生物特征检测系统及电子设备的制作方法

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种生物特征检测系统及电子设备。

背景技术：

随着技术进步和人们生活水平提高，对于手机、平板电脑、相机等电子产品，用户要求具有更多功能和时尚外观。目前，手机的发展趋势是轻薄、接近全面屏，同时具有前置摄像头自拍和人脸识别等功能。而随着电子设备支持的功能越来越丰富，需要设置的元件数量也越来越多，从而占据了一部分电子设备正面的显示区域，减少了电子设备的屏占比，影响美观和用户体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种用于解决现有技术问题的生物特征检测系统及电子设备。

本发明的实施方式公开了一种生物特征检测系统，其设置在显示装置下方以透过所述显示装置对外部对象的生物特征进行检测。所述生物特征检测系统包括发射单元、挡光件及接收单元。所述发射单元用于向外部对象发射检测光线，所述接收单元用于接收经由外部对象返回的检测光线以对所述外部对象的生物特征进行检测，所述挡光件设置在发射单元与接收单元之间以将发射单元的发射光路与接收单元的接收光路相互隔离。

在某些实施方式中，述电子设备还包括设置在所述显示装置的出光面一侧的盖板，所述盖板的上表面为所述电子设备的外表面，所述盖板的上表面位于接收单元的视场角范围内的区域定义为检测区，定义所述检测光线从盖板的上表面出射的区域为照射区，所述照射区与所述检测之间交叠的面积不大于所述检测区的面积的30％。

在某些实施方式中，所述挡光件至少在朝向发射单元的一侧上包括有用于反射检测光线的反射材料，所述反射材料用于将检测光束朝背离所述接收单元的方向进行反射。

在某些实施方式中，所述发射单元包括一个或多个发光元件，所述挡光件包括设置在所述发光元件与接收单元之间的一个或多个挡光墙。

在某些实施方式中，所述挡光墙为围绕接收单元一周的挡光围墙。

在某些实施方式中，所述挡光件为中心开通孔的垫圈，所述垫圈由不透光的弹性材料制成，所述接收单元设置在垫圈沿其中心轴开设的通孔内。

在某些实施方式中，还包括电路板，所述发射单元、接收单元及挡光墙设置在所述电路板上，所述挡光墙背向电路板的一侧开口处形成一顶面，所述顶面上与所述接收单元相对的位置处开设有通光孔。

在某些实施方式中，所述检测光为红外光或近红外光，波长范围为750nm至2000nm。

在某些实施方式中，所述检测光线经由外部对象而返回的情况包括：所述检测光线进入外部对象内部经过传输后从外部对象表面透射出来后返回。

本发明的实施方式公开了一种电子设备，其包括显示装置及如上述实施方式所述的生物特征检测系统。所述生物特征检测系统设置在显示装置下方。所述发射单元透过显示装置发出检测光线至外部对象。所述接收单元透过显示装置接收经由外部对象返回的检测光线。

在某些实施方式中，所述显示装置包括用于显示画面的显示区域及无法显示画面的非显示区域，所述发射单元和接收单元设置在所述显示装置的下方与所述显示区域正对的位置。

在某些实施方式中，还包括盖板，所述盖板设置在所述显示装置用于显示发光的一侧表面上，定义所述盖板位于接收单元的视场角范围内的区域为检测区，所述检测区位于所述显示装置的显示区域内。

在某些实施方式中，所述挡光件朝向发射单元的一侧将发射单元发出的检测光线反射至外部对象位于检测区以外的部分。

在某些实施方式中，还包括支撑板，所述支撑板设置在所述显示装置的下方，用于支撑所述显示装置并加强显示装置的整体强度。

在某些实施方式中，所述支撑板上与所述生物特征检测系统正对的位置开设有安装通孔，所述生物特征检测系统穿过所述安装通孔设置在显示装置的底面上。

在某些实施方式中，所述安装通孔较靠近显示装置一侧的开口孔径大于所述安装通孔较靠近电路板一侧的开口孔径，以使得所述安装通孔的横截面形成上宽下窄的倒立梯形，所述安装通孔的内侧面上设置有反射材料。

在某些实施方式中，所述支撑板上分别对应接收单元和发射单元开设有安装通孔，所述发射单元和接收单元分别穿过不同的安装通孔设置在显示装置的底面上，所述发射单元所在的安装通孔与接收单元所在的安装通孔之间的孔壁作为所述挡光件用于将所述发射单元的发射光路与接收单元的接收光路相互隔离。

