距离传感器模组，显示装置，电子设备及距离检测方法

技术领域

本公开涉及控制技术领域，尤其涉及一种距离传感器模组，显示装置，电子设备及距离检测方法。

背景技术

目前，随着全面屏技术的发展，电子设备上的很多功能部件(例如距离传感器模组、摄像头等)已经移植到显示屏的下方，从而保证显示屏的有效显示面积。以距离传感器模组为例，距离传感器模组中的红外光发射装置对外发射波长940nm的光线，这些光线会激发显示屏上的像素发光，即红外光发射装置会激发显示屏显示光斑，会损伤显示屏以及影响到用户观看。

发明内容

本公开提供一种距离传感器模组，显示装置，电子设备及距离检测方法，以解决相关技术的不足。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种距离传感器模组，包括壳体，设置在所述壳体上的至少2个红外光发射装置，光传感器和光墙结构；

所述至少2个红外光发射装置中各红外光发射装置向设定范围发射光线且各红外光发射装置对应的设定范围在预设高度之外存在重叠区域，所述重叠区域内的光通量密度超过设定密度阈值且所述重叠区域之外的光通量密度小于所述设定密度阈值；

所述光传感器设置在所述光墙结构上的预设凹槽内；

所述光墙结构采用吸光材料制成，用于防止所述至少2个红外光发射装置所发出的光线或者环境光线入射到所述光传感器。

可选地，还包括控制器，所述控制器用于根据外部的控制信号来开启所述光传感器和所述至少2个红外光发射装置，或者，关闭所述光传感器和所述至少2个红外光发射装置。

可选地，所述至少2个红外光发射装置的排列方式包括以下一种：行排列，列排列，设定图案排列。

可选地，所述至少2个红外光发射装置由同一个电源供电。

可选地，所述至少2个红外光发射装置所发射光线的波长位于940nm～1000nm之间。

可选地，所述光传感器用于在开启后进行光电转换得到光电压，以及根据光电压和预先设置的光电压和灰阶结果的对应表计算出物体距离所述距离传感器模组的距离。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种显示装置，包括OLED显示屏和如第一方面所述距离传感器模组，所述距离传感器模组模块设置在所述OLED显示屏的基板上，且设置位置位于远离所述OLED显示屏出光方向的一侧。

可选地，所述OLED显示屏包括显示屏的驱动电路，所述驱动电路在向指定行像素输出驱动信号后向所述距离传感器模组的控制器发送同步信号，所述同步信号作为所述控制器外部的控制信号。

可选地，所述预设高度大于或者等于所述OLED显示屏的厚度。

可选地，所述OLED显示屏和所述距离传感器模组之间设置有保护层，所述保护层对应于所述距离传感器模组的位置设置有孔洞，所述孔洞用于透过所述距离传感器模组发射的光线和接收的光线。

可选地，还包括数据驱动电路；所述数据驱动电路用于按照时序插入设定数量帧设定图像帧，以供所述OLED显示屏显示；

所述距离传感器模组用于在所述OLED显示屏显示设定图像帧过程中指定行像素显示时进行距离检测。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种距离检测方法，所述方法包括：

获取显示屏的驱动电路所发送的同步信号；

控制距离传感器模组进行距离检测。

可选地，控制距离传感器模组进行距离检测包括：

响应于获取到所述同步信号，开始定时；

在定时时长到达第一设定时长后，控制所述距离传感器模组开启，所述距离传感器模组中的红外光发射装置发射光线，所述距离传感器模组中的光传感器检测反射光线；

在定时时长到达第二设定时长后，控制所述距离传感器模组关闭并获取所述距离传感器模组输出的结果数据；

基于预先设置的结果数据和高度的关系曲线，根据所述结果数据确定被测物体的实际距离。

可选地，所述第一设定时长Dt通过以下公式获取：

Dt＝(L2/L1)/F；

其中，L2表示距离传感器模组模块中红外光发射装置距离OLED显示屏顶部的距离，L1表示OLED显示屏从顶部到底部的长度，F表示OLED显示屏的刷新速率。

可选地，所述第二设定时长At通过以下公式获取：

Dt＝(L3/L1)/F；

其中，L3表示距离传感器模组模块在OLED显示屏从顶部到底部对应方向上的宽度；L1表示OLED显示屏从顶部到底部的长度；F表示OLED显示屏的刷新速率。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种电子设备，包括如第二方面所述的显示装置。

