TW201740089A - 具有排氣減壓功能的光偵測裝置 - Google Patents

具有排氣減壓功能的光偵測裝置 Download PDF

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Abstract

一種具有排氣減壓功能的光偵測裝置，其包含有一承載座、一透光遮蔽件、一感光元件、一穿孔結構以及一防水透氣物件。該承載座具有相連接的一底部與一側部。該透光遮蔽件覆蓋在該側部上，並相對該底板形成一容置空間。該感光元件設置於該容置空間內，用來接收經由該透光遮蔽件進入該容置空間的光訊號。該穿孔結構形成於該承載座以連通該容置空間。該防水透氣物件設置於該承載座上且覆蓋該穿孔結構，用來阻絕液體經由該穿孔結構進入該容置空間。在該容置空間內之氣壓增加時，部分氣體能經由該穿孔結構與該防水透氣物件之作用排出該容置空間。

Description

具有排氣減壓功能的光偵測裝置
本發明係提供一種光偵測裝置，尤指一種具有排氣減壓功能的光偵測裝置。
現今的穿戴式裝置被廣泛使用在各種不同氣候環境，標榜具有防水、耐熱及耐寒等特色。光學感測裝置裝設於穿戴式裝置上，用以提供高精密度的生物特徵感測功能。傳統光學感測裝置需提供防水防塵功能，例如將光感測元件密封在承載座內，避免光學感測裝置裡的光感測元件容易受到穿戴者的表層皮屑、汗水、油脂、外部環境的灰塵或懸浮粒子的污染，在光感測資訊中形成雜訊，進而破壞光感測資訊的精確性。然而，光學感測裝置在製作時常需通過加熱製程，密封的承載座雖能防止光感測元件受到外部污染，但承載座因熱漲冷縮影響常容易破壞密閉結構而形成裂縫，讓承載座失去密封效果，既會受到環境粒子污染、也會滲漏液體造成電路短路；因此，如何設計一種能兼具防水與透氣功能的光學感測裝置，便為相關產業的重點發展課題。
本發明係提供一種具有排氣減壓功能的光偵測裝置，以解決上述之問題。
本發明之申請專利範圍係揭露一種具有排氣減壓功能的光偵測裝置，其包含有一承載座、一透光遮蔽件、一感光元件、一穿孔結構以及一防水透氣物件。該承載座具有相連接的一底部與一側部。該透光遮蔽件覆蓋在該側部上，並相對該底板形成一容置空間。該感光元件設置於該容置空間內，用來接收經由該透光遮蔽件進入該容置空間的光訊號。該穿孔結構形成於該承載座以連通該容置空間。該防水透氣物件設置於該承載座上且覆蓋該穿孔結構，用來阻絕液體經由該穿孔結構進入該容置空間。在該容置空間內之氣壓增加時，部分氣體能經由該穿孔結構與該防水透氣物件之作用排出該容置空間。
本發明之申請專利範圍另揭露該穿孔結構之孔徑介於0.1毫米~1.0毫米之間，該穿孔結構之孔徑根據該容置空間之容量、和/或該防水透氣物件之材料特性對應調整。該防水透氣物件之厚度介於10微米~200微米之間，該防水透氣物件之耐熱溫度高於攝氏180度，該防水透氣物件之覆蓋面積為該穿孔結構之孔徑的5~20倍。該穿孔結構對齊於該防水透氣物件的中央區域、或對齊於該防水透氣物件之非屬該中央區域的旁區域。
本發明之申請專利範圍另揭露該防水透氣物件可具有微黏性，在該容置空間之內外壓一致時，該防水透氣物件黏附該承載座，阻擋該液體滲入該穿孔結構；該容置空間內之氣體膨脹時，該防水透氣物件會部分分離該承載座，進而外露該穿孔結構以排出該容置空間內的該部分氣體。該防水透氣物件可為半透膜，該半透膜係選用可通過氣體分子、但無法通過液體分子的材料製作而成。
本發明的光偵測裝置係先於承載座內設置感光元件、或一起設置感光元件與發光元件，接著將防水透氣物件蓋上承載座保護內部元件，然後利用防水透氣物件封住穿孔結構。部分氣體能經由穿孔結構與防水透氣物件之作用排出承載座的容置空間，意即藉由防水透氣物件之材料特性，光偵測裝置可具有自動排氣減壓的功能。具體而言，防水透氣物件可具有微黏性，覆蓋穿孔結構以形成密封狀態；容置空間內的氣壓提高時，膨脹氣體可掀開覆蓋於穿孔結構的防水透氣物件而排出，部份分離承載座的防水透氣物件在氣體排完後會回黏承載座，再次形成防水的密封狀態。防水透氣物件另可為半透膜，容置空間內的部份氣體可直接穿越該半透膜而排出，且該半透膜能防止液體分子之滲漏，故能達到防水透氣的密封效果。
請參閱第1圖與第2圖，第1圖與第2圖分別為本發明第一實施例之光偵測裝置10於不同視角之結構示意圖。光偵測裝置10包含承載座12、透光遮蔽件14、感光元件16、穿孔結構18以及防水透氣物件20。承載座12可區分為底部22與側部24，多個側部24彎折地連接底部22之周邊，且透光遮蔽件14覆蓋在側部24之相對於底部22的一端，以在底部22、側部24和透光遮蔽件14之間形成容置空間26。感光元件16設置在容置空間26內，用來接收經由透光遮蔽件14進入容置空間26的光訊號。發光元件28另選擇性設置在承載座12內，且於發光元件28與感光元件16之間設置阻隔件30。阻隔件30可避免發光元件28產生的光訊號，未經外部物件的反射就為感光元件16所接收。
穿孔結構18形成於承載座12、且連通容置空間26。穿孔結構18之位置不限於底部22或側部24，端視設計需求而定。穿孔結構18的數量可為一個或多個，可以集中在底部22或側部24，也可以分佈在底部22與側部24上，實際應用可能有多種變化態樣，於此不再詳加敘明。防水透氣物件20設置在承載座12上、且覆蓋穿孔結構18。防水透氣物件20用來隔絕外部液體，避免外部液體經由穿孔結構18滲入容置空間26裡。穿孔結構18的孔徑較佳介於0.1毫米~1.0毫米之間，然穿孔結構18的孔徑主要仍需根據容置空間26之容量、和/或防水透氣物件20之材料特性進行對應調整。例如，容置空間26的腔體容量較大，穿孔結構18可具有較大孔徑，避免氣體噴出力量過強；容置空間26的腔體容量較小，穿孔結構18可具有較小孔徑，才能產生足夠力量的噴出氣體而穿過防水透氣物件20，然實際應用不限於此。
