CN105302286B - 光感测装置及安排感光组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光感测装置及安排感光组件的方法，所述光感测装置包括一基板；多个感光组件，设置在所述基板上，用来感测一光线；以及一盖板，用来遮蔽所述多个感光组件，所述盖板上包括一开孔，用来通过所述光线；其中，所述多个感光组件的一集合根据所述开孔相对于所述多个感光组件的位置而被选择开启。通过上述光感测装置及安排感光组件的方法，可达成光感测装置的感亮度及感光角的一致性，同时提升光感测装置使用上的弹性。

Description

光感测装置及安排感光组件的方法
技术领域
本发明涉及一种光感测装置及安排感光组件的方法，尤其涉及一种光感测装置及在光感测装置上安排多个感光组件以进行光感测的方法。
背景技术
随着科技的进步，智能型手机(Smart Phone)、平板计算机(Tablet)等移动装置已成为人们生活中不可或缺的部分，不同于传统的手机仅具有通话功能，现今的移动装置将通信、连网、拍照、游戏、数据处理等功能整合在一起，多功能的设计使得移动装置更受到消费者的喜爱。
由于移动装置配备有多元化的功能，因此，必须使用各种感测装置来进行周边环境的侦测，以进行相对应的应用。常见的感测装置包括环境光传感器(ambient lightsensor)、邻近传感器(proximity sensor)等。其中，环境光传感器可利用感光组件侦测环境光，侦测到的光线强度并转换为相对应的信号，再进行后续信号处理。邻近传感器则是通过发送一特定波长的光信号(如红外光)，再由特定感光组件侦测此光信号，并根据侦测到光信号的强度或时间来判断前方物体的距离或移动。
然而，光传感器或邻近传感器可能因为工艺公差或制造公差而无法达到良好的感测效果。举例来说，邻近传感器需针对特定光信号进行感测，此特定光信号是由某发送装置所发射出并经由外界物体反射回来，若感测组件的位置出现偏移，可能无法正确地通过反射光线判断出外界物体的位置。此外，光传感器的设计对于环境光强度的灵敏度极高，其主要目的是用来侦测细微的光线变化，若工艺公差或制造公差造成感光组件与接收光线的开孔之间产生偏移时，所侦测到的光线强度会减弱。现有的解决方式是在光信号转换为电路信号以后，通过后端电路来放大电路信号以补偿光信号减弱的部分，并经由测试来调整放大的幅度。然而，此方式同时伴随着非理想特性的放大，例如，噪声(noise)或光耦合(crosstalk)等信号也随之而放大。此外，上述方式无法处理感光角(view angle)变小所造成的影响。有鉴于此，现有技术实有改进的必要。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供一种光感测装置及安排感光组件的方法，其可在光感测装置中安排多个感光组件，并针对工艺公差或制造公差的状况或者针对不同需求来选择开启所述多个感光组件中特定的感光组件，以达成感亮度及感光角(view angle)的一致性。
本发明公开一种光感测装置，包括一基板；多个感光组件，设置在所述基板上，用来感测一光线；以及一盖板，用来遮蔽所述多个感光组件，所述盖板上包括一开孔，用来通过所述光线；其中，所述多个感光组件的一集合根据所述开孔相对于所述多个感光组件的位置而被选择开启。
本发明还公开一种安排感光组件的方法，用于一光感测装置，所述方法包括设置多个感光组件在一基板上，用来感测一光线；设置一盖板，以遮蔽所述多个感光组件，其中所述盖板上包括一开孔，用来通过所述光线；以及根据所述开孔相对于所述多个感光组件的位置，选择开启所述多个感光组件的一集合。
附图说明
图1A、图1B、图1C、图1D及图1E为一常见光感测装置的侧视图。
图2为本发明实施例一光感测装置的侧视图。
图3A、图3B、图3C及图3D为本发明实施例开孔相对于感光组件的位置出现偏移的示意图。
图4为本发明实施例一光感测装置的俯视图。
图5为本发明实施例一光感测装置的俯视图。
图6为选择开启光感测装置中的感光组件的一实施方式的示意图。
图7为选择开启光感测装置中的感光组件的另一实施方式的示意图。
其中，附图标记说明如下：
10、20、40、50 光感测装置
100、200、400、500 基板
102、202 盖板
104、204、404、504 开孔
PD、PD_1～PD_9、PD_11～PD_77 感光组件
R1 第一封闭区间
R2 第二封闭区间
