专利名称：光学感测模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学感测模块，且特别是有关于一种薄型化的光学感测模块。
背景技术：
随着资讯技术、无线移动通讯和资讯家电的快速发展与应用，为了达到操作更 人性化的目的，许多资讯产品，如智能型手机、笔记型电脑等，多配有光学手指导航模块 (optical finger navigation，OFN)。在公知的光学手指导航模块中，多半采用红外线发光 二极管作为光源，而红外线发光二极管所发出的红外光经棱镜投射至使用者的手指上，手 指的影像则通过影像感测器(例如互补金属氧化物半导体影像感测器)撷取。接着，在手 指的影像被影像感测器撷取之后，可利用影像处理方法来分析不同时间点所撷取的影像的 差异性，借以判断手指移动的方向和距离。然而，在公知的光学手指导航模块中，影像感测器(例如互补金属氧化物半导体 影像感测器)多为不透光的芯片，且通常需搭配透镜方可撷取到良好的手指影像，影像感 测器以及透镜的设置使得公知的光学手指导航模块皆具有一定的厚度与体积，不易于薄型 化。举例而言，在美国专利第7045775号、美国专利第7161682号、美国专利第6433780号、 美国专利第5686720号、美国专利第7408718号以及美国专利公开20100071967号中所公 开的光学手指导航模块皆有不易于薄型化的缺点。
发明内容
本发明提供一种薄型化光学感测模块。本发明提供一种光学感测模块，其包括光传导件、光源、遮光元件、多个光感测器 以及光学元件。光传导件具有入光面以及出光面，入光面与出光面间具有夹角。光源适于 提供光线，而光线由入光面进入光传导件，并从出光面离开光传导件。遮光元件配置于出光 面的部分区域上。多个光感测器配置于遮光元件上。光学元件配置于出光面的上方，其中 光感测器与遮光元件位于光学元件与光传导件之间，光学元件具有触碰表面，光线从出光 面离开光传导件之后会穿过光学元件，当物体触碰触碰表面时，光线被反射而被光感测器 所接收。在本发明的一实施例中，前述的光传导件更具有光学面，而光学面与出光面相对。在本发明的一实施例中，前述的光传导件具有多个光学微结构，这些光学微结构 位于光学面上。在本发明的一实施例中，前述的多个光学微结构包括多个V形槽或多个散射网
点ο在本发明的一实施例中，前述的光源包括非可见光源。在本发明的一实施例中，前述的遮光元件包括反射层或光吸收层。在本发明的一实施例中，前述的遮光元件包括多个阵列排列的遮光图案以及多个 由遮光图案所定义出的出光开口，遮光图案与出光开口沿着行方向以及列方向交替排列。
在本发明的一实施例中，前述的排列于同一列的遮光图案及出光开口沿着列方向 交替排列，而排列于同一行的遮光图案及出光开口沿着行方向交替排列。在本发明的一实施例中，前述的出光开口分布于光感测器之间。在本发明的一实施例中，前述的光学元件为微透镜阵列基板(micro-lensarray substrate)，而此微透镜阵列基板具有触碰表面以及与触碰表面相对的微透镜表面，且微 透镜表面面向出光面。在本发明的一实施例中，前述的光学元件包括盖板以及微透镜阵列基板。盖板具 有触碰表面。微透镜阵列基板配置于盖板与光传导件之间。微透镜阵列基板具有微透镜表 面，且微透镜表面面向盖板。在本发明的一实施例中，前述的光线从出光面离开时，其发散角度低于40度，光 学元件包括盖板，而盖板具有触碰表面。在本发明的一实施例中，前述的光学元件包括准直透镜(collimated lens)。在本发明的一实施例中，前述的光传导件为彩色滤光基板或主动元件阵列基板。基于上述，在本发明的光学感测模块中，通过将光感测器配置于光传导件的部分 出光面上，使得本发明的光学感测模块可有效地薄型化。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图 作详细说明如下。
图1为本发明第一实施例的光学感测模块剖面示意图 图2为本发明第一实施例的遮光元件俯视示意图；图3、图4A、图4B、图5A、图5B为本发明-一实施例的光学感测模块剖面示意图6为本发明第二实施例的光学感测模块剖面示意图O其中，附图标记100,300光学感测模块IOOd 触碰表面110 光传导件IlOaUlOa'入光面IlOb 出光面IlOc光学面112 光学微结构120 光源130 遮光元件132 遮光图案H 出光开口140 光感测器150 光学元件152 微透镜阵列基板154 盖板200 显示面板C 彩色滤光基板T 主动元件阵列基板S 微透镜表面θ、θ1、 θ 2、 α 夹角L、L，光线F 物体P 隹占 ν 、、^ \\\A 触碰点D 盖板厚度K 手指纹路间隙
