CN109948558A - 一种基座及传感模组 - Google Patents

Abstract

本申请适用于光学和电子技术领域，提供了一种基座，其用于承载设置在一显示装置下方的发射单元和接收单元。所述发射单元和接收单元用于透过所述显示装置发射和接收感测光线以对一外部对象进行感测。所述基座包括相对设置的顶面及底面。所述底面上开设有底面容置槽。所述底面容置槽内开设有贯穿至顶面的感测通孔。所述顶面上开设有顶面容置槽。所述底面容置槽用于设置接收单元。所述顶面容置槽用于设置发射单元。

Description

一种基座及传感模组

技术领域

本申请属于光学技术领域，尤其涉及一种基座及传感模组。

背景技术

现有的电子设备为了实现多种功能往往需要在主视面上设置功能模组，比如：为了采用指纹识别功能来开启电子设备在其主视面上设置指纹识别模组。然而，这些功能模组通常需要单独设置在电子设备的显示区域的外面，从而挤占了电子设备的显示区域，影响了电子设备主视面的整体观感。

发明内容

本申请提供一种基座及传感模组以解决上述技术问题。

本申请实施方式提供一种基座，其用于承载设置在一显示装置下方的发射单元。所述显示装置上定义出用于感测外部对象的感测区。所述发射单元透过所述显示装置发射感测光线至感测区对外部对象进行感测。所述基座包括朝向所述显示装置的顶面。所述顶面上开设有顶面容置槽。所述顶面容置槽包括用于设置所述发射单元的安装面。所述安装面相对于顶面呈预设角度倾斜。所述安装面的倾斜角度在预设范围内变化对应使得发射单元所发出光线中具有最高发光强度的主光线的照射范围覆盖整个感测区。

在某些实施方式中，所述安装面的预设倾斜角度使得发射单元的主光线照射至所述感测区离发射单元最近一侧的边界。

在某些实施方式中，所述安装面的预设倾斜角度使得发射单元的主光线照射至所述感测区离发射单元最远一侧的边界。

在某些实施方式中，所述基座还包括一与顶面相对设置的底面，所述底面上开设有底面容置槽，所述底面容置槽内开设有贯穿至顶面的感测通孔，所述底面容置槽用于设置一接收单元，所述接收单元通过所述感测通孔接收外部对象透过显示装置反射回来的感测光线。

在某些实施方式中，所述基座由不透光的硬质材料制成。

在某些实施方式中，所述基座的颜色为黑色。

在某些实施方式中，所述顶面容置槽的内表面上涂布有反射材料或者形成具有反射作用的微结构。

在某些实施方式中，所述顶面容置槽开设在所述感测通孔开口的周围。

在某些实施方式中，所述顶面容置槽关于感测通孔的开口对称分布。

在某些实施方式中，所述顶面容置槽包括引导部及安装部，所述引导部的深度由感测通孔开口附近沿基座的径向朝远离感测通孔的方向逐渐加深，所述安装部开设在所述引导部离感测通孔最远的末端，所述安装部内形成有所述安装面。

本申请实施方式提供一种传感模组，其设置在一显示装置下方。所述显示装置上定义出用于感测外部对象的感测区。所述传感模组透过显示装置发射感测光线至感测区对外部对象进行感测。所述传感模组包括发射单元及基座。所述基座包括朝向所述显示装置的顶面。所述顶面上开设有顶面容置槽。所述顶面容置槽包括用于设置所述发射单元的安装面。所述安装面相对于顶面呈预设角度倾斜。所述安装面的倾斜角度在预设范围内变化对应使得发射单元所发出光线中具有最高发光强度的主光线的照射范围覆盖整个感测区。

在某些实施方式中，所述感测光线为红外或近红外光线，波长范围为750nm至1000nm。

在某些实施方式中，所述发射单元选自LED、OLED、VCSEL及LD中的一种或几种的组合。

本申请实施方式通过在显示装置下方设置用于承载发射单元的基座从而能够在显示装置的显示区域内透过所述显示装置发射感测光线来实现传感功能，不需要占用电子设备的显示区域面积，有利于提高电子设备的屏占比，提升电子设备主视面的整体观感。

