由多个结构和功能层构成，其统称为“显示叠层”。成像传感器可以是任何合适的成像传感器，其包括单元件成像传感器(例如，光电二极管、光电晶体、感光元件等)和多元件成像传感器(例如，互补金属氧化物半导体阵列、光电二极管阵列等)。为了方便参考，成像传感器(无论如何构造或实现)在本文中被称为“光学成像阵列”。
在许多实施方案中，光学成像阵列被定位在显示器后面，并且在与显示器发出的光大致相反的方向上被取向为接收透过显示器透射的光。光学成像阵列可由电子设备用于任何合适的成像、感测、或数据聚集的目的，其包括但不限于：环境光感测；接近感测；深度感测；接收结构光；光通信；接近感测；生物计量成像(例如，指纹成像、虹膜成像、人脸识别等)；等等。
诸如本文所述的显示器可与多个分立的光学成像阵列相关联，分布在显示器的不同区域后面和/或被配置用于不同目的或不同方式中，但为简单描述起见，随后的许多实施方案参考了其中单个光学成像阵列的构造，该构造被定位在电子设备的显示器的活动显示区域后面。可改变或调整本文所述的实施方案，以将分立的光学成像阵列结合到相对于电子设备的显示器或非显示器表面的各种位置中。
在许多实施方案中，光学成像阵列与成像孔对准并光学耦合，该成像孔穿过显示叠层的一个或多个不透明或基本不透明层限定，该层诸如但不限于：背衬层；支撑层；反射器层；背光源；等等。作为该构造的结果，朝向显示器的光可穿过成像孔并且可被光学成像阵列接收和量化。
本文所述的一些实施方案参考了用于提高穿过成像孔的光学透射率(例如，减少吸收、反射、折射、衍射和/或扩散)的系统，架构、构造、技术和方法。在其他情况下，成像孔可相对于显示叠层的一个或多个变薄部分定位或以其他方式与其相关联。这些构造增加了由光学成像阵列接收的光量，因此提高了由光学成像阵列生成的图像或数据的质量、分辨率和/或信噪比。
被配置为增加穿过显示叠层的透射率的实施方案包括操作、技术和构造，诸如但不限于：局部地减小成像孔上方的显示叠层的像素密度；局部改变成像孔上方的像素或子像素分布图案或布置；局部改变电子迹线分配(例如，薄膜晶体管层)或成像孔上方的路径；过滤穿过成像孔的光(例如，准直滤光器，红外截止滤光器，窄场滤光器，偏振滤光器等)；折射或反射穿过成像孔的光(例如，微透镜或宏透镜，光束成形，光束导向等)；等等，或其组合。
作为本文所述的这些和其他构造的结果，定位于由显示叠层限定的成像孔下方的光学成像阵列可以通过电子设备的显示器捕捉高质量和高分辨率的图像数据，同时该电子设备的显示器正在生成一个或多个图像。该技术在本文中通常称为“透过显示器成像”。在这些实施方案中，电子设备的显示器对用户来说是常规的显示器；电子设备的用户不容易观察到光学成像阵列的视觉、触觉或其他指示。
如上文所指出，电子设备可实现用于任何合适的成像、感测、数据聚集或光捕捉目的的透过显示成像，包括但不限于：环境光检测；环境色温检测；图片或图像捕捉；生物计量成像(例如，指纹成像、虹膜成像、人脸识别等)；光学设备到设备或网络通信；接收结构光反射或透射；深度估计或映射；接近感测；触摸感测；等等。
为了简单地描述起见，以下的许多实施方案参考了这样一种构造，其中电子设备实现透过显示器成像来捕捉用户触摸电子设备的显示器的指定区域(成像孔上方的“成像区域”)的指纹的一个或多个图像，但是这不是所有实施方案所必需的。通过在本文所讨论的任何实施方案或实施方式中，可透过显示器成像来实现本文所述的任何其他目的(或多个目的)。多个成像区域(其具有的大小、形状或成像目的相同或不同)可由显示器限定，或者作为另外一种选择，可限定单个成像区域。在其他情况下，整个显示器可能能够透过显示器成像。
下文参考图1A至图8对这些前述和其它实施方案进行论述。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。
图1A描述了电子设备100、其包括外壳102，该外壳102包封限定显示器的显示叠层。该显示叠层可包括诸如层或元件，不以特定的顺序的：触摸输入层；力输入层；阳极层；阴极层；有机层；封装层；反射器层；加强层；注入层；传输层；偏振层；抗反射层；液晶层；背光层；一个或多个粘合剂层；可压缩层；墨水层；掩膜层；等等。
为简单描述起见，下面的实施方案参考了有机发光二极管显示叠层，其包括除其他层以外的层：反射背衬层；薄膜晶体管层；封装层；和发光层。然而，应当理解，这仅仅是一个例示性示例实施方式，并且其他显示器可利用其他显示技术或它们的组合来实现。
显示叠层通常还包括输入传感器(诸如力输入传感器和/或触摸输入传感器)，以检测用户与电子设备100的显示器的活动显示区域104的物理交互的一个或多个特征。活动显示区域104的特征通常在于可单独控制、物理地隔开，且可寻址的像素或子像素的布置，其分布在一个或多个像素密度处。可由输入传感器检测的示例性输入特征包括但不限于：触摸位置；力输入位置；触摸手势路径、长度、持续时间和/或形状；力手势路径、长度、持续时间和/或形状；力输入的量值；多个同时的力输入；多个同时的触摸输入；等等。作为该构造的结果，通过将力物理地触摸和/或施加到活动显示区域104上方的输入表面，来促进电子设备100的用户106与活动显示区域104中所示的内容进行交互。
在这些实施方案中，显示叠层另外被配置为：当用户106触摸显示器来与显示在活动显示区域104中的内容进行交互时，有利于用户指纹的透过显示成像。
更具体地讲，在一个示例中，显示叠层穿过显示叠层的反射背衬层限定成像孔(未示出)，从而允许光在两个或更多个有机发光二极管子像素或像素(本文中，“像素间”区域)之间行进穿过显示叠层。在一些情况下，成像孔呈矩形状并且设置在活动显示区域104的下部区域上。在其他情况下，成像孔呈圆形或椭圆形，并设置在活动显示区域104的中心区域中。通常，成像孔大于用户106的指纹，但这可能不是必需的，而较小的孔可能是合适的。
如关于本文所述的其他实施方案指出的，电子设备100还包括光学成像阵列(未示出)。光学成像阵列定位在成像孔的下方，以便收集和量化导向穿过显示叠层的像素间区域的光。作为这种构造的结果，电子设备100可获得用户106的指纹的图像；本文将该操作称为“指纹成像操作”。
在一些实施方案中，电子设备100的显示器在指纹成像操作期间照亮用户106的手指。例如，在一些实施方案中，电子设备100的显示器照亮用户手指下方显示器的区域，如输入传感器所检测到的那样。在其他示例中，显示器照亮用户手指的周边。在一些示例中，电子设备100的显示器按顺序或特定图案照亮用户手指的分立部分。