可选地，所述电子设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器被配置为执行所述存储器中的可执行指令以实现第三方面所述方法的步骤。

根据本公开实施例的第五方面，提供一种可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，该可执行指令被处理器执行时实现第三方面所述方法的步骤。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本公开实施例中通过在距离传感器模组内设置至少2个红外光发射装置，至少2个红外光发射装置中各红外光发射装置向设定范围发射光线且各红外光发射装置对应的设定范围在预设高度之外存在重叠区域，重叠区域内的光通量密度超过设定密度阈值且所述重叠区域之外的光通量密度小于所述设定密度阈值，这样位于显示屏区域的光通量密度可以小于设定密度阈值。若设定密度阈值是可以激发像素发光的临界值，则本实施例中不会激发显示屏显示光斑，有利于保护显示屏以及提升用户的体验。并且，本实施例中，将光传感器设置在光墙结构的预设凹槽内，可以避免红外光发射装置发射光线对其的污染，有利于保证光传感器检测结果的准确度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种距离传感器模组的框图；

图2是根据一示例性实施例示出的结果数据和距离的关系曲线；

图3是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图；

图4是根据一示例性实施例示出的电子设备在厚度方向上的结构示意图；

图5和图6是根据一示例性实施例示出的一种距离检测方法的流程图；

图7是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置例子。

目前，随着全面屏技术的发展，电子设备上的很多功能部件(例如距离传感器模组、摄像头等)已经移植到显示屏的下方，从而保证显示屏的有效显示面积。以距离传感器模组为例，距离传感器模组中的红外光发射装置对外发射波长940nm的光线，这些光线会激发显示屏上的像素发光，即红外光发射装置会激发显示屏显示光斑，会损伤显示屏以及影响到用户观看。

考虑到出现光斑是由于光子先被吸收后被释放引起的，为解决上述问题，本公开实施例提供了一种降低显示屏所在区域的光通量密度的距离传感器模组，其发明构思在于，设置至少2个红外光发射装置，每个红外光发射装置向设定范围发射光线，该设定范围内光通量密度小于设定密度阈值，从而保证各红外光发射装置不会激发显示屏出现光斑。而至少2个红外光发射装置的设定范围在预设高度之外存在光通量密度超过设定密度阈值的重叠区域，从而满足距离传感器模块中光传感器进行距离检测的实际需求。

图1是根据一示例性实施例示出的一种距离传感器模组的结构示意图，可以适应于需要设置距离传感器模组的电子设备。以智能手机为例，当用户需要利用智能手机通话时，该距离传感器模组可以检测显示屏与用户之间的距离，并根据检测的实际距离来控制显示屏黑屏。参见图1，一种距离传感器模组20，包括：壳体21，设置在所述壳体21上的至少2个红外光发射装置22，光传感器23和光墙结构24；

所述至少2个红外光发射装置22中各红外光发射装置22向设定范围n发射光线且各红外光发射装置22对应的设定范围n在预设高度H之外存在重叠区域M，所述重叠区域M内的光通量密度超过设定密度阈值且重叠区域M之外的光通量密度小于该设定密度阈值。其中，设定密度阈值是红外光发射装置所发射光线的光通量可以激发像素发光的临界值。其中红外光发射装置可以包括以下至少一种：LED灯、LD灯或者垂直腔面发射激光器VCSEL。为方便描述，本公开各实施例均以红外光发射装置采用LED灯来说明其方案。

