影像感测模组和电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及光学模组技术领域，特别是涉及一种影像感测模组和电子设备。


背景技术：

2.随着手机朝着全面屏、大屏占比的发展，将指纹辨识系统运动到屏幕下方的屏下指纹技术，已经被多家手机厂商采用并成功商品化。目前主流的屏下指纹技术有光学式和超声波式两种方案，其中超声波式屏下指纹技术在辨识上会遇到安全性的问题，而光学式屏下指纹技术中：一种实现方式是在屏幕下方放置一传统微型镜头，藉由传统微型镜头拍摄到的指纹画面做判断，但其模组厚度会达到3mm，这会造成手机厚度增加太多；另一种实现方式则是透过准直器(collimator) 直接接收感测器上方的光源信息，但这种方式接收到的发光角度过小，造成光效率较差，并且需要使用较大面积的cmos芯片以及在制成上的费用较高。


技术实现要素：

3.本实用新型的一优势在于提供一影像感测模组和电子设备，其能够在确保较高的收光效率的情况下，大幅地减小模组的高度，以便满足当下超薄化、轻重量的电子设备的发展需求。
4.本实用新型的另一优势在于提供一影像感测模组和电子设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述影像感测模组能够通过采用间隔设计的阵列透镜组件来增大收光角度，有助于在大幅地提高收光效率是同时，降低加工难度，以便在工业上进行批量化生产。
5.本实用新型的另一优势在于提供一影像感测模组和电子设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述影像感测模组的所述阵列透镜组件与感光组件能够利用半导体封装方式组合在一起，有助于简化制程，缩小模组高度。
6.本实用新型的另一优势在于提供一影像感测模组和电子设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述影像感测模组的所述感光组件能够具有多个相互独立的感光区域，使得所述感光组件能够利用多个面积较小的感光芯片(如cmos) 来替代传统的面积较大的感光芯片，有助于降低芯片制成难度和成本。
7.本实用新型的另一优势在于提供一影像感测模组和电子设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述影像感测模组中相邻的所述感光区域之间能够留有一空间，可用于放置电子元器件或线路，有助于增加整体的空间利用率，进一步降低模组高度。
8.本实用新型的另一优势在于提供一影像感测模组和电子设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述影像感测模组的所述感光组件的所述感光区域能够利用较大尺寸像素来提高其感光能力，以便使用小光圈设计来降低敏感度，并提高可制造性以降低制造成本。
9.本实用新型的另一优势在于提供一影像感测模组和电子设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述影像感测模组能够在封装制程中完成所述感光组件与所述阵列透镜
组件之间的对位与结合，使得所述感光组件的所述感光区域与所述阵列透镜组件中的透镜单元一一对应，有助于减少制程工序，降低制造成本。
10.本实用新型的另一优势在于提供一种影像感测模组和电子设备，其中为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一解决方案，不只提供一种影像感测模组和电子设备，同时还增加了所述影像感测模组和电子设备的实用性和可靠性。
11.为了实现本实用新型的上述至少一优势或其他优点和目的，本实用新型提供了一影像感测模组，用于在屏幕下感测指纹信息，其中所述影像感测模组包括：
12.一感光组件；和
13.一阵列透镜组件，其中所述阵列透镜组件被设置于所述感光组件的感光侧，并且所述阵列透镜组件用于位于所述感光组件和该屏幕之间，其中所述阵列透镜组件包括一透光基板和至少一透镜阵列，其中每所述透镜阵列包括阵列排布的多个透镜单元，并且多个所述透镜单元被间隔地设置于所述透光基板的表面，用于使经由该指纹反射的光在透过该屏幕之后，先穿过所述阵列透镜组件的所述透镜阵列，再被所述感光组件接收以进行指纹辨识。
14.根据本申请的一实施例，所述阵列透镜组件的所述至少一透镜阵列包括一个所述透镜阵列，其中所述透镜阵列被对应地设置于所述透光基板的下表面，并且所述透光基板的上表面为一平面，用于面向该屏幕。
15.根据本申请的一实施例，所述阵列透镜组件的所述至少一透镜阵列包括一对所述透镜阵列，其中两个所述透镜阵列分别被对应地设置于所述透光基板的下表面和上表面，并且两个所述透光基板中的所述透镜单元分别同轴地一一对应。
16.根据本申请的一实施例，所述阵列透镜组件的所述透光基板为玻璃晶圆，并且所述阵列透镜组件的所述透镜阵列由uv胶在所述玻璃晶圆上固化而成。