在某些实施方式中，所述发射单元所在的安装通孔的内侧面上设置有用于反射检测光线的反射材料，其中距离接收单元最远的一侧的内侧面朝向所述检测区倾斜。

在某些实施方式中，所述显示装置选自液晶显示屏、有机发光二极管显示屏、微型发光二极管显示屏或迷你发光二极管显示屏。

相较于现有技术，本发明生物特征检测系统及电子设备具有如下有益效果：本发明通过所述发射单元、挡光件及接收单元之间的配合，利用所述挡光件将发射单元的发射光路和接收单元的接收光路相互隔离，以防止所述发射单元发出的检测光线在透过显示装置的过程中就被反射回接收单元而对检测所造成的干扰，使得所述生物特征检测系统可以透过显示装置对外部对象进行检测。

附图说明

图1是本发明实施方式1所提供的电子设备的正面结构示意图；

图2是图1中所述电子设备从侧面观察的部分结构示意图；

图3是图1中所述电子设备的生物特征检测系统的结构示意图；

图4是图3中所述生物特征检测系统的其中一种变更实施方式的结构示意图；

图5是图2中所述电子设备的生物特征检测系统的其中一种变更实施方式的结构示意图；

图6是图2中所述电子设备的生物特征检测系统的其中一种变更实施方式的结构示意图；

图7是本发明实施方式2所提供的电子设备从侧面观察的部分结构示意图；

图8是图7中所述电子设备的生物特征检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

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发明的不同结构。为了简化本发明的公开，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发明。此外，本发明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发明，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，本发明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发明技术方案的示例，但是本领域普通技术人员应该意识到本发明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发明的实施方式。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，也可以实践本发明的技术方案。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发明之重点。

实施方式1

请参阅图1和图2，本发明的实施方式1公开了一种电子设备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。请一并参阅图1和图2所示，图1为所述电子设备1主视面的结构示意图，图2为图1中的电子设备1从侧面看过来的部分结构示意图。所述电子设备1包括显示装置组件11。所述显示装置组件11包括盖板13及显示装置12。

本申请为了描述的方便，在描述所述电子设备1内部元件之间的位置关系时以垂直所述显示装置12显示面的显示出光方向i为参考，沿该方向i位置较靠前者位于沿该方向i位置较靠后者的上方。反之，沿该方向i位置较靠后者位于沿该方向i位置较靠前者的下方。

所述盖板13设置在所述显示装置12用于显示发光的一侧表面上，可以作为该电子设备1的最外层以对所述显示装置12起到保护作用。所述盖板13包括相对设置的上表面100和下表面102。所述上表面100朝向电子设备1的外侧，可以作为所述电子设备1的外表面。所述下表面102朝向位于盖板13下方的显示装置12。所述盖板13的上表面100还可以用于与所述外部对象f接触，为外部对象f的检测提供界面。所述盖板13可以由透明硬质材料制成。所述盖板13的材料可以为但不限于玻璃、蓝宝石、塑料等。

所述显示装置12可以为但不限于液晶显示屏(liquidcrystaldisplay,lcd)、有机发光二极管显示屏(organiclightemittingdiodedisplay,oleddisplay)、微型发光二极管显示屏(micro-leddisplay)或迷你发光二极管显示屏(mini-leddisplay)。在本实施方式中，所述显示装置12为液晶显示屏。所述显示装置12设置在所述盖板13的下表面102上，可以直接与所述盖板13的下表面102接触，也可以与盖板13的下表面102相隔一预设的距离。所述显示装置12上用于显示画面的区域定义为显示区域104。所述显示装置12上无法显示画面的区域定义为非显示区域106。

所述电子设备1还包括生物特征检测系统10。所述生物特征检测系统10设置在显示装置12下方，用于透过至少部分显示装置12对外部对象f的生物特征进行检测。所述外部对象f例如为手指，当然，也可为其它合适的物体。

所述生物特征检测系统10包括发射单元14、挡光件15及接收单元16。所述发射单元14和接收单元16设置在所述显示装置12的下方与所述显示区域104正对的位置。所述发射单元14用于向所述外部对象f发射检测光。所述接收单元16用于接收经由外部对象f返回的检测光线，以对所述外部对象f的生物特征进行检测。所述接收单元16具有预设的视场角范围。所述视场角范围为接收单元16所能接收到检测光线的最大范围，所述检测光线需要在视场角范围内返回才能被接收单元接收。所述盖板13的上表面100位于接收单元16的视场角范围内的区域定义为检测区105。在本实施方式中，所述非显示区域106位于显示区域104的外围。所述检测区105设置在所述显示区域104内。所述外部对象f，比如：手指，在所述检测区105内与所述盖板13相接触以使得经由外部对象f返回的检测光线能够被接收单元16接收。所述挡光件15设置在所述发射单元14与接收单元16之间，以将所述发射单元14的发射光路与接收单元16的接收光路相互隔离。所述挡光件15用于将朝向接收单元16的检测光线反射至沿着背向接收单元16的方向发射至所述外部对象f，以使得所述检测光线照射外部对象f位于检测区105以外的部分。定义所述检测光线从盖板的上表面出射的区域为照射区107。所述照射区107与所述检测区105之间没有交集，以使得所述发射单元14发出的检测光线在未照射到外部对象f之前不会被所述接收单元16接收而对检测造成干扰。或者，所述照射区107与所述检测区105之间存在交集，但所述照射区107与所述检测区105之间交叠的面积不大于所述检测区105的面积的30％。