所述光传感器23设置在所述光墙结构24上的预设凹槽241内；

所述光墙结构24采用吸光材料制成，用于防止所述至少2个红外光发射装置22所发出的光线或者环境光线入射到所述光传感器23。

需要说明的是，预设高度H的测量起点可以位于红外光发射装置的发射面(或LED灯的出光面)，测量终点可以位于所安装在电子设备的显示屏(面向用户的)一侧所在平面，也就是说，电子设备制造完成后，重叠区域M需要位于电子设备的显示屏(面向用户的)一侧所在平面之外。

本实施例中，各红外光发射装置22所发射光线的波长位于940nm～1000nm之间，且发射方向为设定范围，该设定范围n通常为一圆锥体形，其光通量密度与各红外光发射装置22的发射功率有关。因此，本实施例中红外光发射装置22数量最少为2个，这样可以将n1和n2区域内的光通量密度降至原来的一半，同时显示屏10所在区域的光通量密度也随之减半。随着红外光发射装置22数量的减少，光通量密度会迅速减少，从而不再激发显示屏内像素发光以及出现光斑。但是随着红外光发射装置22数量的增加，光通量密度的降低，会引起光传感器23所输出的结果数据的准确度，因此，结合光通量密度和结果数据的准确度，在一实施例中，红外光发射装置22的数量可以为三个。

当然，技术人员可以根据不同红外光发射装置22所发射光线的波长或者功率来调整红外光发射装置的数量，在显示屏不显示光斑的情况下，各方案落入本申请的保护范围。

为保证红外光发射装置的发光效率，本实施例中至少2个红外光发射装置22可以采用同一个电源供电。以至少2个LED灯22串联为例，同一个电源可以为各LED灯22提供相同的电流，从而保证各LED灯发射功率相同且发光亮度相同。以至少2个LED灯22并联为例，同一个电源可以为各LED灯22提供相同的电压，从而保证各LED灯发射功率接近，发光亮度接近，并且在其中一个LED灯22损坏后，距离传感器模组可以继续使用，有利于延长使用寿命。

本实施例中，各红外光发射装置22的设置位置需要保证各自的设定范围存在重叠区域M，且该重叠区域M的高度需要超过距离传感器模组所在电子设备的显示屏10的厚度，即重叠区域和红外光发射装置分别位于显示屏10的两侧，达到显示屏不出现光斑的效果。

结合同一电源供电和重叠区域M，本实施例中，至少2个红外光发射装置22的排列方式可以为行排列，列排开或者设定图案排列。例如，当LED灯22的数量超过3个时，设定图案可以为三角形，矩形等。技术人员可以根据具体场景选择合适的排列方式，相应方案落入本申请的保护范围。

本实施例中，光传感器用于在开启后进行光电转换得到光电压，以及根据光电压和预先设置的光电压和距离的关系曲线计算出物体距离所述距离传感器模组的距离。或者，光传感器用于在开启后进行光电转换得到光电压，以及根据光电压和预先设置的光电压和灰阶结果的对应表计算出灰阶结果(即将模拟数据光电压经过AFE(Analog front-end)ADC进行模数转换后得到的数字数据灰阶结果count，后称之为结果数据)，并将结果数据输出。由距离传感器模组所在电子设备的处理器进行数据计算，例如处理器可以基于图2所示的结果数据和距离的关系曲线进行计算，图2中横坐标表示实际距离，纵坐标表示结果数据，最终得到显示屏与被测对象之间的实际距离。技术人员可以根据具体场景选择合适的光传感器实现，在能够实现上述功能的情况下，相应方案落入本申请的保护范围。

考虑到红外光发射装置22和光传感器23之间的距离较近，本实施例中设置了采用吸光材料制成的光墙结构24。继续参见图1，光墙结构24内设置有预设凹槽241，该预设凹槽241用于设置光传感器23，即预设凹槽241的体积略大于光传感器23的体积即可。由于光墙结构241采用吸光材料制成，因此红外光发射装置22所发射的光线无法直接入射到光传感器23内，同时光传感器23底部(图1中下方)的环境光也无法入射到光传感器，从而保证光传感器23仅可以感应到红外光发射装置22所发射光线经过被对象后的反射光线，提高检测精度。