指纹成像操作期间用户手指的照明可以多种合适的方式发生。例如，在一些情况下，电子设备100的显示器用脉冲(连续或离散)或稳定的白光照亮用户的手指。在另一示例中，电子设备100的显示器用脉冲或稳定的蓝光或绿光照亮用户的手指。在一些示例中，电子设备100的显示器利用以特定调制图案或频率发出的光来照亮用户的手指。在一些示例中，电子设备100的显示器通过以特定频率、调制、脉冲图案、波形等在蓝光和绿光之间交替来照亮用户的手指；红光照明可能是由于红光在用户手指中不期望的亚表面散射造成的。在其他示例中，电子设备100的显示器利用显示在整个显示器上的邻接图像的一部分照亮用户的手指。换句话讲，用户指纹下方的显示器部分可不与显示器的其他部分进行特别或不同地照明；在用户触摸显示器之前，显示器可继续渲染在显示器上出现的任何静态或动画图像或一系列图像。在另外的示例中，电子设备的显示器可局部增加用户手指下方的亮度，可局部增加用户手指下方的对比度，可局部增加用户手指下方的饱和度，等等。
在一些实施方案中，可以在指纹成像操作期间以另一种方式照亮用户的手指。例如，在一些情况下，可将侧面发光的照明器集成到显示叠层中。在侧面发光照明操作中，与成像表面接触的用户指纹的部分(例如，指纹的凸部)可漫射和/或反射从侧面发光照明器发出的光。由于全内反射，从照明器发出的其他光被反射离开光学成像阵列。
可以理解的是，图1A的上述描述及其各种另选方案和其变型形式通常是为了解释的目的而呈现的，并且有助于彻底理解诸如本文所述的结合了适用于透过显示器成像的显示叠层的电子设备的各种可能的配置。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，本文所呈现的具体细节中的一些细节可为实践特定的所述实施方案或其等同物所不需要的。为简单地描述和例证起见，提供了图1B。该图描述了图1A的电子设备的简化框图，其示出了可包括在被配置为如本文所述透过显示成像的电子设备中的各种操作和结构部件。
具体地讲，电子设备100包括外保护性覆盖件108。保护性外覆盖件108为用户106限定输入表面，并且另外保护和包封电子设备100的各种部件。保护性外覆盖件108可由任何数量的合适材料制成，无论是透明的、半透明的、或不透明的，包括但不限于玻璃、塑料、丙烯酸、聚合物材料，有机材料等。
电子设备100还包括设置在保护性覆盖件108下方的输入传感器110。输入传感器110可以为任何合适的输入传感器，包括但不限于：电容输入传感器；阻抗输入传感器；感应输入传感器；光学输入传感器；等等。输入传感器110可被配置为检测任何合适的用户输入或用户输入的组合，包括但不限于：触摸手势；触摸输入；多点触摸输入；力输入；力手势；多点力输入；压力输入；热输入；声音输入；等等。
电子设备100还包括可设置在输入传感器110下方的显示叠层112。显示叠层112可由多个独立的一种或多种材料层形成，这些材料协作以限定活动显示区域104(参见例如图1A)。在许多示例中，显示叠层112限定有机发光二极管显示器，但这可能不是必需的。例如，在其他情况下，显示叠层112可限定但不限于微型发光二极管显示器；液晶显示器；电子墨水显示器；量子点显示器；等等。如相对于本文所述的其他实施方案所指出的，显示叠层112可限定独立可寻址且可控制的离散像素阵列。显示叠层112的像素可设置为恒定间距或可变间距，以限定单个像素密度或一个或多个像素密度。
如相对于本文所述的其他实施方案所指出的，显示叠层112的活动显示区域104的低像素密度区域被定位在光学成像阵列114的上方，使得光学成像阵列114可接收透射的光，该透射的光穿过显示叠层112的活动显示区域104的低像素密度区域的像素间区域。
光学成像阵列114可以是任何合适的光学成像阵列，其包括以任何合适的图案排列的一个或多个感光元件。在许多示例中，光学成像阵列114是光电晶体管或光电二极管元件的低填充因子阵列，但是这可能不是所有实施方案都必需的。
光学成像阵列114、显示叠层112和输入传感器110以及电子设备100的其他元件、模块或部件可通信地耦接到处理器116。处理器116可为能够执行、监测或协调电子设备100的一个或多个过程或操作的任何合适的处理器或电路。处理器116可为能够执行存储在存储器(未示出)中的指令的任何合适的单核或多核处理器，以实例化被配置为与光学成像阵列114、显示叠层112和/或输入传感器110中的一者或多者的输入或输出接口的一个或多个类或对象。在一些示例中，处理器116可以是与光学成像阵列114、显示叠层112和/或输入传感器110中的一者或多者相关联的专用处理器。在其他情况下，处理器116可为通用处理器。
在其他实施方案中，电子设备100可包括一个或多个任选光学部件118。任选的光学部件118通常定位在光学成像阵列114和显示叠层之间，并且可包括但不限于：一个或多个透镜、滤光器、反射镜、致动器、孔、虹膜、闪光元件、遮光照明器或其他附属光学元件、或它们的组合。
在许多示例中，电子设备100还包括被限定到或穿过显示叠层120的一个或多个层的成像孔112。成像孔120通常与显示叠层112的活动显示区域104的一个或多个低像素密度区域对准，并且另外与光学成像阵列114对准。如相对于本文所述的其他实施方案所指出的，成像孔120可采用任何合适的尺寸或形状。
因此，从总体上和广义上来看图1A-图1B，应当理解，包括适于透过显示器成像的显示器的电子设备可以多种方式进行配置。例如，尽管电子设备100被描绘为蜂窝电话，但可以理解，其他电子设备可结合诸如本文所述的显示叠层，包括但不限于：平板设备；膝上型电脑设备；台式计算机；计算附件；外围输入设备；车辆控制设备；移动娱乐设备；增强现实设备；虚拟现实设备；工业控制设备；数字钱包设备；家居安防设备；业务安全设备；可穿戴设备；健康设备；植入式设备；服装设备；时尚配饰设备；等等。
还应当理解，电子设备还可包括处理器、存储器、电源和/或电池、网络连接、传感器、输入/输出端口、声学元件、触觉元件、用于执行和/或协调电子设备100的任务的数字电路和/或模拟电路等。为简单说明起见，电子设备100在图1A中示出为不具有这些元件中的许多元件，元件中的每个元件可被部分地和/或全部包括在外壳102内，并可与电子设备100的显示器在操作上或功能上相关联或耦接到该显示器。
此外，尽管电子设备100仅包括单个矩形显示器，但应当理解，该示例并非详尽的。在其他实施方案中，电子设备可包括或可通信地耦接到多个显示器，其中一个或多个显示器可适用于透过显示器成像。此类附属/辅助显示器，包括但可能不限于：辅助监视器；功能行显示器或键盘按键显示器；可穿戴电子设备显示器；结合显示器的外围输入设备(例如，触控板、鼠标、键盘等)；数字钱包屏幕；等等。类似地，可不需要矩形显示器；其他实施方案使用具有其他形状(包括三维形状(例如，曲面显示器))的显示器来实现。
