CN106646684A - 影像感测装置及其光学膜片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种影像感测装置及其光学膜片，影像感测装置包含基板、光感应电路、光学膜片和光源。基板具有相对的第一表面和第二表面。光感应电路设置于第一表面。光学膜片设置于第二表面。光源设置于光学膜片背向基板的一面。光学膜片具有透光膜体以及光栅结构。透光膜体具有相对的第一面及第二面。透光膜体对于红光波段的光穿透率大于对于蓝光波段的光穿透率。光栅结构设置于第一面及第二面至少其一上，光栅结构的光穿透率小于透光膜体的光穿透率。本发明通过光学膜片提高长波长可见光波段的穿透率可提高影像清晰度。

Description

影像感测装置及其光学膜片
技术领域
本发明关于一种影像感测装置及其使用的光学膜片；具体而言，本发明关于一种应用于指纹辨识的影像感测装置及其使用的光学膜片。
背景技术
随着信息技术、无线移动通信和信息家电的快速发展与应用，为了达到操作更人性化的目的，许多信息产品，如智能手机、笔记本电脑等，多配有供指纹辨识的影像感测装置。在现有的影像感测装置中，光源所发出的光线经基板投射至使用者的手指上，通过基板上的电路撷取手指影像，以判断手指移动的方向和距离或是辨识出手指的纹路。
然而，在现有的影像感测装置中，通常需搭配多层光学膜，以优化撷取到的手指影像。此外，基板的背侧通常设有防爆膜，以提供基板保护及使用上的安全。多层光学膜及防爆膜的设置使得现有的影像感测装置具有一定的厚度，不易于超薄化。此外，现有的影像感测装置中，多半采用特殊的发光二极管作为光源，例如红光发光二极管，使用特殊的发光二极管有发光效率不佳及成本较高的问题。因此，现有影像感测装置的结构仍有待改进。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种影像感测装置，具有整体厚度减少的设计。
本发明的另一目的在于提供一种光学膜片，具有提高影像清晰度的效果。
本发明的一实施例提供一种影像感测装置，包含基板、光感应电路、光学膜片和光源。基板具有相对的第一表面和第二表面。光感应电路设置于第一表面。光学膜片设置于第二表面。光源设置于光学膜片背向基板的一面。光学膜片包含透光膜体以及光栅结构。透光膜体具有相对的第一面及第二面。透光膜体对于红光波段的光穿透率大于对于蓝光波段的光穿透率。光栅结构设置于第一面及第二面至少其一上，光栅结构的光穿透率小于透光膜体的光穿透率。
本发明的另一实施例提供一种光学膜片，供用于一背光模块，光学膜片包含透光膜体以及光栅结构。透光膜体具有相对的第一面及第二面。透光膜体对于红光波段的光穿透率大于对于蓝光波段的光穿透率。光栅结构设置于第一面及第二面至少其一上，光栅结构的光穿透率小于透光膜体的光穿透率。
基于上述实施例，本发明的技术效果在于：
通过光学膜片提高长波长可见光波段的穿透率可提高影像清晰度。
附图说明
图1为本发明影像感测装置的一实施例剖视图；
图2为透光膜体于可见光波段穿透率示意图；
图3为基板的实施例上视图；
图4为光栅结构自第二面的上视图；
图5为光学膜片与光栅结构的放大剖视图；
图6为本发明影像感测装置的另一实施例剖视图；
图7为透光膜体于蓝光波段及紫外光波段的穿透率示意图；
图8为光栅结构设置于第一面及第二面的实施例剖视图；
图9为光学膜片与光栅结构对应图8的实施例放大剖视图；
图10A及图10B为光栅结构自第二面及第一面的上视图；以及
图11为光栅结构设置保护层的实施例剖视图。
附图标记说明：
具体实施方式
本发明提供一种影像感测装置，具有整体厚度减少的设计，其利用光学膜片中的光栅结构来减少背光模块入射光线至基板后产生的杂散光，以改善影像感测装置的光学表现。本发明的影像感测装置较佳可用于具有触控的液晶显示器，或可用于指纹辨识装置。
图1为本发明影像感测装置10的一实施例剖视图。如图1所示，影像感测装置10包含基板100、光感应电路110以及背光模块200。基板100具有相对的第一表面102和第二表面104。光感应电路110设置于第一表面102(参考图3)。背光模块200设置于邻近第二表面104，且背光模块200包含光学膜片210、光学膜组件220以及光源230。光学膜片210设置于邻近第二表面104。光学膜组件220与光源230设置于光学膜片210远离基板100的一侧。