所述经由外部对象f而返回的检测光线包括但不限于所述检测光线被外部对象f反射而返回，以及所述检测光线进入外部对象f内部经过漫反射传播后再从外部对象f表面射出后返回。在本实施方式中，所述发射单元14发出的检测光线透过至少部分显示装置12照射至外部对象f位于检测区105以外的部分。所述检测光线从外部对象f位于检测区105以外的部分进入外部对象f内部传播后从位于检测区105内的外部对象f表面透射出来，再由所述接收单元16进行接收。

请一并参阅图2和图3，所述发射单元14包括一个或多个发光元件140。所述挡光件15包括设置在所述发光元件140与接收单元16之间的一个或多个挡光墙150。所述发射单元14和接收单元16设置在显示装置12下方并与所述显示装置12的底面相对。所述挡光墙150的顶部直接抵持在所述显示装置12的底面上或者通过遮光材料152抵持在所述显示装置12的底面上。所述遮光材料152不透过检测光线，例如：吸收检测光线或者反射检测光线。所述挡光墙150朝向发光元件140的侧面上还可以设置有用于反射检测光线的反射材料153。所述反射材料153对检测光线的反射率大于或等于70％。所述反射材料153将检测光线反射至外部对象f位于检测区105以外的部分，以提高检测光线的利用率。在本实施方式中，所述检测光线为红外光或近红外光。所述检测光线的波长范围为750纳米(nm)至2000nm。

然，可变更地，在某些实施方式中，所述挡光墙150朝向发光元件140的侧面包括反射材料153或由反射材料153制成，从而所述反射材料153用于将检测光束朝背离所述接收单元16的方向进行反射。可选地，所述挡光墙150全部由反射材料153制成也是可以的。

可以理解的是，所述挡光墙150可以在每一个发光元件140与接收单元16之间分别设置，而针对位于接收单元16同一侧的多个发光元件也可以共同设置一个挡光墙150，本发明对此不做具体限制。所述挡光墙150的设置需要满足将发射单元14的发射光路与接收单元16的接收光路相互隔离的要求。此处所说的发射光路与接收光路相互隔离指的是所述发射单元14发出的检测光线在未照射到外部对象之前不会被所述接收单元16接收。

可以理解的是，如图4所示，所述多个挡光墙150可以连接成围绕接收单元16一周的挡光围墙。所述接收单元16与检测区105相对设置，例如可以是正对设置或大致正对设置。所述挡光墙150在盖板13上的投影位于检测区105以外。若所述挡光墙150连接成挡光围墙则所述挡光围墙在盖板13上的投影为环形，所述检测区105位于所述环形的投影内部。因此，位于挡光墙150外侧的发光元件140所发出的检测光线会被挡光墙150反射至检测区105以外。

所述生物特征检测系统10还可以包括电路板18。所述发射单元14的发光元件140和接收单元16设置在所述电路板18上。所述挡光围墙的相对两侧分别形成有开口，其中一侧开口的边缘设置在电路板18上位于所述发光元件140与接收单元16之间，另一侧开口的边缘连接至所述显示装置12的背面。所述挡光围墙可以为圆形、方形或其他合适的形状，本发明对此不做具体限定。

所述挡光墙150或挡光围墙可以由不透光材质制成，包括但不限于硬质金属材料、吸光的塑胶材料等。例如，所述挡光件15可以为中心开通孔的垫圈，所述垫圈由不透光的弹性材料制成。所述垫圈围绕接收单元16设置，所述接收单元16设置在垫圈沿其中心轴所开设的通孔内。所述生物特征检测系统10通过垫圈设置在所述显示装置12的底面上。所述垫圈既可以隔离接收单元16的接收光路与发射单元14的发射光路，也可以缓冲所述生物特征检测系统10与显示装置12底面之间的接触。

