TW201837427A - 環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器 - Google Patents

環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器 Download PDF

Info

Publication number
TW201837427A
TW201837427A TW106112059A TW106112059A TW201837427A TW 201837427 A TW201837427 A TW 201837427A TW 106112059 A TW106112059 A TW 106112059A TW 106112059 A TW106112059 A TW 106112059A TW 201837427 A TW201837427 A TW 201837427A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
ambient light
chip
sensor
natural barrier
cavity surface
Prior art date
Application number
TW106112059A
Other languages
English (en)
Inventor
陳庭毅
Original Assignee
達帕有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 達帕有限公司 filed Critical 達帕有限公司
Priority to TW106112059A priority Critical patent/TW201837427A/zh
Priority to US15/616,145 priority patent/US20180292568A1/en
Publication of TW201837427A publication Critical patent/TW201837427A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
    • G01V8/14—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver using reflectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/04—Systems determining the presence of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813—Housing arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

一種環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其垂直共振腔面射雷射、環境光感測晶片及近接感測器三者呈線性排列，並使凸起之高度係足以作為垂直共振腔面射雷射與近接感測器之間的自然障壁，而無須另外增設障壁，且環境光感測晶片所接收之光係設定一截止第一波長範圍之第二波長範圍，並僅能接收環境光的強度所形成之一第二相對能量，而不接收第一相對能量；藉此，利用環境光感測晶片之獨立凸起高度，且呈線性排列之型態，及可截止第一波長範圍的物理特性，三者相輔相成所構成之複合型光學感測器，可防止垂直共振腔面射雷射自發光源干擾近接感測器；且同時使環境光感測器係位於開孔之中央位置，而環境光感測器在開孔內之環境光感測角度極大化。

Description

環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器
本發明係有關一種環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其防止垂直共振腔面射雷射自發光源干擾近接感測器及環境光感測角度極大化。
