CN106252452A - 一种光传感器、终端以及光传感器的制造方法 - Google Patents

一种光传感器、终端以及光传感器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种光传感器、终端以及光传感器的制造方法，该光传感器包括导光部和光电转换部，导光部包括光扩散部和透光加硬涂层，透光加硬涂层用于保护光扩散部；光扩散部的一侧设置光电转换部，光扩散部远离光电转换部的另一侧涂覆透光加硬涂层；导光部用于采集环境光，光电转换部用于将导光部采集的环境光转换为电信号。实施本发明实施例，由于在光扩散部表面涂覆透光加硬涂层，可以在保证导光部的透光效果的前提下，提高导光部的硬度，提高导光部的耐磨性，进而提高光传感器的耐磨性。采用本发明，可以提高光传感器的耐磨性。

Description

一种光传感器、终端以及光传感器的制造方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种光传感器、终端以及光传感器的制造方法。
背景技术
光传感器，用于将光信号转换为电信号进行识别。光传感器可以检测环境光的强度、颜色，可以根据环境光的强度调节显示器的显示亮度，以获得更好的显示效果。
光传感器包括光扩散板，光扩散板由于具有扩散作用，可以测量更大角度内的光线。然而，由于光扩散板一般为硬度较低的有机材料，不耐磨，需要使用防护罩。现有技术中采用无机玻璃与光扩散板的双层结构，可以提高光扩散板的硬度，然而无机玻璃切割困难，加工复杂度高。
发明内容
本发明实施例提供了一种光传感器、终端以及光传感器的制造方法，可以提高光传感器的耐磨性。
本发明实施例第一方面提供一种光传感器，包括导光部和光电转换部，
所述导光部包括光扩散部和透光加硬涂层，所述透光加硬涂层用于保护所述光扩散部；
所述光扩散部的一侧设置所述光电转换部，所述光扩散部远离所述光电转换部的另一侧涂覆所述透光加硬涂层；
所述导光部用于采集环境光，所述光电转换部用于将所述导光部采集的所述环境光转换为电信号。
本发明实施例第二方面提供一种终端，包括壳体、主板和本发明实施例第一方面提供的光传感器，所述壳体上开设有透光窗口，所述光传感器的导光部安装在所述透光窗口内，所述光传感器的光电转换部与所述主板电性连接，所述光传感器的导光部通过所述透光窗口采集环境光，所述光传感器的光电转换部将所述环境光转换为电信号给所述主板进行处理。
本发明实施例第三方面提供一种光传感器的制造方法，包括：
提供一光扩散部；
在所述光扩散部的表面涂覆透光加硬涂层以形成导光部；
提供一光电转换部；
将所述导光部与所述光电转换部固定连接。
本发明实施例中的光传感器包括导光部和光电转换部，导光部包括光扩散部和透光加硬涂层，透光加硬涂层用于保护光扩散部；光扩散部的一侧设置光电转换部，光扩散部远离光电转换部的另一侧涂覆透光加硬涂层；导光部用于采集环境光，光电转换部用于将导光部采集的环境光转换为电信号。实施本发明实施例，由于在光扩散部表面涂覆透光加硬涂层，可以在保证导光部的透光效果的前提下，提高导光部的硬度，提高导光部的耐磨性，进而提高光传感器的耐磨性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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是本发明实施例提供的一种光传感器的结构示意图；
图2是本发明实施例公开的一种全氢聚硅氮烷的结构示意图；
图3是本发明实施例公开的一种终端的结构示意图；
图4是本发明实施例公开的另一种终端的结构示意图；
图5是本发明实施例公开的一种光传感器的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于描述，这里可以使用诸如“在…之下”、“在…下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空间相对性术语来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。可以理解，当一个元件或层被称为在另一元件或层“上”、“连接到”或“耦接到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上、直接连接到或耦接到另一元件或层，或者可以存在居间元件或层。
可以理解，这里所用的术语仅是为了描述特定实施例，并非要限制本发明。在这里使用时，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式。进一步地，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”表明所述特征、整体、步骤、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、元件、组件和/或其组合的存在或增加。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