类似地，尽管参考电子设备100所述的显示器是电子设备的主显示器，但应当理解，该示例并非详尽的。在一些实施方案中，显示叠层可限定低分辨率辅助显示器，诸如单色显示器或灰度显示器。在其他情况下，显示叠层可限定单个图像，诸如字形或图标。在一个具体示例中，用于电子设备的电源按钮可包括结合了诸如本文所述的显示器的按钮帽。显示器可以被配置为选择性地显示与按钮的一个或多个功能相关联的电源图标和/或一组有限的图标或字形，该按钮可以被配置为执行按钮与之相关联的一个或多个可配置选项(例如，电源选项、待机选项、音量选项、认证选项、数字购买选项、用户认证选项等)。在这些示例中，有限目的、辅助或次级显示器可被配置为具有部分透明度或半透明度，诸如本文所述，以有利于透过显示器成像。
因此，应当理解，对特定实施方案的上述描述出于例证和描述的目的而被呈现。这些描述并非详尽，也不旨在将本公开限制于本文所述的精确形式。相反，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。具体地讲，应当理解，可通过许多合适的方式构造和/或组装适于透过显示器成像的显示叠层。例如，本文描述的许多实施方案参考穿过成像孔上方的显示叠层促进增加的光学透射率的方法、构造和架构。
例如，诸如本文所述的显示叠层可包括相对于其他区域具有降低的像素密度的一个或多个区域。降低的像素密度通常与像素之间的光学透射率的增大有关，因为光可穿过显示叠层的像素间的面积会增大。在该示例的一个实施方式中，可将具有低像素密度(并因此增加的像素间光学透射率)的圆形区域嵌入具有较高像素密度(因此像素间光学透射率较低)的矩形区域内。(参见例如，下文更详细论述的图6A)。在该示例中，第二区域可以完全嵌入第一区域内，但这不是必需的。在更具体的示例中，圆形或椭圆形区域(在一个示例中，通常为用户手指的尺寸和/或形状)可嵌入矩形区域内。又如，矩形区域可嵌入在较大矩形区域内。(参见例如，下文更详细论述的图6B)。又如，具有较低像素密度的正方形或矩形区域，可沿着具有更高像素密度的另一个正方形或矩形区域的一个边缘定位。(参见例如，下文更详细论述的图6C至6D)。
又如，矩形区域可围绕两个或更多个成形区域，该成形区域采取任何规则、重复、对称、非对称、或任意的形状。又如，显示叠层可限定相对于中心区域具有增加的光学透射率的边界区域。边界可以是连续的或不连续的。在另选的示例中，可限定显示叠层的中心区域，该中心区域相对于连续或不连续的边界或周边区域具有增大的光学透射率。又如，显示叠层可限定区域的网格，其中网格的交替区域具有不同的光学透射率。应当理解，以上实施方案并非详尽的；具有不同光学透射率的区域的任何合适的布局或分布是可能的。
独立于特定选择的实施方式，应当理解，可以多种合适的方式形成和/或限定减小的像素密度区域，下文将参考图3描述其中的一些。例如，在一些情况下，显示叠层可被制造成具有单个像素密度，在此之后可去除显示叠层的选择区域中的像素子集(例如，通过蚀刻、烧蚀、机械磨损等)。在这些实施方案中，减小的密度区域可以这样的方式形成、限定或设置，使得当由一般用户从典型距离观察时，较低像素密度不容易明显。例如，减小的密度区域可由具有较大尺寸和/或亮度或不同形状的像素形成，使得尽管像素密度在显示叠层的整个区域上变化，但显示叠层似乎呈现出均匀分辨率、亮度、对比度和/或图像质量的显示器。(参见例如，图5C)。在一个具体示例中，显示叠层可具有像素密度介于每英寸200-600像素(例如，每英寸450像素)之间的第一区域和介于每英寸100-300像素之间的第二区域(例如，每英寸225像素)。在这些示例中，光学成像阵列可定位在显示叠层下方并且与第二像素区域对准。
在一些示例中，某些区域的像素密度可基本上各向同性的或基本上各向异性。例如，在一些实施方案中，第一区域可具有各向同性的像素密度，而第二区域可具有与沿第一方向的第一区域相同的像素密度，以及具有沿第二方向的第二像素密度。在一个具体示例中，限定矩形显示器的显示叠层沿着显示器的长度可具有大约450像素/英寸的像素密度，并且沿着显示器的宽度可具有大约225像素/英寸的像素密度。在一些示例中，相邻各向异性像素密度区域可交替(例如，在网格图案中，相邻各向异性像素密度区域彼此成角度偏移)，以便模糊较低像素密度的存在或外观。
在一些示例中，显示叠层可限定具有与其他区域不同的电子迹线布局的各种区域。(参见例如，图5D)。如相对于本文所述的其他实施方案所指出的，低迹线密度导致透过该区域中的显示叠层的光学透射率增加。例如，第一区域可包括以第一密度设置和/或限定的迹线，而第二区域可限定以第二密度设置和/或限定的迹线。
在一些示例中，显示叠层可限定具有与其他相邻区域不同的子像素图案和/或不同次像素三元组布局的区域。(参见例如，图5A至5C)。如相对于本文所述的其他实施方案所指出的，扩展的子像素三元组可与增加的光学透射率相关联。(参见例如，图5B至5C)。例如，在一个实施方案中，第一区域可由菱形图案像素布局限定，而第二区域可由柱状子像素三元组限定。又如，第一区域由第一点间距限定，而第二区域由第二点间距限定。其他像素布局和/或子像素三元组布局是可能的。
在一些示例中，显示叠层可限定与其他区域相比具有不同子像素颜色或布置的区域。更具体地，显示叠层可限定其中在多个子像素之间省略或共享一个或多个子像素颜色的区域。(参见例如，图5A)。如相对于本文所述的其他实施方案所指出的，部分或不完整的子像素三元组通常与增大的光学透射率相关，这是由于光可穿过显示叠层增大的像素间面积。在一个示例中，第一区域可由子像素规则地分布成红色、绿色和蓝色的三元组来限定，而第二区域可由仅绿色和蓝色的子像素的分布来限定。在其他情况下，相邻的子像素对(例如，绿色和蓝色)可共享单个红色子像素，其可大于绿色/蓝色子像素对的任一子像素。
在一些示例中，显示叠层可包括与同一显示叠层的其他区域相比以不同显示技术实现的区域。例如，第一区域可由液晶技术(通常为低透射率)限定，而另一个区域可由有机发光二极管技术(较高透射率)限定。可在单个显示叠层中一起使用的不同显示技术可限定但不限于：液晶技术；有机发光二极管技术；量子点技术；等离子体背光技术；垂直腔面发出激光技术；投影技术；电子墨水技术；等等。
图2A至2D描述了定位在由显示叠层限定的成像孔后面的光学成像阵列的某些示例性实施方式。具体地讲，图2A描述了由用户触摸的、通过线A-A截取的图1A的显示叠层的示例性横截面，其描述了定位在穿过所示显示叠层的不透明背衬限定的成像孔下方的光学成像阵列。
更具体地讲，图2A描述了用于有机发光二极管技术显示器的透过显示器成像架构200a，其有利于穿过显示叠层204对用户202的指纹进行成像。在该示例中，显示叠层204包括保护性外覆盖件206、发光层208和不透明背衬层210。在其他情况下，显示叠层结构204包括其它层诸如但不限于：薄膜晶体管层；电容式触摸感应层；力感测层；背光层；偏振层；等等。
