CN112445379A

CN112445379A - 终端设备

Info

Publication number: CN112445379A
Application number: CN201910828880.4A
Authority: CN
Inventors: 陈朝喜
Original assignee: Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
Current assignee: Beijing Xiaomi Mobile Software Co Ltd
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2021-03-05

Abstract

本申请提供一种终端设备，包括壳体、安装于壳体的显示面板、光学传感单元及保护盖板，所述壳体包括狭缝，所述显示面板与所述狭缝沿第一方向排列，所述保护盖板覆盖于所述显示屏及所述光学传感单元，所述光学传感单元位于所述狭缝下方且包括面向狭缝的感光面，所述感光面接收通过所述保护盖板及所述狭缝的光。本申请中，将光学传感单元设于保护盖板的下方，光在通过保护盖板时发生折射，有利于增大光学传感单元的进光量，提高光学传感单元的信噪比，从而改善光学传感单元的检测效率和检测精度。

Description

终端设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种终端设备。

背景技术

终端设备，例如手机，已经成为人们日常生活中不可或缺的物品。目前全面屏设计已经成为手机发展的一个重要趋势，当然，全面屏设计影响其它功能的设计空间，目前光学传感元件的光路设计方案中，光学传感元件的开孔尺寸极小，几乎已达到物理极限，但开孔尺寸的减小必然会影响光学传感单元的进光量，进而影响光学传感单元的检测效率和检测精度。

发明内容

本申请提供一种提高光学传感单元的检测效率和检测精度的终端设备。

本申请提供一种终端设备，包括壳体、安装于壳体的显示面板、光学传感单元及保护盖板，所述壳体包括狭缝，所述保护盖板覆盖于所述显示屏及所述狭缝，所述光学传感单元位于所述狭缝下方且包括面向所述狭缝感光面，所述感光面用于接收通过所述保护盖板及所述狭缝的光。

进一步的，所述感光面接收到的光的总量与所述保护盖板的厚度正相关，且所述感光面接收到的光的总量与保护盖板的折射率正相关。

进一步的，所述保护盖板的厚度范围为0.8mm-3mm。

进一步的，所述保护盖板由树脂、玻璃或蓝宝石制成，且所述保护盖板的折射率与空气的折射率比值不小于1.1。

进一步的，所述第一方向为显示面板的长度方向，所述狭缝的横截面积小于所述感光面的面积。

进一步的，所述狭缝的宽度小于所述感光面的宽度。

进一步的，所述保护盖板抵接于所述壳体，以使光通过所述保护盖板后进入所述狭缝。

进一步的，所述保护盖板包括呈圆弧状的第一边缘区域，所述第一边缘区域面向所述感光面。

进一步的，包括位于显示面板和保护盖板之间的触控面板，所述触控面板覆盖于所述狭缝，所述感光面用于接收通过所述保护盖板、所述触控面板及所述狭缝的光，所述触控面板的折射率与空气的折射率的比值不小于1.1。

进一步的，所述触控面板包括呈圆弧状的第二边缘区域，所述第二边缘区域面向所述感光面。

进一步的，所述触控面板包括层叠设置的多个触控子面板。

本申请中，将光学传感单元设于保护盖板的下方，光在通过保护盖板时发生折射，有利于增大光学传感单元的进光量，提高光学传感单元的信噪比，从而改善光学传感单元的检测效率和检测精度。

附图说明

图1是本申请终端设备的一个实施例的结构示意图。

图2是图1所示的终端设备的显示屏模组的侧视示意图。

图3是图1所示的终端设备的保护盖板的侧视示意图。

图4是图1所示的终端设备的光学传感单元的结构示意图。

图5是图1所示的终端设备的光路示意图。

图6是本申请终端设备的一个实施例的光路示意图，其中保护盖板与感光面的距离小于图1所示的终端设备。

图7是本申请终端设备的一个实施例的光路示意图，其中保护盖板的折射率大于图1所示的终端设备。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

