TW202416035A - Sensing device - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種感測裝置。The present invention relates to a sensing device.
異物偵測(Foreign Object Detection,FOD)技術常使被用於偵測金屬異物。舉例來說,在無線充電技術中,異物偵測技術可以用來偵測充電器與接收器之間的金屬物體,以避免金屬物體影響充電的效率。然而,由於目前的異物偵測技術僅能偵測金屬異物,因此異物偵測技術的運用範圍狹窄。舉例來說,若要利用現有的異物偵測技術偵測玻璃的表面是否有遮蔽物,由於前述遮蔽物可能是各種不同材質的物體(例如樹葉、紙張等),則需要克服目前異物偵測技術沒辦法偵測金屬以外之其他材質的問題。Foreign Object Detection (FOD) technology is often used to detect metallic foreign objects. For example, in wireless charging technology, foreign object detection technology can be used to detect metallic objects between the charger and the receiver to prevent metallic objects from affecting the efficiency of charging. However, since current foreign object detection technology can only detect metallic foreign objects, the scope of application of foreign object detection technology is narrow. For example, if you want to use existing foreign object detection technology to detect whether there is an obstruction on the surface of the glass, since the aforementioned obstruction may be objects of various materials (such as leaves, paper, etc.), you need to overcome the problem that current foreign object detection technology cannot detect materials other than metal.
本發明提供一種感測裝置,可以改善傳統異物偵測技術不能偵測金屬以外之其他材質的問題。The present invention provides a sensing device that can improve the problem that traditional foreign object detection technology cannot detect materials other than metal.
本發明的至少一實施例提供一種感測裝置。感測裝置包括基板、導光板、發光二極體以及感光元件。導光板包括第一部分、第二部分以及轉折部。第一部分位於基板的側面。第一部分具有至少一空腔。第二部分位於基板的第一面之上。轉折部連接第一部分以及第二部分。發光二極體位於空腔中。感光元件位於空腔中。At least one embodiment of the present invention provides a sensing device. The sensing device includes a substrate, a light guide plate, a light emitting diode and a photosensitive element. The light guide plate includes a first part, a second part and a turning portion. The first part is located on the side of the substrate. The first part has at least one cavity. The second part is located on the first surface of the substrate. The turning portion connects the first part and the second part. The light emitting diode is located in the cavity. The photosensitive element is located in the cavity.
基於上述,可以藉由光線的變化感測基板的第一面之上是否具有異物。Based on the above, whether there is foreign matter on the first surface of the substrate can be sensed by the change of light.
圖1A、圖1B與圖1C是依照本發明的一實施例的一種感測裝置10A在不同方向上的剖面示意圖,其中圖1C對應於圖1A與圖1B中線A-A’的位置,且圖1A與圖1B分別對應於圖1B中線B-B’與線C-C’的位置。請參考圖1A至圖1C,感測裝置10A包括基板100、導光板200、發光二極體420以及感光元件430。在本實施例中,感測裝置10A還包括線路板410、擋牆結構440、反射鍍膜300、濾光層310以及稜鏡結構320(或增亮膜)。FIG. 1A, FIG. 1B and FIG. 1C are cross-sectional schematic diagrams of a sensing device 10A in accordance with an embodiment of the present invention in different directions, wherein FIG. 1C corresponds to the position of the line A-A' in FIG. 1A and FIG. 1B, and FIG. 1A and FIG. 1B correspond to the positions of the line B-B' and the line C-C' in FIG. 1B, respectively. Referring to FIG. 1A to FIG. 1C, the sensing device 10A includes a
在一些實施例中,基板100的材料包括玻璃、石英、有機聚合物或不透光/反射材料(例如:導電材料、金屬、晶圓、陶瓷或其他可適用的材料)或是其他可適用的材料。在一些實施例中,基板100例如為顯示模組的蓋板,但本發明不以此為限。基板100包括第一面102、第二面104以及連接第一面102與第二面104的側面106。In some embodiments, the material of the
導光板200包括第一部分210、轉折部220以及第二部分230。在一些實施例中,導光板200的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)或其他合適的材料。The
