CN212160687U - 一种生物特征检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种生物特征检测装置。该生物特征检测装置包括保护盖板、显示模组、光源、光学组件、光学转换元件和感光元件；光源用于发射第一光线至光学组件的内部；光学组件用于将第一光线传输后朝第一方向出射至光学转换元件的下方；光学转换元件用于从光学组件和/或光源接收第一方向的第一光线并调整第一光线以第二方向进入保护盖板内部；第一光线至少在保护盖板内以全反射的方式传播，当待识别目标触碰保护盖板破坏全反射时，第一光线照射待识别目标后反射第二光线；感光元件用于感测依次穿过保护盖板和显示模组的第二光线后成像以检测待识别目标的生物特征。本实用新型实施例实现了提高用于指纹识别的光源的光利用率。

Description

一种生物特征检测装置

技术领域

本实用新型实施例涉及电子技术，尤其涉及一种生物特征检测装置。

背景技术

随着电子设备步入全面屏时代，电子设备正面生物特征采集区域受到全面屏的挤压，因此屏下生物特征识别技术越来越受到关注。屏下生物特征识别技术是指将生物特征识别模组安装在显示屏下方，从而实现在显示屏的显示区域内进行生物特征识别操作，不需要在电子设备正面除显示区域外的区域设置生物特征采集区域。屏下指纹识别技术为屏下生物特征识别技术的一种，屏下指纹识别技术就是将识别模组放置在手机屏幕面板之下，识别模组获取指纹反射的光线生成指纹图像以获取指纹信息，通过和预设的指纹信息比对完成指纹识别。

现有的屏下指纹识别技术中，用于指纹识别的光源直接设置在保护盖板边框下方，光源发射的光线穿过保护盖板边框后照射手指以使识别模组获取指纹反射的光线进行指纹识别，由于光源发射的光线经过保护盖板照射手指的过程中会发生散射和折射，因此用于指纹识别的光源的光利用率不高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种提高指纹识别的光源的光利用率生物特征检测装置。

一种生物特征检测装置，包括保护盖板、显示模组、光源、光学组件、光学转换元件和感光元件；所述保护盖板包括非透光区和透光区；所述显示模组位于所述保护盖板下方，用于透过所述透光区出射可见光束以实现画面显示；所述光源的部分或全部设置在所述非透光区的下方；所述光学组件设置在所述非透光区的下方；所述光学转换元件位于所述非透光区下方或位于所述非透光区所在的位置；所述感光元件位于所述显示模组的下方，用于透过所述显示模组以及所述保护盖板接收外部用户手指返回的光束并转换接收到的光束为相应的电信号以获得外部用户手指的指纹特征信息，其中，所述感光元件在所述保护盖板的上表面具有视界；所述光源用于发射第一光线至所述光学组件，所述光学组件用于将所述第一光线的传播方向朝所述视界或/和所述视界周围上方进行偏转，所述第一光线被所述光学组件偏转为第一方向并传输至所述光学转换元件，所述光学转换元件通过对所述第一光线进行折射将所述第一光线的传播方向进一步朝所述视界或/和所述视界周围上方进行偏转，所述第一光线被所述光学转换元件偏转为第二方向并传输至所述保护盖板内部并至少在所述保护盖板内以全反射的方式传播；

当用户手指触碰所述保护盖板破坏所述全反射时，用户手指的指纹脊反射第二光线；所述感光元件用于感测依次穿过所述保护盖板和显示模组的第二光线后成像以检测用户手指的指纹特征信息。

可选的，对于同一第一光线，所述第一光线沿第二方向的入射角大于沿第一方向的入射角。

可选的，所述光学组件为导光元件，所述第一光线从所述光源入射进入所述导光元件内部并在所述导光元件中进行传输，所述导光元件面对所述光学转换元件的一端表面包括多个交替连接的光学反射面和光学出光面，所述光学出光面用于通过对所述第一光线进行折射将所述第一光线朝所述第一方向进行偏转，所述光学反射面用于将所述第一光线反射回所述导光元件内部。

可选的，所述光学出光面和所述光学反射面相交且二者之间的夹角小于180度。

可选的，所述光学组件为截顶圆柱体或截顶圆台，且位于所述光源与所述光学转换元件之间。

可选的，所述光学组件为导光板，所述导光板包括相入光面、出光面、和反射面，所述入光面与所述出光面和所述发射面分别连接，所述反射面与所述入光面相平行，所述出光面面向所述光学转换元件，所述入光面朝向所述显示模组的下方一侧，所述光源的至少部分设置在所述显示模组的下方，并朝所述入光面发射所述第一光线，所述第一光线入射进入所述导光板内部传输，并经所述反射面的反射后从所述出光面朝第一方向出射。

