CN109946778A - 光学膜片及具有其的环境光传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学膜片及具有其的环境光传感器。该光学膜片包括滤光片以及接触设置于滤光片表面的扩散涂层。上述光学膜片中由于扩散涂层是通过涂布直接形成于滤光片表面，从而减少了现有技术中连接滤光片与扩散片的OCA胶层以及制备扩散片所需的基材层，进而采用本发明中的上述光学膜片能够代替传统光学传感器或摄像头模组中的扩散片、蓝光滤光片和红外滤光片等三种光学膜，不仅使摄像模组做得更薄，还能够使光学探测更稳定可靠。

Description

光学膜片及具有其的环境光传感器

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种光学膜片及具有其的环境光传感器。

背景技术

传统的RGB传感器是通过软件对三原色的拟合来感知光强信号，还原度无法达到直接探测的精度，相较于传统的RGB三通道传感器，目前新型RGBW传感器增加了白光感光通道(W通道)，增强了传感器对光强信号I的探测，因此就要求传感器在低光环境下能有效抑制噪点，提高信噪比(SNR)。

此外RGBW传感器的核心部件有：扩散片、滤光片及CMOS传感器等。其中CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，它利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，可以感知200nm至1200nm的环境光，而人眼可识别的光线为400nm到700nm。如果人眼不可识别的光学被CMOS传感器感知会造成噪点，造成感知的图像或色温失真，因此需要使用滤光片将多余的光线滤除。

环境光依次经过RGBW传感器中的扩散片和滤光片最后到达CMOS传感器，被感知，而这些扩散片、滤光片是依次排放组装的，需要多次工艺安装，从而导致良率较低。

然而，目前RGBW传感器中的滤光片与扩散片通过OCA胶层粘结，且扩散片需要利用较厚的基材制备，上述OCA胶层以及扩散片中的基材层导致滤光片与扩散片的整体厚度较厚，现有扩散膜和滤光片的总厚为200um至250um，不利于轻薄化发展。

并且，目前RGBW传感器中作为核心部件的扩散片不能够将光源转变为理想的朗伯发光体，上述普通的扩散片通常难以达到传感器在低光环境下有效抑制噪点、提高信噪比(SNR)的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光学膜片及具有其的环境光传感器，以解决现有技术中的扩散片和滤光片在应用于RGBW传感器后，由于扩散光分布不符合朗伯体分布而导致四通道传观器各通道测量不一致的现象。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光学膜片，包括滤光片以及接触设置于滤光片表面的扩散涂层。

进一步地，扩散涂层为朗伯效果扩散涂层。

进一步地，形成扩散涂层的原料包括树脂以及分散于树脂中的扩散粒子和蓝光吸收材料。

进一步地，扩散粒子与树脂的重量比为0.05：1～3：1，扩散粒子与树脂的折射率差为0.05～1，扩散粒子的粒径为1～10um，且扩散涂层的厚度为2～50um。

进一步地，蓝光吸收材料选自偶氮类染料、甲川类染料、偶氮金属络合物、硝基类染料和香豆素类染料中的任一种或多种。

进一步地，蓝光吸收材料与树脂的重量比为1:1000～5:100。

进一步地，扩散粒子的粒径为1～3μm，且扩散涂层的厚度为30～45μm。

进一步地，光学膜片的厚度为100～150μm。

进一步地，树脂为热固性树脂、热塑性树脂或UV固化树脂。

进一步地，扩散粒子选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、二氧化硅、硅酸硼、聚苯乙烯和密胺树脂中的任一种或多种。

进一步地，形成扩散涂层的原料还包括流平剂、分散剂和固化剂。

进一步地，当形成扩散涂层的原料还包括PSA和/或PU时，形成扩散涂层的原料还包括硅烷偶联剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种环境光传感器，包括CMOS传感器以及设置于所述CMOS传感器一侧的扩散片，所述扩散片为上述的光学膜片。

应用本发明的技术方案，提供了一种光学膜片，包括滤光片以及接触设置于滤光片表面的扩散涂层。上述光学膜片中由于扩散涂层是通过涂布直接形成于滤光片表面，从而减少了现有技术中连接滤光片与扩散片的OCA胶层以及制备扩散片所需的基材层，进而采用本发明中的上述光学膜片能够代替传统光学传感器或摄像头模组中的扩散片、蓝光滤光片和红外滤光片等三种光学膜，不仅使摄像模组做得更薄，还能够使光学探测更稳定可靠。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施方式所提供的一种光学膜片的剖面结构示意图；

