CN110632978A - 光学感测模块 - Google Patents

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Abstract

一种光学感测模块，供应用于一电子装置，所述电子装置具有一不透光层以及一开孔形成于所述不透光层，所述光学感测模块包含一光学传感器；一导光组件，设置于所述不透光层与所述光学传感器之间，以将通过所述开孔的光线导引至所述光学传感器；以及一扩散层，设置于所述不透光层与所述导光组件之间，以扩散进入所述导光组件的所述光线。

Description

光学感测模块
技术领域
本发明涉及一种光学感测模块，尤其涉及一种保持宽广的光接收视角的范围的光学感测模块。
背景技术
随着科技的进步，消费性电子产品的显示面板不断地极大化其显示器于电子产品上所占面积的比率，以朝向满版显示器(full display)的趋势发展。满版显示器的特点在于极小化显示器的边框，以达到视觉的美观，然而，为了达到上述目的，现有的显示面板的设计可能需将光学感测装置的开孔缩小，或者可能需将光学感测装置设置位于电子产品较深的位置。在此情形下，当传统的光学感测装置应用于一较深或一收光开孔较小的结构时，由于光学感测装置收光的信道结构窄小狭长，使得光学感测装置的光学接收视角(fieldof view，FOV)范围较小，降低光学感测装置的收光角度以及其感测效率。虽然在习知技术中可尝试使用均光构造增加收光角度的范围，然而，当光线经过均光构造的漫射后，会使光线穿透滤大幅减弱而无法传递至较深的结构当中，会使光学感测装置的感度下降。因此，现有技术仍有加以改进的必要。
发明内容
为了解决上述的问题，本发明提供了一种光学感测模块，以于应用于较深或收光开孔较小的结构时，保持宽广的光接收视角的范围。
在一方面，本发明揭露一种光学感测模块，供应用于一电子装置，所述电子装置具有一不透光层以及一开孔形成于所述不透光层，所述光学感测模块包含一光学传感器；一导光组件，设置于所述不透光层与所述光学传感器之间，以将通过所述开孔的光线导引至所述光学传感器；以及一扩散层，设置于所述不透光层与所述导光组件之间，以扩散进入所述导光组件的所述光线。
附图说明
图1为本发明实施例的一光学感测模块的示意图。
图2为本发明实施例的光学感测模块与现有的一光学感测模块于一开孔较小且深度较浅的结构时，光学传感器的接收光视角范围与能量强度的对照示意图。
图3为本发明实施例的光学感测模块与现有的光学感测模块于一开孔较大且深度较深的结构时，光学传感器的接收光视角范围与能量强度的对照示意图。
图4为本发明实施例的光学感测模块与现有的两种不同光学感测模块于一开孔较小且深度较深的结构时，光学传感器的接收光视角范围与能量强度的对照示意图。
图5为本发明实施例的另一光学感测模块的示意图。
图6为本发明实施例的另一光学感测模块的示意图。
图7为本发明实施例的另一光学感测模块的示意图。
图8为本发明实施例的另一光学感测模块的示意图。
其中，附图标记说明如下：
10、50、60、70、80 光学感测模块
102 不透光层
104 光学传感器
106 开孔
108 导光组件
108a 中央部
108b 外周部
110 扩散层
512、612、812 透光层
704D、804D 光学传感器收光部
704E、804E 光学传感器发光部
708D、808D 导光组件收光部
708E、808E 导光组件发光部
714、814 间隔
D1 深度
L1、L2、L3 曲线
W1 直径
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明实施例的一光学感测模块10的示意图。光学感测模块10包含一光学传感器104、一导光组件108及一扩散层110。所述光学感测模块10可供应用于一电子装置，所述电子装置具有一不透光层102以及一开孔106形成于不透光层102，用来供光线进出所述光学传感器104。举例而言，开孔106可由一油墨定义，所述不透光层102上布设有油墨以阻绝光线，而油墨未涂布的区域即可作为所述开孔106；或者，开孔106可为设置于不透光层102的玻璃、塑料板或其它透明材质所构成。