可选的，所述反射面包括多个微型反射结构，用于将从所述入光面进入的第一光线反射至出光面并以第一方向射出。

可选的，所述光学组件为反射镜，所述反射镜设置在所述非透光区下方，所述光源朝所述反射镜出射第一光线，所述反射镜用于对所述第一光线进行反射而将所述第一光线朝所述第一方向偏转。

可选的，所述光学组件为导光元件，所述导光元件包括入光面和出光面，所述第一光线在所述入光面处汇聚后从所述出光面朝第一方向出射，所述入光面的面积大于所述出光面的面积。

可选的，所述导光元件还包括反射面，所述反射面连接在所述入光面和出光面之间，和/或反射面与所述出光面平行设置，和/或所述反射面和所述出光面相对设置且所述反射面同时和所述入光面、所述出光面之间都具有倾斜角度，用于将入光面进入的第一光线反射回所述导光元件。

可选的，所述入光面和所述出光面设置在导光元件相反的两个表面。

可选的，所述入光面包括用于汇聚所述第一光线的第一光学结构，所述出光面包括用于调整所述第一光线朝第一方向出射的第二光学结构。

可选的，所述第一光学结构和第二光学结构为微棱镜阵列结构或菲涅尔透镜结构。

可选的，所述入光面和所述出光面设置在导光元件相交的两个表面。

可选的，所述光学组件为反光组件，所述反光组件的反光面和所述保护盖板相交设置，所述光源的发光面和所述反光组件的反光面成预设角度设置。

可选的，所述预设角度的范围为45-90度。

可选的，所述光源设置在可调整所述光源的发光面角度的软性电路板上。

可选的，所述第一光线进入所述保护盖板后的光照范围完全覆盖或部分覆盖所述感光元件的视界。

可选的，所述第一光线进入所述保护盖板后的直接光照范围未覆盖所述感光元件的视界或部分覆盖所述感光元件的视界。

可选的，所述光学转换元件和所述显示模组完全覆盖所述保护盖板邻近所述光源的一侧。

可选的，所述非透光区能够透射所述第一光线，所述第一光线为近红外光。

可选的，所述光学转换元件与所述保护盖板为二不同的元件，所述光学转换元件设置在所述保护盖板的非透光区下方；或，所述光学转换元件与所述保护盖板集成在一起，二者为一体结构，所述光学转换元件为从所述保护盖板面对所述显示模组一侧的非透光区位置形成的聚光结构。

可选的，所述显示模组包括液晶面板和背光模组，所述第一光线在所述保护盖板内全反射传输，或，所述第一光线在所述保护盖板和所述液晶面板中的部分或全部内全反射传输，或，所述第一光线在所述保护盖板、所述液晶面板、所述背光模组中的部分或全部内全反射传输。

本实用新型实施例通过用于发射第一光线的光源；用于将第一光线朝第一方向出射的光学组件；用于从光学组件和/或光源接收第一方向的所述第一光线并调整第一光线以第二方向进入保护盖板邻近边沿的底面的光学转换元件，第一光线在保护盖板中以全反射的方式传播，当待识别目标触碰所述保护盖板破坏全反射时，第一光线照射待识别目标后反射第二光线；用于感测依次穿过所述保护盖板、液晶面板和背光模组的第二光线后成像以检测所述待识别目标的生物特征的感光元件，解决了屏下指纹识别技术光线利用率不高的问题，实现了光源的全反射以提高光线的利用率的效果。

附图说明

图1a是本实用新型实施例一提供的一种生物特征检测装置的结构示意图；

图1b是本实用新型实施例一提供的光学组件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的电子设备的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的电子设备的第一光线进入所述保护盖板后的光照范围部分覆盖所述感光元件的视界的示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的电子设备的第一光线进入保护盖板直接照射保护盖板上表面的光照范围位于感光元件的视界的前方的示意图；

图5为本实用新型实施例一提供的一种生物特征检测装置的感光元件连接的印刷电路板或软性电路板的位置示意图；

图6为本实用新型实施例一提供的一种生物特征检测装置的导光元件的具体结构示意图；

图7为本实用新型实施例二提供的一种生物特征检测装置的结构示意图；

图8为本实用新型实施例二提供的另一种生物特征检测装置的结构示意图；

图9为本实用新型实施例二提供再一种生物特征检测装置的结构示意图；

图10是本实用新型实施例三提供的一种生物特征检测装置的结构示意图；

图11是本实用新型实施例四提供的一种生物特征检测装置的结构示意图。

图12是本实用新型实施例四提供的另一种生物特征检测装置的结构示意图。

图13是本实用新型实施例四提供的再一种生物特征检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一速度差值称为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等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个所述特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本实用新型实施例的技术方案可以应用于各种电子设备，例如智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机等其他电子设备，但本实用新型实施例对此并不限定。