图2为以变角光度计检测实施例7和8中光学膜片的光度图；以及

图3为光源通过本发明实施例1中的光学膜片后的透过率-波长关系曲线图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、滤光片；20、扩散涂层；210、扩散粒子。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中的扩散片和滤光片在应用于RGBW传感器后仍导致感知的图像或色温失真。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种光学膜片，如图1所示，包括滤光片10以及接触设置于滤光片10表面的扩散涂层20。

上述光学膜片中由于扩散涂层是通过涂布直接形成于滤光片表面，从而减少了现有技术中连接滤光片与扩散片的OCA胶层以及制备扩散片所需的基材层，进而采用本发明中的上述光学膜片替代现有技术中滤光片与扩散片，采用大大减小了具备滤光功能和扩散功能的光学膜片所需的厚度，有利于轻薄化发展，还能够使光学探测更稳定可靠。

在本发明的上述光学膜片中，优选地，扩散涂层20为朗伯效果扩散涂层。具体地，采用涂布后具有朗伯体功能的树脂涂布液形成上述扩散涂层20，使经过该扩散涂层20的光学严格按照朗伯体光源分布；同时该涂布液中含有蓝光吸收剂，传统的使用蓝光吸收剂的作用是将特定波段的蓝光完全或部分截止从而降低蓝光危害，但本发明的蓝光则起到固定滤光片的光学曲线的左侧作用，从而避免光学曲线随着入射光热射角度的变化而出现漂移的问题，从而使CMOS感知的图像或色温稳定且真实。

在本发明的上述光学膜片中，优选地，形成扩散涂层20的原料包括树脂以及分散于树脂中的扩散粒子210和蓝光吸收材料。传统的使用蓝光吸收剂的作用是将特定波段的蓝光完全或部分截止从而降低蓝光危害，扩散涂层20中包括的蓝光吸收材料能够吸收380nm至450nm范围内的任意波段光线，从而在特定单位面积的用量下，能够起到固定滤光片的光学曲线的左侧起到避免光学曲线随着入射光热射角度的变化而出现漂移的问题。

为了有效地防止因大角度入射光导致的截止曲线漂移的现象，优选地，蓝光吸收材料与树脂的重量比为1:1000-5:100。上述蓝光吸收材料可以选自偶氮类染料、甲川类染料、偶氮金属络合物、硝基类染料和香豆素类染料中的任一种或多种。

上述扩散涂层20中扩散粒子210与树脂的重量比为0.05：1～3：1，扩散粒子210与树脂的折射率差为0.05～1，扩散粒子210的粒径为1～10μm，且扩散涂层20的厚度为2～50μm。

上述扩散涂层20能够使经过其扩散发出的光线强度和光线的入射角度的余弦值成正比，即dI∝cosθ，实现了朗伯扩散效果，通过本发明中的光学膜片能够将光源转变为理想的朗伯发光体，有效地抑制了大角度入射光对信号的影响，进而将上述光学膜片应用于RGBW传感器后，能够在低光环境下有效抑制噪点，提高信噪比，提高传感器对光强的信号的灵敏度，有效地避免了感知图像或色温的失真。

并且，扩散涂层中加有扩散粒子，从而再将上述光学膜片应用于RGBW传感器后，能够使入射的环境光经过朗伯体扩散层后变成符合朗伯体分布的光线均匀的通过滤光片，再照射到CMOS传感器上，使四通道传感器的四个传感器光学感知一致，从而提高光学模组测试的准确性和稳定性。

一般而言，辐射源射向各个方向的辐射亮度是不同的，具有方向性，若光源的发光强度为dI∝cosθ，即其亮度B与方向无关，这类发射体称为余弦发光体，或朗伯发光体，其符合朗伯余弦定律。本发明的上述光学膜片能够使经过其扩散发出的光线强度和光线的入射角度的余弦值成正比，如此，在大角度入射的情况下，光线依然可以被接收和探测到，这对仪器仪表设备的自动化检测和判断提供重要的信息。

在本发明的上述光学膜片中，扩散涂层包括树脂以及分散于树脂中的扩散粒子210和蓝光吸收材料，可以采用涂布、喷涂等工艺形成上述扩散涂层，本领域技术人员可以根据现有技术对上述涂布或喷涂的工艺条件进行合理设定。