第一部分210位於基板100的側面106,且大致上平行於側面106。第一部分210具有至少一個空腔T。第二部分230位於基板100的第一面102之上,且大致上平行於第一面102。轉折部220連接第一部分210以及第二部分230。在一些實施例中,第一部分210的外表面212與第二部分230的外表面232分別平行於基板100的側面106與第一面102。The
在一些實施例中,第一部分210、轉折部220以及第二部分230依序連接,且一體成形。在一些實施例中,第一部分210與第二部分230分別沿著第一方向D1與第二方向D2延伸,其中第一方向D1垂直於第二方向D2。在一些實施例中,第一部分210的外表面212與轉折部220的外表面222之間的夾角θ1為45度,且第二部分232的外表面232與轉折部220的外表面222之間的夾角θ2為45度,但本發明不以此為限。在其他實施例中,轉折部220的外表面222為弧面。In some embodiments, the
多個發光二極體420、多個感光元件430以及多個擋牆結構440位於線路板410之上,且位於導光板200的空腔T中。發光二極體420以及感光元件430電性連接至線路板410。發光二極體420、感光元件430以及擋牆結構440沿著第三方向D3排列,其中擋牆結構440將導光板200的空腔T分隔成多個第一容納空間210a以及第二容納空間210b。第一容納空間210a以及第二容納空間210b沿著第三方向D3排列。舉例來說,第一容納空間210a以及第二容納空間210b交替排列。發光二極體420以及感光元件430分別位於第一容納空間210a以及第二容納空間210b中,且擋牆結構440位於發光二極體420與感光元件430之間。在一些實施例中,擋牆結構440包括吸光材料或反射材料,藉此避免相鄰之發光二極體420與感光元件430互相干擾。A plurality of
在本實施例中,由於發光二極體420以及感光元件430可以共用同一個線路板410以及同一個導光板200,因此,可以節省感測裝置10A的製造成本。In this embodiment, since the
在本實施例中,導光板200的第一部分210包括位於空腔T中的多個第一凸起結構P1以及多個第二凸起結構P2。第一凸起結構P1以及第二凸起結構P2分別重疊於發光二極體420以及感光元件430。擋牆結構440位於第一凸起結構P1與第二凸起結構P2之間。在一些實施例中,第一凸起結構P1的寬度W1大於第二凸起結構P2的寬度W2。In this embodiment, the
反射鍍膜300位於轉折部220上。舉例來說,反射鍍膜300位於轉折部220的外表面222上。在一些實施例中,反射鍍膜300自轉折部220的外表面222延伸至第二部分230的外表面232。在一些實施例中,發光二極體420所發出之光線L1從導光板200之第一凸起結構P1的入光區214a進入導光板200,並於轉折部220處被折射進入第二部分230,接著從第二部分230的出光區234a離開導光板200。The
此外,外界之光線L2(例如是光線L1被基板100的第一面102上之物體反射後所形成的光線)從導光板200之第二部分230的入光區234b進入導光板200,並於轉折部220處被折射進入第一部分210,接著從第一部分210的第二凸起結構P2的出光區214b離開導光板200,並被感光元件430所接收。In addition, external light L2 (for example, light formed after the light L1 is reflected by an object on the
在本實施例中,透過基板100的第一面102上之物體將光線反射回到導光板200,並使感光元件430接收光線而產生訊號。透過訊號的變化可以辨識基板100的第一面102上之物體。在一些實施例中,遮蔽感光元件430的底部,以減少雜散光對感光元件430的影響。舉例來說,透過線路板410遮蔽感光元件430的底部,以減少雜散光對感光元件430的影響。In this embodiment, the light is reflected back to the
在本實施例中,由於光線L1的與光線L2可以在基板100的表面上行進,因此,可以偵測到厚度很薄的物體,並使光線的能量利用率最大化。In this embodiment, since the light ray L1 and the light ray L2 can travel on the surface of the
在一些實施例中,出光區234a與入光區234b例如為第二部分230的同一面(例如為感測面S)上的不同區域。換句話說,出光區234a與入光區234b可以為共平面。In some embodiments, the
在本實施例中,透過反射鍍膜300反射光線L1、L2,但本發明不以此為限。在其他實施例中,於轉折部220上設置反射鍍膜300以外的其他反射結構,並透過前述反射結構來反射光線L1、L2。In this embodiment, the light rays L1 and L2 are reflected by the
濾光層310設置於第二部分230上,且覆蓋感測面S上的出光區234a與入光區234b。在一些實施例中,發光二極體420為紅外光發光二極體,感光元件430為紅外光感光元件,且濾光層310為可見光濾光層,其中可見光濾光層可以用於避免可見光干擾感光元件430。在一些實施例中,濾光層310的材料包括油墨或其他合適的材料。The
稜鏡結構320位於濾光層310上,且用於提升離開導光板200之光線L1以及進入導光板200之光線L2的準直程度。The
圖2A與圖2B是依照本發明的一實施例的一種感測裝置10B在不同方向上的剖面示意圖,其中圖2B對應於圖2A中線A-A’的位置,且圖2A對應於圖2B中線B-B’的位置。在此必須說明的是,圖2A和圖2B的實施例沿用圖1A至圖1C的實施例的元件標號與部分內容,其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件,並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例,在此不贅述。FIG. 2A and FIG. 2B are cross-sectional schematic diagrams of a sensing device 10B according to an embodiment of the present invention in different directions, wherein FIG. 2B corresponds to the position of the line A-A' in FIG. 2A, and FIG. 2A corresponds to the position of the line B-B' in FIG. 2B. It must be noted that the embodiments of FIG. 2A and FIG. 2B use the component numbers and partial contents of the embodiments of FIG. 1A to FIG. 1C, wherein the same or similar numbers are used to represent the same or similar components, and the description of the same technical contents is omitted. The description of the omitted parts can refer to the aforementioned embodiments, and will not be repeated here.
