屏下光学指纹识别组件及电子设备的制作方法

本实用新型涉及屏下光学技术领域，尤其涉及一种屏下光学指纹识别组件，以及运用或配置有该屏下光学指纹识别组件的电子设备。

背景技术：

屏下光学指纹识别技术由于不占用电子设备(例如智能手机)的表面空间而得到快速发展和应用。作为屏下光学指纹识别方案中一个不可或缺的部件，镜头设置在指纹芯片的上方，用于接收被用户手指反射回来的、携带有用户指纹信息的目标信号光。

通常，为提高指纹识别效率和精度，需对镜头进行调焦，籍此实现期望的光学成像。目前，对镜头的调焦多采用诸如公告号为cn208027382u所提供的镜头与支架之间螺纹配合的方式来实现，这种方式的形成的调焦镜头的尺寸和体积较大，不利于指纹识别组件的小型化和超薄化的发展趋势。

具体的，如图1所示，为一种现有技术已知实施例的指纹识别组件，其可以包括fpc板1(flexibleprintedcircuit，软性电路板)、设在fpc板1上的指纹芯片2及镜头组件3。镜头组件3包括覆盖指纹芯片2的支架301、固定有镜头303的镜筒302。镜筒302外壁设有外螺纹，支架301具有螺纹装配孔301a，镜筒302与螺纹装配孔301a通过螺纹配合。

在该已知实施例中，镜筒302与支架301分体设置，两者之间需要采用螺纹互相嵌入，则螺纹在xy方向会占据一定的空间。并且，加之镜筒302和支架301也具有一定的壁厚，实际中需计算螺纹、镜筒302和支架301这三个部件的厚度。从而导致整个镜头组件3的尺寸和体积较大(通常单边可达1.0-1.4mm)。并且，上述分体式镜头组件3由镜筒302与支架301组成，实际制造时需分别开模，应用时分别组装，成本较高。

技术实现要素：

基于前述的现有技术缺陷，本实用新型实施例提供了一种屏下光学指纹识别组件，以及运用或配置有该屏下光学指纹识别组件的电子设备，其配置的镜头尺寸和体积较小，有利于屏下光学指纹识别组件的小型化和超薄化。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案。

一种屏下光学指纹识别组件，用于设在电子设备的显示屏的下方对由所述显示屏上方的用户手指反射回来的目标信号光进行指纹识别处理；包括：

用于接收所述目标信号光的镜头组件，其包括支架、设在所述支架上的镜筒、设在所述镜筒中的镜头；所述镜头组件为定焦镜头，所述镜筒与所述支架一体设置；

沿所述目标信号光的传播方向位于所述镜头组件下游的指纹芯片，用于接收自所述镜头组件传出的目标信号光。

优选地，所述镜筒的侧壁与所述支架的侧壁至少部分重叠。

优选地，所述镜头组件的单边最大尺寸在0.2-0.8mm之间。

优选地，所述支架的下表面向内凹陷形成有容置槽，所述指纹芯片收纳于所述容置槽中。

优选地，所述指纹芯片设置在基板上，所述支架的下端与所述基板连接，所述基板封堵所述容置槽的下端开口。

优选地，所述基板为pcb板，所述pcb板设在fpc板上，所述指纹芯片通过所述pcb板与所述fpc板导电连接。

优选地，所述基板上设有位于所述指纹芯片外侧的支撑壁，所述支撑壁的上端设有位于所述镜头组件下方的防护组件；所述基板、支撑壁及防护组件之间限定出将所述指纹芯片收纳至其内的保护腔。