具体实施例方式第一实施例图1为本发明第一实施例的光学感测模块剖面示意图。请参照图1，本实施例的 光学感测模块100可包括光传导件110、光源120、遮光元件130、多个光感测器140以及光 学元件150。光传导件110具有入光面IlOa以及出光面110b，入光面IlOa与出光面IlOb 间具有夹角Θ。详言之，入光面IlOa与出光面IlOb可相连接，入光面IlOa与出光面IlOb 间具有夹角Θ，夹角θ例如为90°。但，本发明不限于此，入光面IlOa与出光面IlOb间 的夹角θ可依实际需求做不同的设计。光传导件110更具有光学面110c，光学面IlOc与出光面IlOb相对。光传导件110 可进一步地具有多个光学微结构112，这些光学微结构112位于光学面IlOc上。这些光学 微结构112可包括多个V形槽或多个散射网点。这些V形槽或散射网点可使光源120所发 出的光线L均勻地由出光面IlOb出射。在本实施例中，光传导件110的材质可为聚甲基丙 烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚碳酸脂(polycarbonate，PC)、乙烯对苯二 甲酸酯(polyethylene terephthalate, PET)或玻璃，但本发明并不以此为限。光源120适于提供光线L，而光线L由入光面IlOa进入光传导件110，并从出光面 1 IOb离开光传导件110。详言之，光线L由入光面1 IOa进入光传导件110后，可通过光学微 结构112反射至出光面IlOb出射。在本实施例中，光源120包括非可见光源。举例而言， 光源 120 例如为红外线发光二极管(infrared ray light-emitting diode, IR LED)，但本 发明并不以此为限。遮光元件130覆盖出光面IlOb的部分区域。举例而言，遮光元件130可包括多个 阵列排列的遮光图案132以及多个由这些遮光图案132所定义出的出光开口 H，遮光图案 132与出光开口 H沿着行方向以及列方向交替排列。详言之，排列于同一列的遮光图案132 及出光开口 H沿着列方向交替排列，而排列于同一行的遮光图案132及出光开口 H沿着行 方向交替排列，换言之，遮光图案132与出光开口 H以形成棋格状的交替排列，例如为图2 中所示。但，本发明不限于此，在其他实施例中，遮光元件130亦可为具有多个开口的一片 或多片遮光板，而前述的开口例如是均勻地分布在遮光板中。值得一提的是，光源120所发出的光线L并不会完全被遮光元件130阻挡，意即， 光线L仍可通过出光开口 H自出光面IlOb出射，进而供感测之用。在本实施例中，遮光元 件130例如为反射层或光吸收层，遮光元件130材质的选用以能够反射或吸收光线的材质 为佳，例如金属、白色反射片(white sheet)或吸光树脂等。多个光感测器140配置于遮光元件130上。举例而言，各光感测器140可分别配 置于各遮光图案132上。换言之，由遮光图案132所定义出的出光开口 H分布于这些光感 测器140之间。值得一提的是，通过上述的配置方式使得光感测器140可整合于光传导件 110上，进而使本实施例的光学感测模块100可有效地薄型化。光学元件150配置于出光面IlOb的上方，其中光感测器140与遮光元件130位 于光学元件150与光传导件110之间。光学元件150具有触碰表面100d，光线L从出光面 IlOb离开光传导件110之后会穿过光学元件150，当物体F触碰到触碰表面IOOd时，光线 L会被物体反射而被光感测器140所接收。举例而言，光学元件150可为微透镜阵列基板152 (micro-lensarraysubstrate)，此微透镜阵列基板具有触碰表面IOOd以及与触碰表面IOOd相对的微透 镜表面S，且微透镜表面S面向出光面110b。这样一来，当光线L自出光面IlOb离开光传 导件110后，光线L可通过微透镜阵列基板中的多个微透镜有效地收敛至多个焦点P上，这 些焦点P位于触碰表面IOOd上。如此一来，当物体F触碰触碰表面IOOd时，由物体F上某 一触碰点A反射出的光束L’，其发散程度较小。换言之，由物体F上某一触碰点A反射出的 光线L’可精准地投射到触碰点A下方周围的光感测器140上，进而使得本实施例的光学感 测模块100可准确地感测出物体F的形状、移动方向及位置。