圖2A與圖2B的感測裝置10B與圖1A至圖1C的感測裝置10A的差異包括:感測裝置10B的第一凸起結構P1A包括透鏡,且第一凸起結構P1A例如為全內反射透鏡(total internal reflection lens)。The difference between the sensing device 10B in FIGS. 2A and 2B and the sensing device 10A in FIGS. 1A to 1C includes that the first protruding structure P1A in the sensing device 10B includes a lens, and the first protruding structure P1A is, for example, a total internal reflection lens.
請參考圖2A與圖2B,導光板200的第一部分210包括位於空腔T中的多個第一凸起結構P1A以及多個第二凸起結構P2。第一凸起結構P1A以及第二凸起結構P2分別重疊於發光二極體420以及感光元件430。在一些實施例中,發光二極體420所發出之光線L1從導光板200之第一凸起結構P1A的入光區214a進入導光板200,並於轉折部220處被折射進入第二部分230,接著從第二部分230的出光區234a離開導光板200。第一凸起結構P1A具有透鏡的功能,且可用於提升進入導光板200之光線L1的準直程度。2A and 2B , the
圖3是依照本發明的一實施例的一種感測裝置10C的剖面示意圖。在此必須說明的是,圖3的實施例沿用圖2A與2B的實施例的元件標號與部分內容,其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件,並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例,在此不贅述。FIG3 is a cross-sectional schematic diagram of a
圖3的感測裝置10C與圖2A與圖2B的感測裝置10B的差異包括:感測裝置10C的轉折部220的外表面222A為弧面。The difference between the
請參考圖3,轉折部220的外表面222A為弧面,且反射鍍膜300位於轉折部220上。舉例來說,反射鍍膜300位於轉折部220的外表面222A上。在一些實施例中,反射鍍膜300自轉折部220的外表面222A延伸至第二部分230的外表面232。外表面222A為弧面可以提升光線的準直程度。3 , the
圖4A是依照本發明的一實施例的一種感測裝置10D在的剖面示意圖。圖4B是圖4A的區域R的局部放大示意圖。圖4C是沿著圖4B的線A-A’的剖面示意圖。圖4D是依照本發明的一實施例的一種感測裝置10D在的局部立體示意圖。在此必須說明的是,圖4A至圖4D的實施例沿用圖1A至圖1C的實施例的元件標號與部分內容,其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件,並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例,在此不贅述。FIG. 4A is a schematic cross-sectional view of a
請參考圖4A至圖4D,在本實施例中,感測裝置10D包括基板100、導光板200、發光二極體420、感光元件430、外框510以及飾件520。4A to 4D , in this embodiment, the
請參考圖4A至圖4D,導光板200、發光二極體420以及感光元件430設置於外框510的容置空間510a中。在一些實施例中,透過固定件(未繪出)而將導光板200固定於外框510上,前述固定件例如為夾具、螺絲或其他合適的構件。在一些實施例中,透過超音波熔接法而直接將導光板200固定於外框510上。在一些實施例中,導光板200上設置有反射鍍膜(未繪出)。在一些實施例中,外框510的容置空間510b中設置有顯示模組(未繪出),而基板100可作為顯示模組的蓋板。在一些實施例中,容置空間510a與容置空間510b彼此分離,但本發明不以此為限。在其他實施例中,容置空間510a與容置空間510b連接在一起。飾件520設置於外框510上,且用於遮蔽外框510的邊框。Please refer to Figures 4A to 4D, the
在一些實施例中,感測裝置10D例如為車用的抬頭顯示裝置,且感測裝置10D中的導光板200、發光二極體420以及感光元件430可以用於感測基板100的表面是否存在異物(例如名片、信用卡、筆、發票等),由於光線L1的與光線L2可以在基板100的表面上行進,因此,可以偵測到厚度薄且重量輕的異物(例如紙片)。In some embodiments, the
此外,由於導光板200、發光二極體420以及感光元件430直接設置於用於容納顯示模組的外框510中,不需要額外設置相機來進行異物偵測。因此,除了可以不需要使用到高成本的相機影像辨識技術之外,還可以節省額外設置相機所需的空間。In addition, since the
圖5是依照本發明的一實施例的一種感測裝置10E在的剖面示意圖。在此必須說明的是,圖5的實施例沿用圖1A至圖1C的實施例的元件標號與部分內容,其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件,並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例,在此不贅述。FIG5 is a cross-sectional schematic diagram of a sensing device 10E according to an embodiment of the present invention. It should be noted that the embodiment of FIG5 uses the component numbers and partial contents of the embodiments of FIG1A to FIG1C, wherein the same or similar numbers are used to represent the same or similar components, and the description of the same technical contents is omitted. The description of the omitted parts can be referred to the aforementioned embodiments, and will not be repeated here.