如图1所示，光源230包含导光板232及发光模块234以形成侧入光式的背光结构。导光板232设置于光学膜片210远离基板100的一侧。光学膜组件220设置于导光板232与光学膜片210之间。光学膜组件220可由多层不同光学片材所组成，例如增亮膜及扩散膜，借此可引导发光模块234发出的光线并使光线均匀分布。发光模块234设置于导光板232的一端，并沿导光板232的侧缘211分布。发光模块234产生光线进入导光板232，并经导光板232导引抵达光学膜片210。图1的实施例中绘示发光模块234分布沿导光板232的一侧，但不以此为限。发光模块234可视需求沿导光板232的不同侧设置，形成多侧设有发光模块的影像感测装置。于本实施例的变形例中，光源230可以是直下式的背光结构，也就是光源230仅包含发光模块234，而无须配置导光板，发光模块234直接均匀配置于光学膜组件220下方，以提供均匀的光线。
如图1所示，光学膜片210具有透光膜体212以及光栅结构218。透光膜体212具有相对的第一面214及第二面216。在图1所示的实施例，光栅结构218设置于第二面216(朝向光源的一面)上，包含多条第一格线与多条第二格线并分别沿第一方向X(例如水平方向)及第二方向Y(例如进出纸面方向)排列。第一方向X及第二方向Y均平行第一面214延伸且彼此相交。如图1所示，透光膜体212的第一面214未设有其他微结构而与基板100的第二表面104紧密贴合，以增加基板100的结构强度；然而在不同实施例中，光栅结构218亦可设置于第一面214上。
光学膜片较佳采用对于红光波段的光穿透率大于对于蓝光波段的光穿透率的透光膜体。如图2绘示的穿透率示意图，光学膜片在波长大于600nm的区域的穿透率相较于波长小于450nm的区域的穿透率来得高。例如，采用聚酰亚胺(Polyimide,PI)制成的透光膜体在长波长波段具有良好的穿透率。由于可见光中长波长波段对于指纹纹路的波峰波谷有较佳的识别效果，因此借此设计，可使光源发出的可见光线中长波长波段的穿透率大于短波长波段的穿透率，以提高影像的清晰度。在其它实施例，较佳可采用在波长大于600nm的区域的穿透率大于60％，在波长小于450nm的区域的穿透率小于40％的透光材质作为透光膜体。此外，采用长波长波段具有良好穿透率的光学膜片可搭配白光发光二极管，亦可避免因使用特殊发光二极管而造成的发光效率的问题，也可节省光源的使用成本。
相较于透光膜体，光栅结构的光穿透率小于透光膜体的光穿透率。例如，以金属材质(如铜)形成光栅结构。在其它实施例中，亦可以绝缘遮光材质(例如油墨)形成光栅结构。采用绝缘遮光材质形成的光栅结构利用吸收光的方式，使部分光线(方向偏斜的光线)被吸收，部分光线通过光栅结构后保持准直。采用金属或其他具高反射性材质形成的光栅结构则是将方向偏斜的光线反射，使光线经重复反射后可保持准直出射，且相较吸光方式可进一步提高整体亮度。借此光栅结构的设计，可使光线经光栅结构后减少杂散光线并保持准直。
图3为基板100的实施例上视图。如图3所示，光感应电路110设置于基板100的第一表面102。举例而言，光感应电路110为光学式影像感测电路。光感应电路110包含薄膜晶体管、光感测器等，当手指触碰基板100时，触碰位置反射的光线由光感应电路110接收以进行位置确认及指纹辨识。
图4为光栅结构218自第二面216的上视图。如图4所示，光栅结构218形成网格。网格由多条第一格线218a及多条第二格线218b交错形成。第一格线218a沿前述第一方向X排列，如图4所示，多条第一格线218a彼此平行且间隔排列。类似地，第二格线218b沿前述第二方向Y排列，多条第二格线218b彼此平行且间隔排列。
如前所述，光线经光栅结构后可使光线保持准直。具体而言，相邻两条第一格线218a的间距B与第一格线218a的宽度C的比较佳介于1:1至1:5之间(即B：C＝1:1至1:5)。在较佳实施例中，将第一格线218a的宽度C加大并将相邻第一格线218a的间距B缩小可减少偏斜光线穿过的机会，提供良好的光线准直效果。相邻两第一方向格线218a的间距B较佳介于10μm至50μm之间。类似地，相邻两条第二格线218b的间距B与第二格线218b的宽度C的比较佳介于1:1至1:5之间，且相邻两条第二格线218b的间距B较佳介于10μm至50μm之间。因此，使光线经网格状的光栅结构可保持准直。此外，采用本发明的光学膜片，可省去现有影像感测装置中光学膜组件220的部分光学膜，以减少整体厚度。需补充的是，网格可由金属材质或绝缘遮光材质形成，其影响光线的效果已如上说明，在此不另赘述。