本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实施方式的实践了解到。

附图说明

图1是本申请一个实施方式提供的电子设备的正面示意图。

图2是图1中所述电子设备沿II-II线剖面示意图的一部分，所述电子设备包括传感模组。

图3是图2中所述传感模组的立体结构示意图。

图4是图3中所述传感模组沿IV-IV线的剖面示意图。

图5是图2中所述传感模组的光源发光强度随发光角度变化的示意图。

图6是图2中所述传感模组的光源发光角度设置的一种实施方式。

图7是图2中所述传感模组的光源发光角度设置的一种变更实施方式。

图8是图1中所述的电子设备沿II-II线剖面示意图的另一部分，所述电子设备还包括中框。

图9是本申请一个变更实施方式提供的所述传感模组的立体结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述，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或排列顺序。由此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述技术特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电连接或相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件之间的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或示例用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文仅对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复使用参考数字和/或参考字母，这种重复使用是为了简化和清楚地表述本申请，其本身不指示所讨论的各种实施方式和/或设定之间的特定关系。此外，本申请在下文描述中所提供的各种特定的工艺和材料仅为实现本申请技术方案的示例，但是本领域普通技术人员应该意识到本申请的技术方案也可以通过下文未描述的其他工艺和/或其他材料来实现。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施方式。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。

请一并参阅图1和图2所示，本申请的一个实施方式提供了一种电子设备1，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、触控交互屏、门、交通工具、机器人、自动数控机床等。所述电子设备1包括显示装置10和设置在所述显示装置10下方的传感模组12。所述电子设备1用于根据该传感模组12的感测结果来对应执行相应的功能。所述相应功能包括但不限于识别使用者身份后解锁、支付、启动预设的应用程序、避障、识别使用者脸部表情后利用深度学习技术判断使用者的情绪和健康情况中的任意一种或多种。

所述显示装置10包括显示面板102及背光模组104。所述背光模组104设置在显示面板102下方，用于为显示面板102提供背光光线。所述传感模组12设置在所述背光模组104的下方。所述传感模组12能够透过显示装置10的背光模组104和显示面板102发射和/或接收感测光线。所述传感模组12发出的感测光线透过背光模组104和显示面板102照射到位于电子设备1以外的外部对象上。所述感测光线被外部对象反射后透过显示面板102和背光模组104由所述传感模组12接收进行感测。在本实施方式中，所述感测光线被外部对象反射后可携带有外部对象的生物特征信息，比如：所述外部对象为用户的手指，所述生物特征信息为用户的指纹信息。所述传感模组12例如为指纹识别模组，可以通过感测反射回来的感测光线获取外部对象的指纹信息进行识别。

可以理解的是，在其他可变更的实施方式中，所述感测光线也可以不携带外部对象的生物特征信息，直接用于感测外部对象的接近。例如：所述传感模组12感测到有超过预设阈值的感测光线反射回来即认为所述电子设备1附近有外部对象接近。

所述显示面板102的显示区域内定义有感测区105。所述外部对象在感测区105内与显示面板102接触以反射感测光线进行感测。所述传感模组12设置在背光模组104下方与感测区105对应的位置。所述传感模组12包括发射单元122、接收单元124及基座126。所述发射单元122能够透过显示装置10发射感测光线到外部成像上。所述接收单元124能够透过所述显示装置10接收被外部对象反射回来的感测光线进行感测。所述发射单元122和接收单元124设置在所述基座126上。所述基座126设置在背光模组104下方与所述感测区105对应的位置。在本实施方式中，所述感测光线用于感测指纹。所述感测光线可以为红外或近红外波长的光线，波长范围为750纳米(Nanometer,nm)至1000nm。所述发射单元122可以为发光二极管(Light Emitting Diode,LED)。所述接收单元124包括镜头1240及图像传感器1242。所述镜头1240将反射回来的感测光线在所述图像传感器1242上对焦成像以进行指纹感测。

可以理解的是，在其他可变更实施方式中，所述发射单元122还可以为其他类型的发光源，例如：有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)、垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)、激光二极管(Laser Diode,LD)。所述接收单元124也可以省略镜头1240，采用小孔成像原理直接在图像传感器1242上进行成像。或者，在进行接近感测时所述接收单元124不需要成像，所述接收单元124可使用光电二极管(Photodiode,PD)来取代所述图像传感器1242来进行感测。