具体实施方式
请参考图1A、图1B、图1C、图1D及图1E，图1A、图1B、图1C、图1D及图1E为一常见光感测装置10的侧视图。光感测装置10包括一基板100、一感光组件PD及一盖板102，盖板102上具有一开孔104，用来通过光线。此外，图1E除了包括基板100之外，还包括一基板100’。其中，图1A绘示感测装置10具有良好的工艺及制造使得开孔104可完全对准感光组件PD；图1B、图1C、图1D及图1E则绘示工艺公差或制造公差造成感光组件PD与开孔104之间产生偏移的情况。在图1A及图1B中，一光源LS1位于感光组件PD的正上方；在图1C中，一光源LS2位于感光组件PD的右上方；图1D及图1E的感光组件PD则用来接收光感测装置10本身的光源LS3所发送的光线，如邻近传感器(proximity sensor)的情况。在图1A中，由于开孔104完全对准感光组件PD，光源LS1向下直射的光线可完全通过开孔104而被感光组件PD接收。在图1B中，由于感光组件PD与开孔104之间具有偏移，使得光源LS1向下直射的光线仅有部分通过开孔104而被感光组件PD接收，因此接收到的光线强度会减弱。在图1C中，由于开孔104偏向感光组件PD的左侧，使得由右侧的光源LS2入射的光线无法被感光组件PD接收，造成感光组件PD右侧的感光角(view angle)缩小。因此，当光感测装置转向时，开孔104的偏移将造成感光组件PD接收到的光强度不一致，特别是在光源位于开孔104偏移的反方向时。在图1D及图1E中，由于开孔104偏向感光组件PD的左侧，同样造成位于右侧的光源LS3发送的光线无法通过反射被感光组件PD接收。图1D及图1E的主要差异在于，图1D中感光组件PD及光源LS3设置在同一块基板100上，而图1E中感光组件PD及光源LS3分别设置在基板100及基板100’上。然而，不论感光组件PD及光源LS3位于相同或不同基板上，当感光组件PD与开孔104之间产生偏移时，都可能发生感光角缩小造成感光组件PD无法接收到光源LS3发送的光线的问题。
不同于现有技术是通过后端电路信号的放大来处理上述问题，本发明可在一光感测装置上安排多个感光组件，并根据开孔相对于此多个感光组件的位置，选择性开启此多个感光组件中部分感光组件，以达成感亮度及感光角的一致性。详细来说，请参考图2，图2为本发明实施例一光感测装置20的侧视图。如图2所示，光感测装置20包括一基板200、多个感光组件PD_1～PD_9及一盖板202，盖板202上具有一开孔204，用来通过光线。光感测装置20可为一光感测集成电路(Integrated Circuit，IC)，或任何可执行光感测功能的装置。感光组件PD_1～PD_9可设置在基板200上，用来感测光线。每一感光组件PD_1～PD_9可为一感光二极管(Photo Diode，PD)或任何可用来感测光线的组件，而不限于此，且感光组件PD_1～PD_9所感测的光线可能是可见光、红外光、紫外光或具有任何波长的光线。根据不同需求或不同应用，光感测装置20上可配置任何类型的感光组件PD_1～PD_9，其用来感测不同波长的光线。此外，盖板202可用来遮蔽感光组件PD_1～PD_9，光线则通过盖板202上的开孔204由感光组件PD_1～PD_9接收，以进行光感测。盖板202可为光感测集成电路的封装体、电子装置的机壳或任何可用来遮蔽感光组件PD_1～PD_9的装置。在电子产品制作过程中，工艺公差可能造成感光组件PD_1～PD_9在封装体内部的位置产生偏移，或封装体上的开孔位置出现偏移；而制造公差可能造成感光组件PD_1～PD_9在电子装置机壳内部的位置产生偏移，或机壳上的开孔位置出现偏移。
当上述偏移的情况发生时，开孔204相对于感光组件PD_1～PD_9的位置会出现变化。电子产品制造者即可根据开孔204相对于感光组件PD_1～PD_9的位置，选择开启感光组件PD_1～PD_9的一集合，并关闭此集合以外的感光组件。举例来说，在图2中，根据开孔204的位置，光源LS1向下直射的光线可照射到感光组件PD_3～PD_7，因此可选择开启感光组件PD_3～PD_7，并关闭感光组件PD_1、PD_2、PD_8及PD_9。当发生偏移时，可能出现如图3A所示的情况，开孔204偏向感光组件PD_1～PD_9的左侧。在此情况下，光源LS1向下直射的光线可照射到感光组件PD_2～PD_6，因此可选择开启感光组件PD_2～PD_6，并关闭感光组件PD_1及PD_7～PD_9。