CN110166592B - 电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电子设备，所述电子设备包括光学传感器以及显示屏盖板，所述光学传感器与电路板连接并对应所述显示屏盖板设置，所述光学传感器与所述显示屏盖板之间设有导光板，所述导光板用于减小所述光学传感器与所述显示屏盖板之间的空气间隙，所述光学传感器透过所述空气间隙、所述导光板以及所述显示屏盖板进行光信号采集。本申请实施例中提供的电子设备，通过在显示屏盖板与光学传感器之间设置一导光板结构，相当于较小了光学传感器与显示屏盖板之间的空气间隙，降低了光路在空气间隙的衰减，进而提升了光学传感器的光学性能。

Description

电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备内部器件堆叠的技术领域，具体是涉及一种电子设备。

背景技术

接近传感器、环境光传感器等都是电子设备上常用的光学器件，光学器件的光学路径的设计是至关重要的。常规技术中一般是将接近传感器、环境光传感器等光学器件设置在电子设备的TP盖板底下，光学器件的光路需要经过：光学器件与TP盖板的间隙(这一段一般为空气间隙，air gap)--TP盖板的厚度--最后到电子设备的外部环境，其中，传感器的表面到TP盖板的距离(也就是前文中说的air gap)越远，光衰减路径越长，接近传感器和光学传感器等光学器件的性能越差。因此如何缩短光学器件与TP盖板之间的距离成为了光学器件光学路径设计的关键。

发明内容

本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括光学传感器以及显示屏盖板，所述光学传感器与电路板连接并对应所述显示屏盖板设置，所述光学传感器与所述显示屏盖板之间设有导光板，所述导光板用于减小所述光学传感器与所述显示屏盖板之间的空气间隙，所述光学传感器透过所述空气间隙、所述导光板以及所述显示屏盖板进行光信号采集。

本申请实施例中提供的电子设备，通过在显示屏盖板与光学传感器之间设置一导光板结构，相当于较小了光学传感器与显示屏盖板之间的空气间隙，降低了光路在空气间隙的衰减，进而提升了光学传感器的光学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种光学器件与TP盖板之间的堆叠结构示意图；

图2是一种抬高光学器件的电子设备局部结构示意图；

图3是本申请电子设备一实施例的局部结构示意图；

图4是光学传感器一实施例的结构示意图；

图5是光学传感器另一实施例的结构示意图；

图6是显示屏盖板与导光板结合一实施例的结构示意图；

图7是显示屏盖板与导光板结合另一实施例的结构示意图；

图8是本申请实施例中电子设备光学传感器的光路结构示意图；

图9是光学传感器的发射器的最大发射角度范围和接收器的最大接收角度范围的交点位于导光板的底部的光路结构示意图；

图10是光学传感器的发射器的最大发射角度范围和接收器的最大接收角度范围的交点位于显示屏盖板外部的光路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

作为在此使用的“电子设备”(或简称为“终端”)包括，但不限于被设置成经由有线线路连接(如经由公共交换电话网络(PSTN)、数字用户线路(DSL)、数字电缆、直接电缆连接，以及/或另一数据连接/网络)和/或经由(例如，针对蜂窝网络、无线局域网(WLAN)、诸如DVB-H网络的数字电视网络、卫星网络、AM-FM广播发送器，以及/或另一通信终端的)无线接口接收/发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的通信终端可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”或“移动终端”。移动终端的示例包括，但不限于卫星或蜂窝电话；可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信***(PCS)终端；可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位***(GPS)接收器的PDA；以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。手机即为配置有蜂窝通信模块的电子设备。

本申请的方案是要解决光学器件与TP(touch panel)盖板之间的空气间隙(airgap)太大的问题(即光学器件(包括接近传感器和光线传感器)位于TP盖板下的情况)。请参阅图1，图1是一种光学器件与TP盖板之间的堆叠结构示意图，其中，11表示为电路板，12表示为传感器，13表示为TP盖板，14表示为显示屏，15表示为空气间隙(air gap)。

针对光学器件与TP(touch panel)盖板之间的空气间隙(air gap)太大的问题，常规技术中常常的一种方式是通过将FPC局部加厚或者利用垫高板的方式，把光学器件抬高。如图2所示，图2是一种抬高光学器件的电子设备局部结构示意图。图中11表示为粘贴有垫高板的电路板，12表示为传感器，13表示为TP盖板，14表示为显示屏，15表示为空气间隙(air gap)。

但是随着电子设备(尤其是手机)用户对外观的需求不断提升，水滴区和刘海区越来越小，甚至有的机型已经取消了水滴和刘海区，只能在黑边下方放置接近传感器和光线传感器。而由于结构的干涉(黑边下方空间有限，一般黑边的宽度要小于传感器的宽度)，很多情况都没法将传感器抬起到较小的air gap。

从以上分析可知，由于传感器本身有一定的尺寸，在结构的限制下，不可避免的会将air gap做得比较大，这就导致了传感器到TP盖板的距离(也就是前文中说的air gap)较远，光衰减路径越长，接近传感器和光学传感器等光学器件的光学性能较差。