就光栅结构高度而言，其亦可提供光线准直的效果。图5为光学膜片210的放大剖视图。如图5所示，光栅结构218在第一方向X上的截面(例如沿图4的剖切位置AA’)上具有彼此相间隔的多个突出的第二格线218b，相邻两条第二格线218b间具有间距B。如前所述，间距B与第二格线218b宽度C的比较佳介于1:1至1:5之间。就间距B与第二格线218b高度A而言，间距B与第二格线218b高度A的比较佳介于1:2至1:10之间(即B：A＝1:2至1:10)。换言之，相邻两第二格线218b的间距B与第二格线218b的高度A的比介于1:2至1:10之间。因此，使光线经网格状的光栅结构可保持准直。
需注意的是，上述网格状的形式并不限于如图4所示的正方形。网格形状可视需求改变。换言之，不同方向格线于交会处的形状可以改变。例如配合光栅结构的制作方式，将网格形状调整为圆孔状或是六角形。
图6为本发明影像感测装置10的另一实施例剖视图。在图6所示的实施例，影像感测装置10的光学膜片210采用经染色透光膜体212a。例如，采用聚酰亚胺作为透光膜体，并进一步将聚酰亚胺染色。染色可为黄色或是红色，借此使长波长波段的光线通过，并滤除短波长波段的光线，以增加长波长波段的光线的穿透率。在其它实施例中，透光膜体212a可采用如聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)进行染色。
需补充的是，若考量紫外光波段对光学膜片210及光学膜组件220可能造成的变质影响，则较佳采用蓝光波段的光穿透率大于对于紫外光波段的光穿透率的透光膜体212。如图7绘示的穿透率示意图，光学膜片在波长450nm附近的区域的穿透率相较于波长小于400nm的区域的穿透率来得高。例如，采用聚酰亚胺作为透光膜体212，其具有紫外光低穿透率的特性，可减少光学膜片及光学膜组件受紫外光影响，提高使用寿命。在其它实施例，可选择在光学膜片210加上紫外线吸收膜，以减少光学膜片210及光学膜组件220受紫外光影响。
图8为光栅结构218设置于第一面214及第二面216的实施例剖视图。与前述实施例的差异在于，光学膜片210a具有双层的光栅结构218。如图8所示，网格状的光栅结构218分别分布于第一面214及第二面216上。此外，分布于第一面214及第二面216上的网格于透光膜体212a上的投影范围彼此实质上对齐。换言之，第一面214及第二面216上的光栅结构218的位置对应重叠，当正视于第一面214的光栅结构218时，另一面上的光栅结构218完全被遮挡。
相较于单面形成网格状的光栅结构，图8所采用的双层网格光栅结构可减少制作时等待光栅结构高度累积的时间(约节省一半时间)，以提高生产速率。另由于一面上的光栅结构高度可以降低，因此可减少制造上的困难度，增加产品良率。此外，光学膜片采用金属材质的光栅结构，可增加基板刚性，以达到整体结构强度及使用安全性提高的效果。
图9为对应图8实施例的光学膜片210放大剖视图。如图9所示，间距B与第二格线218b宽度C的比介于1:1至1:5之间。就第二格线218b高度A与两相邻第二格线218b的间距B而言，间距B与第二格线218b高度A的比较佳介于1:2至1:10之间。须说明的是，对于双层光栅结构的设计，高度指上下两层光栅结构的总合，即A＝A1+A2。因此，使光线经网格状的光栅结构可保持准直。
图10A及图10B为光栅结构218分别自第二面216及第一面214的上视图。如图10A及图10B所示，与前述实施例的差异在于，在透光膜体212相反两面上的光栅结构218沿单一方向分布，其中一层的光栅结构沿第一方向(或第二方向)延伸，另一层的光栅结构沿第二方向(或第一方向)延伸。如图10A所示，第二格线218b设置于第二面216上。第二格线218b沿第二方向Y排列，多条第二方向格线218b彼此平行且间隔排列。第一格线218a设置于第一面214上。类似地，第一格线218a沿第一方向X排列，多条第一格线218a彼此平行且间隔排列。自上视图观之，位于不同面上的单向光栅结构218a/218b共同形成网格状结构。相较于两面都形成网格状的光栅结构218，图10A及图10B所采用的双层单向排列结构可进一步减少制作时间，提高生产速率。
图11为光栅结构218设置保护层250的实施例剖视图。在图11的实施例，影像感测装置10另包含粘着层240与保护层250。如图11所示，粘着层240设置于光学膜片210和基板100之间。藉粘着层240可避免基板100破损时的碎片四散，进一步提高使用的安全性。保护层250覆盖于光栅结构218上。藉保护层250的设置，可避免光栅结构218刮伤受损的情形。
综上所述，本发明的影像感测装置利用可见光长/短波长波段不同穿透率的光学膜片提高影像清晰度。光学膜片中的光栅结构可使出射光准直，避免杂散光线降低影像品质。此外，调整光栅结构的间距与宽度的比、间距与高度的比可进一步提高影像清晰度。另外，采用本发明具光栅结构的光学膜片可省去过多的光学膜，使整体装置的厚度减少。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种影像感测装置，其特征在于，包含：