可以理解的是，所述挡光墙150或挡光围墙也可以由透光材料制成，但在此种情况下所述挡光墙150或挡光围墙朝向发光元件140的外侧面上需要设置所述反射材料153或遮光材料152，以避免检测光线透过所述挡光墙150或挡光围墙进入接收单元16的接收光路。

可变更地，如图5所示，所述挡光件15还可以包括顶面154。所述顶面154形成在挡光围墙背向电路板18一侧的开口处，以将该开口封住。所述顶面154上与所述接收单元16相对的位置处开设有通光孔156。所述挡光件15通过该顶面154与显示装置12的底面相抵持。所述经由外部对象f返回的检测光线通过所述通过孔后由所述接收单元16接收。所述通光孔156也可以作为接收单元16的光阑。

如图6所示，所述电子设备1还可以包括支撑板17。所述支撑板17设置在所述显示装置12下方，用于支撑所述显示装置12并加强显示装置12的整体强度。所述支撑板17可以为硬质金属板材，比如：胶铁。所述支撑板17上与所述生物特征检测系统10正对的位置开设有安装通孔170。所述生物特征检测系统10穿过所述安装通孔170设置在显示装置12的底面上。所述挡光件15背向电路板18的一端与显示装置12紧密贴合以防止发射单元14发出的检测光线照射与接收单元16相对的检测区105，减少对所述检测的干扰。同时，所述挡光件15将照向检测区105的检测光线反射至检测区105以外也可以提高检测光线的利用率。

可以理解的是，所述安装通孔170的内侧面172上也可以设置反射材料153以将检测光线向上方的外部对象反射，从而进一步提高检测光线的利用率。然而，若所述安装通孔170的内侧面172沿竖直方向设置，所述发光元件140发出的检测光线射在内侧面172上的入射角度较小，经所述内侧面172反射后的检测光线可能会在透过显示装置12和盖板13时从挡光件15的上方绕过挡光件15而照射到检测区150。因此，可变更地，所述安装通孔170较靠近显示装置12一侧的开口孔径大于所述安装通孔较靠近电路板18一侧的开口孔径，以使得所述安装通孔170的横截面形成上宽下窄的倒立梯形。所述安装通孔170的内侧面172朝向盖板13上的检测区105倾斜设置，以使得射在其上的检测光线的入射角大于射在竖直内侧面172上的入射角，所以反射后的检测光线朝着离检测区150较远的方向射出，以防止照射到检测区以内。

实施方式2

如图7和图8所示，本实施方式与实施方式1的结构相似，其不同之处在于：所述支撑板17上分别对应接收单元16和发射单元14的发光元件140开设有安装通孔170。所述发光元件140和接收单元16分别穿过各自对应的安装通孔170设置在显示装置12的底面上。因所述发光元件140和接收单元16分别位于不同的安装通孔170内，而所述支撑板17为不透光材质，所以在不同安装通孔170内的光线不会相互串扰，所述安装通孔170之间的孔壁将所述发光元件140的发射光路与接收单元16的接收光路相互隔离。因此，在本实施方式中，所述安装通孔170之间的孔壁充当了实施方式1中所述挡光件15的作用。所述支撑板17设置在显示装置12的下方，可以与显示装置12的底面紧密贴合，此种情况下所述安装通孔170位于顶端一侧的开口由显示装置12的底面密封而不会漏光。

可以理解的是，所述支撑板17也可以与显示装置12的底面相隔一段距离。所述安装通孔170位于顶端一侧的开口周缘与显示装置12的底面之间设置有遮光材料152以防止漏光。

所述发光元件140所在的安装通孔170的内侧面172上设置有用于反射检测光线的反射材料153。所述反射材料153将所述发光元件140发出的检测光线向上反射至检测区105以外，以照射外部对象f位于检测区105以外的部分。基于与实施方式1中所述的相同原理，所述发光元件140所在的安装通孔170中距离接收单元16最远的一侧内侧面172也可以朝向检测区150倾斜，而距离接收单元16最近的一侧内侧面172仍可以保持竖直。

可以理解的是，邻近的两个或两个以上发光元件140可以设置在同一个安装通孔170内。然而，所述发光元件140与接收单元16需要分别设置在不同的安装通孔170内。

综上所述，本发明通过所述发射单元14、挡光件15及接收单元16之间的配合，利用所述挡光件15将发射单元14的发射光路和接收单元16的接收光路相互隔离，避免所述发射单元14发出的检测光线在未经过外部对象f就被接收单元16接收而对检测造成干扰。此外，所述检测光线被挡光件15反射至外部对象f位于检测区105以外的部分可提高所述检测光线的利用率。

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。