更明确来说，电子产品制造者可通过一特定光源，依序对每一感光组件PD_1～PD_9进行测试，以决定是否开启感光组件PD_1～PD_9。举例来说，可将一光源设置在基板200的正上方，当此光源的光线可通过开孔204直射到一第一感光组件时，可选择开启此第一感光组件；当此光源的光线通过开孔204无法直射到一第二感光组件时，可选择关闭此第二感光组件。另一方面，若欲针对感光角的一致性进行测试，也可将此光源设置在基板200的斜上方，只要此光源的光线的入射角位于一第三感光组件的感光角内时，可选择开启此第三感光组件。举例来说，若欲开启感光角45度可照射到的范围内的感光组件，可将一光源设置在开孔204斜上方45度角的位置，并选择开启此光源可照射到的感光组件，使光线的入射角可位于被开启的感光组件的集合的45度感光角内。在其它实施例中，也可通过其它方式来进行感光组件开启的选择，而不限于此。
同样地，本发明也可解决上述图1C、图1D及图1E中，斜向入射的光线无法被感光组件PD接收的问题。请参考图3B、图3C及图3D，图3B、图3C及图3D分别为本发明实施例开孔204相对于感光组件PD_1～PD_9的位置出现偏移的示意图。在图3B中，开孔204偏向感光组件PD_1～PD_9的左侧，因此由右侧的光源LS2入射的光线可照射到感光组件PD_1～PD_4，只要选择开启感光组件PD_1～PD_4，即可接收光源LS2所入射的光线。在图3C及图3D中，开孔204也偏向感光组件PD_1～PD_9的左侧，若欲接收光源LS3发送并经由外界物体反射的光线时，也可选择开启偏左侧的感光组件(如感光组件PD2、PD3及PD4)。图3C及图3D的主要差异在于，图3C中感光组件PD_1～PD_9及光源LS3设置在同一块基板200上，而图3D中感光组件PD_1～PD_9及光源LS3分别设置在基板200及基板200’上。然而，不论感光组件PD_1～PD_9及光源LS3位于相同或不同基板上，当感光组件PD_1～PD_9与开孔204之间产生偏移时，都可选择开启部分感光组件来接收光源LS3发送并经由外界物体反射的光线。如此一来，通过选择开启不同的感光组件，本发明可解决现有技术中开孔偏移造成感光角缩小使得感光组件无法接收斜向入射光线的问题。
值得注意的是，光感测装置20与光感测装置10的不同之处在于，光感测装置10仅包括单一感光组件PD，而光感测装置20包括多个体积较小的感光组件PD_1～PD_9。在此情况下，电子产品制造者可根据开孔204相对于感光组件PD_1～PD_9的位置，选择开启部分感光组件，使得每一光感测装置的感光效果可达到一致性。在一实施例中，电子产品制造者可在每一光感测装置组装完成以后，通过特定光源逐一测试，以取得每一光感测装置的开孔相对于感光组件的位置，进而判断欲开启的感光组件的数量及位置。在另一实施例中，为节省测试时间，电子产品制造者可在一批相同类型的光感测装置中选择部分光感测装置来进行测试，以取得这些光感测装置的开孔相对于感光组件的位置的平均值，并根据所取得的平均值来决定开启相同类型的光感测装置内部感光组件的方式。
除此之外，图2所绘示的光感测装置20为侧视图，其所包含的感光组件PD_1～PD_9仅为光感测装置20中一列感光组件，实际上，光感测装置20可能包括多个以阵列方式排列的感光组件。以下实施例将通过俯视图来说明感光组件的不同选择方式。
请参考图4，图4为本发明实施例一光感测装置40的俯视图。如图4所示，光感测装置40包括一基板400、感光组件PD_11～PD_77及一开孔404。感光组件PD_11～PD_77设置在基板400上，并排列为一7×7阵列，且每一感光组件PD_11～PD_77的形状、面积及长度都相同。根据开孔404的位置，电子产品制造者可选择开启位于开孔404正下方的感光组件PD_33、PD_34、PD_35、PD_43、PD_44、PD_45、PD_53、PD_54及PD_55。在其它实施例中，若开孔404的位置出现偏移时，制造者也可据以调整欲开启的感光组件的数目及位置。例如当开孔404相对于感光组件PD_11～PD_77的位置偏向左方时，制造者可选择开启包括感光组件PD_32、PD_33、PD_34、PD_42、PD_43、PD_44、PD_52、PD_53及PD_54的集合。此外，基板400上可铺设任意数目的感光组件，并可根据需求以任何方式排列。举例来说，在一实施例中，可使用体积较小的感光组件，并在基板上增加感光组件的数目，使得制造者可通过更细部的选择来提高感亮度及感光角的一致性。