显示叠层204的保护性外覆盖件206通常由光学透明的基板材料(诸如玻璃、丙烯酸、塑料等)形成。保护性外覆盖件206限定可由用户202触摸的输入表面。在许多示例中，保护性外覆盖件206限定电子设备外壳的外表面的至少一部分。换句话讲，保护性外覆盖件206可至少部分地包封和/或密封一个或多个显示叠层204，诸如发光层208或不透明背衬层210。
显示叠层204的发光层208包括多个单独的像素或子像素，其中一些被识别为像素P1-P4。发光层208的像素可以任何合适的图案布置。如图所示，发光层208的像素以规则的线性图案布置，但这可能不是必需的，并且一些像素可被布置得更靠近一起或更远。
显示叠层204的不透明背衬层210可为显示叠层204的一个或多个层提供结构支撑，但这不是必需的。在一些情况下，不透明背衬层210由光学反射材料形成，而在其他情况下，不透明背衬层210由墨水或光吸收材料形成。
不透明背衬层210限定成像孔212。如相对于本文所述的其他实施方案所指出的，成像孔212可被限定为采用任何合适的尺寸或形状。在一些情况下，成像孔212填充有光学透明的材料，诸如光学透明的粘合剂。在另外的情况下，成像孔212可延伸穿过显示叠层的附加不透明、透明或半透明的层。
透过显示器成像架构200a还包括光学成像阵列214。光学成像阵列214包括定位在窄视场滤光器218下方的感光元件216的阵列。窄视野滤光器218过滤由感光元件216阵列接收的光，使得仅接收基本上垂直于感光元件216阵列的光(例如，作为一个示例，±10％从感光元件216阵列的平面表面测得的九十度的光)。在其他示例中，可不需要或不包括窄视野滤光器218。
透过显示器成像架构200a的感光元件216的阵列可经由电路板220可通信地耦接到处理器或处理电路(未示出)。电路板220可由刚性或柔性基板形成。处理器或处理电路可以是被配置用于在许多示例中加密或以其他安全的数据处理和/或存储的通用处理器或电路或专用处理器或电路。
作为所示构造的结果，用户202的指纹的图像可由光学成像阵列214穿过显示叠层204获得。更具体地讲，指纹成像操作期间，当用户202触摸保护性外覆盖件206时，可以照射用户指纹下方或相邻的发光层208的一个或多个像素(用任何合适的调制、亮度、颜色或光谱等)。从照明像素或子像素发出的光被导向用户的指纹，继而通过与保护性外覆盖件206接触的用户指纹的各种特征(例如，用户指纹的凹部(诸如凹部202a)反射不同于用户的指纹的凸部，诸如凸部202b)而向光学成像阵列214反射。反射光的一部分穿过发光层208的像素间区域并穿过成像孔212，并且继续朝向光学成像阵列214。这样，光学成像阵列214接收初始由显示叠层204的至少一个像素发出的反射光。
如上所述，窄视野滤光器218拒绝/阻挡基本上不垂直于感光元件216阵列的光。例如，从像素P1-P3发射的光线u1-u5可由感光元件阵列216捕捉，而从像素P3-P4发出的光线u6-u9被窄视场滤光器218拒绝/阻挡。作为该构造的结果，感光元件216的阵列可捕捉定位在成像孔212上方的指纹的一部分的图像。
在许多情况下，在图像被感光元件216阵列捕捉之后，指纹的图像(或指纹的一部分)可由处理器或处理系统(未示出)过滤。在许多实施方案中，空间过滤可去除由发光层208和/或显示叠层204的其他层的物理结构导致的图像中的像差(在一个非限制性示例中，发光层208的不透明像素的布置可导致图像中的黑点阵列)。可以应用的示例性空间过滤技术是点源过滤。
这样，不透明背衬层210、成像孔212和发光层208的组合配合以限定适于透过显示器成像的显示器，该显示器在图中被标识为显示器222。
在一些实施方案中，光学成像传感器也可与一个或多个透镜、滤光器、反射镜、致动器、孔、虹膜、闪光元件、泛光照明器或其他附属光学元件、或它们的组合相关联或相对于其定位。可与一个或多个光学成像传感器(诸如图2A的光学成像阵列214)光学耦接和/或相关联的示例性附属光学元件—包括但不限于：微透镜；宏透镜；光导；全内反射界面；镜像界面；数字可变反射镜；准直滤光器；偏振滤光镜；滤色器；红外截止滤光片；紫外线滤光片；光束导向透镜；光束导向反射镜阵列；等等。
例如，图2B描述了用于有机发光二极管显示器的另一种透过显示器成像的架构，其被标识为透过显示器成像架构200b，该架构有利于穿过显示叠层204对用户202的指纹进行成像。在该示例中，显示叠层204可以与参考图2A所述的显示叠层204相同的方式进行配置；因此，不再重复该描述。
在该实施方案中，透镜224可定位在显示器222的成像孔和图像传感器226的下方。图像传感器226包括耦接到衬底或电路板230的感光元件228(例如，互补金属氧化物半导体)的阵列。在该实施方案中，从显示器222发出的从用户202的指纹反射的光被透镜224聚焦到图像传感器226的感光元件228的阵列上。提供对应于从像素u9-u10发出，从用户202反射并且在图像传感器226处接收的光的示例性光线P5。
在一些实施方案中，透过显示成像架构可包括多个针孔大小的孔以代替单个图像孔。例如，图2C描述了透过显示器成像的架构200c,其用于穿过显示叠层204对用户202的指纹进行成像。在该示例中，显示器222包括多个针孔大小的成像孔，其中一个被示出为在像素P1之间形成和P5。各种针孔大小的孔可以各自独立地用作针孔相机(例如，相机暗箱)，其被定位成对用户202的指纹的一部分进行成像。
任何数目的针孔成像孔或针孔成像孔的分布可以用于不同的实施方案。在一个示例中，针孔图像孔阵列与显示器222的像素偏移，使得每个针孔成像孔定位在显示器222的像素间区域下方。应当理解，任何合适数量的针孔成像孔可以多个合适的图案限定在光学成像阵列214上方。
如上所述，参考图2A至图2C所述的实施方案，通常通过激活用户手指下方的像素来照亮用户202的手指。然而，并非所有实施方案都需要如此。
例如，图2D描述了透过显示器成像架构200d。，其从成像孔偏移的像素来照亮用户的指纹。根据光线u15在像素P6图中示出，所述定位销偏离所述显示器222的孔径成像。作为偏移的结果，用户202的指纹以一定角度被照亮。作为该角度的结果，与从下方照射相同的用户指纹的凹部相比，用户指纹的一个或多个凹部的部分可以不同的程度被照亮。如这样，通过顺序地改变用于照亮用户指纹的一个或多个像素(并因此改变照射角度)，光学成像阵列214可捕捉用户202的指纹的一系列图像。可分析不同图像之间的变化以确定用户202的指纹的一个或多个凹部的三维特征(例如，深度信息)。
