[发明专利]光学传感器、光学传感系统及其制造方法

说明书

本发明提供一种光学传感器、光学传感系统及其制造方法。该光学传感器包括：一基板，具有多个传感像素，排列成阵列；一第一透明介质层，位于基板的上方；以及多个微透镜，排列成阵列，并位于第一透明介质层上或上方。此些微透镜分别将从外界进入微透镜的多个平行的正向入射光通过第一透明介质层而入射于传感像素总数的一部分或全部的内部，并将从外界进入微透镜的多个平行的斜向入射光入射于传感像素总数的一部分或全部的外部，借此传感目标物的图像。目标物产生平行的正向入射光以及平行的斜向入射光，正向入射光平行于微透镜的多个光轴，各斜向入射光与各光轴夹出一角度。使用该光学传感器的光学传感系统及光学传感器的制造方法亦一并提供。

技术领域

本发明涉及一种光学传感(感测)器、光学传感系统及其制造方法，特别涉及一种具可控角度准直结构(Angle Controllable Collimator)的光学传感器、及应用此光学传感器的光学传感系统及其制造方法。

背景技术

现今的移动电子装置(例如手机、平板电脑、笔记本电脑等)通常配备有使用者生物识别系统，包括了例如指纹、脸型、虹膜等等不同技术，用于保护个人数据安全，其中例如应用于手机或智能手表等携带型装置，也兼具有移动支付的功能，对于使用者生物识别更是变成一种标准的功能，而手机等携带型装置的发展更是朝向全屏幕(或超窄边框)的趋势，使得传统电容式指纹按键(例如iphone 5到iphone 8的按键)无法再被继续使用，进而演进出新的微小化光学成像装置(非常类似传统的相机模块，具有互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor(CMOS)Image Sensor(简称CIS))传感元件及光学镜头模块)。将微小化光学成像装置设置于屏幕下方(可称为屏下)，通过屏幕部分透光(特别是有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)屏幕)，可以撷取按压于屏幕上方的物体的图像，特别是指纹图像，可以称为屏幕下指纹传感(Fingerprint OnDisplay，FOD)。

这种已知的微小化光学成像装置设计成模块后，其厚度大于3mm，而且为了配合使用者按压位置的习惯，所述模块的位置会与部分手机电池的区域重叠，因此就必须要缩小电池的尺寸以让出空间设置所述微小化光学成像装置。为此，手机电池就无法有较长的使用时间。又因为未来新的5G手机的耗电量更大，对于电池的使用更是斤斤计较。

因此，如何提供超薄的光学成像装置，特别是可以不牺牲电池的空间，而且可以设置于电池与屏幕之间的超窄区域(<0.5mm)，正是本发明的重点。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有可控角度准直结构的光学传感器、及应用此光学传感器的光学传感系统及其制造方法，以便消除不必要的杂散光，并可有效缩小光学传感器的厚度而便于应用于光学传感系统中。

为达上述目的，本发明的实施例提供一种光学传感器，包括：一基板，具有多个传感像素，排列成阵列；一第一透明介质层，位于基板的上方；以及多个微透镜，排列成阵列，并位于第一透明介质层上或上方，其中此些微透镜分别将从外界进入此些微透镜的多个平行的正向入射光，通过第一透明介质层而入射于此些传感像素总数的一部分或全部的内部，并将从外界进入此些微透镜的多个平行的斜向入射光入射于此些传感像素总数的一部分或全部的外部，借此传感一目标物的一图像。目标物产生此些平行的正向入射光以及此些平行的斜向入射光，此些正向入射光平行于此些微透镜的多个光轴，各斜向入射光与各光轴夹出一个角度。