17.根据本申请的一实施例，所述阵列透镜组件的所述透镜阵列中的所述透镜单元为具有球面面型或非球面面型的凸面透镜。
18.根据本申请的一实施例，所述感光组件具有阵列排布的多个感光区域，并且所述感光组件中的多个所述感光区域与所述阵列透镜组件的所述透镜阵列中的多个所述透镜单元一一对应。
19.根据本申请的一实施例，所述感光组件的多个所述感光区域被间隔地设置，以在相邻的所述感光区域之间形成一预留空间。
20.根据本申请的一实施例，所述的影像感测模组，进一步包括一粘接层，其中所述粘接层被设置于所述阵列透镜组件和所述感光组件之间，并且所述粘接层对应于所述阵列透镜组件的所述透光基板的外周缘，以在所述阵列透镜组件和所述感光组件之间形成一密闭空间。
21.根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一电子设备，包括：
22.一设备主体，其中所述设备主体配置有至少一屏幕；和
23.至少一影像感测模组，其中所述影像感测模组被对应地设置于所述屏幕之下，用于在所述屏幕下感测指纹信息，并且所述影像感测模组包括：
24.一感光组件；和
25.一阵列透镜组件，其中所述阵列透镜组件被设置于所述感光组件的感光侧，并且所述阵列透镜组件位于所述感光组件和所述屏幕之间，其中所述阵列透镜组件包括一透光基板和至少一透镜阵列，其中每所述透镜阵列包括阵列排布的多个透镜单元，并且多个所述透镜单元被间隔地设置于所述透光基板的表面，用于使经由该指纹反射的光在透过所述屏幕之后，先穿过所述阵列透镜组件的所述透镜阵列，再被所述感光组件接收以进行指纹辨识。
26.根据本申请的一实施例，所述屏幕包括一玻璃层和一oled层，其中所述玻璃层被叠置于所述oled层之上，并且所述影像感测模组被设置于所述oled层之下。
27.通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。
28.本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
29.图1是根据本实用新型的一实施例的影像感测模组的结构示意图。
30.图2示出了根据本实用新型的上述实施例的所述影像感测模组的感测原理示意图。
31.图3示出了根据本实用新型的上述实施例的所述影像感测模组的阵列透镜组件的结构示意图。
32.图4示出了根据本实用新型的上述实施例的所述影像感测模组的感光组件的结构示意图。
33.图5和图6示出了根据本实用新型的上述实施例的所述影像感测模组的一个变形实施方式。
34.图7是根据本实用新型的一实施例的一电子设备的一个示例。
具体实施方式
35.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
36.本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
37.在本实用新型中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本实用新型的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。
38.在本实用新型的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“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者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过媒介间接连结。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实用新型中的具体含义。
39.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
40.目前应用于手机的屏下指纹的光学模组主要分为两种方案：第一种方案是将缩小的传统镜头放置于屏幕下方，以透过屏幕获取指纹的图像，但这种方案主要的缺点是光学模组厚度无法缩小太多，这会严重挤压到手机内的电池空间；第二种方案是使用准直光的方式直接透过屏幕接收感测器上方的光源信息，但这种方案主要缺点是因接收到的发光角度过小而造成收光效率较差。因此，为了解决上述问题，本申请提供了一种影像感测模组和电子设备，其能够在确保较高的收光效率的情况下，大幅地减小模组的高度，以便满足当下超薄化、轻重量的电子设备的发展需求。
41.具体地，参考附图1至4所示，本实用新型的一实施例提供了一种影像感测模组1，用于在屏幕2下感测指纹w的信息，其中所述影像感测模组1可以包括一感光组件10和一阵列透镜组件20，其中所述阵列透镜组件20被设置于所述感光组件10的感光侧，并且所述阵列透镜组件20用于位于所述感光组件10和该屏幕2之间。