应当理解，图2A至图2D的上述描述和其各种另选方案以及其变型形式被呈现，这通常用于解释目的，并且有利于透彻理解诸如本文所述的位于具有局部增加的光学透射率的显示器叠层后面的光学成像阵列的各种可能配置。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，本文所呈现的具体细节中的一些细节可为实践特定的所述实施方案或其等同物所不需要的。
因此，应当理解，对特定实施方案的上述描述出于例证和描述的目的而被呈现。这些描述并非详尽，也不旨在将本公开限制于本文所述的精确形式。相反，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。具体地讲，应当理解，大尺度成像孔和/或针孔(在本文中统称为“成像孔”)可以多种方式穿过显示叠层的一个或多个层形成。
例如，在例示的实施方案中，穿过显示叠层的不透明背衬层限定成像孔。在其他实施方案中，针孔和/或成像孔可穿过显示叠层的多个层限定，诸如但不限于：结构层；偏振层；背光层；金属框架；反射器层；液晶层；薄膜晶体管层；有机发光二极管的阳极层或者阴极层；封装层；墨水层；等等。
一些实施方案包括单个成像孔，而其他实施方案包括多个分立的、分组的或图案化的成像孔。例如，在一个实施方案中，可穿过显示叠层的背衬限定针孔大小的孔阵列。针孔阵列可形成为规则的、镶嵌的、对称的、不对称的或不规则的图案，并且可采用任何合适的形状。
在其它示例中，成像孔可能不是必需的。在这些实施方案中，光学成像阵列可定位在显示叠层内。定位在显示叠层内的光学成像阵列的示例性实施方式在图2E至图2G中示出。
图2E描述了图1A显示叠堆的另一示例性横截面，其描述了可被操作作为自发光光学成像阵列的有机发光二极管阵列。更具体地讲，在该实施方案中，有机发光二极管像素可用作光学感测元件。在例示的实施方案中，当用户202触摸显示叠层204的保护性外覆盖件时，透过显示器成像架构200e可对用户202的指纹进行成像。在该示例中，像素P7可用于照亮用户202的指纹。在指纹成像操作期间，与像素P7相邻的像素(例如，像素P5和P2)不被照亮，而是相反可用于从用户的手指接收反射的光(例如u18-19)。应当理解，可使用任何合适数量、图案、或布置的像素来照亮或为用户的手指成像。
在其他实施方案中，光学成像阵列可集成到显示叠层中。图2F至图2G描述了另一示例透过显示器成像架构200f，其包括设置在有机发光二极管显示器的像素之间和/或之下的光学传感元件阵列。具体地讲，透过显示器成像架构200f包括设置在显示器222的像素间区域中的光学感测元件阵列。每个光学感测元件包括定位在感光元件234上方的准直滤光器232。作为该构造的结果，当显示器的像素发出由用户的指纹反射的光时，该反射光(例如u20-u21)可由感光元件接收，并且可获得指纹的图像。
应当理解，通常出于解释的目的，本文给出了对图2E至图2G和其各种另选方案以及其变型形式的上述描述，并且有利于彻底理解如本文所述的，定位于显示叠层内的光学成像阵列的各种可能配置。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，本文所呈现的具体细节中的一些细节可为实践特定的所述实施方案或其等同物所不需要的。
因此，应当理解，对特定实施方案的上述描述出于例证和描述的目的而被呈现。这些描述并非详尽，也不旨在将本公开限制于本文所述的精确形式。相反，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。具体地讲，应当理解，光学成像阵列可以多种合适的方式形成在显示叠层中。
另外，在某些示例中，光学成像阵列可以部分地集成到显示叠层中，并且另外部分地设置在显示叠层下方。例如，在一个实施方案中，有机发光二极管可用于发射和捕捉光(参见例如图2E)。在该实施方案中，光学成像阵列也可定位在显示叠层的下方(参见例如图2A至图2D)，以便捕捉穿过显示叠层的像素间区域的光。
更一般地讲，根据图2A至图2G可以理解，每个所述的实施方案的各种特征可以上述未示出或所述的布置方式组合。例如，在一个实施方案中，多个光学成像阵列或光学成像传感器可一起操作以捕捉附加信息。
在其他示例中，光学成像阵列可由电子设备(参见例如图1A)用于不同时间或不同模式下的不同目的。例如，在一种模式中，可操作光学成像阵列以获得图像或一系列图像(参见例如图1A至2A)，这些图像对应于触摸电子设备显示器的特定部分的用户的指纹。在另一种模式中，可操作相同的光学成像阵列以获得环境色温信息，该信息用于调节显示器的一个或多个特性。在另一种模式中，相同光学成像阵列可作为接近传感器操作(例如，在其接近显示器时可用于检测用户的手指，以作为一个示例，在预期触摸或力输入的情况下增加输入传感器的占空比)。
一般地和广义地讲，图3至图5D描述了像素、子像素组和迹线布局的各种布置方式，这些布置方式可促进穿过诸如本文所述的显示器增大的光学透射率。下文所述的各种技术和构造可与参考图2A至图2G所示和所述的任何实施方案相结合。
例如，图3描述了用于有机发光二极管技术显示器的透过显示器成像架构300，其有利于穿过显示叠层304对用户302的指纹进行成像。可以任何合适的方式配置显示叠层304，诸如上文参考图2A至图2G所述；不再重复该描述。
与本文所述的其他实施方案一样，透过显示器成像架构300还包括定位在成像孔308下方并且至少部分地与成像孔308对准的光学成像阵列306。在一些情况下，光学成像阵列306可具有比成像孔308(诸如所示)更大的面积，但这可能不是必需的。
在该实施方案中，显示叠层304限定多个区域，该多个区域具有由不同像素/子像素间距限定的不同像素密度。更具体地讲，如图所示，成像孔308上方的第一像素密度-被识别为间距g1-其低于具有较小像素间距的显示器的其他区域中的第二像素密度。换句话讲，显示叠层304的像素可更稀疏地分布在成像孔308上方。如相对于本文所述的其他实施方案所指出的，稀疏分布的像素(例如，较低像素或子像素密度)与较大的像素间区域相关联，这继而局部增加显示叠层304在成像孔308上方的光学透射率。
显示叠层304的像素-或具有减小的像素密度和另外增加的光学透射率的其它显示器叠层-其可以任何合适的方式或图案分布。图4A至图5C中描述了示例性配置。然而，应当理解，这些实施方案并非详尽的，并且其它配置和构造也是可能的。
图4A描述了显示叠层的像素400a(也称为像素或子像素分布图案)的示例性布置，该布置限定了像素密度减小的区域，从而导致局部增加的光学透射率。在该实施方案中，大致正方形的元件以规则网格图案分布，其每个被理解为诸如本文所述的显示器的像素或子像素；为简单例证说明起见，这些元件未单独标记。在像素400a的示例性布置的中心区域中，跳过或以其它方式移除网格中的一组像素，从而限定像素的网格图案中的孔。这些省略的像素(例如，省略的像素区域402、404、406)局部地增加显示叠层的光学透射率。