在其他实施例中，光学元件150可包括微透镜阵列基板152以及盖板154。盖板 154具有触碰表面100d，微透镜阵列基板152配置于盖板巧4与光传导件110之间，微透镜 阵列基板152具有微透镜表面S，且微透镜表面S面向盖板154，例如为图3中所示。值得 一提的是，盖板152的触碰表面IOOd的位置例如位于微透镜阵列基板152的焦平面(focal plane)上。这样一来，光线L在穿过微透镜阵列基板152之后，即可聚焦于触碰表面IOOd 上。如此一来，当物体F触碰触碰表面IOOd时，由物体F上的某一触碰点A反射出光线L’ 便可更精准地投射到触碰点A下方周围的光感测器140上，而进一步地提升光学感测模块 100的感测灵敏度以及精准度。当然，光学元件150亦可包括准直透镜156(C0llimated lens)，例如为图4A及图 4B中所示。此准直透镜156 (collimated lens)的功能与微透镜阵列基板152类似。需特 别说明的是，当光学微结构112与光感测器140未重叠时(例如图4B中所示)，准直透镜 156可将光学微结构112反射出的光线L收集到触碰表面IOOd上，再将物体F反射的光线 L’传递至光感测器140上，而使得本实施例的光学感测模块100顺利地进行感测的动作。本实施例的光学感测模块100可进一步地整合在显示面板200中。详言之，本实 施例的光传导件Iio可以是显示面板200中的彩色滤光基板C，如图5A中所示。当然，在其 他实施例中，亦可选择显示面板200中主动元件阵列基板T作为光传导件110，如图5B中所 示。值得一提的是，若以主动元件阵列基板T作为光传导件110，可进一步地以部份彩色滤 光基板C制作微透镜阵列152并以其作为光学元件150使用。如此一来，采用此光学感测 模块100的显示面板200，其厚度其体积皆可获得最佳化。第二实施例图6为本发明第二实施例的光学感测模块300剖面示意图。本实施例的光学感测 模块300与第一实施例的光学感测模块100类似，以下仅就两者不同之处做说明，相同之处 便不再重述。请参照图6，本实施例的光学感测模块300包括光传导件110、光源120、遮光元件 130、多个光感测器140以及光学元件150。光传导件110具有入光面IlOa以及出光面110b， 入光面IlOa与出光面IlOb间具有夹角θ。光源120适于提供光线L，而光线L由入光面 IlOa进入光传导件110，并从出光面IlOb离开光传导件110。遮光元件130配置于出光面 IlOb的部分区域上。多个光感测器140配置于遮光元件130上。光学元件150配置于出 光面IlOb的上方，其中光感测器140与遮光元件130位于光学元件150与光传导件110之 间，光学元件具有触碰表面100d，光线L从出光面IlOb离开光传导件110之后会穿过光学 元件150，当物体F触碰触碰表面IOOd时，光线L被反射而被光感测器140所接收。值得一提的是，在本实施例中，当光源120所发出的光线L从出光面IlOb离开时，其发散角度α低于40度，本实施例的光学元件150例如为盖板154，而盖板IM具有触碰 表面100d。详言之，由于本实施例的光源120为指向性(directionality)光源，且本实施 例的光学微结构112具有特殊的角度设计，因此光线L可以较小的发散角α (较一致的方 向)离开出光面110b。这样一来，即便在无设置微透镜阵列基板152的情况下，当物体F触 碰触碰表面IOOd时，由物体F上的某一触碰点A反射出光线L’仍可精准地投射在与其对 应的光感测器140上，而使得本实施例的光学感测模块300无需通过微透镜阵列基板152 仍可正确地感测出物体F的形状、移动方向及位置。举例而言，当盖板154的厚度D为0. 1 厘米，手指纹路间隙K小于0. 1厘米时，光线L从出光面IlOb离开时其发散角度α可低于 40度，以使本实施例的光学感测模块300感测效果佳。但，本发明不限于此，上述的发散角 度α亦可视盖板1 厚度D及手指纹路间隙K的大小作适当地设计。本实施例的光学微结构112更具有特殊的设计，本实施例的光学微结构112例如 为V形槽，此V形槽具有第一表面Sl与第二表面S2，第一表面Sl与第二表面S2连接而构 成V形槽，其中，第一表面Sl与光学面IlOc夹有角度θ 1，第二表面S2与光学面IlOc夹有 角度θ 2。当光线L仅于入光面IlOa进入光传导件110时，角度θ 1较佳的是介于1° 10°之间，而角度较θ 2佳的是介于30° 45°之间。