导光组件108设置于不透光层102与光学传感器104之间，用来将通过开孔106的光线导引至光学传感器104。扩散层110可以是一结构性扩散构造或一涂层粒子扩散构造，设置于不透光层102与导光组件108之间，用来打散进入导光组件108的光线，使光线更加均匀。例如，扩散层110可以由导光组件108贴近不透光层102的一顶面部分构成，即将导光组件108的顶面部分雾化处理或形成非平面结构，以将射入光学感测模块10光线漫射后，导入导光组件108；或者，扩散层110也可以是布设有涂层或粒子的一透明导光膜，设置于不透光层102与导光组件108之间，以将射入光学感测模块10光线漫射后，导入导光组件108。因此，本发明实施例的光学感测模块10利用扩散层110的均光扩散构造，将射入光学感测模块的光线均匀地导入导光组件108，并且由导光组件108收集至光学传感器104，以得到较佳的接收光视角FOV以及感测效率。
详细而言，光学感测模块10的开孔106具有一直径W1，光学传感器104具有一深度D1。当“开孔106的直径W1越小”或者“深度D1越大”时，则光学感测模块10的接收光视角FOV的范围越小，且会导致光线难以传递至光学传感器104。然而，当本发明实施例的光学感测模块10应用于一较深或者开孔较小的结构时，通过扩散层110将射入光学感测模块10的光线均匀扩散，以均匀地通过导光组件108收集至光学传感器104，能够提高光学感测模块10的接收光视角FOV，进而提升光学感测模块10的感测效率。
在一实施例中，所述导光组件108可以为聚碳酸酯/压克力合胶(Polycarbonate，PC/Polymethyl methacrylate，PMMA)或玻璃等透明材质制成的导光柱，所述导光组件108收集通过扩散层110扩散后射入光学感测模块10的光线，并将光线传导至光学传感器104；然而，在其它实施例中，所述导光组件108也可为由光线反射层环绕的空腔构成。举例而言，由于所述光学感测模块10实际应用时通常是设置于电子装置内部，故所述导光组件108的一中央部108a可以为电子装置内部的空腔，而所述导光组件108的一外周部108b是环绕所述中央部108a，所述外周部108b可设置由反光板或反光涂料组成的光线反射层，如此所述导光组件108也可收集通过扩散层110扩散后射入光学感测模块10的光线，并将光线传导至光学传感器104。
由于本发明是于不透光层102与导光组件108之间设有扩散层110，故在一实施例中，当射入光线均匀地通过扩散层110打散后，导光组件108毋需与开孔106或光学传感器104精准对位(in alignment)，即可收集到较大范围光线，进而取得较大的接收光视角FOV。此外，当射入光线均匀地通过扩散层110后，导光组件108可有效地将经过漫射后的光线收集至光学传感器104，进而提高光学感测模块10的一感度。如此一来，本发明的光学感测模块便可应用于较深且开孔较小的结构中，达到例如一环境光传感器(ambient lightsensor，ALS)所需的广收光角的功能。
请参考图2，图2为本发明实施例的光学感测模块10与现有的一光学感测模块应用于开孔106的直径W1为1毫米(mm)且深度D1为0.5毫米的结构时，光学传感器104的接收光视角FOV范围与能量强度的对照示意图。其中图2的X轴坐标为接收光视角FOV的角度，Y轴坐标为光学传感器104所接收的一相对能量强度百分比，本领域技术人员可以理解相对能量强度百分比是通过量测各个接收光视角下光学传感器104所接收的光线的能量强度后，经过标准化(normalize)所得的百分比数值结果。在图2中，实线曲线L1表示未配置任何导光结构及均光结构的光学感测模块的接收光视角FOV与能量强度的关系，点线曲线L2表示配置本发明光学感测模块10的接收光视角FOV与能量强度的关系。若以相对能量强度50％作为光学传感器14可良好感测的标准，当所应用的结构的开孔的直径W1较小(1毫米)但所应用的光学传感器104深度D1较浅(0.5毫米)时，现有的光学感测模块的接收光视角FOV约为±40度以内，相较之下，本发明实施例的光学感测模块10的接收光视角范围约为±50度。也就是说，当应用于开孔较小的结构时，应用本发明实施例的光学感测模块10的接收光视角FOV大于现有的光学感测模块。