图4A中所示的图案仅为一个示例。图4B描述了显示叠层的像素400b的另一个示例性布置，其导致局部增大的光学透射率，该布置示出正方形元件阵列，其中每个均被理解为诸如本文所述的显示器的像素或子像素。在该示例中，可省略行和/或列的节段以限定省略的像素区域408、410、412。通过省略行和/或列的节段，可实现各向异性像素密度；像素400b的示例性布置的平均水平像素密度可大于像素400b的示例性布置的平均垂直像素密度。
在又一个示例中，省略的像素的二维面积是可能的。例如，图4C描述了显示叠层的像素400c的另一示例性布置，从而导致局部增大的光学透射率。在该示例中，像素414的内部区域限定了省略的像素的二维图案。
上文参考图3至图4C所述的示例性实施方案通常出于解释的目的而提供，并且不应理解为限制性的。相反，本领域的技术人员将会知道，根据本文所述的各种实施方案，将不同像素密度限定为单个显示器的许多不同方法是可能的。
例如，在一些实施方案中，低像素密度区域的特征可在于省略每一个其他像素。在另一个示例中，低像素密度区域的特征可在于省略几何图案中的像素，诸如但不限于：同心形状；蛇形图案；螺旋图案；任意图案；等等。在一些情况下，显示叠层可限定高像素密度区域和低像素密度区域之间的像素密度过渡区域。在其他情况下，可不需要过渡区域。
在其他实施方案中，可修改显示叠层的区域中的子像素组以提供局部增加的光学透射率。图5A至图5C描述了各种示例。
图5A描述了显示叠层的子像素500a的示例性布置，其限定了像素密度减小的区域，从而导致局部增加的光学透射率。具体地讲，如图所示的子像素500a的示例性布置包括十六组子像素，其中一个子像素被标识为子像素组502。子像素组502包括三个子像素，即红色子像素504、绿色子像素506和蓝色子像素508。在该实施方案中，一个或多个子像素组可省略该组中的一种或多种颜色，从而导致不完整的子像素组，其中一个被标识为不完整的子像素组510。在该实施方案中，省略的子像素增加了像素间区域512，该像素间区域继而局部地增加了显示叠层的光学透射率。在该示例中，从不完整的子像素组510中省略蓝色像素，而水平相邻的不完整子像素组可省略红色像素。这样，省略不同子像素颜色的相邻不完整子像素组可一起操作以产生宽泛范围的颜色。
在其他情况下，可偏移子像素组以限定像素密度减小的区域。图5B描述了显示叠层的子像素500b的示例性布置，其限定了像素密度减小的区域，从而导致局部增加的光学透射率。在该示例中，一组子像素组(包括子像素组514)远离像素间区域516的中心区域移动，从而增加像素间区域516内的光学透射率。
在另一个实施方案中，子像素组可共享一个或多个大尺寸子像素。具体地讲，图5C描述了显示叠层的子像素500c的示例性布置，其限定了像素密度减小的区域，从而导致局部增加的光学透射率。在例示的实施方案中，子像素组518和520共享大尺寸的公共像素。作为该构造的结果，每个子像素组518和520独立地占据较小区域，该较小区域继而增大像素间区域522的面积，从而增加了像素间区域522内的光学透射率。
还有一些实施方案中可以不同方式局部地增大显示叠层的光学透射率。例如，在一些实施方案中，显示叠层的薄膜晶体管层和/或列行寻址/迹线层可以局部增加像素间区域的方式形成，继而增大显示叠层的光学透射率。图5D描述了显示叠层的子像素驱动线500d的示例性布置，其限定了像素间光学透射率增加的区域。具体地讲，子像素组布置的每个子像素的驱动线可在显示叠层的特定区域中偏移以增加像素间区域的面积。例如，用于第一行和第二行子像素组的驱动线(被识别为驱动线540，包括第一驱动线540a和第二驱动线540b)可以非网格图案布置以限定增大面积的像素间区域(例如，像素间区域544a-544e)。这样，薄膜晶体管层和/或列行寻址/迹线层限定了高光学透射率的离散区域和低光学透射率的区域。
应当理解，通常出于解释的目的，本文给出了对图3至图5D和各种替代形式以及其变型形式的上述描述，并且为了有利于对显示叠层的像素、子像素、迹线和/或薄膜晶体管结构的各种可能布置进行彻底理解，这些布置可穿过显示叠层促进局部增大的光学透射率。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，本文所呈现的具体细节中的一些细节可为实践特定的所述实施方案或其等同物所不需要的。
因此，应当理解，对特定实施方案的上述描述出于例证和描述的目的而被呈现。这些描述并非详尽，也不旨在将本公开限制于本文所述的精确形式。相反，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。具体地讲，应当理解，可促进局部或全局增加的光学透射率的任何合适像素、子像素、迹线和/或薄膜晶体管布局都是可能的。如上所述，这些实施方案可以任何合适的方式与参考图2A至图2E描述的实施方案相结合。例如，诸如图2A所示的成像孔可定位在诸如参考图3至图5C所述的低像素密度区域下方和/或与之对准，此外，可定位在诸如参考图5D所述的薄膜晶体管层下方和/或与之对准。
类似地，应当理解，可将具有不同像素密度的区域定位在电子设备显示器内的任何位置。例如，图6A描述了电子设备600，其结合了限定活动显示区域602的显示叠层，活动显示区域602继而又限定了高像素密度区域604和低像素密度区域606。在一个实施方案中，低像素密度区域606定位在成像孔上方并与其对准(参见例如图2A)，该成像孔继而定位在光学成像阵列上方并与光学成像阵列对准。在该示例中，当电子设备600的用户触摸低像素密度区域606上方的活动显示区域602时，光学成像阵列可对用户的指纹进行成像。当用户的手指静止或移动时，可对用户的指纹进行成像。例如，在一个实施方案中，当用户从低像素密度区域606的一侧滑到低像素密度区域606的另一侧时，可对用户的指纹进行成像。又如，当用户将其手指放置到低像素密度区域上时，可对用户的指纹进行成像。
在一些情况下，活动显示区域602可显示图像或动画，该图像或动画鼓励用户触摸低像素密度区域606的特定部分以便捕捉用户的指纹。例如，在一些实施方案中，活动显示区域602可在低像素密度区域606内显示形状。该形状可以吸引用户注意的方式进行动画显示。例如，该形状可跳动、三维旋转、闪烁一种或多种颜色、振动等。在其他情况下，其他形状、图案或动画也是可能的。
在一些示例中，除了或代替显示上述图像或动画的操作之外，电子设备600还可生成一个或多个补充输出。补充输出可包括但不限于：从扬声器播放声音；利用振动元件来产生触觉输出；利用线性致动器生成触觉轻叩或一组触觉跳动；使显示器或外壳振动；增加或减少显示器的可感知摩擦(例如，静电吸引或超声振动)；等等，或它们的任何组合。