实施例一

如图1a-图6所示，本实用新型实施例一提供了一种生物特征检测装置，如图1a所示，该生物特征检测装置包括保护盖板100、显示模组23、光源400、光学组件500、光学转换元件600和感光元件700。所述保护盖板100包括非透光区101。所述光源400至少有一部分设置在所述非透光区101下方。所述光源400用于发射第一光线30至所述光学组件500的内部。一并参照图1b，所述光学组件500包括多个交替连接的光学反射面501和光学出光面502。所述光学出光面502用于将所述第一光线30传输后朝第一方向出射至所述光学转换元件600的下方。所述光学反射面501用于将所述第一光线30反射。所述光学转换元件600用于从光学组件500和/或光源400接收第一方向的所述第一光线30并调整所述第一光线30以第二方向进入所述保护盖板100内部。所述第一光线30至少在所述保护盖板100内以全反射的方式传播。当待识别目标900触碰所述保护盖板100破坏所述全反射时，所述第一光线30照射所述待识别目标900后反射第二光线40。所述感光元件700用于感测依次穿过所述保护盖板100和显示模组23的第二光线40后成像以检测所述待识别目标900的生物特征信息。所述生物特征信息例如但不局限于为指纹、掌纹、血氧信息等等。

本实施例中，显示模组23包括液晶面板200和背光模组300。光学转换元件600例如但不限于为棱镜片。本实施例的光学组件500例如但不限于可以固定在中框308的卡接件309上。可选的，所述光学组件500也可以固定在中框308的底部。所述光学转换元件600例如但不限于可以用光学胶粘贴于保护盖板100的下表面或与所述保护盖板100一体成型。本实施例第一光线30的全反射可以在保护盖板100的上下表面之间进行，替代实施例中第一光线30的全反射也可以在保护盖板100和液晶面板200的至少一部分之间传输，或者第一光线30的全反射也可以在保护盖板100、液晶面板200和背光模组300之间传输。上述不同的全反射方式可以通过调整设置在保护盖板100、液晶面板200和背光模组300的至少一部分之间的光学胶的光介质常数满足全反射条件来实现。

所述保护盖板100包括透光区102和非透光区101。其中，所述透光区102可以透过可见光。定义所述液晶面板200用于显示画面的区域为显示区(未标示)，显示区201以为非显示画面的区域为非显示区(未标示)。透光区102正对所述液晶面板200的显示区设置，所述透光区102与所述显示区大小相同。可选的，所述透光区102略大于所述显示区，从而使得从液晶面板200出射的可见光能够透射出去，以实现画面显示。所述非透光区101用于遮挡可见光通过，覆盖所述非显示区，且大于所述非显示区。可选的，当所述光源400发出的第一光线30为非可见光，所述非透光区101能够透过所述非可见光。所述光学转换元件600设置在所述非透光区102下方。所述光学组件500设置在所述光学转换元件600下方。

可选的，所述光学组件500也可部分位于所述非透光区101下方，部分位于透光区102下方。当所述光学组件500的部分位于所述透光区102下方时，所述光学组件500的部分位于所述背光模组300下方。相应地，所述光源400可完全位于所述透光区102下方。可选的，所述光源400部分位于所述透光区102下方，部分位于所述非透光区101下方。如此，可以实现电子设备10具有更窄的窄边框。可选的，所述光源400例如但不局限于为垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。例如但不局限地，所述光学转换元件600具有微结构或者所述光学转换元件600为多层膜结构，所述微结构或所述多层膜结构用于转换第一光线30的入光角度，使得至少部分第一光线30进入所述保护盖板100后满足至少在保护盖板100内全反射传输的条件。可选的，所述光学组件500为导光元件。

一并参考图2，本实施例中生物特征检测装置可以应用在电子设备10中，例如智能手机，智能手机的显示屏20可以为自发光显示屏或非自发光显示屏，非自发光显示屏包括依次层叠设置的保护盖板100、液晶面板200和背光模组300。光学组件500和液晶面板200或背光模组300水平并列设置。背光模组300用于为液晶面板200提供亮度分布均匀的可见光光源，以使液晶面板200能够正常工作显示图像。替代实施例中，保护盖板100可以为触控模组的一部分，其不仅可以保护液晶面板200，还可以检测用户的触摸或者按压操作，从而为用户提供一个人机交互界面。