42.特别地，如图1和图2所示，所述阵列透镜组件20包括一透光基板21和至少一透镜阵列22，其中所述透镜阵列22包括阵列排布的多个透镜单元221，并且多个所述透镜单元221被间隔地设置于所述透光基板21的表面，用于使经由该指纹w反射的光在透过该屏幕2后，先穿过所述阵列透镜组件的所述透镜阵列，再被所述感光组件10接收以进行指纹辨识。
43.值得注意的是，由于所述阵列透镜组件20中的多个所述透镜单元221被间隔地设置于所述透光基板21的表面，也就是说，所述阵列透镜组件20的所述透镜阵列22采用间隔设计，使得相邻的所述透镜单元221之间存在间隙，因此所述阵列透镜组件20便于使用光学用塑料材料通过模具制备，这是因为在使用刀具对模具加工时，刀具不可能做到无限小，但如果不采用间隔设计，所制作出的透镜阵列中透镜单元之间的交接处必然会存在较大的公差，这将严重影响透镜阵列对光线的处理质量，进而影响影像感测模组的感测精度。
44.更具体地，在本申请的上述实施例中，如图1和图3所示，所述阵列透镜组件20的所述至少一透镜阵列22可以包括一个所述透镜阵列22，其中所述透镜阵列22被实施为被对应地设置于所述透光基板21的下表面211，并且所述透光基板21的上表面212面向该屏幕2，使得所述阵列透镜组件20的所述透镜阵列 22尽可能地远离该屏幕2，以尽可能地增大所述影像感测模组1的收光角度，因此所述影像感测模组1能够在该屏幕2上形成连续的收光区域，
以便全面地获得完整的指纹信息，有助于提高指纹辨识精度。
45.值得注意的是，在本申请的上述实施例中，由于所述阵列透镜组件20的所述透光基板21的所述上表面212为一平整的平面，因此本申请的所述阵列透镜组件20的所述透光基板21能够紧密地贴合于该屏幕2的oled层，以减小所述阵列透镜组件20和该屏幕2之间的间隙，有助于在降低所述影像感测模组1的光学设计和封装难度的同时，还有助于提高整体的空间利用率，并确保可达成较高的指纹辨识解析度，例如解析度可高达500dpi。
46.此外，与传统的摄像模组相比，如果物端具有相同的解析度，则本申请的所述影像感测模组1的所述感光组件10的所述感光区域11能够使用较大尺寸的像素(如像素尺寸可大于10um)，以提高所述影像感测模组1的所述感光组件10 的感光能力，并且能够使用小光圈设计来降低敏感度，以提高制造性。
47.优选地，如图1和图3所示，所述阵列透镜组件20的所述透光基板21可以但不限于被实施为玻璃晶圆210，对应地，所述阵列透镜组件20的所述透镜阵列22可以由uv胶在所述玻璃晶圆210上固化而成，以形成具有一体式结构的所述阵列透镜组件20。当然，在本申请的其他示例中，所述阵列透镜组件20的所述透镜阵列22还可以被实施为由高分子聚合物形成的镜片阵列。
48.示例性地，首先利用超精密加工或蚀刻加工技术制作出具有所需形状的模具，接着以所述玻璃晶圆210作为基板，将uv胶放置于模具和基板之间，最后照射uv胶以固化成型，从而脱模获得所述阵列透镜组件20。当然，在本申请的其他示例中，所述阵列透镜组件20还可以利用塑料射出技术，使用光学用塑料材料与模具被制作而成。特别地，所述阵列透镜组件20的所述透镜阵列22中的所述透镜单元221的直径可以小于0.6mm。
49.更优选地，所述阵列透镜组件20的所述玻璃晶圆210由滤光玻璃材料制成，使得所述透光基板21在作为所述透镜阵列22的承载基板的同时，还能够起到滤光作用，有助于提高所述影像感测模组1的感测精度。此外，所述阵列透镜组件 20的所述玻璃晶圆210因由玻璃材料制成而具有较佳的抗刮性和针对环境的可靠性。
50.最优选地，所述阵列透镜组件20的所述透镜阵列22中的所述透镜单元221 可以但不限于被实施为具有球面面型的凸面透镜。当然，在本申请的其他示例中，所述阵列透镜组件20的所述透镜阵列22中的所述透镜单元221还可以被实施为具有非球面面型的凸面透镜。
51.根据本申请的上述实施例，如图1和图4所示，所述影像感测模组1的所述感光组件10可以具有阵列排布的多个感光区域11，并且所述感光组件10的所述感光区域11与所述阵列透镜组件20的所述透镜单元221一一对应，使得经由所述透镜单元221会聚的光线被对应的所述感光区域11接收以获取相应的指纹信息。
52.优选地，如图1和图4所示，所述影像感测模组1的所述感光组件10的多个所述感光区域11被间隔地设置，以在相邻的所述感光区域11之间形成一预留空间12，使得所述感光组件10的所述预留空间12内能够放置电子元器件和/或线路，有助于大幅地增加所述感光组件10的整体空间利用率。此外，由于所述感光组件10的电子元器件和/或线路被放置于相邻的所述感光区域11之间的所述预留空间12，使得所述感光组件10的垂直尺寸得以减小，因此本申请的所述影像感测模组1的整体高度得以进一步降低。
53.示例性地，所述影像感测模组1的所述感光组件10可以但不限于被实施为 cmos芯
片，并且所述cmos芯片的总感光面积等于所有的所述感光区域11的面积之和。当然，在本申请的其他示例中，所述影像感测模组1的所述感光组件 10也可以被实施为ccd芯片。