为了使更多经过扩散涂层扩散发出的光线的强度和光线的入射角度的余弦值成正比，优选地，扩散粒子210的粒径为1～3μm，且扩散涂层20的厚度为30～45μm，此时，光学膜片产品的总厚度能够达到100～150μm，而市售扩散膜和滤光片的总厚度通常为200～250μm，从而有效地降低了厚度，简化了装配工艺，提高了良率。

在本发明的上述光学膜片中，为了简化上述扩散涂层20的制备工艺，并保证扩散涂层20的机械性能，优选地，上述树脂为热固性树脂、热塑性树脂或UV固化树脂。但并不局限于上述优选的种类，本领域技术人员可以根据现有技术对上述树脂的种类进行合理选取。

在本发明的上述光学膜片中，为了提高了光线在经过上述扩散涂层20后的扩散效果，优选地，上述扩散粒子210选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、二氧化硅、硅酸硼、聚苯乙烯和密胺树脂中的任一种或多种。但并不局限于上述优选的种类，本领域技术人员可以根据现有技术对上述扩散粒子210的种类进行合理选取。

在本发明的上述光学膜片中，形成扩散涂层20的原料还可以包括流平剂、分散剂和固化剂。本领域技术人员可以根据实际需求对上述流平剂、分散剂和固化剂的种类和用量进行合理选取。优选地，形成上述扩散涂层20的原料还包括硅烷偶联剂。当形成扩散涂层20的原料包括有PSA或PU时，形成上述扩散涂层20的原料还包括硅烷偶联剂，以改善改善扩散涂层20与滤光片10之间的附着力。

根据本发明的另一方面，还提供了一种环境光传感器，包括CMOS传感器以及设置于CMOS传感器一侧的扩散片，该扩散片为上述的光学膜片。由于上述光学膜片包括扩散涂层，扩散涂层是通过涂布直接形成于滤光片表面，从而减少了现有技术中连接滤光片与扩散片的OCA胶层以及制备扩散片所需的基材层，进而采用本发明中的上述光学膜片替代现有技术中滤光片与扩散片，采用大大减小了具备滤光功能和扩散功能的光学膜片所需的厚度，有利于轻薄化发展。

下面将结合实施例和对比例进一步说明本发明提供的光学膜片。

实施例1

本实施例提供的光学膜片包括滤光片以及接触设置于滤光片表面的扩散涂层，形成扩散涂层的原料包括树脂以及分散于树脂中的扩散粒子和蓝光吸收材料。

其中，热固性树脂的固含量为50％，折射率为1.48，扩散粒子为PMMA，粒径6～10um，折射率为1.49，扩散粒子与树脂的重量比为0.04：1，蓝光吸收材料为青岛德达志成公司的香豆素类蓝光吸收剂93，蓝光吸收材料与树脂的重量比为1:500，且扩散涂层的厚度为1μm。

实施例2

本实施例提供的光学膜片与实施例1的区别在于：

扩散粒子与树脂的重量比为0.05：1，且扩散涂层的厚度为2μm。

实施例3

本实施例提供的光学膜片与实施例1的区别在于：

扩散涂层的厚度为50μm，且扩散涂层中扩散粒子为密胺粒子(粒径1～5um，折射率为1.66)，扩散粒子与树脂的重量比为3：1。

实施例4

本实施例提供的光学膜片与实施例2的区别在于：

蓝光吸收材料与树脂的重量比为1:1000。

实施例5

本实施例提供的光学膜片与实施例2的区别在于：

蓝光吸收材料与树脂的重量比为5:100。

实施例6

本实施例提供的光学膜片与实施例3的区别在于：

扩散涂层的厚度为10μm，且扩散涂层中扩散粒子的粒径为1～3μm。

实施例7

本实施例提供的光学膜片与实施例3的区别在于：

扩散涂层的厚度为30μm，且扩散涂层中扩散粒子的粒径为1～3μm。

实施例8

扩散涂层的厚度为45μm，且扩散涂层中扩散粒子的粒径为1～3μm。

对比例1

本对比例提供的光学膜片为市售的常规滤光片。

通过对上述实施例1至8中光学膜片的厚度进行测试可以看出，上述实施例1至7中的光学膜片能够将总厚度控制在100μm至150μm左右，与现有技术中滤光片与扩散片的总厚度相比，厚度降低了50～100μm。