既然设计的要求是传感器到TP盖板的距离小，是因为空气的光衰减是比较大的，既然我们不能将器件(包括接近传感器和光学传感器等)抬起来，那么可以考虑把TP盖板延伸下去，这也是本发明的主要思路。

请参阅3，图3是本申请电子设备一实施例的局部结构示意图；需要说明的是，本申请中的电子设备可以包括手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备等具有光学传感器组件的电子设备。本实施例中的电子设备100包括但不限于：光学传感器110、显示屏盖板120以及电路板130。当然，电子设备100还可以包括其他结构，本实施例只是将与本申请相关的部件展示出来进行说明，而其他的结构在本领域技术人员的理解范围之内，此处亦不再赘述。需要说明是，本实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。

具体而言，光学传感器110与电路板130连接并对应所述显示屏盖板120设置，换句话说是显示屏盖板120盖设在光学传感器110的信号采集方向上。所述光学传感器110与所述显示屏盖板120之间设有导光板140，所述导光板140用于减小所述光学传感器110与所述显示屏盖板120之间的空气间隙101，所述光学传感器110透过所述空气间隙101、所述导光板140以及所述显示屏盖板120进行光信号采集。即该光学传感器110的光信号接收路径为：显示屏盖板120--导光板140--空气间隙101。图中标注150的可以表示为显示屏，即光学传感器110与显示屏150邻近设置，或者说靠近显示屏150的边沿设置。需要说明的是，本发明中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本发明的描述中，“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。

可选地，本申请实施例中的光学传感器110可以为接近传感器，接近传感器包括一体封装结构的发射器111以及接收器112。请参阅图4，图4是光学传感器一实施例的结构示意图，图中标注114表示为封装壳体。该光学传感器110的光信号发射路径为：空气间隙101--导光板140--显示屏盖板120。另外，在一些其他实施例中，光学传感器110还可以包括一体封装结构的光线传感器以及接近传感器。请参阅图5，图5是光学传感器另一实施例的结构示意图，本实施例中的光学传感器110包括一体封装结构的光线传感器以及接近传感器，其中，图中标注的115表示为壳体，111表示为接近传感器的发射器，具体可以为红外LED灯；112表示为接近传感器的接收器，113表示为光线传感器的接收器。

其中，选择导光板140的材料折射率与所述显示屏盖板120的材料折射率相同或者相近。这样可以降低光在导光板140与显示屏盖板120之间的反射，提高光的透过率。具体地，导光板140的材质可以为玻璃、塑料或者透明树脂等；同样地，显示屏盖板120的材料也可以为玻璃、塑料或者透明树脂，还可以为多种材料以及光学功能涂层的结构。

请参阅图6，图6是显示屏盖板与导光板结合一实施例的结构示意图，本实施例中导光板140与所述显示屏盖板120为一体结构，即导光板140为在显示屏盖板120侧边的一凸起结构，其中，导光板140和显示屏盖板120一体结构的材质可以为玻璃，或者一体注塑的树脂材料。另外还可以为导光板140和显示屏盖板120的材质不同，但是通过双色注塑的方式一体成型。该种结构的优势在于导光板140与显示屏盖板120之间没有缝隙，为一体结构，可以减小光在导光板140和显示屏盖板120之间的损耗，提高光的透过率。

请参阅图7，图7是显示屏盖板与导光板结合另一实施例的结构示意图，本实施例中的导光板140与所述显示屏盖板120之间通过粘接的方式连接。导光板140和显示屏盖板120的材质均可以为玻璃，导光板140和显示屏盖板120二者之间通过光学胶层124(OCA，Optically Clear Adhesive)粘接，因为光学胶具有无色透明、光透过率在90％以上、胶结强度良好，可在室温或中温下固化，且有固化收缩小等特点。

其中，在选择光学胶时，需要考虑折射率这一参数，当导光板140和显示屏盖板120均为玻璃时(或者二者为其他相同材质)，需要选择与导光板140和显示屏盖板120材质相近的光学胶，譬如，一般的玻璃折射率为1.5，那么光学胶也选择折射率在1.5左右(譬如1.4—1.6之间)。而当导光板140和显示屏盖板120为不同材质时，那么光学胶的折射率应该介于二者的折射率之间，譬如显示屏盖板120的材质为玻璃，我们假设这种玻璃的折射率为1.5，导光板140的材质为树脂，譬如这种树脂的折射率为1.6，那么光学胶的折射率应该选择在1.5-1.6之间的范围内。

该种显示屏盖板120与导光板140的结合结构的优势在于，每一个结构件本身的加工容易，不需要进行特殊的加工处理，显示屏盖板120为普通的盖板，只需要将导光板140通过光学胶粘接在需要的位置即可，成本相对较低。