本发明实施例提供了一种光传感器、终端以及光传感器的制造方法，可以提高光传感器的耐磨性。以下分别进行说明。
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种光传感器的结构示意图。如图1所示，本实施例中所描述的光传感器10，包括导光部101和光电转换部102，
导光部101包括光扩散部1011和透光加硬涂层1012，透光加硬涂层1012用于保护光扩散部1011；
光扩散部1011的一侧设置光电转换部102，光扩散部1011远离光电转换部102的另一侧涂覆透光加硬涂层1012；
导光部101用于采集环境光，光电转换部102用于将导光部101采集的环境光转换为电信号。
本发明实施例中，透光加硬涂层1012涂覆在光扩散部1011的表面，例如，透光加硬涂层1012可以采用镀膜的方式涂覆在光扩散部1011的表面。透光加硬涂层1012的材料可以为有机硅涂层材料(例如，有机硅树脂)，有机硅树脂可以采用甲基氯硅烷和苯基氯硅烷这类具有可以水解的活泼基团的有机硅单体经过缩聚反应制得，一般而言，有机基团中的苯基含量越高，有机硅树脂的硬度越高。透光加硬涂层1012的制备方法可以为热喷涂技术(火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等)，表面沉积技术(例如，PVD、CVD、PCVD法、电化学复合镀层、溶胶-凝胶法等)，整体加热处理技术(原位化学反应法、真空熔烧法、自蔓延合成法等)，高温点热源扫描技术(聚焦光束熔敷和激光熔敷)等。
在一个具体的实施例中，有机硅涂层的制备方法为：(1)将正硅酸乙酯、伽马-环氧丙氧基三甲氧基硅烷在催化剂的作用下，于醇、水溶液中水解；(2)熟化；(3)加入固化剂(例如，二月桂酸二丁基锡、三乙烯四胺等)、流平剂等助剂，在20度左右混合均匀，再熟化几小时，即可得到有机硅涂层。为了提高有机硅涂层的耐磨性，可以在制备过程中加入一定量的无机溶胶(无机粒子)或烷氧基金属化合物(例如，质量分数为30％左右的二氧化硅水溶胶)。
透光加硬涂层1012具有透光性好、硬度高等优点，透光加硬涂层1012涂覆在光扩散部1011的表面，可以防止光扩散部1011受到摩擦，产生擦痕从而导致雾度增加、能见度变差的问题。
光扩散部1011包含光扩散材料，如图1所示，光扩散部1011中均匀分布的光扩散微粒10111即为光扩散材料，光扩散材料对光线起到扩散的作用，光扩散材料可以是有机光扩散材料，有机光扩散材料可以包括透明有机光扩散剂，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(英文：PolymethylMethacrylate，简称：PMMA)、苯乙烯、丙烯酸树脂等。PMMA也称亚克力、有机玻璃，是一种透明的光扩散剂。光扩散材料也可以是无机光扩散材料，例如，纳米硫酸钡、碳酸钙、二氧化硅等。
如图1所示，光扩散部1011为一体化的光扩散板。在一个可选的实施方式中，光扩散部1011可以包括多个具有凸面结构的导光单元，具有凸面结构的导光单元的形状为半球状、椭球状、球冠状、椭球冠状中的任一种。采用凸面结构的导光单元时，光传感器10的导光部101在较大的视角内，具有较好的能量密度各向同性。
光扩散部1011可以在模具中固化成型制得，将光扩散部与光电转换部102安装连接之后，在光扩散部1011的外表面涂覆透光加硬涂层1012。
光线从导光部101入射之后，在光扩散部1011中散射并进入光电转换部102，光电转换部102将光扩散部1011中散射进来的光信号转换为处理器可以识别的电信号。
光电转换部102可以包括光电感应电路，光电感应电路可以是光电二极管、测量红绿蓝(RGB)三刺激值的颜色传感器、色温传感器、光谱仪中的任一种。
图1所示的光传感器，可以适用于集成度较高的终端设备(例如，手机、平板电脑)的摄像头中。
采用图1所示的光传感器，由于在光传感器的光扩散部表面涂覆透光加硬涂层，可以在保证导光部的透光效果的前提下，提高导光部的硬度，提高导光部的耐磨性，进而提高光传感器的耐磨性。
在一个实施例中，透光加硬涂层1012的折射率小于或等于光扩散部1011的折射率，并且透光加硬涂层1012的折射率小于空气的折射率。
本发明实施例中，在光扩散部1011表面涂覆透光加硬涂层1012之后，可以增加光线从空气进入导光部101的透射率。举例来说，若光扩散部1011的折射率为n1＝1.58，透光加硬涂层1012的折射率为n2＝1.45，空气的折射率为n3＝1，则光线从空气射入导光部101中时，如果没有透光加硬涂层1012，反射率1＝(n1-n3)2/(n1+n3)2＝0.050538；如果增加透光加硬涂层1012，则反射率2＝(1-(n1-n2)2/(n1+n2)2)1-(n2-n3)2/(n2+n3)2)＝0.035515；反射率1大于反射率2，因此透射率2大于透射率1。因此，增加透光加硬涂层1012，可以增加光线从空气进入导光部101的透射率。本发明实施例中的透光加硬涂层1012对进入导光部101的光线具有增透作用，进而使得更多的光能量进入导光部。