本实施例中，本实施例光源400发射的第一光线30例如但不限于为红外光，感光元件700为红外光成像摄像头。感光元件700可以采集用户手指反射的第一光线30的指纹图像信息用于指纹识别。本实施例的感光元件700设置在显示屏20定义的显示区下方的局部区域，从而使得感光元件700的视界720位于显示屏20的显示区域内，例如图2所示的智能手机的显示屏20的下方中间位置。

如图3所示，第一光线30进入所述保护盖板后的直接照射光照范围完全覆盖或部分覆盖所述感光元件700的视界。本实施例的感光元件700的视界720邻近光源400的位置设置，第一光线30进入保护盖板100后未经反射直接照射保护盖板100上表面的光照范围31所覆盖感光元件700的视界720的全部或部分，图3中仅以部分覆盖为例。本实施例的光照范围31为全部的第一光线30进入保护盖板100后可以直接照射在保护盖板100上表面的范围，当用户手指按压在保护盖板100中的视界720范围内后，处于视界720范围内的第一光线30将射入感光元件700中以供识别。此时光源400的光利用率更高，但此时感光元件700的视界720位置较为受限。

替代实施例中，第一光线30进入所述保护盖板后的光照范围未覆盖所述感光元件的视界。第一光线30进入保护盖板100后未经反射直接照射保护盖板100上表面的光照范围31和感光元件700的视界720相互隔离，一种情况是如图4所示第一光线30进入保护盖板100直接照射保护盖板100上表面的光照范围31位于感光元件700的视界720的前方，则经过一次或多次全反射后第一光线30进入感光元件700的视界720。

一实施例中，感光元件700还可以包括一个或多个光学图像采集单元，每个光学图像采集单元包括多个呈阵列式分布的光探测器或者光电传感器。光探测器或者光电传感器在保护盖板100上表面的对应感光区域或视界720定义为电子设备10的生物特征采集区域。用户在需要对所述电子设备10进行解锁或者其他生物特征验证的时候，只需如图1a所示将手指或者其他部位按压在由感光元件700的视界720定义的生物特征采集区域内，感光元件700根据指纹脊反射的红外光线生成指纹图像后便可以实现生物特征输入判断。由于生物特征采集检测可以在所述显示屏20的显示区域内部实现，采用上述结构的电子设备10无需其正面专门预留空间来设置指纹按键，可以采用全面屏方案，显示屏20的显示区域可以基本实现扩展到电子设备10的整个正面。

一并参考图5，本实施例中，感光元件700的下方设置有驱动感光元件700工作的印刷电路板或软性电路板710，感光元件700可以通过焊盘焊接的方式固定于印刷电路板以实现与其他外围电路或者电子设备10的其他元件的信号传输。例如，感光元件700可以通过印刷电路板接收电子设备10的处理单元的控制信号，还可以通过印刷电路板将生物特征检测信号输出给电子设备10的处理单元。

再次参阅图5，下面以待识别目标900为手指对生物特征检测装置的工作原理进行具体说明：当待识别目标900触摸或按压生物特征采集区域时，指纹脊接触保护盖板100，光源400发出的第一光线30在保护盖板100中的全反射被破坏，由指纹脊处漫反射回来的光线即为第二光线40。第二光线40携带有待识别目标900的生物特征信息。由于第一光线30被用户手指表面的指纹干扰全反射后，主要是指纹脊被照亮后进行光线反射，因此反射回感光元件700的第二光线40便主要携带用户的指纹脊信息。第二光线40被反射依次穿过保护盖板100、液晶面板200和背光模组300并被其下方的感光元件700所接收并且转换为相应的指纹图像信号，即生物特征检测信号。电子设备10基于该生物特征检测信号便可以获得用户的生物特征信息，并且可以进一步根据预存的用户生物特征信息对当前用户的身份进行匹配验证，以便于确认当前用户是否有权限对该电子设备10进行相应的操作，例如对该电子设备10进行解锁。

一并参阅图6，本实施例中，所述光学组件500具体可以为导光元件510，所述导光元件510包括入光面520、出光面530以及连接在入光面520和出光面530之间的侧面。所述入光面520和所述出光面530设置在所述导光元件510相对的两个表面。所述第一光线30从所述入光面520进入所述导光元件510内部，经所述导光元件510的传输，并从所述出光面530朝第一方向出射。可选的，所述入光面520的面积大于所述出光面530的面积。本实施例中，所述导光元件510还可以进一步包括反射面540。本实施例中所述反射面540为连接在所述入光面520和出光面530之间的侧面，用于将从入光面520进入的第一光线30反射回所述导光元件510。