值得注意的是，本发明提供了一种可在光感测装置内设置多个感光组件，并针对工艺公差或制造公差的状况或者针对不同需求来选择开启此多个感光组件中特定感光组件的方法，以达成感亮度及感光角的一致性。本领域的技术人员当可据以进行修饰或变化，而不限于此。举例来说，电子产品制造者可根据系统需求，在盖板上的开孔设置透镜，透镜可聚集接收到的光线，以提高感光组件的感光效果。在其它实施例中，也可在开孔的位置点上透光胶，同样能达到聚光效果。此外，在上述实施例中，基板上所有感光组件的体积及形状都相同，但在其它实施例中，也可根据系统需求，在基板上设置不同大小、不同长度或不同形状的感光组件，而不限于此。
举例来说，请参考图5，图5为本发明实施例一光感测装置50的俯视图。如图5所示，光感测装置50包括一基板500、多个感光组件及一开孔504。一般来说，开孔504的正中央正对于配置有感光组件的基板500的正中央，因此，只要开孔504未出现过度偏移，靠近基板500中央的感光组件往往会被选择开启。在此情况下，可在基板500正中央设置一体积较大的感光组件，而在基板500四周设置多个体积较小的感光组件，使所述体积较大的感光组件被其它体积较小的感光组件包围。当开孔504未出现过度偏移时，所述体积较大的感光组件可固定开启，后续的处理只需要针对开孔504的偏移方向，对四周体积较小的感光组件进行选择即可。如此一来，可在不影响感亮度及感光角的一致性的情况下，降低所使用的感光组件数目，进而降低成本。
在上述实施例中，选择开启感光组件的集合的方式都是根据开孔的位置，选择开孔位置下方一封闭区间内的感光组件作为一集合，并开启属于此集合的感光组件。在其它实施例中，也可根据不同应用，以更弹性的方式选择开启感光组件。举例来说，电子产品制造者可根据开孔相对于感光组件的位置，定义一第一封闭区间内的感光组件，接着，在第一封闭区间内的感光组件中，制造者可再选择定义一第二封闭区间。因此，第二封闭区间包含在第一封闭区间内部。在此情况下，制造者可选择位于第一封闭区间的边界与第二封闭区间的边界之间的感光组件作为一集合，并开启属于此集合的感光组件。同时，选择关闭位于第一封闭区间外部以及第二封闭区间内部的感光组件。
以图4的光感测装置40举例说明如下。请参考图6，图6为选择开启光感测装置40中的感光组件的一实施方式的示意图。如图6所示，根据开孔的位置，第一封闭区间R1可包括感光组件PD_33、PD_34、PD_35、PD_43、PD_44、PD_45、PD_53、PD_54及PD_55所形成的一集合，第二封闭区间R2则位于第一封闭区间R1内，其可包括位于基板400正中央的感光组件PD44。电子产品制造者可选择开启包含在第一封闭区间R1但未包含在第二封闭区间R2的感光组件，即感光组件PD_33、PD_34、PD_35、PD_43、PD_45、PD_53、PD_54及PD_55，同时关闭感光组件PD44及其它位于第一封闭区间R1之外的感光组件。在此情况下，第一封闭区间R1及第二封闭区间R2都为圆形或椭圆形。除此之外，请参考图7，图7为选择开启光感测装置40中的感光组件的另一实施方式的示意图。如图7所示，第一封闭区间R1可为一“十”字形区域，其包括感光组件PD_24、PD_34、PD_42、PD_43、PD_44、PD_45、PD_46、PD_54及PD_64所形成的一集合；第二封闭区间R2则为“十”字型区域中“十”字的交叉点，其包括感光组件PD_44。电子产品制造者可选择开启位于第一封闭区间R1之内且位于第二封闭区间R2之外的感光组件，如PD_24、PD_34、PD_42、PD_43、PD_45、PD_46、PD_54及PD_64，以进行物体在水平及垂直方向移动的侦测，例如判断电子产品用户进行水平翻页或垂直卷页的手势。在其它实施例中，也可针对其它需求(如游戏)，选择开启斜向的感光组件。值得注意的是，制造者可通过任何方式定义第一封闭区间R1及第二封闭区间R2的范围，而不限于此。此外，也可针对不同的应用，定义更多数目的封闭区间，以选择适合的感光组件进行感光，并关闭其它不需要或多余的感光组件。