在一实施例中，距离传感器模组还可以包括控制器，该控制器用于根据外部的控制信号来开启光传感器23和至少2个红外光发射装置22，即至少2个红外光发射装置22发射光线，且光传感器23感应反射光线，从而进行距离检测；或者，用于根据外部的控制信号关闭光传感器23和至少2个红外光发射装置22，

至此，本公开实施例中通过在距离传感器模组内设置至少2个红外光发射装置，至少2个红外光发射装置中各红外光发射装置向设定范围发射光线且各红外光发射装置对应的设定范围在预设高度之外存在重叠区域，重叠区域内的光通量密度超过设定密度阈值且重叠区域之外的光通量密度小于设定密度阈值，这样在将距离传感器模组设置在电子设备后位于显示屏区域的光通量密度可以小于设定密度阈值。若设定密度阈值是可以激发像素发光的临界值，则本实施例中不会激发显示屏显示光斑，有利于保护显示屏以及提升用户的体验。并且，本实施例中，将光传感器设置在光墙结构的预设凹槽内，可以避免红外光发射装置发射光线对其的污染，有利于保证光传感器检测结果的准确度

本公开实施例还提供了一种显示装置和一种电子设备，考虑到显示装置设置在电子设备内，为简化描述，后续实施例直接以电子设备进行描述。图3是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图，电子设备可以为智能手机，平板电脑等。参见图3，电子设备包括显示装置，其中显示装置可以包括OLED显示屏与图1～图2所示的距离传感器模组，其中距离传感器模组模块设置在所述OLED显示屏的基板上，且设置位置位于远离所述OLED显示屏出光方向的一侧。

在一实施例中，继续参见图3，OLED显示屏10包括驱动电路11，例如栅极驱动电路。该驱动电路11在向指定行像素输出驱动信号后向距离传感器模组20的控制器发送同步信号，该同步信号作为控制器外部的控制信号。其中指定行可以包括OLED显示屏10的第一行或者距离传感器模组10在显示装置的设置位置区域对应的行。在此情况下，距离传感器模组20与OLED显示屏10之间可以电连接或者通信连接，以保证距离传感器模组获取到同步信号。

在一实施例中，显示装置还包括数据驱动电路(图中未示出)。该数据驱动电路用于按照时序插入设定数量帧设定图像帧，以供OLED显示屏10显示。距离传感器模组20用于在OLED显示屏10显示设定图像帧过程中指定行像素显示时进行距离检测。例如，可以在每秒内插入几帧黑色的空白帧，此情况下，OLED显示屏10中各像素不会显示(相当于显示黑色)。在OLED显示屏10显示黑色的情况下，可以按照距离传感器模组20进行距离检测，从而降低形成光斑的可能。

在一实施例中，参见图4，OLED显示屏10和距离传感器模组20之间设置有保护层30，所述保护层30对应于距离传感器模组20的位置设置有孔洞31，所述孔洞31用于透过距离传感器模组20发射的光线和接收的光线。本实施例中，通过设置孔洞31可以增加OLED显示屏10和距离传感器模组20之间对光线的密封度，降低杂光对光传感器的影响。

结合上述各实施例提供的电子设备，图5是根据一示例性实施例示出的一种距离检测方法的流程图，参见图5，其工作过程包括：

在步骤501中，电子设备中处理器可以获取显示屏的驱动电路所发送的同步信号。

继续参见图3，以OLED显示屏10的左上角的像素为第一个像素，按照从上往下，从左到右的显示顺序为例，显示屏10在显示一帧图像时，若显示到右下角的像素即最后一个像素时，驱动电路会产生一个帧复位信号，以表示本帧图像已经显示完成并可以进行下一帧的显示工作，后称之为同步信号。本实施例中，处理器可以与驱动电路建立电连接或者通信连接，通过该电连接或者通信连接可以获取到上述同步信号。

需要说明的是，在距离传感器模组20内设置有控制器时，控制器可以替代处理器，由控制器与驱动电路建立电连接或者通信连接，通过该电连接或者通信连接可以获取到上述同步信号，同样可以实现控制距离传感器模组进行距离检测的效果，相应方案落入本申请的保护范围。