按，在智慧型手持行動裝置中(例如手機)，常會搭配環境光感測器(Ambient Light Sensor,ALS)偵測環境光亮度，亦能使螢幕隨著環境光變化，而調節螢幕亮度，以增加使用時間，及近接感測器(Proximity Sensor,PS)與發光元件，亦可偵測物體靠近程度，當使用者的臉部靠近螢幕時，則螢幕的觸控功能會自動關閉，避免使用者在講電話的過程，而造成臉部誤觸螢幕，以增進人機間的互動性，再者，環境光線感測器與近接感測器皆為感測光線，能被整合至同一封裝結構，不僅可共享空間、耗材，也能合併電力供應的線路佈局。而上述之ALS及PS結構，一般是設在手機顯示面板的側邊，而手機表面為了因應不同型態的ALS及PS結構而必須設製開孔，且該ALS結構應具有比該PS結構大的感測範圍，使得來自所有不同方向的光可被檢測。但當該ALS結構及PS結構被非常接近地封裝在一起時，而該ALS結構的感測範圍可能必須限於該PS結構的感測範圍。
如圖1A示，其揭示在US Patent No.9,046,415，乃為蘋果公司之專利，改善該ALS結構的感測範圍可能必須限於該PS結構的感測範圍之問題，並屬於複合ALS結構及PS結構之感測裝置10，包括:發光隔間11，具有位於基板12上的用於接近度感測的光發射器111、與沿光發射器111(含PS電路111a)的與基板12相對的一側定位的光學元件112；光接收隔間13，具有位於基板12上的光檢測器121(含PS電路121a及ALS電路121b)、與沿光檢測器121的與基板12相對的一側定位的光學元件122；沿基本上與基板12垂直的方向延伸的中間壁123，該中間壁123位於發光隔間11與光接收隔間13之間；與位於中間壁123的面向光接收隔間13的一側的反射元件14，該反射元件14能夠將軸外光束15反射到光檢測器121上，以在光檢測器121上形成否則會在反射器14後面形成的虛像的實像，並將該感測裝置10係設在一手持行動裝置16內，並相對位於一長形之開孔161的下方，如圖1B所示，如此一來，該感測裝置10係設在iPhone 4內，並相對應位於一長形之開孔，而該PS結構常發生無法即時感測，讓觸控螢幕無法關閉，則觸控功能仍持續運作，若不經意地碰觸，亦造成通話中斷之問題，後來，該ALS結構及PS結構在iPhone5系列、6系列、7系列之手持行動裝置已非複合式，並分別相對應位於兩個圓形之ALS開孔及PS開孔。
次按，如圖2A、2B所示之iPhone 6Plus之手持行動裝置20與圖2C、圖2D所示之iPhone 7Plus之手持行動裝置30，其該ALS結構40及PS結構21、31係分別相對應兩個圓形之ALS開孔22、32及PS開孔23、33，而從該圓形之ALS開孔22、32及PS開孔23、33來看，該iPhone 6Plus及iPhone 7Plus之ALS結構40及PS結構21、31排列位置有所不同，而從內部來看，該iPhone 6Plus及iPhone 7Plus之PS結構21、31並不相同，如圖2E所示，其iPhone 6Plus之PS結構21係採用普通距離感測器的封裝形式，包括:一發射晶片211及接收晶片212，該發射晶片211與該接收晶片212之間係設有一封裝隔離體213且封裝內沒有ASIC晶片，而圖2F所示，其iPhone 7Plus之PS結構31係採用意法半導體公司之專利，型號為S2L012AC，並揭示在US Patent No.9,525,094，包括:第一襯底311，該第一襯底311具有在該第一襯底311的第一側上的第一多個接觸焊盤312以及在該第一襯底311的第二側上的第二多個接觸焊盤313；半導體裸片314，該半導體裸片314具有在該半導體裸片314的上表面上的感測器區域315以及第三多個接觸焊盤316，該半導體裸片314固定到該第一襯底311上；發光器件317，該發光器件317具有第四多個接觸焊盤318，該發光器件317覆蓋該半導體裸片314的該上表面；以及帽蓋319，該帽蓋319具有定位在該發光器件317上方的第一孔徑319a、定位在該半導體裸片314的感測器區域315上方的第二孔徑319b、以及佈置在該發光器件317與該半導體裸片314的該感測器區域315之間的擋光板319c，該帽蓋319固定到該第一襯底311上；圖2G所示，其為另一PS結構41，也是意法半導體公司之專利，並揭示在US Patent No.9,543,282，雖然未應用於iPhone 7Plus上，但與前述US Patent No.9,046,415，亦產生同樣之問題，一併提出來，並假設應用iPhone 