优选地，所述支撑壁为周向连续，所述保护腔为密闭的腔室；或者，

所述支撑壁为周向不连续，所述保护腔为非密闭的腔室。

优选地，所述防护组件包括滤光片及承载所述滤光片的透光载体。

一种电子设备，包括：

显示屏；

设于所述显示屏下方的屏下光学指纹识别组件，用于对由所述显示屏上方的用户手指反射回来的目标信号光进行指纹识别处理；其包括：

用于接收所述目标信号光的镜头组件，其包括支架、设在所述支架上的镜

筒、设在所述镜筒中的镜头；所述镜头组件为定焦镜头，所述镜筒与所述支架

一体设置；

沿所述目标信号光的传播方向位于所述镜头组件下游的指纹芯片，用于接

收自所述镜头组件传出的目标信号光。

实践证明，相较于现有技术中采用镜筒与支架分体设置的已知实施例而言，本实用新型实施例采用镜筒与支架一体式构造，镜头组件的单边最大尺寸可以缩小到0.2-0.8mm之间，实际一般可达0.4-0.6mm。相较于现有技术采用分体式结构设计的镜头组件而言，本实用新型实施例的镜头组件的体积得到极大的缩小。从而镜头组件所占据的空间尺寸较小，有利于屏下光学指纹识别组件的小型化和超薄化。

此外，现有技术的镜头组件采用分体设置的方案，镜筒与支架的制造需分别开模，应用时分别组装，制造和装配较为繁琐。而本实用新型实施例的镜头组件中，由于镜筒与支架一体式构造，从而镜筒与支架集成为一个单独的结构。因此，实际中制造本实用新型实施例的镜头组件可一次开模，应用时省去镜筒与支架的组装步骤，制造和装配较为简单，成本较低。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施例，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施例在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。在附图中：

图1为现有技术一种已知实施例的指纹识别组件的分解结构示意图；

图2为本实用新型实施例的屏下光学指纹识别组件的分解结构示意图；

图3为图2所示的屏下光学指纹识别组件的剖视图；

图4为图2所示的屏下光学指纹识别组件中镜头组件的俯视立体结构示意图；

图5为图2所示的屏下光学指纹识别组件中镜头组件的仰视立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本说明书中，将本实用新型实施例的屏下光学指纹识别组件在正常使用状态下，指向或面对使用者的方向定义为“上”，将与之相反，或者背对使用者的方向定义为“下”。

值得注意的是，本说明书中的对各方向定义，只是为了说明本实用新型技术方案的方便，并不限定本实用新型实施例的屏下光学指纹识别组件在包括但不限定于使用、测试、运输和制造等等其他可能导致屏下光学指纹识别组件方位发生颠倒或者位置发生变换的场景中的方向。

本实用新型实施例提供的屏下光学指纹识别组件，其可运用于包括但不限于屏下指纹解锁、用户身份验证、权限获取等场景中。具体的，当本实用新型实施例的屏下光学指纹识别组件被配置于电子设备中时，电子设备可以基于该屏下光学指纹识别组件获取用户的指纹特征信息，用以与存储的指纹信息进行匹配，以实现对当前用户的身份验证，从而确认其是否有相应的权限来对电子设备执行相关的操作。

需要说明的是，上述获取的指纹信息，仅是用户生物特征中一种常见的实施例。在可预想的范畴内，本领域技术人员可将本实用新型实施例的技术方案扩展运用于任意合适的生物特征的验证场景中。例如通过获取用户的虹膜这一生物特征信息进行验证的场景，本实用新型实施例对此不作限定。

下文是以获取用户指纹信息作为主述场景来阐述的。但基于上文描述可知，本实用新型实施例的保护范围并不因此而受到限定。

本实用新型实施例的屏下光学指纹识别组件可以被应用在包括但不限于移动智能手机、平板电子设备、计算机、gps导航仪、个人数字助理、智能可穿戴设备等电子设备中。为了实现电子设备的基本功能，本实用新型实施例中的电子设备还可以包括其他必需的模块或部件。以移动智能手机为例，其还可以包括通信模块、电池等。

需要说明的是，电子设备所包括的其他必需的模块或部件，可以选用任意合适的现有构造。为清楚简要地说明本实用新型所提供的技术方案，在此将不再对上述部分进行赘述，说明书附图也进行了相应简化。但应该理解，本实用新型在范围上并不因此而受到限制。

本实用新型实施例的电子设备可以配置有显示屏，该显示屏可以为采用自发光单元作为显示像素的自发光显示屏，例如可以为oled显示屏或者led显示屏。当然，显示屏也可以是lcd显示屏或者其他被动发光显示屏，本实用新型实施例对此不作限定。

本实用新型实施例的屏下光学指纹识别组件被设置在显示屏的下方。具体的，电子设备中可以设置有中框，屏下光学指纹识别组件通过该中框被安装在显示屏的下方，并实现固定。并且，屏下光学指纹识别组件和显示屏之间相对且间隔设置。