请继续参阅图3，通过上述分析可知，由于光学传感器110的表面到显示屏盖板120的距离(也就是前文中说的air gap 101)越远，光衰减路径越长，光学传感器110的性能越差，因此光学传感器110与显示屏盖板120之间的空气间隙101应该是越小越好，甚至不存在空气间隙101会更好。但是在实际装配过程中，需要考虑实际的装配问题，导光板140不能和光学传感器110靠得太近，因为存在公差问题，导光板140和光学传感器110太近的话，在装配过程中可能会导致光学传感器110和导光板140发生干涉，进而损坏光学传感器110。因此所述导光板140与所述光学传感器110之间应该设于装配间隙，这个装配间隙实际上就是最终的空气间隙101。

本实施例中提供的电子设备，通过在显示屏盖板与光学传感器之间设置一导光板结构，相当于较小了光学传感器与显示屏盖板之间的空气间隙，降低了光路在空气间隙的衰减，进而提升了光学传感器的光学性能。

进一步地，为了提高光学传感器的检测精度，本申请实施例中的光学传感器110(以接近传感器为例)的发射器111的最大发射角度范围与接收器112的最大接收角度范围的交点在所述导光板140靠近所述光学传感器110一侧的表面(即导光板140的内表面141)与所述显示屏盖板120远离所述光学传感器110一侧的表面(即显示屏盖板120的外表面121)之间。请参阅图8，图8是本申请实施例中电子设备光学传感器的光路结构示意图，图中的带箭头的线表示的范围为发射器111的最大发射角度范围以及接收器112的最大接收角度范围；其中，标注P表示为发射器111的最大发射角度范围和接收器112的最大接收角度范围的交点。

该种设计是为了提高接近传感器的检测精度。如果发射器111的最大发射角度范围和接收器112的最大接收角度范围的交点P位于导光板140的内部，请参阅图9，图9是光学传感器的发射器的最大发射角度范围和接收器的最大接收角度范围的交点位于导光板的底部的光路结构示意图，如果发射器111的最大发射角度范围和接收器112的最大接收角度范围的交点P位于导光板140的底部，接收器112则会接收到较多从导光板140的内表面141反射回来的发射器111发出的光(图中虚线)，因此会造成底部噪音过大，进而影响了接近传感器110的检测准确性。

另外一种情况就是发射器111的最大发射角度范围和接收器112的最大接收角度范围的交点P位于显示屏盖板120的外部，请参阅图10，图10是光学传感器的发射器的最大发射角度范围和接收器的最大接收角度范围的交点位于显示屏盖板外部的光路结构示意图，如果发射器111的最大发射角度范围和接收器112的最大接收角度范围的交点P位于显示屏盖板120的外部，即图示中的交点P位于屏盖板120的外表面121以上，则会在屏盖板120的外表面121形成一条盲区1210，在盲区1210内即便有物体遮挡(或者说在盲区1210内存在较小遮挡物体)，接收器112也无法接收到发射器111发出的光信号(因为该区域不在接收器112的接收范围之内，同样该区域也不在发射器111的覆盖范围之内)，这种情况也是就是常说的黑发问题(黑头发靠近不熄屏)，换句话说就是在盲区1210内的微小物体无法被检测到的问题。这种情况也不是想要的结果。需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

进一地，请继续参阅图8，本实施例中的所述光学传感器110的发射器111的最大发射角度范围和接收器112的最大接收角度范围的交点P与所述导光板140靠近所述光学传感器110一侧表面141和所述显示屏盖板120远离所述光学传感器110一侧表面121之间的中心平面102之间的距离D小于或者等于5mm。进一步可选地，交点P可以位于中心平面102内。

本实施例中的电子设备，通过设计光学传感器的发射器的最大发射角度范围和接收器的最大接收角度范围的交点的位置，可以避免黑发问题以及底部噪音过大的情况发生，提高了光学传感器(接近传感器)的检测精度。

以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括光学传感器以及显示屏盖板，所述光学传感器与电路板连接并对应所述显示屏盖板设置，所述光学传感器与所述显示屏盖板之间设有导光板，所述导光板用于减小所述光学传感器与所述显示屏盖板之间的空气间隙，所述光学传感器透过所述空气间隙、所述导光板以及所述显示屏盖板进行光信号采集；所述光学传感器为接近传感器，包括一体封装结构的发射器以及接收器，所述光学传感器的发射器的最大发射角度范围与接收器的最大接收角度范围的交点在所述导光板靠近所述光学传感器一侧的表面与所述显示屏盖板远离所述光学传感器一侧的表面之间；所述导光板的材料折射率与所述显示屏盖板的材料折射率相同或者相近。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述导光板和所述显示屏盖板的材质均为玻璃。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述导光板与所述显示屏盖板粘接连接。

4.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述导光板与所述显示屏盖板为一体结构。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述光学传感器的发射器的最大发射角度范围和接收器的最大接收角度范围的交点与所述导光板靠近所述光学传感器一侧表面和所述显示屏盖板远离所述光学传感器一侧表面之间的中心平面之间的距离小于或者等于5mm。

6.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述光学传感器包括一体封装结构的光线传感器以及接近传感器。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述导光板与所述光学传感器之间设于装配间隙。

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