7Plus上，其包括：第一襯底411；影像感測處理晶片412a，係耦合至該第一襯底411；封裝材料413，其圍繞該影像感測處理晶片412；第二及第三襯底414、415，係分別位於該影像感測處理晶片412上方；發光二極體晶片416，係固定至該第二襯底414上；光接收二極體晶片417，係固定至該第三襯底415上；一帽蓋418，係位於該發光二極體晶片416與該光接收二極體晶片417之側表面周圍，並其上方係設有對應該發光二極體晶片416與該光接收二極體晶片417之第一孔徑419a與第二孔徑419b，且該帽蓋418具有側壁418a與內壁418b，該內壁418b將該發光二極體晶片416與該光接收二極體晶片417形成光學分離，如此一來，該發射晶片211與該接收晶片212之間的封裝隔離體213為障壁，或該發光器件317與該半導體裸片314的感測器區域315之間的擋光板319c為障壁(發光二極體晶片416與該光接收二極體晶片417之間的內壁418b為障壁)，故該PS結構21、31(41)必須設有障壁，且該PS結構21、31(41)係分別設在該iPhone 6Plus之手持行動裝置20、iPhone 7Plus之手持行動裝置30，並相對位於PS開孔23、33的下方，使該PS結構21、31(41)之位置對應該iPhone 6Plus之手持行動裝置20、iPhone 7Plus之手持行動裝置30之玻璃24、34，當該發射晶片211或該發光器件317(發光二極體晶片416)自發光源經物體(O)反射至該接收晶片212而形成近接感測角度(θa1 )或該半導體裸片314的感測器區域315而形成近接感測角度(θa2 )(光接收二極體晶片417而形成近接感測角度(θa3 ))，同時，該接收晶片212或該發光器件317(發光二極體晶片416)之發射光經過該玻璃24、34之第一表面241產生第一折射角度(θn1 )，而形成第一光雜訊，並接續至該玻璃24、34之第二表面242產生第二折射角度(θn2 )，而形成第二光雜訊，同時，圖2H所示，其該iPhone 6Plus及iPhone 7Plus之ALS結構42皆採用奧地利微電子公司，型號為TSL2586，其包括一基板421；一環境光感測晶片422，係設在該基板421上；一透明封裝體423，係設在該基板421上，用以封裝該環境光感測晶片422，使該環境光感測晶片422形成最大環境光感測角度(θb1 )偵測環境光源(S)，是以，意法半導體之專利乃採用堆疊晶片(Stack Die)的工藝形式，而該iPhone 7Plus之PS結構31(41)之發光器件317(發光二極體晶片416)係對應該iPhone 6Plus之PS結構21之發射晶片211；該iPhone 7Plus之PS結構31(41)之感測器區域315(光接收二極體晶片417)係對應該iPhone 6Plus之PS結構21之接受晶片212；該iPhone 7Plus之PS結構31(41)之半導體裸片314(影像感測處理晶片412)為ASIC晶片，與該iPhone 6Plus之PS結構21無ASIC晶片，而有所差異。若複合該ALS結構42及PS結構21、31(41)，則該PS結構21、31(41)之封裝隔離體213或該擋光板319c(內壁418b)所形成障壁將干擾該ALS結構42之接收，因此，非複合ALS結構及PS結構乃為蘋果公司之主流技術。
是以，非複合ALS結構及PS結構雖分開結構，而具有較好之感測，但不僅成本高，也佔用手持行動裝置內部空間及必須多一個圓形之開孔，因此，如何能同時讓該ALS結構及PS結構皆保持較好之感測外，也能進一步將該ALS結構及PS結構複合在一起，乃為本發明所克服之課題。
本發明之主要目的，提供一種環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其將ALS結構獨立成一個環境光感測晶片，且PS結構係由垂直共振腔面射雷射、近接感測器所構成，以環境光感測晶片形成自然障壁至垂直共振腔面射雷射、近接感測器之間，防止垂直共振腔面射雷射自發光源干擾近接感測器及環境光感測器之環境光感測角度極大化，並配合環境光與雷射光之波長差異，使ALS結構及PS結構之感測範圍而不相互干涉。