54.值得注意的是，正是由于所述感光组件10的多个所述感光区域11被间隔地设置，使得每个所述感光区域11得以被制成较小面积的cmos，因此本申请的所述影像感测模组1无需使用较大面积的cmos，这有助于大幅地降低制程费用，进而降低所述影像感测模组1的生产难度和成本。
55.优选地，在本申请的一示例中，所述感光组件10中每个所述感光区域11的像素数目可以在1*1至30*30之间。
56.值得一提的是，如图1所示，根据本申请的上述实施例，所述影像感测模组 1可以进一步包括一粘接层30，其中所述粘接层30被设置于所述阵列透镜组件 20和所述感光组件10之间，并且所述粘接层30对应于所述阵列透镜组件20的所述透光基板21的外周缘，以在所述阵列透镜组件20和所述感光组件10之间形成一密闭空间300，使得所述阵列透镜组件20的所述透镜阵列22和所述感光组件10的所述感光区域11被密封地保持于所述密闭空间300内，以防因外部灰尘污染所述透镜阵列22和所述感光区域11而影响所述影像感测模组1的感测性能。
57.优选地，所述粘接层30可以在进行所述感光组件10的封装制程中，在所述阵列透镜组件20和所述感光组件10之间点胶密封而成。
58.值得注意的是，由于所述阵列透镜组件20被点胶密封于所述感光组件10，使得所述阵列透镜组件20能够被作为所述感光组件10的上盖，因此所述阵列透镜组件20与所述感光组件10的组装工序可以直接被放到所述感光组件10的封装制程中进行以完成两者的对位和结合，有助于在减少制程的同时，也能够减小模组高度，使得本申请的所述影像感测模组1的厚度可小于1mm。
59.示例性地，在本申请的一示例中，所述影像感测模组1的物端到像端的总长可以介于0.7mm至3.0mm之间，而所述阵列透镜组件20中每个所述透镜单元221 的焦距比数(f number)可以大于3，以便利用小光圈达到更大的景深，有助于增加所述阵列透镜组件20和所述感光组件10在封装制程时的制造性。与此同时，所述影像感测模组1的物端辨识率可大于500dpi，而物体影像长度与所述感光组件10的长度之比可以在1.1至4之间。
60.附图5和图6示出了根据本申请的上述实施例的所述影像感测模组的一个变形实施方式。相比于根据本申请的上述实施例，根据本申请的这个变形实施方式的所述影像感测模组1的不同之处在于：所述阵列透镜组件20可以包括一对所述透镜阵列22(即所述至少一透镜阵列22被实施为一对所述透镜阵列22)，其中两个所述透镜阵列22分别被设置于所述透光基板21的所述下表面211和所述上表面212，并且位于所述透光基板21的所述上表面212的所述透镜阵列22中的所述透光单元221与位于所述透光基板21的所述下表面211的所述透光阵列 22中的所述透光单元221分别同轴地一一对应，使得被指纹反射的光线在经由所述阵列透镜组件20的两次会聚之后，再被所述感光组件10接收，有助于提高所述影像感测模组1的指纹辨识精度。
61.值得一提的是，如图1和图7所示，根据本申请的另一方面，本申请的一实施例进一步提供了一种电子设备，其中所述电子设备可以包括配置有至少一屏幕 2的一设备主体3和至少一上述影像感测模组1，其中所述影像感测模组1被对应地设置于所述设备主体3的
所述屏幕2之下，用于在所述屏幕2下感测指纹w 的信息。
62.具体地，如图1所示，所述设备主体3的所述屏幕2可以包括一玻璃层201 和一oled层202，其中所述玻璃层201被叠置于所述oled层202之上，并且所述影像感测模组1被设置于所述oled层202之下，使得经由oled层202发射的照射光先向上穿过所述玻璃层201以照射到位于所述屏幕2之上的指纹w，再被所述指纹w反射以形成携带有指纹信息的反射光；接着，该反射光先依次穿过所述玻璃层201和所述oled层202，再被所述影像感测模组1的所述阵列透镜组件20进行会聚处理；最后，被汇聚处理后的该反射光将被所述影像感测模组1 的所述感光组件10接收以进行指纹辨识。
63.优选地，如图7所示，所述设备主体3的所述屏幕2具有一指纹感测区域200，其中所述影像感测模组1被对应地设置于所述屏幕2的所述指纹感测区域200 之下。
64.更优选地，所述影像感测模组1的所述阵列透镜组件20的面积基本上等于所述屏幕2的所述指纹感测区域200的面积，使得所述影像感测模组1的收光区域能够连续完整地覆盖整个所述指纹感测区域200，以便当指纹w被放置于所述屏幕2的所述指纹感测区域200时，所述影像感测模组1才对所述指纹w进行精准辨识；而当指纹w未放置于所述屏幕2的所述指纹感测区域200时，所述影像感测模组1不会对所述指纹w进行辨识。
65.值得注意的是，所述设备主体3可以但不限于被实施为一手机主体，使得所述电子设备被实施为具有指纹辨识功能的手机，有助于提升用户的使用体验。可以理解的是，在本实用新型的其他示例中，所述电子设备也可以被实施为诸如门禁、笔记本等等其他需要具备指纹辨识功能的设备。
66.本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。