圖5的感測裝置10E與圖1A至圖1C的感測裝置10A的差異包括:感測裝置10E更包括顯示模組610。The difference between the sensing device 10E in FIG. 5 and the sensing device 10A in FIG. 1A to FIG. 1C includes that the sensing device 10E further includes a display module 610 .
請參考圖5,顯示模組610位於基板100的第二面104下方。線路板410位於顯示模組610下方。電子元件412a~412f設置於線路板410上,且顯示模組610透過電路板620而電性連接至電子元件412a~412f中的至少一者。在一些實施例中,電子元件412a~412f包括晶片、被動元件或其他電子元件。5 , the display module 610 is located below the
在一些實施例中,線路板410例如為顯示模組610的系統電路板,且發光二極體420以及感光元件430設置於系統電路板上。因此,可以節省感測裝置10E的生產成本。In some embodiments, the
10A,10B,10C,10D,10E:感測裝置
100:基板
102:第一面
104:第二面
106:側面
200:導光板
210:第一部分
210a:第一容納空間
210b:第二容納空間
212,222,232,222A:外表面
214a,234b:入光區
214b,234a:出光區
220:轉折部
230:第二部分
300:反射鍍膜
310:濾光層
320:稜鏡結構
410:線路板
412a~412f:電子元件
420:發光二極體
430:感光元件
440:擋牆結構
510:外框
510a,510b:容置空間
520:飾件
610:顯示模組
A-A’,B-B’,C-C’:線
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
L1,L2:光線
P1,P1A:第一凸起結構
P2:第二凸起結構
R:區域
S:感測面
T:空腔
W1,W2:寬度
θ1,θ2:夾角
10A, 10B, 10C, 10D, 10E: sensing device
100: substrate
102: first surface
104: second surface
106: side surface
200: light guide plate
210:
圖1A、圖1B與圖1C是依照本發明的一實施例的一種感測裝置在不同方向上的剖面示意圖。 圖2A與圖2B是依照本發明的一實施例的一種感測裝置在不同方向上的剖面示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例的一種感測裝置的剖面示意圖。 圖4A是依照本發明的一實施例的一種感測裝置在的剖面示意圖。 圖4B是圖4A的局部放大示意圖。 圖4C是沿著圖4B的線A-A’的剖面示意圖。 圖4D是依照本發明的一實施例的一種感測裝置在的局部立體示意圖。 圖5是依照本發明的一實施例的一種感測裝置在的剖面示意圖。 Figures 1A, 1B and 1C are schematic cross-sectional views of a sensing device according to an embodiment of the present invention in different directions. Figures 2A and 2B are schematic cross-sectional views of a sensing device according to an embodiment of the present invention in different directions. Figure 3 is a schematic cross-sectional view of a sensing device according to an embodiment of the present invention. Figure 4A is a schematic cross-sectional view of a sensing device according to an embodiment of the present invention. Figure 4B is a partially enlarged schematic view of Figure 4A. Figure 4C is a schematic cross-sectional view along line A-A’ of Figure 4B. Figure 4D is a partial three-dimensional schematic view of a sensing device according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is a schematic cross-sectional view of a sensing device according to an embodiment of the present invention.
10A:感測裝置 10A: Sensing device
100:基板 100: Substrate
102:第一面 102: First page
104:第二面 104: Second side
106:側面 106: Side
200:導光板 200: Light guide plate
210:第一部分 210: Part 1
210a:第一容納空間 210a: The first storage space
212,222,232:外表面 212,222,232: External surface
214a:入光區 214a: Light entry area
234a:出光區 234a: Light exit area
220:轉折部 220: Turning point
230:第二部分 230: Part 2
300:反射鍍膜 300:Reflective coating
310:濾光層 310: Filter layer
320:稜鏡結構 320: Prismatic structure
410:線路板 410: Circuit board
420:發光二極體 420: LED
A-A’:線 A-A’: line
D1:第一方向 D1: First direction
D2:第二方向 D2: Second direction
D3:第三方向 D3: Third direction
L1:光線 L1: Light
S:感測面 S: Sensing surface
T:空腔 T: Cavity
θ1,θ2:夾角 θ1,θ2: angle
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