请参照图1至图7，本申请提供一种终端设备，终端设备例如为手机、平板电脑、智能手表等具有显示屏的电子设备，终端设备包括壳体、安装于壳体的显示面板、光学传感单元及保护盖板，所述壳体包括狭缝，所述显示面板与所述狭缝沿第一方向排列，所述保护盖板覆盖于所述显示屏及所述狭缝，所述光学传感单元位于所述狭缝下方且包括面向所述狭缝的感光面，所述感光面用于接收通过所述保护盖板及所述狭缝的光。本申请中，将光学传感单元设于保护盖板的下方，光在通过保护盖板时发生折射，有利于增大光学传感单元的进光量，提高光学传感单元的信噪比，从而改善光学传感单元的检测效率和检测精度。

请结合图1及图2所示，本实施例的终端设备为手机，其包括壳体1、安装于壳体的显示屏模组2及光学传感单元3，所述显示屏模组用于显示图像。本实施例中，所述光学传感单元用于检测环境光的光照强度，在其他实施例中，光学传感单元3还可以用于检测距离、获取图像等。

所述显示屏模组2包括显示面板21、设置于显示面板21上的触控面板22及设置于触控面板22上的保护盖板23，所述保护盖板23用于保护所述显示面板21及触控面板22。当显示屏模组2为LCD模组时，显示屏模组2还包括背光结构。当显示屏模组2为OLED模组时，则无需设置背光结构。

请结合图3，所述保护盖板23包括中心区域231及第一边缘区域232，所述第一边缘区域231呈圆弧状且面向所述感光面310，即第一边缘区域232可理解为保护盖板23中面向感光面310的那部分，相对于平面来说，呈圆弧状的第一边缘区域232提供了更大的入光面，有利于使更多的光线导入，从而增大光学传感单元的进光量。

以手机平放在水平的桌面上的状态为例，显示面板21指向保护盖板23的方向为向上方向，保护盖板23指向显示面板21的方向为向下方向。当手机的放置状态发生改变时，向上及向下方向也随之改变，而不能认为向上及向下方向仅是指向地面和背离地面的方向。

请结合图4，本实施例中，所述光学传感单元3包括光电探测器31及与光电探测器31电性连接的处理模块32，光电探测器31用于将光信号转化为电信号并输出给处理模块32，处理模块32对电信号进行放大、处理，最终转化为所需的参数。

所述光学传感单元3设于所述壳体1内，所述壳体1设有位于光学传感单元3上方的狭缝11，所述狭缝11与显示面板21沿第一方向排列，所述第一方向为显示面板的长度方向(或者说终端设备的长度方向)。而在上下方向上，两者大致是平齐的，狭缝11沿显示面板的宽度方向延伸，由于狭缝11的宽度及横截面积均较小，因而对整机屏占比的影响较小。所述保护盖板23还覆盖于所述狭缝11，所述感光面310面对狭缝11且用于接收通过所述保护盖板23及狭缝11的光。

请结合图5，环境光进入保护盖板23发生折射的临界角为θ_i，对应的折射角为θ_t，根据AB的长度及θ_i、θ_t，可计算出环境光经过保护盖板23的偏移量d，具体计算过程如下：

根据三角函数定义，获得式(1)、(2)：

d＝BC＝AB*sin(θ_i-θ_t) (1)；

由式(1)、(2)可得出式(3)：

对sin(θ_i-θ_t)进行三角函数展开，获得式(4)：

sin(θ_i-θ_t)＝sinθ_icosθ_t-sinθ_tcosθ_i (4)；

此外，根据勾股定理及三角函数公式，获得式5：

cos²θ_i+sin²θ_i＝1 (5)；

根据斯涅尔定律，获得式(6)：

其中n₁为保护盖板的折射率，n₀为空气的折射率，通常情况下，n₀设为1。

根据式(4)、(5)、(6)，推导获得式(7)：

由式(7)可知，当保护盖板23的材料确定(即折射率确定)时，其临界角也随之确定，当保护盖板23的厚度L增大，则光的偏移量d随之增大；另一方面，当保护盖板23的折射率n₁增大时，θ_i增大，则sinθ_i增大，cosθ_i减小，因而

增大，光的偏移量d随之增大。而通常来说，光学传感单元的感光面310的面积设计得较大，以使进入终端设备的光尽可能多的被接收到，这种设计会导致部分感光面实际无法接收光。光的偏移可使原本无法接收光的部分感光面也能接收光，而光的偏移量d越大，就能保证整个感光面均能接收光，感光面310接收到的光的总量也就越大。因此，所述感光面310接收到的光的总量与所述保护盖板23的厚度L正相关，且所述感光面310接收到的光的总量与保护盖板23的折射率n₁正相关。