可选的，所述入光面520包括用于汇聚所述第一光线30的第一光学结构521，所述出光面530包括用于调整所述第一光线30朝第一方向出射的第二光学结构531。作为优选的，所述第一光学结构521和第二光学结构531为微棱镜阵列结构或菲涅尔透镜结构。然，可变更地，在某些实施方式中，所述第一光学结构521可被省略。

一实施例中，如图6所示，光学转换元件600设置在保护盖板100的非透光区101的下方。光源400设置在软性电路板410上，导光元件510和光源400竖直设置在保护盖板100的非透光区101的下方。所述导光元件510大致为导光条结构，例如但不局限地，所述导光元件510为截顶圆柱体或截顶圆台等。导光元件510的顶部一侧为出光面530，底部一侧为入光面520，光源400贴紧设置在导光元件510的底部一侧正对入光面520，导光元件510的连接入光面520和出光面530的弧形侧面或为反射面540。本实施例的反射面540可以通过在导光元件510除了入光面520和出光面530之外的表面涂覆的反光材料形成，也可以是设置在导光元件510外围的金属反光桶或反光板。

一实施例中，如图6所示，所述光学转换元件600和所述液晶面板200无缝对接后完全覆盖所述保护盖板100邻近所述光源400的一侧。即从出光面530出射的第一光线30全部都会经过光学转换元件600的调整朝第二方向入射进入保护盖板100，保证第一光线30至少在保护盖板100中的传输为全反射。本实施例采用光学转换元件600的方式可以充分利用保护盖板100的窄边框来调整第一光线30的方向，利用光学转换元件600上的微棱镜结构还可以针对不同的需求对第一光线30进入保护盖板100直接照射保护盖板100上表面的光照范围进行调整，以适应不同的产品需求并提高光利用率。

相对于现有技术，本实施例的光学转换元件600配合窄边框可以设计为窄条状，可以覆盖所述保护盖板100并调整进入保护盖板100的第一光线30为全反射角度，导光元件510端部出光面530的配合窄边框设计为对应光学转换元件600的窄条状，可以进一步提高光利用率，减小了显示屏20中保护盖板100下所需要的非显示区域大小，保证了电子设备10全面屏和窄边框的可实施。第一光线30经过导光元件510的聚焦汇聚后，使光源400发出的第一光线30全部朝第一方向入射光学转换元件600，减少了光损失，解决了屏下指纹识别技术光源40的光利用率不高的问题。另外，本案的第一光线30在保护盖板100内以全反射的方式传播，使得感光元件700主要接收指纹脊的反射光线成像，因此能够实现指纹图像识别，即生物特征检测更为准确。由于本案的光线在保护盖板内以全反射的方式传播，使得感光元件700的视界面对保护盖板100的不同位置成像效果也基本没有落差，因此感光元件700的安装位置可以更加多样化，有利于产品的设计多样化。

实施例二

如图7-10所示，本实用新型实施例二在本实用新型实施例一的基础上作了进一步优化，本实用新型实施例二提供了一种生物特征检测装置。本实用新型实施例二和本实用新型实施例一的区别在于，如图7所示，本实施例的导光元件510大致为条形板状的导光板512，导光板512的入光面520和所述出光面530设置在所述导光元件510相交的两个表面，入光面520和光学转换元件600大致垂直设置，出光面530和光学转换元件600大致平行设置。光源400设置在软性电路板410上，本实施例的光源400可通过软性电路板410固定在背光模组300的下部和感光元件700并列设置，导光板512的底部固定在中框308延伸出的支撑件350上，本实施例光源400的发光面420朝向导光板侧面的入光面520设置，导光板510中贴紧光源400的一侧为入光面520，反射面540可以设置在导光板512中远离光源400的一侧以及和出光面530相对的底面，导光板512的底面作为反射面540时，反射面540和出光面530相对平行设置。本实施例的反射面540用于将入光面520进入的第一光线30反射回所述导光元件510，以保证第一光线30基本都从出光面530以第一方向出射。可选的，本实施例的导光板512的底面作为反射面540时还包括多个微型反射结构，用于将从入光面520进入的第一光线30反射至出光面530以第一方向射出。