在一个实施例中，光扩散部1011包括光扩散剂和透明基质，透明基质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种或多种组合。
本发明实施例中，光扩散部1011可以包括透明基质和光扩散剂，其中，光扩散剂包括无机光扩散剂或有机光扩散剂，无机光扩散剂可以包括纳米硫酸钡、碳酸钙、二氧化硅等，有机光扩散剂可以包括PMMA、苯乙烯、丙烯酸树脂等。透明基质可以包括透光率较高的环氧树脂、聚碳酸酯(英文：Polycarbonate，简称：PC)、聚苯乙烯(英文：Polystyrene，简称：PS)、聚丙烯(英文：Polypropylene，简称PP)等。光扩散部1011可以由透明基质中掺入有机光扩散剂或者无机光扩散剂制得，例如，光扩散部1011可以通过在聚碳酸酯PC中掺入苯乙烯制得。
在一个实施例中，透光加硬涂层1012包括全氢聚硅氮烷。
全氢聚硅氮烷(英文：Perhydropolysilazane；简称：PHPS)是一种主链为Si—N键，侧基全部为H的无机聚合物，例如，如图2所示，图2是本发明实施例公开的一种全氢聚硅氮烷的结构示意图。全氢聚硅氮烷具有良好的溶解性、优异的附着性、并且固化简单，全氢聚硅氮烷经过固化后最终形成的是二氧化硅涂层，因而具备了二氧化硅的优异性能，例如：耐腐蚀、抗氧化、长期耐候性、耐高低温、透明、耐划刻、硬度高等特点。
在一个实施例中，透光加硬涂层1012的厚度位于0.005mm-0.1mm之间。例如，透光加硬涂层1012的厚度为0.015mm或者0.025mm。
在一个实施例中，透光加硬涂层1012为曲面涂层。
透光加硬涂层1012为曲面涂层可以使得外界的光线能够更多的射进导光部101，并且光传感器10的导光部101在较大的视角内具有较好的能量密度各向同性。
请参阅图3，图3是本发明实施例公开的一种终端的结构示意图，如图3所示，终端可以包括壳体20、主板30和上述光传感器10，壳体20上开设有透光窗口201，光传感器10的导光部101(导光部101包括光扩散部1011和透光加硬涂层1012)安装在透光窗口201内，光传感器10的光电转换部102与主板30电性连接，光传感器10的导光部101通过透光窗口201采集环境光，光传感器10的光电转换部102将环境光转换为电信号给主板30进行处理。
本发明实施例中，壳体20为金属壳体，壳体20可为终端的外壳或者摄像装置的外壳。壳体20上开设有透光窗口201，透光窗口201可为U形通槽、壳体20的外表面开设有透光窗口201的位置处为圆弧过渡，以使用户在使用时能够具有良好舒适的手感。光传感器10的导光部101安装在透光窗口201内，导光部101包括光扩散部1011和透光加硬涂层1012，导光部101通过透光窗口201采集环境光，环境光在光扩散部1011内散射进入光电转换部102，光传感器10的光电转换部102将环境光转换为电信号给主板30进行处理。其中，主板30可以是PCB板，PCB上可以连接各种传感器、芯片、处理器以实现特定的功能。本发明实施例中，终端可为但并不局限于手机、笔记本电脑、平板电脑等终端。
请参阅图4，图4是本发明实施例公开的另一种终端的结构示意图，如图4所示，该终端包括壳体20、摄像头40、上述光传感器10和主板30(图4中未示出)。
壳体20上开设有透光窗口201，光传感器10的导光部101安装在透光窗口201内，光传感器10的光电转换部102与主板30电性连接，光传感器10的导光部101包括光扩散部1011和透光加硬涂层1012(图4中未示出)，导光部101可以通过透光窗口201采集环境光，光传感器10的光电转换部102(图4中未示出)将环境光转换为电信号给主板30进行处理。摄像头40安装在壳体20上，通过透光窗口采集外界环境光。光传感器10的光电转换部102与主板30电性连接，光传感器10的导光部101通过透光窗口201采集环境光，光传感器10的光电转换部102将环境光转换为电信号给主板30进行处理，主板30根据接收的电信号控制摄像头40的闪光灯是否进行补光。
壳体20可以为金属壳体，例如，铝合金、钛合金等等，也可以为塑胶材料，例如聚碳酸酯(英文：Polycarbonate，简称：PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(英文：Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers，简称：ABS)或者PC与ABS的组合等等。透光窗口201可以由透明的材料制成，以减少光线在经过透光窗口201的能量损耗，例如，透光窗口201可以由有机玻璃制成。将光传感器卡嵌到透光窗口201内，可以保护光传感器10，防止光传感器10的损坏，采用透明材料制成的透光窗口201，以便光传感器10从透光窗口201更好的采集外部的环境光。