本实施例中，所述狭缝11的横截面积(该横截面垂直于上下方向)小于所述感光面310的面积，因此感光面310至少一个方向上的尺寸大于狭缝在该方向上的尺寸，即感光面310的面积足够大，即使偏移量d较大，在该方向上发生偏移的光线也都能被感光面310接收，即偏移量d的增大使光学传感单元3的可视角随之增大，被感光面310接收的光的总量也就越多，从而保证光学传感单元3具有足够的进光量。优选的，所述狭缝11的宽度w1小于所述感光面310的宽度w2，光通过保护盖板23时发生折射，使得光线在感光面310的宽度方向上发生偏移，保护盖板23的厚度L的增加导致偏移量d增大，从而使得感光面310在宽度方向上的边缘区域也能接收到光，以增大光学传感单元3的进光量。

本实施例中，保护盖板23的厚度L的取值范围为0.8mm-3mm，优选的，所述保护盖板的厚度L为1mm，在此厚度下，保证了光学传感单元具有足够的进光量，另一方面，由于保护盖板23的厚度仅是适当增加，并不会对手机的整体厚度造成明显的影响。在其他实施例中，还可以根据终端设备的整机厚度的设计要求及触控灵敏度等因素对L的取值进行改变，例如整机厚度设计要求较高时，可综合光照强度的检测精度要求，保护盖板23的厚度L可取0.8mm～1mm；若对光照强度的检测精度要求较高，保护盖板23的厚度L可取1mm～3mm。

本实施例中，所述保护盖板23与所述壳体1的接触，以使光通过所述保护盖板23后直接进入所述狭缝11，从而减小光在传播过程中的损耗，以进一步增大光学传感单元3的进光量。本实施例中，狭缝11的高度为a，即保护盖板23与感光面310的距离为a，a的数值越小，光在通过狭缝的过程中的光损耗就越小。保护盖板23的下表面230与感光面310的距离a不大于0.5mm，也可以理解为狭缝11的高度不大于0.5mm。请结合图6，当保护盖板23与感光面310的距离a减小时，光在保护盖板23与感光面310之间的光程减小，壳体1对进入狭缝11内光的遮挡程度也随之减小，，因而有利于进一步增大光学传感单元3的进光量。由于光学传感单元3位于狭缝11下方，而狭缝11与显示面板2在上下方向上大致平齐，因此狭缝11的高度(保护盖板23与感光面310的距离a)大致与显示面板的厚度相当。

另一方面，请结合图7，若增大保护盖板23的折射率n₁，发生折射的临界角θ_i随之增大，因此通过保护盖板23的光的总量也会随之增加，从而增大光学传感单元3的进光量。通过上述式(6)、(7)，当保护盖板23的厚度L确定时，保护盖板23的折射率n₁增大时，θ_i增大，sinθ_i增大，cosθ_i减小，

增大，因此保护盖板23增大后，光的偏移量d也会随之增大，从而进一步增大光学传感单元3的进光量。所述保护盖板23可以由树脂、玻璃或蓝宝石制成，保护盖板23的折射率的改变可通过改变其材质来实现。可选的，本实施例中，保护盖板的折射率n₁与空气的折射率n₀的比值不小于1.1。以n₁/n₀＝1.1为例，反射系数R＝0.2％，此时光的透射率很高，反射能量很小，因此保护盖板的折射率n₁的增大不仅可增加进入保护盖板23的光线，同时还能降低反射光波能量，提高透过光波能量，提高检测效率和检测精度。其中，反射系数计算公式如下：

此外，由于保护盖板23的折射率n₁增大，发生折射的临界角θ_i随之增大，因此光学传感单元3的光线检测角度增大，光学传感单元3的光线检测区域随检测角度增大而增大，因而检测出的环境光的光照强度值与实际的光照强度值更为接近，从而提高检测精度。