另外，光线L分别由入光面IlOa及 与入光面IlOa相对的另一入光面110a’进入光传导件110时，角度θ 1较佳的是小于35°， 而角度θ 2较佳的是小于50°。综上所述，在本发明的光学感测模块中，通过将光感测器整合在光传导件的部分 区域上，而使得本发明的光学感测模块可有效地薄型化。此外，本发明的光学感测模块亦可 通过在微透镜阵列基板上配置盖板，而使得本发明的光学感测模块感测的效果更佳。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种光学感测模块，其特征在于，包括一光传导件，具有一入光面以及一出光面，该入光面与该出光面间具有一夹角；一光源，适于提供一光线，而该光线由该入光面进入该光传导件，并从该出光面离开该 光传导件；一遮光元件，配置于该出光面的部分区域上；多个光感测器，配置于该遮光元件上；以及一光学元件，配置于该出光面的上方，其中这些光感测器与该遮光元件位于该光学元 件与光传导件之间，该光学元件具有一触碰表面，该光线从该出光面离开该光传导件之后 会穿过该光学元件，当一物体触碰该触碰表面时，这些光线被反射而被这些光感测器所接 收。
2.根据权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，该光传导件更具有一光学面，与 该出光面相对。
3.根据权利要求2所述的光学感测模块，其特征在于，该光传导件具有多个光学微结 构，位于该光学面上。
4.根据权利要求3所述的光学感测模块，其特征在于，这些光学微结构包括多个V形槽 或多个散射网点。
5.根据权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，该光源包括一非可见光源。
6.根据权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，该遮光元件包括反射层或光吸 收层。
7.根据权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，该遮光元件包括多个阵列排列 的遮光图案以及多个由这些遮光图案所定义出的出光开口，这些遮光图案与这些出光开口 沿着行方向以及列方向交替排列。
8.根据权利要求7所述的光学感测模块，其特征在于，排列于同一列的这些遮光图案 及这些出光开口沿着列方向交替排列，而排列于同一行的这些遮光图案及这些出光开口沿 着行方向交替排列。
9.根据权利要求7所述的光学感测模块，其特征在于，该出光开口分布于这些光感测 器之间。
10.根据权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，该光学元件为一微透镜阵列基 板，该微透镜阵列基板具有该触碰表面以及一与该触碰表面相对的微透镜表面，且该微透 镜表面面向该出光面。
11.根据权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，该光学元件包括一盖板，具有该触碰表面；以及一微透镜阵列基板，配置于该盖板与该光传导件之间，该微透镜阵列基板具有一微透 镜表面，且该微透镜表面面向该盖板。
12.根据权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，当该光线从该出光面离开时其 发散角度低于40度，该光学元件包括一盖板，而该盖板具有该触碰表面。
13.根据权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，该光学元件包括一准直透镜。
14.根据权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于，该光传导件为一彩色滤光基板 或一主动元件阵列基板。
全文摘要
本发明公开一种光学感测模块，其包括光传导件、光源、遮光元件、多个光感测器以及光学元件。光传导件具有入光面以及出光面。光源适于提供光线。遮光元件配置于出光面的部分区域上。多个光感测器配置于遮光元件上。光学元件配置于出光面的上方，其中光感测器与遮光元件位于光学元件与光传导件之间。光学元件具有触碰表面，光线从出光面离开光传导件之后会穿过光学元件。当物体触碰触碰表面时，光线被反射而被光感测器所接收。
文档编号G06F3/042GK102081483SQ201110026759
公开日2011年6月1日 申请日期2011年1月20日 优先权日2010年12月13日
发明者王炯翰 申请人:友达光电股份有限公司