此外，在例示的实施方案中，低像素密度区域606完全嵌入在高像素密度区域604内，但这可能不是必需的。在例示的实施方案中，低像素密度区域606具有胶囊形状，但这可能不是必需的。另外，在例示的实施方案中，电子设备600被示出为手持型便携式电子设备(例如，移动电话、平板电脑、便携式媒体播放器等等)，但这不是所有实施方案必需的。
例如，图6B描述了另一个电子设备608，其结合有局部增加的像素间光学透射率的显示叠层。在该示例中，膝上型计算设备包括限定活动显示区域610的主显示器，该活动显示区域610限定高像素密度区域612和低像素密度区域614。与本文所述的其他实施方案一样，当成像孔和光学成像阵列可被定位在低像素密度区域614下方时，以便在用户触摸低像素密度区域614内的活动显示区域610时捕捉用户指纹的图像。
在其他情况下，电子设备的次级显示器可另外或作为另外一种选择包括高像素密度区域和低像素密度区域。例如，图6C至图6D描述了另一个电子设备616，其结合有局部增加的像素间光学透射率的显示叠层。在该示例中，电子设备616的次级显示器限定活动显示区域618，该活动显示区域继而限定高像素密度区域620和低像素密度区域622。在该实例中，低像素密度区域622邻接设置到高像素密度区域620，其设置在高像素密度区域620的一个边缘。在该实施方案中，与本文所述的其他实施方案一样，低像素密度区域622可定位在成像孔上方，成像孔继而定位在光学成像阵列上方。作为该构造的结果，当用户触摸低像素密度区域622时，可捕捉用户的指纹的图像。
一般地和广义地讲，图7和图8描述了对应于本文所述方法的各种有序和/或无序操作的简化流程图。应当理解，这些简化的例子可以多种方式修改。在一些示例中，可能有比所描绘和描述的那些更多，替代或更少的操作。
图7为示例性操作的简化流程图，其描述了捕捉触摸显示器对象的图像的方法，诸如本文所述。该方法可全部或部分地由诸如本文所述的电子设备的处理器或电路执行(参见例如图1A、图2A至图2E等)。
方法700包括其中检测到对电子设备的显示器触摸的操作702。可使用任何合适的传感器或传感器的组合来检测初始触摸，包括但不限于触摸传感器和力传感器。示例性触摸传感器包括但不限于：电容触摸传感器；光学触摸传感器；阻抗触摸传感器；声学触摸传感器；等等。示例性力传感器包括但不限于：电容力传感器；电阻式力传感器；压电材料力传感器；基于应变的力传感器；感应式力传感器；等等。
一旦在操作702处检测到触摸，方法700就继续到操作704，在操作中，任选地确定触摸质心。质心(例如，几何中心)可使用任何合适的技术来计算、确定或估计。除了确定触摸的质心之外，还可确定总接触面积。
方法700还包括操作706，其中所确定的质心和/或接触区域由电子设备的显示器照亮。如相对于本文描述的其他实施方案所指出的，接触质心和/或接触区域的照明可以任何合适的方式进行，包括但不限于：特定/选定的颜色、序列或一组颜色；光的特定/选定的调制；特定/选定的动画图案(例如，线性扫描、径向扫描、径向扩展等)；光的不可见光谱(例如，红外线、紫外线等)，等等，或它们的任何组合。
方法700还包括其中指纹图像被电子设备的光学成像阵列捕捉的操作708。如相对于本文所述的其他实施方案所指出的，捕捉指纹图像(或更一般地，在操作702处触摸显示器的任何对象的图像)的操作可包括一个或多个过滤操作，诸如：空间过滤(例如，点源过滤、波束形成等)；阈值；纠偏；旋转；等等。
图8为示例性操作的简化流程图，其描述了捕捉触摸显示器对象的图像的方法，诸如本文所述。如图7的方法一样，该方法800可全部或部分地由诸如本文所述的电子设备的处理器或电路执行(参见例如图1A、图2A至图2E等)。
方法800包括操作802，其中通过电子设备的显示器来显示对准图像。对准图像可以是任何合适的动画或静态图像。一旦示出对准图像，方法800前进至操作804，在该操作中检测到对准图像的触摸(例如，经由触摸和/或力传感器)。然后，在操作806处，显示器的至少一个子像素在用户所触摸的区域下方被照明。然后，在操作808处，可组装触摸显示器的用户指纹的至少一部分图像。任选地，在操作810处，可收集从一个或多个侧照明操作(参见例如图2D)获得的深度信息，以确定是否应当拒绝正误识指纹匹配。具体地讲，基于缺少深度信息的情况下，电子设备可拒绝的真正指纹匹配。
可以理解的是，尽管上面公开了许多实施方案，但相对于本文所述的方法和技术所提供的操作和步骤旨在为示例性的并且因此不是穷举的。可进一步理解的是，针对特定的实施方案可要求或者期望另选的步骤顺序或者更少的步骤或附加操作。
尽管根据各种示例性实施方案和实现方式描述了上述公开，但应当理解，一个或多个单独实施方案中描述的各种特征、方面和功能不限于将它们应用于它们被描述的具体实施方案中，而是相反地它们可单独地或者以各种组合应用于本实用新型的一些实施方案中的一个或多个，而不论此类实施方案是否被描述以及此类特征是否作为所述实施方案的一部分被呈现。因此，本实用新型的广度和范围不应受任何上述示例性实施方案的限制，但相反地受本文所提供的权利要求书的限定。
另外，本公开认识到在本实用新型技术中包括生物特征数据的个人信息数据可用于使用户受益。例如，使用生物特征认证数据可用于方便地访问设备特征而不使用密码。在其他示例中，收集用户生物特征数据以向用户提供关于其健康或健身水平的反馈。此外，本公开还设想包括生物特征数据的个人信息数据有益于用户的其他用途。
本公开还设想负责此类个人信息数据的收集、分析、公开、传输、存储或其他用途的实体将遵守已确立的隐私政策和/或隐私做法。具体地讲，此类实体应执行并一致使用一般公认为满足或超过行业或政府要求的隐私政策和做法，以维护个人信息数据的私有和安全，包括使用满足或超过行业或政府标准的数据加密和安全方法。例如，来自用户的个人信息应当被收集用于实体的合法且合理的用途，并且不在这些合法用途之外共享或出售。另外，此类收集应当仅在用户知情同意之后进行。另外，此类实体应采取任何所需的步骤，以保障和保护对此类个人信息数据的访问，并且确保能够访问个人信息数据的其他人遵守他们的隐私政策和程序。另外，这种实体可使其本身经受第三方评估以证明其遵守广泛接受的隐私政策和做法。
不管前述情况如何，本公开还设想用户选择性地阻止使用或访问包括生物特征数据的个人信息数据的实施方案。即本公开预期可提供硬件元件和/或软件元件，以防止或阻止对此类个人信息数据的访问。例如，在生物特征认证方法的情况下，本实用新型技术可被配置为允许用户通过单独或组合地提供安全信息诸如密码、个人识别号、触摸手势或本领域的技术人员已知的其他认证方法来选择性地绕过生物特征认证步骤。在另一个示例中，用户可选择移除、禁用或限制对某些收集用户的个人健康或健身数据的健康相关应用的访问。