光传感器10可以将导光部101从透光窗口201采集的环境光转换为电信号，并将该电信号给主板30进行处理。例如，光传感器10可以检测外界环境光的亮度，将外界环境光的亮度转换为电信号给主板30，主板30根据接收的电信号调整显示器的显示亮度；光传感器10可以检测外界环境光的亮度，将外界环境光的亮度转换为电信号给主板30，主板30根据接收的电信号控制摄像头40的闪光灯是否进行补光。
请参阅图5，图5是本发明实施例公开的一种光传感器的制造方法的流程示意图，如图5所示，该光传感器的制造方法包括如下步骤。
501，提供一光扩散部。
502，在光扩散部的表面涂覆透光加硬涂层以形成导光部。
503，提供一光电转换部。
504，将导光部与光电转换部固定连接。
实施图5所示的方法，在光扩散部的表面涂覆透光加硬涂层以形成导光部，透光加硬涂层可以保护光扩散部，可以在保证导光部的透光效果的前提下，提高导光部的硬度，提高导光部的耐磨性，进而提高光传感器的耐磨性。
可选的，步骤502具体可以包括：采用紫外光固化的方法在光扩散部的表面涂覆透光加硬涂层。采用紫外光固化的方法制备的透光加硬涂层具有高透过率、高硬度、耐划伤的优点。
可选的，透光加硬涂层的材质为全氢聚硅氮烷，透光加硬涂层的材质采用溶胶-凝胶法进行制备得到。
全氢聚硅氮烷的具体结构请参见图2，全氢聚硅氮烷具有耐腐蚀、抗氧化、长期耐候性、耐高低温、透明、耐划刻、硬度高等特点，是一种优异的涂覆材料。
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”、“一些示例”或类似“第一实施例”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发明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一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明实施例终端中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光传感器，其特征在于，包括导光部和光电转换部，
所述导光部包括光扩散部和透光加硬涂层，所述透光加硬涂层用于保护所述光扩散部；
所述光扩散部的一侧设置所述光电转换部，所述光扩散部远离所述光电转换部的另一侧涂覆所述透光加硬涂层；
所述导光部用于采集环境光，所述光电转换部用于将所述导光部采集的所述环境光转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的光传感器，其特征在于，所述透光加硬涂层的折射率小于或等于所述光扩散部的折射率，并且所述透光加硬涂层的折射率小于空气的折射率。
3.根据权利要求2所述的光传感器，其特征在于，所述光扩散部包括光扩散剂和透明基质，所述透明基质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种或多种组合。
4.根据权利要求3所述的光传感器，其特征在于，所述透光加硬涂层包括全氢聚硅氮烷。
5.根据权利要求4所述的光传感器，其特征在于，所述透光加硬涂层的厚度位于0.005mm-0.1mm之间。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光传感器，其特征在于，所述透光加硬涂层为曲面涂层。
7.一种终端，其特征在于，包括壳体、主板和权利要求1-6任一项所述的光传感器，所述壳体上开设有透光窗口，所述光传感器的导光部安装在所述透光窗口内，所述光传感器的光电转换部与所述主板电性连接，所述光传感器的导光部通过所述透光窗口采集环境光，所述光传感器的光电转换部将所述环境光转换为电信号给所述主板进行处理。
8.一种光传感器的制造方法，其特征在于，包括：
提供一光扩散部；
在所述光扩散部的表面涂覆透光加硬涂层以形成导光部；
提供一光电转换部；
将所述导光部与所述光电转换部固定连接。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在所述光扩散部的表面涂覆透光加硬涂层包括：
采用紫外光固化的方法在所述光扩散部的表面涂覆透光加硬涂层。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述透光加硬涂层的材质为全氢聚硅氮烷，所述透光加硬涂层的材质采用溶胶-凝胶法进行制备得到。
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