第一實施例的防水透氣物件20具有微黏性。在容置空間26的內外壓力一致時，防水透氣物件20會黏附在承載座12之外表面，阻擋液體滲入穿孔結構18。光偵測裝置10的製作過程中會執行加熱程序，由於熱漲冷縮原理，容置空間26內的氣體在加熱過程中會顯著膨脹，容置空間26的內氣壓增加，氣體間斷地、或短暫且持續地通過穿孔結構18噴出，可造成防水透氣物件20部份分離於承載座12(意即防水透氣物件20會利用沒有對齊穿孔結構18的部份黏在承載座12上)，如此便能外露穿孔結構18，讓容置空間26內的部份氣體得以排出。
結束加熱程序後，容置空間26的內外氣壓趨於一致，部份分離承載座12的防水透氣物件20能自動地回黏承載座12，例如受重力影響而落回覆蓋穿孔結構18的位置、或被動地回黏承載座12，例如使用者手動復位或將承載座12壓附另一物件以使防水透氣物件20再次覆蓋穿孔結構18。其中，具有微黏性的防水透氣物件20可為矽膠黏劑(silicone glue)或防焊薄膜(solder mask)，或具有相同功能特性的任意材料。防水透氣物件20的厚度較佳介於10微米~200微米之間。例如，若容置空間26之內氣壓在加熱程序中的變動幅度較小，防水透氣物件20取較薄的厚度，避免氣體噴出穿孔結構18時無法推動防水透氣物件20部份分離承載座12；若容置空間26之內氣壓在加熱程序中的變動幅度較大，防水透氣物件20取較厚的厚度，以免防水透氣物件20因受壓過大而完全分離承載座12。
防水透氣物件20的覆蓋面積較佳為穿孔結構18之孔徑的5~20倍，其取決因素類同於防水透氣物件20的厚度。舉例來說，防水透氣物件20之覆蓋面積相比穿孔結構18之孔徑的倍數較小時，其黏著力較弱，容置空間26內氣體不需高速噴出就能使防水透氣物件20部份分離於承載座12，適用在沒有大幅度溫度變化的加熱程序；防水透氣物件20之覆蓋面積相比穿孔結構18之孔徑的倍數較大時，其黏著力較強，應用於具有大幅度溫度變化的加熱程序，容置空間26內氣體的噴出力量較大，足夠推開防水透氣物件20以露出穿孔結構18，但又能避免防水透氣物件20完全脫離於承載座12。此外，防水透氣物件20的耐熱溫度係根據光偵測裝置10的製作加熱程序而定；一般而言，耐熱溫度較佳高於攝氏180度。
請參閱第1圖與第3圖，第3圖為本發明另一實施例之穿孔結構18與防水透氣物件20之配置關係示意圖。第3圖所示實施例之各元件，與第1圖所示實施例中具有相同編號之元件具有同樣的結構與功能，於此不再重複說明。兩實施例之差異在於，第1圖所示實施例的穿孔結構18對齊於防水透氣物件20的中央區域，穿孔結構18相對防水透氣物件20的各邊緣有一定距離，確保液體不致滲漏。第3圖所示實施例的穿孔結構18則可對齊於防水透氣物件20之非屬中央區域的旁區域，防水透氣物件20的右側邊緣離穿孔結構18較近，容置空間26內的部份氣體會掀開防水透氣物件20的右側而排出；防水透氣物件20的左側邊緣離穿孔結構18較遠，能提供較強的黏著力，確保防水透氣物件20不會完全脫落承載座12。
請參閱第4圖，第4圖為本發明第二實施例之光偵測裝置10’之結構示意圖。第二實施例中，與第一實施例具有相同編號的元件具有同樣的結構與功能，故此不再重複說明。光偵測裝置10’的防水透氣物件20’係為半透膜，以填充在穿孔結構18內之方式設置於承載座12上。半透膜選用可通過氣體分子、但無法通過液體分子的材料製作而成，提供排氣減壓但又得以隔絕水氣之功能。防水透氣物件20’可以不具備微黏性，但其耐熱溫度較佳仍應高於攝氏180度，才能夠承受光偵測裝置10在製作過程中的加熱程序，例如表面黏著製程。
欲製作本發明的光偵測裝置，首先在承載座內設置感光元件、或一起設置感光元件與發光元件，接著將防水透氣物件蓋上承載座保護內部元件，然後利用防水透氣物件封住穿孔結構。部分氣體能經由穿孔結構與防水透氣物件之作用排出承載座的容置空間，意即藉由防水透氣物件之材料特性，光偵測裝置可具有自動排氣減壓的功能。具體而言，防水透氣物件可具有微黏性，覆蓋穿孔結構以形成密封狀態；容置空間內的氣壓提高時，膨脹氣體可掀開覆蓋於穿孔結構的防水透氣物件而排出，部份分離承載座的防水透氣物件在氣體排完後會回黏承載座，再次形成防水的密封狀態。防水透氣物件另可為半透膜，容置空間內的部份氣體可直接穿越該半透膜而排出，且該半透膜能防止液體分子之滲漏，故能達到防水透氣的密封效果。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、10’‧‧‧光偵測裝置
12‧‧‧承載座
14‧‧‧透光遮蔽件
16‧‧‧感光元件
18‧‧‧穿孔結構
20、20’‧‧‧防水透氣物件
22‧‧‧底部
24‧‧‧側部
26‧‧‧容置空間
28‧‧‧發光元件
30‧‧‧阻隔件
第1圖與第2圖分別為本發明第一實施例之光偵測裝置於不同視角之結構示意圖。 第3圖為本發明另一實施例之穿孔結構與防水透氣物件之配置關係示意圖。 第4圖為本發明第二實施例之光偵測裝置之結構示意圖。
10‧‧‧光偵測裝置
12‧‧‧承載座
14‧‧‧透光遮蔽件
16‧‧‧感光元件
18‧‧‧穿孔結構
20‧‧‧防水透氣物件
22‧‧‧底部
24‧‧‧側部
26‧‧‧容置空間
28‧‧‧發光元件
30‧‧‧阻隔件