在步骤402中，电子设备中处理器可以控制距离传感器模组进行距离检测。

本实施例中，处理器在接收到同步信号后可以控制距离传感器模组进行距离检测，参见图6，距离检测过程可以包括：处理器可以响应于获取到同步信号，开始定时(对应步骤601)。

本实施例中，电子设备内可以预设设置第一设定时长和第二设定时长。

继续参见图3，第一设定时长Dt通过以下公式获取：

Dt＝(L2/L1)/F；

其中，L2表示距离传感器模组模块中红外光发射装置距离OLED显示屏顶部的距离，L1表示OLED显示屏从顶部到底部的长度，F表示OLED显示屏的刷新速率，1/F即每一帧图像所需要的刷新时间。

继续参见图3，第二设定时长At通过以下公式获取：

Dt＝(L3/L1)/F；

其中，L3表示距离传感器模组模块在OLED显示屏从顶部到底部对应方向上的宽度；L1表示OLED显示屏从顶部到底部的长度；F表示OLED显示屏的刷新速率。

在定时过程中，处理器判断定时时长是否到达第一设定时长，在定时时长到达第一设定时长后，处理器可以控制距离传感器模组开启。开启后，距离传感器模组中的红外光发射装置发射光线，距离传感器模组中的光传感器检测反射光线(对应图6中步骤602)。

之后，处理器还判断定时时长是否到达第二设定时长，在定时时长到达第二设定时长后，处理器可以控制距离传感器模组关闭。关闭后，距离传感器模组中的红外光发射装置关闭，距离传感器模组中的光传感器将最后一次的结果数据输出，这样处理器可以获取到结果数据(对应图6中步骤603)。其中，光传感器获取结果数据的过程可以参考关于距离传感器模组的实施例中的内容。

最后，处理器可以基于图2所示的结果数据和高度的关系曲线，根据所述结果数据确定被测物体的实际距离(对应图6中步骤604)。

这样，处理器可以基于实际距离和预先设置的距离阈值来确定是否关闭OLED显示屏。例如，距离阈值为3cm，若实际距离小于3厘米，则确定被测对象的距离过近，关闭OLED显示屏(即灭屏)；若实际距离超过3厘米确定被测对象的距离过远，开启OLED显示屏(即亮屏)。

图7是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。例如，电子设备700可以是智能手机，计算机，数字广播终端，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图7，电子设备700可以包括以下一个或多个组件：处理组件702，存储器704，电源组件706，多媒体组件708，音频组件710，输入/输出(I/O)的接口712，传感器组件714，通信组件716，以及图像采集组件718。

处理组件702通常电子设备700的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件702可以包括一个或多个处理器720来执行指令。此外，处理组件702可以包括一个或多个模块，便于处理组件702和其他组件之间的交互。例如，处理组件702可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件708和处理组件702之间的交互。在进行交互时，处理器720可以从存储器704中读取可执行指令，在实现图5～图6所示方法的步骤。

存储器704被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备700的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备700上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器704可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件706为电子设备700的各种组件提供电力。电源组件706可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备700生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件708包括在所述电子设备700和目标对象之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示屏(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自目标对象的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

音频组件710被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件710包括一个麦克风(MIC)，当电子设备700处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器704或经由通信组件716发送。在一些实施例中，音频组件710还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口712为处理组件702和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。

传感器组件714包括一个或多个传感器，用于为电子设备700提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件714可以检测到电子设备700的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备700的显示屏和小键盘，传感器组件714还可以检测电子设备700或一个组件的位置改变，目标对象与电子设备700接触的存在或不存在，电子设备700方位或加速/减速和电子设备700的温度变化。在一示例中，传感器组件714包括图1～图2所示的距离传感器模组，相关内容可参见上述各实施例的内容。

通信组件716被配置为便于电子设备700和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备700可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件716经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件716还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，电子设备700可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性可读存储介质，例如包括指令的存储器704，上述指令可由电子设备700的处理器720执行。例如，所述非临时性可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。