替代实施例中，如图8所示，导光元件510还可大致为具有梯形剖面的导光板512，入光面520和所述出光面530设置在所述导光元件510相交的两个表面，入光面520和光学转换元件600大致垂直设置，出光面530和光学转换元件600大致平行设置，本实施例的入光面520仅为导光板512邻近液晶面板200的侧面的一部分，即没有被液晶面板200和背光模组300侧面遮挡的部分，导光板512的底面作为反射面540，反射面540和出光面530相对设置，且反射面540同时和入光面520、出光面530之间都具有一定的倾斜角度，以使光源400发射的第一光线30反射至出光面530的效率更高。可选的，本实施例的反射面540还包括多个微型反射结构，用于将从入光面520进入的光线反射至出光面530以第一方向射出。

一实施例中，如图9所示，光学转换元件600和所述液晶面板200没有完全覆盖所述保护盖板100邻近所述光源400的一侧601。从出光面530出射的第一光线30大部分都会经过光学转换元件600的调整朝第二方向入射保护盖板100，极小部分的第一光线301经过导光板512后朝第一方向直接入射保护盖板100。本实施例的光学转换元件600的材料可以更加节省，降低了光学转换元件600的制造难度和成本。可选的，上述导光板512还可以通过金属支架360支撑和夹持固定在中框308的边缘。

本实施例的入光面520和所述出光面530设置在所述导光元件510相交的两个表面，出光面520和光学转换元件600大致平行设置，进一步减小了显示屏20中保护盖板100下所需要的非透光区101大小，保证了电子设备10全面屏和窄边框的可实施。第一光线30经过导光板512的聚焦汇聚后，使光源400发出的第一光线30的绝大部分朝第一方向入射光学转换元件600，减少了光信号的损失，因此对光源400的要求可以降低，光源400尺寸可以进一步减小，从而也保证了电子设备10全面屏和窄边框的可实施。此外，光学转换元件600和所述液晶面板200还可以无需完全覆盖所述保护盖板100邻近所述光源400的一侧，但仍可以实现第一光线30的全反射，降低了光学转换元件600的制造难度和成本，并解决了屏下指纹识别技术光线利用率不高的问题，实现了光源400的全反射以提高光线的利用率的效果。

实施例三

如图10所示，本实用新型实施例三在本实用新型实施例一的基础上作了进一步优化，本实用新型实施例三提供了一种生物特征检测装置。本实用新型实施例三和本实用新型实施例一之间的区别在于，所述光学组件500为反光组件570，所述反光组件570的反光面571和保护盖板100相交设置。

本实施例中，如图10所示，反光组件570为反光镜，反光组件570竖直设置在保护盖板100的非透光区101一侧的下方。光源400设置在软性电路板410上，光源400的发光面420发出的一部分第一光线301经过反光组件570的反射面571反射后朝第一方向射入光学转换元件600，另一部分第一光线302直接射入光学转换元件600，光学转换元件600接收这两部分第一光线301、302后调整其为第二方向射入保护盖板100。光源400、软性电路板410和反光组件570在非透光区101下方所占的空间非常小，保证了电子设备10全面屏和窄边框的可实施。

本实施例的反光组件570可以是在中框308朝向液晶面板200的一侧设置的金属膜层，也可以是采用金属中框308在朝向液晶面板200的一侧设置的反光表面。光源400及驱动光源的软性电路板410通过中框308延大致垂直伸出的金属支架360进行固定。本实施例金属支架360的末端同时还以热传导的方式和光源400或软性电路板410连接，以方便光源400散热。

本实施例通过反光组件570竖直设置在保护盖板100中非显示区域800一侧的端点部位，大大减小了显示屏20中保护盖板100下所需要的非显示区域800的大小，保证了电子设备10全面屏和窄边框的可实施。第一光线30经过反光组件570的聚焦汇聚后，使光源400发出的第一光线30大部分朝第一方向入射光学转换元件600，减少了光信号的损失，因此对光源400的要求可以降低，光源400尺寸可以进一步减小，从而也保证了电子设备10全面屏和窄边框的可实施。并解决了屏下指纹识别技术光线利用率不高的问题，实现了光源400的全反射以提高光线的利用率的效果。

实施例四

如图11所示，本实用新型实施例四在本实用新型实施例三的基础上作了进一步优化，本实用新型实施例四提供了一种生物特征检测装置。本实用新型实施例四和本实用新型实施例三的区别在于，所述光源400的发光面420和所述反光组件570的反光面571成预设角度设置。作为优选的，所述预设角度的范围为45-90度。所述光源400设置在可调整所述光源400的发光面420角度的软性电路板410上。反光组件570为反光镜，反光组件570竖直设置在保护盖板100的非透明区101的下方，且与中框308的侧面紧贴设置。本实施例的光源400设置在软性电路板410上，软性电路板410可以直接固定于背光模组300，软性电路板410也可以通过背光模组300倾斜延伸出的支架405进行固定，本实施例光源400的发光面420与反光组件570的角度为45度，光源400的发光面420发出的第一光线30全部经过反射面571的反射后朝第一方向射入光学转换元件600，光学转换元件600接收第一光线30后调整其为第二方向射入保护盖板100。光源400、软性电路板410和反光组件570在非显示区域800中所占的空间非常小，保证了电子设备10全面屏和窄边框的可实施。