本发明的实施例可通过各种方式进行光感测装置的应用，只需在光感测装置上配置多个感光组件，这些感光组件可固定开启或选择性地被开启。举例来说，在进行环境光感测时，电子产品制造者可在每一光感测装置中选择固定开启的感光组件及固定关闭的感光组件，以达到感亮度及感光角的一致性。在其它实施例中，一光感测装置可整合多种不同的应用，在此情况下，每一感光组件并非固定开启或固定关闭，而是可根据电子产品制造者的设定，或由电子产品用户针对不同应用，选择开启或关闭，使用上的弹性可因此而提升。
在现有技术中，若工艺公差或制造公差造成感光组件与接收光线的开孔之间产生偏移时，所侦测到的光线强度会减弱。现有的解决方式是在光信号转换为电路信号以后，通过后端电路来放大电路信号以补偿光信号减弱的部分，并经由测试来调整放大的幅度。然而，此方式同时伴随着非理想特性的放大，例如，噪声(noise)或光耦合(crosstalk)等信号也随之而放大，且上述方式无法处理感光角变小所造成的影响。相较之下，本发明提供一种可在光感测装置内设置多个感光组件，并针对工艺公差或制造公差的状况选择开启所述多个感光组件中特定感光组件的方法，以达成感亮度及感光角的一致性，此外，电子产品制造者及用户也可针对不同应用，选择开启所述多个感光组件中不同的感光组件，以提升光感测装置使用上的弹性。
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)

1.一种光感测装置，包括：
一基板；
多个感光组件，设置在所述基板上，用来感测一光线；以及
一盖板，用来遮蔽所述多个感光组件，所述盖板上包括一开孔，用来通过所述光线；
其中，所述多个感光组件的一集合根据所述开孔相对于所述多个感光组件的位置而被选择开启；
其中，所述多个感光组件中所述集合以外的感光组件被关闭；
其中，根据所述开孔的位置形成一第一封闭区间，所述第一封闭区间内还包括一第二封闭区间，所述多个感光组件的所述集合包括位于所述第一封闭区间内的感光组件且未包括位于所述第二封闭区间内的感光组件。
2.如权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，还包括一透镜或一透光胶，设置在所述开孔上，用来进行聚光。
3.如权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，所述多个感光组件排列为一阵列。
4.如权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，所述多个感光组件的形状、面积及长度相同或不同。
5.如权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，所述多个感光组件中至少一感光组件被体积小于所述至少一感光组件的感光组件包围。
6.如权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，所述光线的一入射角位于所述多个感光组件的所述集合的一感光角内。
7.如权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，所述第一封闭区间及所述第二封闭区间为圆形或椭圆形。
8.如权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，所述第一封闭区间为一“十”字型区域，且所述第二封闭区间为所述“十”字型区域中“十”字的交叉点。
9.一种安排感光组件的方法，用于一光感测装置，所述方法包括：
设置多个感光组件在一基板上，用来感测一光线；
设置一盖板，以遮蔽所述多个感光组件，其中所述盖板上包括一开孔，
用来通过所述光线；根据所述开孔相对于所述多个感光组件的位置，选择开启所述多个感光组件的一集合；以及
选择关闭所述多个感光组件中所述集合以外的感光组件；其中，根据所述开孔的位置形成一第一封闭区间，所述第一封闭区间内还包括一第二封闭区间，所述多个感光组件的所述集合包括位于所述第一封闭区间内的感光组件且未包括位于所述第二封闭区间内的感光组件。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述开孔相对于所述多个感光组件的位置，选择开启所述多个感光组件的所述集合的步骤包括：当通过所述开孔的所述光线直射到所述多个感光组件中一第一感光组件时，选择开启所述第一感光组件；以及
当通过所述开孔的所述光线未直射到所述多个感光组件中一第二感光组件时，选择关闭所述第二感光组件。
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