另一方面，请参考图3，图3为本发明实施例的光学感测模块10与现有的一光学感测模块应用于开孔106的直径W1为5毫米(mm)且深度D1为3.5毫米的结构时，光学传感器104的接收光视角FOV范围与能量强度的对照示意图。图3的X轴坐标为接收光视角FOV的角度，Y轴坐标为光学传感器104所接收的相对能量强度百分比。在图3中，实线曲线L1表示未配置任何导光结构及均光结构的接收光视角FOV与能量强度的关系，而点线曲线L2表示配置本发明实施例的光学感测模块10的接收光视角FOV与能量强度的关系。当所应用的结构的开孔的直径W1较大(5毫米)但所应用结构的光学传感器104深度D1较深(3.5毫米)时，现有的光学感测模块的接收光视角FOV约为±35度以内，相较之下，本发明实施例的光学感测模块10的接收光视角范围约为±50度。也就是说，当应用于光学传感器104较深的结构时，应用本发明实施例的光学感测模块10的接收光视角FOV大于现有的光学感测模块。
另一方面，请参考图4，图4为本发明实施例的光学感测模块10与现有的两种不同光学感测模块于开孔106的直径W1为1毫米(mm)且深度D1为3.5毫米的结构时，光学传感器104的接收光视角FOV范围与能量强度的对照示意图。图4的X轴坐标为接收光视角FOV的角度，Y轴坐标为光学传感器104所接收的相对能量强度百分比。在图4中，实线曲线L1表示未配置任何导光结构及均光结构的接收光视角FOV与能量强度的关系，而点线曲线L2表示配置本发明实施例的光学感测模块10的接收光视角FOV与能量强度的关系，以及短线曲线L3表示配置有均光结构但未设置任何导光结构的光学感测模块的接收光视角FOV与能量强度的关系。当所应用的结构的开孔的直径W1较小(1毫米)且所应用结构的光学传感器104深度D1较深(3.5毫米)时，未配置任何导光结构及均光结构的光学感测模块的接收光视角FOV约将缩小至约±10度以内；另一方面，在配置有均光结构但未设置任何导光结构的光学感测模块中，可以注意到光学传感器所接收到的能量强度随着接收光视角FOV扩大其衰减幅度也相当剧烈，使得其接收光视角FOV仅为约±25度以内，这将对其感测效率造成负面影响。相较之下，本发明实施例的光学感测模块10的接收光视角范围不仅仍可维持约为±60度，且可以发现光学传感器104所接收到的能量强度随着接收光视角FOV扩大其衰减幅度相对缓和，确实可使本发明实施例的光学感测模块10维持较佳的收光角度以及感测效率。
由上述可知，当本发明实施例的光学感测模块10所应用的结构的开孔106直径W1较小或光学传感器104深度D1较深时，本发明实施例的光学感测模块10可具有较大的可接收光视角FOV以及较高的感度。简言之，本发明实施例的光学感测模块10应用于开孔106直径W1小于5毫米(且尤其小于3毫米)或光学传感器104深度D1大于0.5毫米(且尤其大于2毫米)的构造中时，相较于现有感测模块即具有维持较佳的收光角度以及感测效率的功效；当应用于开孔106直径W1小于等于1毫米或深度D1大于等于3.5毫米的构造中时，本发明实施例的光学感测模块10更具有突出的功效。特别是对于应用在开孔106直径W1较小且光学传感器104深度D1也较深的结构中时，本发明实施例的光学感测模块10维持较佳的收光角度以及感测效率的效果相较于现有感测模块尤为显著。换言的，若定义一宽深比R为开孔106直径W1与光学传感器104深度D1的比值，则当所述宽深比R小于等于1.5时，应用本发明实施例的光学感测模块10的功效尤为显著。
值得注意的是，本发明的光学感测模块不限于图1的实施态样，请参考图5至图8。图5至图8为本发明实施例的一光学感测模块50、一光学感测模块60、一光学感测模块70、一光学感测模块80的示意图。图5至图8为与图1具有相似结构的光学感测模块，因此，光学感测模块50～80沿用与光学感测模块10相同功能的组件符号。其中，图5与图1不同的地方在于，光学感测模块50另包含一透光层512设置于不透光层102之上，所述透光层512可为电子装置的面板或壳体等构造。