替代实施中，光源400的出光面420进一步设置聚光元件，使得光源400发射的光线基本平行的方式射向反射面571后被以第一方向发射至光学转换元件600，光学转换元件600接收第一方向的第一光线30后调整其为第二方向射入保护盖板100。

替代实施例中，如图12所示，光源400也可以设置在可调整所述光源400的发光面420角度的中框308的支架370上，使光源400的发光面420和所述反光组件570的反光面571成预设角度45-90度设置。

相对于现有技术，本实施的光源400的发光面420朝向反光组件570的反光面571具有的角度增加了光利用率，进一步减小了显示屏中保护盖板100下所需要的非透光区101大小，保证了电子设备10全面屏和窄边框的可实施。尤其是当光源400的出射光线和反光面571夹角如图1a3所示为较小角度时，所需用的光学转换元件600的面积更小，因此可以进一步保证了电子设备10全面屏和窄边框的可实施。并解决了屏下指纹识别技术光线利用率不高的问题，实现了光源400的全反射以提高光线的利用率的效果。

在上述各实施例中，以所述生物特征检测装置包括被动式显示模组23为例进行说明，所述被动式显示模组23包括所述液晶面板200和背光模组300。可选的，在其它替代实施例中，所述被动式显示模组23也并不限于包括的是液晶面板200，也可为其它合适类型的显示面板。另外，所述生物特征检测装置的被动式显示模组23也可被替换为主动式显示模组，例如OLED显示模组等等。

在上面各实施例中，所述导光元件510也可以固定在中框308的侧部上，所述侧部位于所述显示模组23的侧方且位于所述非透光区101的下方。可选的，上述各实施例中的导光元件510也可以固定在中框308面对所述背光模组300的底部上，所述底部与所述中框308的侧部连接为一体。所述底部上设置有通孔，所述感光元件700例如所述底部下方，通过所述通孔接收第二光线40。

在上面的各实施例中，所述光学组件500用于将所述第一光线30的传播方向朝所述视界720或/和所述视界720周围上方进行偏转，所述第一光线30被所述光学组件500偏转为第一方向并传输至所述光学转换元件600，所述光学转换元件600通过对所述第一光线30进行折射将所述第一光线30的传播方向进一步朝所述视界720或/和所述视界720周围上方进行偏转，所述第一光线30被所述光学转换元件600偏转为第二方向并传输至所述保护盖板100内部并至少在所述保护盖板100内以全反射的方式传播。其中，所述第二方向比所述第一方向更朝向所述视界720或/和视界720周围的上方。或者说，对于同一第一光线30，沿第一方向传输的第一光线30的入射角小于沿第二方向传输的第一光线30的入射角。

另，上述各实施例中的光学转换元件600与保护盖板100为两个不同的元件，所述光学转换元件600设置在所述保护盖板100的下方。然，可变更地，在某些实施方式中，上述光学转换元件600也可与所述保护盖板100集成在一起，二者为一体结构，所述光学转换元件600为从所述保护盖板100面对所述显示模组23一侧的非透光区101位置形成的聚光结构。所述聚光结构例如但不限于为棱镜结构或弧形凸起结构等等。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (23)

1.一种生物特征检测装置，其特征在于，包括保护盖板、显示模组、光源、光学组件、光学转换元件和感光元件；所述保护盖板包括非透光区和透光区；所述显示模组位于所述保护盖板下方，用于透过所述透光区出射可见光束以实现画面显示；所述光源的部分或全部设置在所述非透光区的下方；所述光学组件设置在所述非透光区的下方；所述光学转换元件位于所述非透光区下方或位于所述非透光区所在的位置；所述感光元件位于所述显示模组的下方，用于透过所述显示模组以及所述保护盖板接收外部用户手指返回的光束并转换接收到的光束为相应的电信号以获得外部用户手指的指纹特征信息，其中，所述感光元件在所述保护盖板的上表面具有视界；所述光源用于发射第一光线至所述光学组件，所述光学组件用于将所述第一光线的传播方向朝所述视界或/和所述视界周围上方进行偏转，所述第一光线被所述光学组件偏转为第一方向并传输至所述光学转换元件，所述光学转换元件通过对所述第一光线进行折射将所述第一光线的传播方向进一步朝所述视界或/和所述视界周围上方进行偏转，所述第一光线被所述光学转换元件偏转为第二方向并传输至所述保护盖板内部并至少在所述保护盖板内以全反射的方式传播；