请一并参阅图3和图4，所述基座126用于承载所述发射单元122和接收单元124，并为收容在其中的所述接收单元124遮挡住直接由发射单元122所发出的感测光线，避免其进入接收单元124对感测造成干扰。所述基座126包括相对设置的顶面1260及底面1262。所述顶面1260朝向所述背光模组104设置。所述底面1262背向所述顶面1260，相对于顶面1260离所述背光模组104更远。所述底面1262上开设有底面容置槽1263。所述底面容置槽1263内开设有贯穿至所述顶面1260的感测通孔1264。所述接收单元124设置在所述底面容置槽1263内，并通过所述感测通孔1264接收由外部对象反射回来的感测光线。具体地，所述接收单元124还可以包括电路板1244。所述图像传感器1242和镜头1240设置在所述电路板1244上。所述底面容置槽1263的形状与电路板1244相对应或比所述电路板1244更大，以便于收容所述电路板1244。所述镜头1240可伸入感测通孔1264内或者在感测通孔1264外对准所述感测通孔1264以对外部对象反射回来的感测光线进行对焦。

所述顶面1260上围绕所述感测通孔1264的开口开设有多个顶面容置槽1265。即，所述顶面容置槽1265可以开设在所述感测通孔1264开口的周围。具体地，所述顶面容置槽1265关于感测通孔1264的开口对称分布的顶面容置槽1265，所述对称方式包括但不限于旋转对称和中心对称。所述发射单元122可包括多个光源1220，例如：LED光源。所述光源1220分别对应地收容在所述顶面容置槽1265内。所述每一个顶面容置槽1265包括安装面1266。所述安装面1266用于安装所述光源1220。所述光源1220设置在安装面1266上向位于基座126上方的显示装置10的感测区105发射感测光线。所述安装面1266相对于基座126的顶面1260呈一定角度倾斜。所述安装面1266的倾斜角度取决于所述基座126相对于感测区105(参见图2)的位置以及所述基座126与上方的背光模组104之间的距离。在本实施方式中，所述顶面1260为平面。

所述基座126可以由不透光的硬质材料制成，例如：钢、铝合金、锌合金、不锈钢合金、陶瓷、塑料等。所述基座126的颜色还可以为黑色以增强基座126对杂散光的吸收能力。所述基座126上位于所述感测通孔1264与顶面容置槽1265之间的部分形成挡墙，所述挡墙可作为遮光结构，避免所述光源1220直接发出的感测光线通过所述感测通孔1264进入所述接收单元124对感测造成干扰。所述顶面容置槽1265的内表面上还可以涂布反射材料以将感测光线向基座126上方的显示装置10(参见图2)反射，提高所述感测光线的利用率。在本实施方式中，因所采用的感测光线为红外或近红外光线，对应地，所述反射材料为可以反射红外或近红外光的材料。

可以理解的是，在其他变更实施方式中，所述顶面容置槽1265的内表面上还可以形成具有反射作用的微结构，例如：锯齿状的反射微结构。

在本实施方式中，所述顶面容置槽1265包括引导部1267及安装部1268。所述引导部1267的形状大致呈三角楔形，其深度由感测通孔1264开口附近沿基座126的径向朝远离感测通孔1264的方向逐渐加深。所述安装部1268开设在所述引导部1267离感测通孔1264最远的末端。所述安装部1268用于安装固定所述光源1220。所述安装部1268可以为一倾斜的矩形槽，包括相对于顶面1260呈一定角度倾斜的所述安装面1266。所述光源1220固定安装在所述安装面1266上，光源1220的发光面朝向所述引导部1267。所述顶面1260为平面。所述光源1220沿出光方向上的位置低于所述挡墙离感测通孔1264开口最近的一端，即也是所述挡墙离接收单元124最远的一端。可以理解的是，所述引导部1267最靠近感测通孔1264的一端与所述感测通孔1264的开口之间保持一预设的距离，可以让围绕所述感测通孔1264四周的区域保留为与显示装置10的底部平行的平面，以使得所述基座126可通过感测通孔1264四周的平面区域较好地与所述显示装置10的底部紧密贴合，进一步避免四周的杂散光进入感测通孔1264干扰感测。

可以理解的是，在其他变更实施方式中，所述顶面容置槽1265还可以为其他形状，只要可以使得所述光源1220能够以预设角度倾斜并能够让所发射的感测光线照射到所述显示装置10的感测区105即可。

如图5所示，所述光源1220所发射的感测光线的发光强度会随发光角度变化，定义所述光源1220沿发光强度最大方向所发出的光线为主光线。在本实施方式中，所述光源1220为发射近红外光线的LED光源。所述光源1220的发光角度范围为120度。所述光源1220从中心沿竖直方向所发出光线的发光强度最大，在发光角度范围内随着偏离中心方向的角度越大发光强度逐渐降低。因此，定义所述光源1220从中心沿竖直方向所发出的光线为主光线。可以理解的是，在其他可变更实施方式中，所述光源1220的发光强度可以具有其他不同的分布形态。或者，可以通过在所述光源1220的出光面处设置透镜结构将所发出光线的发光强度分布根据实际需求改变为各种不同的形态。