一基板，具有相对的一第一表面和一第二表面；
一光感应电路，设置于该第一表面；
一光学膜片，设置于该基板的该第二表面，其中该光学膜片具有：
一透光膜体，具有相对的一第一面及一第二面，其中该透光膜体对于红光波段的光穿透率大于对于蓝光波段的光穿透率；以及
一光栅结构，设置于该第一面及该第二面的至少其一上，其中该光栅结构的光穿透率小于该透光膜体的光穿透率；以及
一光源，设置于该光学膜片背向该基板的一面。
2.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该光栅结构为一网格，该网格包含彼此平行且间隔排列的多条第一格线及彼此平行且间隔排列的多条第二格线，该多条第一格线以及该多条第二格线分别沿一第一方向以及一第二方向延伸且彼此相交而成为该网格。
3.如权利要求2所述的影像感测装置，其特征在于，任两相邻该第一格线的间距与该第一格线的高度的比介于1:2至1:10之间。
4.如权利要求2所述的影像感测装置，其特征在于，任两相邻该第一格线的间距与该第一格线的宽度的比介于1:1至1:5之间。
5.如权利要求3或4所述的影像感测装置，其特征在于，任两相邻该第一格线的该间距介于10μm至50μm之间。
6.如权利要求2所述的影像感测装置，其特征在于，该光栅结构设置于该第一面及该第二面上，且分布于该第一面上的该网格及该第二面上的该网格于该透光膜体上的投影范围彼此实质上对齐。
7.如权利要求2所述的影像感测装置，其特征在于，该多条第一格线设置于该第一面上，该多条第二格线则设置于该第二面上。
8.如权利要求2所述的影像感测装置，其特征在于，该网格由金属材质形成。
9.如权利要求2所述的影像感测装置，其特征在于，该网格由绝缘遮光材质形成。
10.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该透光膜体为经染色的黄色或红色透光膜体。
11.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该透光膜体对于蓝光波段的光穿透率大于对于紫外光波段的光穿透率。
12.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该透光膜体由聚酰亚胺(Polyimide,PI)或聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)制成。
13.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，进一步包含一粘着层，设置于该光学膜片和该基板之间。
14.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，进一步包含一保护层，覆盖于该光栅结构上。
15.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，该光源包含：
一导光板，设置于该光学膜片背向该基板的一面；以及
一发光模块，设置于该导光板的一端，其中该发光模块用以产生光线进入该导光板，并经该导光板导引抵达该光学膜片。
16.一种光学膜片，供用于一背光模块，其特征在于，包含：
一透光膜体，具有相对的一第一面及一第二面，其中该透光膜体对于红光波段的光穿透率大于对于蓝光波段的光穿透率；以及
一光栅结构，设置于该第一面及该第二面至少其一上；
其中，该光栅结构的光穿透率小于该透光膜体的光穿透率。
17.如权利要求16所述的光学膜片，其特征在于，该光栅结构为一网格，该网格包含彼此平行且间隔排列的多条第一格线及彼此平行且间隔排列的多条第二格线，该多条第一格线以及该多条第二格线分别沿一第一方向以及一第二方向延伸且彼此相交而成为该网格。
18.如权利要求17所述的光学膜片，其特征在于，任两相邻该第一格线的间距与该第一格线的宽度的比介于1:1至1:5之间。
19.如权利要求17所述的光学膜片，其特征在于，该光栅结构设置于该第一面及该第二面上，且分布于该第一面上的该网格及该第二面上的该网格于该透光膜体上的投影范围彼此实质上对齐。
20.如权利要求16所述的光学膜片，其特征在于，该透光膜体对于蓝光波段的光穿透率大于对于紫外光波段的光穿透率。
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