Claims (11)

  1. 一種具有排氣減壓功能的光偵測裝置，其包含有： 一承載座，具有相連接的一底部與一側部； 一透光遮蔽件，覆蓋在該側部上，並相對該底板形成一容置空間； 一感光元件，設置於該容置空間內，用來接收經由該透光遮蔽件進入該容置空間的光訊號； 一穿孔結構，形成於該承載座以連通該容置空間；以及 一防水透氣物件，設置於該承載座上且覆蓋該穿孔結構，用來阻絕液體經由該穿孔結構進入該容置空間，在該容置空間內之氣壓增加時，部分氣體能經由該穿孔結構與該防水透氣物件之作用排出該容置空間。
  2. 如請求項1所述之光偵測裝置，其中該穿孔結構之孔徑介於0.1毫米~1.0毫米之間。
  3. 如請求項1所述之光偵測裝置，其中該穿孔結構之孔徑根據該容置空間之容量、和/或該防水透氣物件之材料特性對應調整。
  4. 如請求項1所述之光偵測裝置，其中該防水透氣物件之厚度介於10微米~200微米之間。
  5. 如請求項1所述之光偵測裝置，其中該防水透氣物件之耐熱溫度高於攝氏180度。
  6. 如請求項1所述之光偵測裝置，其中該防水透氣物件之覆蓋面積為該穿孔結構之孔徑的5~20倍。
  7. 如請求項1所述之光偵測裝置，其中該穿孔結構對齊於該防水透氣物件的中央區域、或對齊於該防水透氣物件之非屬該中央區域的旁區域。
  8. 如請求項1所述之光偵測裝置，其中該防水透氣物件具有微黏性，在該容置空間之內外壓一致時，該防水透氣物件黏附該承載座，阻擋該液體滲入該穿孔結構。
  9. 如請求項8所述之光偵測裝置，其中該容置空間內之氣體膨脹時，該防水透氣物件會部分分離該承載座，進而外露該穿孔結構以排出該容置空間內的該部分氣體。
  10. 如請求項8所述之光偵測裝置，其中該具有微黏性的防水透氣物件係為矽膠黏劑(silicone glue)或防焊薄膜(solder mask)。
  11. 如請求項1所述之光偵測裝置，其中該防水透氣物件為半透膜，該半透膜係選用可通過氣體分子、但無法通過液體分子的材料製作而成。
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