并且，采用变角光度计检测上述实施例1至8及对比例1中光学膜片的扩散效果，其中，以变角光度计检测实施例7、8及对比例1中光学膜片的光度图如图2所示，从图2可以看出实施例7和8能够达到理想的朗伯体扩散的效果。

并且，使用lambda1050获取光源通过实施例1至8及对比例1中光学膜片后的透过率-波长关系曲线，其中，分别以30°和0°的入射角测试对比例1中普通滤光片的光学曲线，并以任意入射角测试实施例1中光学膜片的光学曲线，测试结果如图3所示，从图3中可以看出，使用蓝光吸收剂后可避免镀膜法带来的因环境光入射角度变化而带来的光学曲线漂移的问题，并且通过调整蓝光吸收剂的种类和用量可将50％光学透光率λ50控制在400～430nm。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、由于扩散涂层是通过涂布直接形成于滤光片表面，从而减少了现有技术中连接滤光片与扩散片的OCA胶层以及制备扩散片所需的基材层，进而采用本发明中的上述光学膜片替代现有技术中滤光片与扩散片，采用大大减小了具备滤光功能和扩散功能的光学膜片所需的厚度，有利于轻薄化发展；

2、由于形成扩散涂层的原料包括树脂以及分散于树脂中的扩散粒子，扩散粒子与树脂的重量比为0.05～3，扩散粒子与树脂的折射率差为0.05～1，扩散粒子的粒径为1～10um，且扩散涂层的厚度为20～50um，从而使经过该扩散涂层扩散发出的光线强度和光线的入射角度的余弦值成正比，即dI∝cosθ，实现了朗伯扩散效果，通过本发明中的光学膜片能够将光源转变为理想的朗伯发光体，有效地抑制了大角度入射光对信号的影响；

3、由于形成扩散涂层的原料还包括蓝光吸收材料，从而能够吸收380nm至450nm范围内的任意波段光线，起到固定曲线、防止因大角度入射光导致的截止曲线漂移的现象，进而将上述光学膜片应用于RGBW传感器后，能够在低光环境下有效抑制噪点，提高信噪比，提高传感器对光强的信号的灵敏度，减弱光电传感器的光谱漂移，有效地避免了感知图像或色温的失真。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种光学膜片，其特征在于，包括滤光片(10)以及接触设置于所述滤光片(10)表面的扩散涂层(20)。

2.根据权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，所述扩散涂层(20)为朗伯效果扩散涂层。

3.根据权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，形成所述扩散涂层(20)的原料包括树脂以及分散于所述树脂中的扩散粒子(210)和蓝光吸收材料。

4.根据权利要求3所述的光学膜片，其特征在于，所述扩散粒子(210)与所述树脂的重量比为0.05：1～3：1，优选所述扩散粒子(210)与所述树脂的折射率差为0.05～1，优选所述扩散粒子(210)的粒径为1～10μm，优选所述扩散涂层(20)的厚度为2～50μm。

5.根据权利要求3所述的光学膜片，其特征在于，所述蓝光吸收材料选自偶氮类染料、甲川类染料、偶氮金属络合物、硝基类染料和香豆素类染料中的任一种或多种。

6.根据权利要求3所述的光学膜片，其特征在于，所述蓝光吸收材料与所述树脂的重量比为1:1000～5:100。

7.根据权利要求3所述的光学膜片，其特征在于，所述扩散粒子(210)的粒径为1～3μm，且所述扩散涂层(20)的厚度为30～45μm。

8.根据权利要求7所述的光学膜片，其特征在于，所述光学膜片的厚度为100～150μm。

9.根据权利要求3所述的光学膜片，其特征在于，所述树脂为热固性树脂、热塑性树脂或UV固化树脂。

10.根据权利要求3所述的光学膜片，其特征在于，所述扩散粒子(210)选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、二氧化硅、硅酸硼、聚苯乙烯和密胺树脂中的任一种或多种。

11.根据权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，形成所述扩散涂层(20)的原料还包括流平剂、分散剂和固化剂。

12.根据权利要求11所述的光学膜片，其特征在于，当形成所述扩散涂层(20)的原料还包括PSA和/或PU时，形成所述扩散涂层(20)的原料还包括硅烷偶联剂。

13.一种环境光传感器，包括CMOS传感器以及设置于所述CMOS传感器一侧的扩散片，其特征在于，所述扩散片为权利要求1至12中任一项所述的光学膜片。