如图2所示，屏下光学指纹识别组件包括用于将光信号转换成电信号的指纹芯片4，指纹芯片4在屏下光学指纹识别组件设置在显示屏的下方时，用于接收自显示屏上方的目标生物体(例如用户的手指)反射回来的目标信号光。并且，可以将目标信号光转换为电信号，以生成指纹图像。指纹芯片4进一步可以将该指纹图像发送给与之信号连接的图像处理器，图像处理器进行图像处理得到指纹信号，并通过算法对指纹信号进行指纹识别。

进一步地，所述屏下光学指纹识别组件还可以包括用于接收目标信号光的镜头组件5，镜头组件5沿目标信号光的传播方向位于指纹芯片4的上游，或者，也可以说指纹芯片4沿目标信号光的传播方向位于镜头组件5的下游。镜头组件5可用于汇聚目标信号光，实现将广角范围内较为分散的信号光汇聚至指纹芯片4上，以提升成像质量。因此，指纹芯片4可以接收经镜头组件5进行汇聚处理后的目标信号光。

在本实施例中，镜头组件5可以包括支架501、设在支架501上的镜筒502以及设在镜筒502中的镜头503。并且，镜筒502与述支架501一体设置。因此，本实施例中的镜头组件5可以为定焦镜头。如图2和图4所示，在本实施例中，支架501大致可呈矩形块状体，具有一对长侧边和一对短侧边。镜筒502大致可呈圆柱体状。并且，镜筒502的上端可凸出支架501的上表面，镜筒502的侧壁可以与支架501的侧壁至少部分重叠。具体可以包括：镜筒502的侧壁与支架501的侧壁部分重叠，以及镜筒502的侧壁与支架501的侧壁完全重叠。当镜筒502的侧壁与支架501的侧壁部分重叠时，镜筒502的直径小于支架501短侧边的长度，也就是镜筒502并未到达支架501的侧壁边缘。当镜筒502的侧壁与支架501的侧壁完全重叠时，镜筒502的直径等于支架501短侧边的长度，但小于长侧边的长度。此时，镜筒502与支架501的短侧边的边缘平齐，但并未到达长侧边的边缘。

镜头503可以包括设在镜筒502中的一个或者多个光学镜片，该光学镜片为非常规透镜，可包括凸透镜、微透镜及凹透镜等，其不仅可以会聚光线，将广角范围内较为分散的信号光会聚至指纹芯片4上；还可以矫正光学畸变，进行光学成像，提升指纹芯片4的成像质量。

实践证明，相较于现有技术中采用镜筒与支架分体设置的已知实施例而言，本实用新型实施例采用镜筒502与支架501一体式构造，镜头组件5的单边最大尺寸可以缩小到0.2-0.8mm之间，实际一般可达0.4-0.6mm。相较于现有技术采用分体式结构设计的镜头组件5而言，本实用新型实施例的镜头组件5的体积得到极大的缩小。从而镜头组件5所占据的空间尺寸较小，有利于屏下光学指纹识别组件的小型化和超薄化。

此外，现有技术的镜头组件5采用分体设置的方案，镜筒与支架的制造需分别开模，应用时分别组装，制造和装配较为繁琐。而本实用新型实施例的镜头组件5中，由于镜筒502与支架501一体式构造，从而镜筒502与支架501集成为一个单独的结构。因此，实际中制造本实用新型实施例的镜头组件5可一次开模，应用时省去镜筒502与支架501的组装步骤，制造和装配较为简单，成本较低。

如图5所示，支架501的下表面可以向内凹陷形成有容置槽504，指纹芯片4可收纳于容置槽504中。如此，可以对指纹芯片4形成较佳的保护。具体的，支架501的下表面位于中央位置的部分向内凹陷形成容置槽504，容置槽504可呈圆形、矩形、椭圆形等任意可行的形状，其竖直向下的投影能够完全覆盖指纹芯片4，从而实现对指纹芯片4的收纳容置。