本实施例中，折射率n₁的增大，使更多的环境光可以进入保护盖板23，保护盖板的厚度L的增大，则可使进入保护盖板23的环境光的大部分能够被感光面310接收，从而确保了光学传感单元3能够接收到足够量的光，有利于提高检测精度和检测效率。在其他实施例中，也可以改变保护盖板的厚度L和折射率n₁中的一个参数，以达到增大光学传感单元进光量的目的。即使狭缝的尺寸减小，也能保证光学传感单元接收到足够量的光线

在一个实施例中，所述触控面板22也覆盖于狭缝11，即保护盖板23、触控面板22、狭缝11、光学传感单元3从上向下依次排列，所述感光面310用于接收通过所述保护盖板23、所述触控面板22及所述狭缝11的光。通过增大触控面板22的折射率，同样可增加所述光学传感单元3的进光量。可选的，所述触控面板23的折射率与空气的折射率的比值不小于1.1，类似于保护盖板23，触控面板22的折射率的改变同样可通过改变材质来实现，例如采用树脂、玻璃或蓝宝石材质。优选的，所述触控面板22包括呈圆弧状的第二边缘区域，所述第二边缘区域面向所述感光面310，第二边缘区域与第一边缘区域232类似，本实施例未作显示。

请结合图2，本实施例中，所述触控面板22包括层叠设置的多个触控子面板，本实施例中触控面板22包括层叠设置的第一触控子面板221及第二触控子面板222，第一触控子面板221位于第二触控子面板222和保护盖板23之间。第一触控子面板221及第二触控子面板222可以使光发生两次偏移，以进一步增大感光面310的进光量。所述第一触控子面板221的折射率与第二触控子面板222的折射率不相等，所述第一触控子面板221的厚度与第二触控子面板222的厚度可以相等，也可以不相等，具体的大小关系，可以根据对照射到感光面的光的总量的要求进行设计。

本实施例中，光学传感单元3最终输出检测到的光照强度，进光量的增加保证了检测到的光照强度的准确性。终端设备的主板可根据检测到的光照强度调节显示面板21的亮度，以适应不同的光照环境。例如，在晴天日照较强的室外环境中，主板可通过控制驱动电压提高显示面板21的亮度，以保证良好的可视性；在夜晚无照明的环境中，主板可通过控制驱动电压降低显示面板21的亮度，以避免显示面板21的亮度过大而伤害用户的眼睛。

以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims

1.一种终端设备，其特征在于，包括壳体、安装于壳体的显示面板、光学传感单元及保护盖板，所述壳体包括狭缝，所述显示面板与所述狭缝沿第一方向排列，所述保护盖板覆盖于所述显示屏及所述狭缝，所述光学传感单元位于所述狭缝下方且包括面向所述狭缝的感光面，所述感光面用于接收通过所述保护盖板及所述狭缝的光。

2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述感光面接收到的光的总量与所述保护盖板的厚度正相关，且所述感光面接收到的光的总量与保护盖板的折射率正相关。

3.根据权利要求2所述的终端设备，其特征在于，所述保护盖板的厚度范围为0.8mm-3mm。

4.根据权利要求2所述的终端设备，其特征在于，所述保护盖板由树脂、玻璃或蓝宝石制成，且所述保护盖板的折射率与空气的折射率比值不小于1.1。

5.根据权利要求2所述的终端设备，其特征在于，所述第一方向为显示面板的长度方向，所述狭缝的横截面积小于所述感光面的面积。

6.根据权利要求5所述的终端设备，其特征在于，所述狭缝的宽度小于所述感光面的宽度。

7.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述保护盖板抵接于所述壳体，以使光通过所述保护盖板后进入所述狭缝。

8.根据权利要求2所述的终端设备，其特征在于，所述保护盖板包括呈圆弧状的第一边缘区域，所述第一边缘区域面向所述感光面。

9.根据权利要求1至8项中任一项所述的终端设备，其特征在于，包括位于显示面板和保护盖板之间的触控面板，所述触控面板覆盖于所述狭缝，所述感光面用于接收通过所述保护盖板、所述触控面板及所述狭缝的光，所述触控面板的折射率与空气的折射率的比值不小于1.1。

10.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述触控面板包括呈圆弧状的第二边缘区域，所述第二边缘区域面向所述感光面。

11.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述触控面板包括层叠设置的多个触控子面板。