图6与图1不同的地方在于，除了光学感测模块60另包含一透光层612设置于不透光层102之上以外，扩散层110是设置于不透光层102与导光组件108之间，更详细而言，扩散层110可贴附在不透光层102的开孔106上，而与导光组件108为分开的。
图7与图1不同的地方在于，图7揭露了的光学感测模块70的光学传感器104可包含一光学传感器发光部704E及一光学传感器收光部704D，以分别用来发射一感测光线以及接收一入射光线。而导光组件108可包含一间隔714，所述间隔714将导光组件108分隔为一导光组件发光部708E及一导光组件收光部708D，以用来导引光学传感器发光部704E所发出的光线，以及导引从外部接收的入射光线，并避免光学传感器发光部704E所发出的光线直接影响光学传感器收光部704D。值得注意的是，光学感测模块70的扩散层110可以仅设置在对应于光学传感器收光部704D以及导光组件收光部708D的区域，以用来打散从外部接收的入射光线。
图8与图1不同的地方在于，图8的光学感测模块80另包含一透光层812、一光学传感器发光部804E及一光学传感器收光部804D。其中透光层812设置于不透光层102之上，而导光组件108可包含一间隔814，所述间隔814将导光组件108分隔为一导光组件发光部808E及一导光组件收光部808D。此外，光学感测模块80的扩散层110是设置于不透光层102与导光组件108之间，其中，扩散层110可以贴附在不透光层102的开孔上，而与导光组件108为分开的。值得注意的是，光学感测模块80的扩散层110可以仅设置在对应于光学传感器收光部804D以及导光组件收光部808D的区域。
需注意的是，本领域的技术人员可根据不同系统需求适当设计光学感测模块。举例来说，导光组件的外观形状或者扩散层的材质，上述实施例皆可根据用户或装置的需求来调整，而不限于此，皆属本发明的范畴。
综上所述，本发明提供一种光学感测模块，以于应用于较深或收光开孔较小的结构时，保持光学感测模块宽广的光接收视角的范围，以达到环境光传感器的广收光角的功能。
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 (10)

1.一种光学感测模块，其特征在于，包含：
一不透光层，所述不透光层设有一开孔；
一光学传感器；
一导光组件，设置于所述不透光层与所述光学传感器之间，以将通过所述开孔的光线导引至所述光学传感器；以及
一扩散层，设置于所述不透光层与所述导光组件之间，以扩散进入所述导光组件的所述光线。
2.如权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，所述扩散层为一结构性扩散构造。
3.如权利要求2所述的光学感测模块，其特征在于，所述结构性扩散构造是经雾化处理或形成非平面结构。
4.如权利要求2所述的光学感测模块，其特征在于，所述涂层粒子扩散构造是布设有涂层或粒子的一透明导光膜。
5.如权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，所述扩散层为一涂层粒子扩散构造。
6.如权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，所述导光组件为透明材质制成的导光柱。
7.如权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，所述导光组件由光线反射层环绕的空腔构成。
8.如权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，所述光学传感器包含一光学传感器发光部及一光学传感器收光部。
9.如权利要求8所述的光学感测模块，其特征在于，所述导光组件包含一间格将所述导光组件分隔为一导光组件发光部及一导光组件收光部。
10.如权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，所述开孔由一油墨定义，或者所述开孔由透明材质构成。
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