进一步地，如图3所示，指纹芯片4可以设置在基板6上，支架501的下端可以与基板6连接，基板6封堵容置槽504的下端开口。具体的，支架501下端位于容置槽504外侧的部分与基板6通过焊接、粘接等方式实现固定连接。并且，支架501沿竖直向下的投影位于基板6的范围内，从而基板6可以将设于支架501下表面的容置槽504的下端开口完全封堵覆盖。籍此，指纹芯片4可被基板6密封在容置槽504内。

在本实施例中，基板6可以为pcb板，指纹芯片4具有金属层，金属层与pcb板导电连接。进一步地，为实现指纹芯片4与外部电路的连接，pcb板可设在fpc板7上，指纹芯片4的金属层可通过pcb板与fpc板7导电连接。fpc板7的一端可设有插接头，可方便的实现与外部电路的可插拔连接。

由于指纹芯片4的金属层用于布线或走线，需要被保护。因此，基板6上可设有位于指纹芯片4外侧的支撑壁，支撑壁的上端可设有位于镜头组件5下方的防护组件。基板6、支撑壁及防护组件之间可限定出将指纹芯片4收纳至其内的保护腔。保护腔对收纳至其内的指纹芯片4的金属层起到的保护作用，其至少包括隔挡杂质或灰尘，进一步还可以包括防氧化保护。

在本实施例中，支撑壁可以由金属(轻质金属为优选，例如铝或铝合金)、陶瓷等材料制成。保护腔可以为密闭的腔室，也可以是非密闭的腔室。其中，保护腔为密闭的腔室可以通过将支撑壁配置为周向连续的来实现。支撑壁周向连续可以为，其限定一个内部空间，且该内部空间沿径向不与外部空间连通。

具体的，例如，支撑壁可以为筒状体，该筒状体的壁上不设置任何能接通其内部空间和外部空间的贯通结构，例如通孔、开口等。此外，该筒状体的截面可呈圆形、多边形、异性以及其他任意可行的形状，本实用新型实施例对此不作限定。

保护腔为非密闭的腔室可以通过将支撑壁配置为周向不连续的来实现。同样的，支撑壁周向连续可以为，其限定的内部空间沿径向不与外部空间连通。具体的，例如，支撑壁也可以为筒状体，该筒状体的壁上设置接通其内部空间和外部空间的贯通结构例如通孔、开口等。或者，支撑壁为周向不闭合的壳体结构，例如其俯视截面形状可以呈圆弧状、c字形等。亦或者，支撑壁可以为多个柱体，多个柱体的上下两端分别与防护组件的下表面和基板6的上表面连接，从而多个柱体竖立在防护组件和基板6之间。此外，多个柱体可以沿周向间隔设置，从而形成类似于栅栏的结构。

上述仅为支撑壁周向不连续以实现保护腔非密闭的几种可行的实现方式，本实用新型实施例并不以此为限。

防护组件被顶撑在支撑壁的上端，其可通过黏胶固定在支撑壁的上端。这样，基板6、支撑壁和防护组件之间限定出保护腔。防护组件具体可以包括透光载体和滤光片，透光载体可以为滤光片提供设置位置，并起到支撑滤光片的作用。由此，透光载体和滤光片之间的相对位置可以较为自由。

具体的，滤光片可以以粘贴的方式设置于透光载体的上表面或者下表面。从而滤光片的表面与透光载体的表面相贴合。滤光片可以以膜片的形式贴合在透光载体的表面。并且，透光载体的上表面和下表面也可以同时设置滤光片。或者，滤光片可以植入于透光载体内。即滤光片与透光载体融为一体，此时的透光载体具有过滤噪声光的功能。

在该实施例中，透光载体可以为一单层的构件，滤光片可以以光学过滤涂层的形式形成在透光载体中。并且，该光学过滤涂层可以在透光载体中离散或者连续分布。透光载体也可以为多个。则滤光片可以以膜片的形式贴合在相邻两个透光载体之间，也可以以光学过滤涂层的形式形成在某一个或某几个透光载体中。在一个实施例中，透光载体可以为盖板玻璃或者蓝宝石盖板。

并且，防护组件与指纹芯片4之间相间隔。由此，可以避免防护组件与指纹芯片4之间发生接触而导致指纹芯片4被损坏。滤光片用于至少部分地过滤掉目标信号光中夹杂的噪声光，以提高指纹芯片4对接收到的光的感应，提升成像质量。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容，可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。