请一并参阅图3和图6，所述光源1220倾斜角度的变化范围可以使得所述主光线的照射范围覆盖显示装置10上的整个感测区105。即，通过调整倾斜角度，所述光源1220的主光线的照射位置可以在感测区105离所述光源1220最远一侧的边界至感测区105离所述光源1220最近一侧的边界之间移动。可以理解的是，在本实施方式中，所述光源1220设置在顶面容置槽1265的安装面1266上，所述光源1220的倾斜角度的变化通过改变所述安装面1266的倾斜角度来实现。

在本实施方式中，所述发射单元122包括四个光源1220，分别关于所述感测通孔1264的开口对称分布。其中的每两个光源1220关于感测通孔1264的开口点对称分布。所述光源1220的主光线照射至所述感测区105离光源1220最远一侧的边界。所述每一个光源1220位于主光线其中一侧的半个发光角度范围内的感测光线可以照射到所述感测区105。对称分布的多个光源1220各自对应的半个发光角度范围内的感测光线在所述感测区105内叠加，以形成所述感测区105内感测光线的总强度。其中任意一个所述光源1220所发出的感测光线在感测区105内的强度从主光线所照射的离光源1220最远一侧的边界往离光源1220最近一侧边界逐渐减少，而与之关于感测通孔1264的开口点对称分布的另一光源1220照射在感测区105内的光强分布正好相反，因此点对称分布的每一对光源1220各自所发射的感测光线叠加后使得整个感测区105内的感测光线强度分布大致均匀，有利于感测成像。

请一并参阅图7和图3，在其他变更实施方式中，所述光源1220的主光线照射至所述感测区105离光源1220最近一侧的边界。与上述实施方式类似，所述每一个光源1220位于主光线另外一侧的半个发光角度范围内的感测光线照射到所述感测区105。关于感测通孔1264的开口点对称分布的另一个光源1220发射至感测区105内的感测光强度分布大致相反，使得所述感测区105内的感测光强度均匀分布。

可以理解的是，在其他变更实施方式中，所述光源1220的主光线也可以照射在感测区105范围内的任意位置。或者，所述光源1220的主光线照射在感测区105以外，但能够确保发光角度范围内的至少部分光线能照射到感测区105。此时，整个感测区105范围内的感测光强度的均匀性可以通过对各个光源1220照射角度的适配性调整来达成。或者，在满足感测要求的前提下可以适度降低所述感测区105内感测光线的均匀度。

在本实施方式中，所述基座126的感测通孔1264开口位于所述基座126顶面1260的中心位置。所述基座126设置在显示装置10下方与感测区105正对的位置处，所述感测通孔1264开口与所述感测区105的中心对齐。因为所述光源1220关于所述感测通孔1264开口对称分布，相应地所述光源1220也关于所述感测区105的中心对称分布，有利于所述光源1220所发射的感测光线均匀照射所述感测区105。

可以理解的是，请参阅图2，在其他变更实施方式中，所述基座126也可以不正对所述感测区105，此时所述外部对象反射回来的感测光线在感测通孔1264内的强度分布不均匀，所述感测通孔1264内靠近感测区105的位置的感测光线较强而其他位置的感测光线强度较弱，但仍然可以采用离轴镜头1240对所述感测光线进行成像。或者，在所述基座126与显示装置10的底部之间设置光学系统，比如：透镜组或者反射元件等，将外部对象反射回来的感测光线整体引导到感测通孔1264内进行感测。

如图8所示，所述电子设备1还包括中框14。所述中框14用于承载显示面板102和背光模组104。所述中框14上对应所述显示装置10的感测区105开设有安装通孔140。所述传感模组12设置在安装通孔140内。所述基座126的顶面1260紧密贴合在所述背光模组104底部上与感测区105对应的位置处，以避免所述光源1220直接发出的感测光线或者其他杂散光进入感测通孔1264内对感测造成干扰。所述基座126可以通过限位结构，比如：限位柱、螺纹等，进行卡合，或者通过粘胶进行固定，或者通过在基座126底部设置承托板等方式固定在所述安装通孔140内，本申请在此不做具体限定。可以理解的是，在其他变更实施方式中，所述基座126的顶面1260还可以不直接与背光模组104的底部贴合，而是通过缓冲件，比如：垫圈等，与所述背光模组104底部紧密贴合。