Claims (22)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：
显示器，所述显示器限定活动显示区，所述活动显示区包括：
第一像素区域，所述第一像素区域具有第一像素密度；和
第二像素区域，所述第二像素区域具有第二像素密度；
不透明背衬，所述不透明背衬位于所述显示器下方，并且限定所述第二像素区域下方的孔；和
光学成像阵列，所述光学成像阵列位于所述孔下方，所述光学成像阵列被配置为接收从设置在所述第二像素区域上方的触摸输入反射的光，所述光透射穿过所述第二像素区域的两个或更多个像素之间的所述显示器。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，还包括透明基板，
所述透明基板定位在所述活动显示区上方并且被配置为接收所述触摸输入。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第二像素密度比所述第一像素密度小至少两倍。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一像素密度与第一子像素分布图案相关联，并且所述第二像素密度与第二子像素分布图案相关联。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第一像素区域和所述第二像素区域的像素由有机发光二极管形成。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，包括定位在由所述不透明背衬和所述光学成像阵列限定的所述孔之间的透镜，所述透镜被配置为将所接收的反射光聚焦到所述光学成像阵列上。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述光学成像阵列包括互补金属氧化物半导体成像传感器。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述孔为第一孔，
所述第一孔为限定在所述不透明背衬中的孔阵列的构件。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述孔阵列中的每个孔为针孔透镜，所述针孔透镜能够操作以将所接收的反射光的单独部分过滤到所述光学成像阵列的相应单独部分上。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，还包括定位在所述光学成像阵列上方的窄视野滤光器。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，还包括定位在所述光学成像阵列上方的红外截止滤光器。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述红外截止滤光器定位在所述窄视场滤光器上方。
13.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述窄视场滤光器使用光学透明的粘合剂粘附到所述孔内的所述显示器。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
外壳；
透明基板，所述透明基板限定所述外壳的外表面；
显示器，所述显示器在所述外壳内且在所述透明基板下方，从而限定具有高光学透射率区域和低光学透射率区域的活动显示区；
背衬，所述背衬耦接到所述显示器并且限定所述高光学透射率区域下方的孔；和
光学成像阵列，所述光学成像阵列光学耦接到所述孔内的所述高透射率区域，所述光学成像阵列被配置为接收透射穿过所述透明基板和所述显示器的所述高光学透射率区域的光。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，
所述透明基板为第一透明基板；并且
所述显示器包括：
第二透明基板；
有机发光二极管阵列，所述有机发光二极管阵列设置在所述第二透明基板上，所述有机发光二极管阵列限定：
第一像素区域，所述第一像素区域以第一像素密度设置，以至少部分地限定所述低光学透射率区域；
第二像素区域，所述第二像素区域以小于所述第一像素密度的第二像素密度设置，以至少部分地限定所述高光学透射率区域。
16.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，
所述透明基板为第一透明基板；并且
所述显示器包括：
第二透明基板；
薄膜晶体管层，所述薄膜晶体管层限定：
第一电路迹线区域，所述第一电路迹线区域以第一密度设置，以至少部分地限定所述低光学透射率区域；和
第二电路迹线区域，所述第二电路迹线区域以第二密度设置，以至少部分地限定所述高光学透射率区域。
17.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，穿过所述透明基板、所述电容触摸感测层和所述显示器的所述高光学透射率区域接收的所述透射光由所述显示器的像素子集发出，并且从触摸所述高光学透射率区域上方的所述透明基板的物体反射。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其特征在于，所发出的光包括蓝光或绿光中的至少一种。
19.根据权利要求17所述的电子设备，其特征在于，至少部分地响应于从定位在所述透明基板之间且在所述显示器上方的触摸和/或力输入传感器接收的输出来选择所述像素子集。
20.一种电子设备显示器，其特征在于，包括：
透明基板；
有机发光二极管阵列，所述有机发光二极管阵列设置在所述透明基板上并且限定子像素组阵列，每个子像素组包括：
红子像素；
蓝子像素；和
绿子像素；
光学传感器阵列，每个光学传感器邻近选定的蓝色或选定的绿色子像素设置并且包括：
准直光学滤光器；和
光电晶体管，所述光电晶体管位于所述准直滤光器下方；和
封装层，所述封装层设置在所述透明基板上并且在所述有机发光二极管阵列和所述光学传感器阵列之上。
21.根据权利要求20所述的电子设备显示器，其特征在于，所述光学传感器阵列被配置为捕捉朝向所述显示器导向并且垂直于所述透明基板取向的光。
22.根据权利要求20所述的电子设备显示器，其特征在于，所述光学传感器阵列被配置为捕捉朝向所述显示器导向并且相对于所述透明基板成角度取向的光。
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