当用户手指触碰所述保护盖板破坏所述全反射时，用户手指的指纹脊反射第二光线；所述感光元件用于感测依次穿过所述保护盖板和显示模组的第二光线后成像以检测用户手指的指纹特征信息。

2.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，对于同一第一光线，所述第一光线沿第二方向的入射角大于沿第一方向的入射角。

3.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光学组件为导光元件，所述第一光线从所述光源入射进入所述导光元件内部并在所述导光元件中进行传输，所述导光元件面对所述光学转换元件的一端表面包括多个交替连接的光学反射面和光学出光面，所述光学出光面用于通过对所述第一光线进行折射将所述第一光线朝所述第一方向进行偏转，所述光学反射面用于将所述第一光线反射回所述导光元件内部。

4.根据权利要求3所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光学出光面和所述光学反射面相交且二者之间的夹角小于180度。

5.根据权利要求3所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光学组件为截顶圆柱体或截顶圆台，且位于所述光源与所述光学转换元件之间。

6.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光学组件为导光板，所述导光板包括相入光面、出光面、和反射面，所述入光面与所述出光面和所述发射面分别连接，所述反射面与所述入光面相平行，所述出光面面向所述光学转换元件，所述入光面朝向所述显示模组的下方一侧，所述光源的至少部分设置在所述显示模组的下方，并朝所述入光面发射所述第一光线，所述第一光线入射进入所述导光板内部传输，并经所述反射面的反射后从所述出光面朝第一方向出射。

7.根据权利要求6所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述反射面包括多个微型反射结构，用于将从所述入光面进入的第一光线反射至出光面并以第一方向射出。

8.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光学组件为反射镜，所述反射镜设置在所述非透光区下方，所述光源朝所述反射镜出射第一光线，所述反射镜用于对所述第一光线进行反射而将所述第一光线朝所述第一方向偏转。

9.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光学组件为导光元件，所述导光元件包括入光面和出光面，所述第一光线在所述入光面处汇聚后从所述出光面朝第一方向出射，所述入光面的面积大于所述出光面的面积。

10.根据权利要求9所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述导光元件还包括反射面，所述反射面连接在所述入光面和出光面之间，和/或反射面与所述出光面平行设置，和/或所述反射面和所述出光面相对设置且所述反射面同时和所述入光面、所述出光面之间都具有倾斜角度，用于将入光面进入的第一光线反射回所述导光元件。

11.根据权利要求9所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述入光面和所述出光面设置在导光元件相反的两个表面。

12.根据权利要求11所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述入光面包括用于汇聚所述第一光线的第一光学结构，所述出光面包括用于调整所述第一光线朝第一方向出射的第二光学结构。

13.根据权利要求12所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述第一光学结构和第二光学结构为微棱镜阵列结构或菲涅尔透镜结构。

14.根据权利要求9所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述入光面和所述出光面设置在导光元件相交的两个表面。

15.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光学组件为反光组件，所述反光组件的反光面和所述保护盖板相交设置，所述光源的发光面和所述反光组件的反光面成预设角度设置。

16.根据权利要求15所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述预设角度的范围为45-90度。

17.根据权利要求15所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光源设置在可调整所述光源的发光面角度的软性电路板上。

18.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述第一光线进入所述保护盖板后的光照范围完全覆盖或部分覆盖所述感光元件的视界。

19.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述第一光线进入所述保护盖板后的直接光照范围未覆盖所述感光元件的视界或部分覆盖所述感光元件的视界。

20.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光学转换元件和所述显示模组完全覆盖所述保护盖板邻近所述光源的一侧。

21.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述非透光区能够透射所述第一光线，所述第一光线为近红外光。

22.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述光学转换元件与所述保护盖板为二不同的元件，所述光学转换元件设置在所述保护盖板的非透光区下方；或，所述光学转换元件与所述保护盖板集成在一起，二者为一体结构，所述光学转换元件为从所述保护盖板面对所述显示模组一侧的非透光区位置形成的聚光结构。

23.根据权利要求1所述的生物特征检测装置，其特征在于，所述显示模组包括液晶面板和背光模组，所述第一光线在所述保护盖板内全反射传输，或，所述第一光线在所述保护盖板和所述液晶面板中的部分或全部内全反射传输，或，所述第一光线在所述保护盖板、所述液晶面板、所述背光模组中的部分或全部内全反射传输。

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