可以理解的是，在其他变更实施方式中，所述基座126上也可以只设置发射单元122，而将所述接收单元124另外设置在基座126外面。此情况下，所述基座126上可以只开设顶面容置槽1265来设置发射单元122。或者，所述基座126上也可以只设置接收单元124，而将所述发射单元122设置在基座126外面。此情况下，所述基座126上可以只开设底面容置槽1263来设置接收单元124。

如图9所示，在其他变更实施方式中，所述发射单元122包括两个光源1220。所述两个光源1220关于感测通孔1264点对称分布。所述基座126的结构与本实施方式中的基本相同，其区别在于：所述基座126上对应所述两个光源1220只开设有一对关于感测通孔1264的开口对称分布的顶面容置槽1265，而对应原本另外一对光源1220所开设的顶面容置槽1265的位置掏空至底面容置槽1263，以在光源1220数量较少的情况下进一步实现所述传感模组12的轻量化。

所述电子设备1通过在显示装置10下方设置能够发射和/或接收感测光线的传感模组12以在显示装置10的显示区域103内实现原本的传感功能，不需要占用电子设备1的显示区域103面积，有利于提高电子设备1的屏占比，提升电子设备1主视面的整体观感。此外，所述传感模组12的基座126通过设置感测通孔1264结构将所述发射单元122与接收单元124相互隔离，从而减少发射单元122直接发出的感测光线对接收单元124造成的干扰，提高感测的准确度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式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方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本申请的较佳实施方式而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种基座，其特征在于：用于承载设置在一显示装置下方的发射单元，所述显示装置上定义出用于感测外部对象的感测区，所述发射单元透过所述显示装置发射感测光线至感测区对外部对象进行感测，所述基座包括朝向所述显示装置的顶面，所述顶面上开设有顶面容置槽，所述顶面容置槽包括用于设置所述发射单元的安装面，所述安装面相对于顶面呈预设角度倾斜，所述安装面的倾斜角度在预设范围内变化对应使得发射单元所发出光线中具有最高发光强度的主光线的照射范围覆盖整个感测区。

2.如权利要求1所述的基座，其特征在于：所述安装面的预设倾斜角度使得发射单元的主光线照射至所述感测区离发射单元最近一侧的边界。

3.如权利要求1所述的基座，其特征在于：所述安装面的预设倾斜角度使得发射单元的主光线照射至所述感测区离发射单元最远一侧的边界。

4.如权利要求1所述的基座，其特征在于：所述基座还包括一与顶面相对设置的底面，所述底面上开设有底面容置槽，所述底面容置槽内开设有贯穿至顶面的感测通孔，所述底面容置槽用于设置一接收单元，所述接收单元通过所述感测通孔接收外部对象透过显示装置反射回来的感测光线。

5.如权利要求1所述的基座，其特征在于：所述基座由不透光的硬质材料制成。

6.如权利要求1所述的基座，其特征在于：所述基座的颜色为黑色。

7.如权利要求1所述的基座，其特征在于：所述顶面容置槽的内表面上涂布有反射材料或者形成具有反射作用的微结构。

8.如权利要求1所述的基座，其特征在于：所述顶面容置槽开设在所述感测通孔开口的周围。

9.如权利要求1所述的基座，其特征在于：所述顶面容置槽关于感测通孔的开口对称分布。

10.如权利要求1所述的基座，其特征在于：所述顶面容置槽包括引导部及安装部，所述引导部的深度由感测通孔开口附近沿基座的径向朝远离感测通孔的方向逐渐加深，所述安装部开设在所述引导部离感测通孔最远的末端，所述安装部内形成有所述安装面。

11.一种传感模组，其特征在于：设置在一显示装置下方，所述显示装置上定义出用于感测外部对象的感测区，所述传感模组透过显示装置发射感测光线至感测区对外部对象进行感测，所述传感模组包括发射单元及如权利要求1-10中任意一项所述的基座。

12.如权利要求11所述的传感模组，其特征在于：所述感测光线为红外或近红外光线，波长范围为750nm至1000nm。

13.如权利要求11所述的传感模组，其特征在于：所述发射单元选自LED、OLED、VCSEL及LD中的一种或几种的组合。