為達上述目的，本發明所採用之技術手段，其包含: 該複合型光學感測器係設在一手持行動裝置內，並相對位於一開孔的下方，其包含：一基板(Frame)；一特殊應用集成電路晶片(Application Specific Integrated Circuit Die,ASIC Die)，係耦接於該基板上，且該特殊應用集成電路晶片係結合一近接感測器(Proximity Sensor,PS)；一垂直共振腔面射雷射(Vertical Cavity Surface Emission Laser,VCSEL)，係耦接於該基板上，並線性對應該近接感測器，且該垂直共振腔面射雷射之雷射光係設定一第一波長範圍，並激發出光的強度能被該近接感測器所接收之一第一相對能量；一環境光感測晶片(Ambient Light Sensor Die,ALS Die)，係先製造成型後，再耦接於該特殊應用集成電路晶片上，使其呈現獨立凸起於該特殊應用集成電路晶片上一預定高度，並位於該垂直共振腔面射雷射與該近接感測器之間，令該垂直共振腔面射雷射、環境光感測晶片及近接感測器三者呈線性排列，並使該凸起之高度係足以作為該垂直共振腔面射雷射與該近接感測器之間的自然障壁，而無須另外增設障壁，且該環境光感測晶片所接收之光係設定一截止(Cut)該第一波長範圍之第二波長範圍，並僅能接收環境光的強度所形成之一第二相對能量，而不接收該第一相對能量；以及一封裝體，係位於該基板上，而封裝在該特殊應用集成電路晶片、近接感測器、垂直共振腔面射雷射及環境光感測晶片之周圍，並使頂面中間區域形成一長形孔，令該環境光感測晶片相對位於該長形孔之中間位置；藉此，利用該環境光感測晶片之獨立凸起高度，且呈線性排列之型態，及可截止(Cut)該第一波長範圍的物理特性，三者相輔相成所構成之複合型光學感測器，可防止該垂直共振腔面射雷射自發光源干擾該近接感測器；且同時使該環境光感測器係位於該開孔之中央位置，而該環境光感測器在該開孔內之環境光感測角度極大化。
依據前揭特徵，該第一波長範圍為940nm；該第二波長範圍為550nm。
依據前揭特徵，該封裝體可為帽蓋所構成。
依據前揭特徵，該封裝體內更包括一透明封裝體，並填封該長形孔，而覆蓋在該特殊應用集成電路晶片、近接感測器、垂直共振腔面射雷射及環境光感測晶片上。
依據前揭特徵，該透明封裝體為透鏡。
依據前揭特徵，該環境光感測晶片為環境光感測、或是三原色(RGB)感測晶片或紫外線(UV)感測晶片其中之一所構成。
依據前揭特徵，該基板係由陶瓷電路板或印刷電路板其中之一所構成，使該基板之內部形成相互連接之電性導線，令該特殊應用集成電路晶片與該垂直共振腔面射雷射相互耦接，且該特殊應用集成電路晶片具有複數個第一電性接觸點及該環境光感測晶片具有複數個第二電性接觸點，並以該第二電性接觸點係耦接至該第一電性接觸點，令該特殊應用集成電路晶片與該環境光感測晶片相互耦接。
依據前揭特徵，該基板之底面係設有複數個銲墊(Solder Pad)，該銲墊透過該基板之內部，與該特殊應用集成電路晶片、垂直共振腔面射雷射相互耦接，使該複合型光學感測器形成表面黏著元件(Surface Mount Devices,SMD)。
依據前揭特徵，該特殊應用集成電路晶片與該近接感測器之結合方式為該近接感測器係嵌入至該特殊應用集成電路晶片內或該近接感測器係耦接至該特殊應用集成電路晶片上其中之一所結合。
依據前揭特徵，該環境光感測晶片形成自然障壁，而無須另外增設障壁，使該長形孔之長、寬係控制在該開孔所形成之小孔徑，且該環境光感測晶片形成自然障壁，在該長形孔之中央位置，使該環境光感測晶片在該垂直共振腔面射雷射與該近接感測器之間的環境光感測角度具有對稱性。
藉助上揭技術手段，其該環境光感測晶片呈現獨立凸起於該特殊應用集成電路晶片上一預定高度，並形成該自然障壁至該垂直共振腔面射雷射、近接感測器之間，不僅可防止該垂直共振腔面射雷射自發光源干擾該近接感測器，也能使該環境光感測器之環境光感測角度極大化，再配合環境光與雷射光之波長差異，使該垂直共振腔面射雷射之光不干涉該環境光感測晶片所接收之環境光，進而具有相輔相成之效果，故該垂直共振腔面射雷射、環境光感測晶片及近接感測器係線性排列整合至同一結構。
首先，請參閱圖3~圖7所示，本發明之一種環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器50，該複合型光學感測器50係設在一手持行動裝置60內，並相對位於一開孔61的下方，較佳實施例包含：一基板51(Frame)，本實施例中，該基板51係由陶瓷電路板或印刷電路板其中之一所構成，但不限定於此。
一特殊應用集成電路晶片52(Application Specific Integrated Circuit Die,ASIC Die)，係耦接於該基板51上，乃透過電性導線57進行電性連接，令該特殊應用集成電路晶片52與該基板51相互耦接，且該特殊應用集成電路晶片52係結合一近接感測器521(Proximity Sensor,PS)，本實施例中，該特殊應用集成電路晶片52與該近接感測器521之結合方式為該近接感測器521係嵌入至該特殊應用集成電路晶片52內或該近接感測器521係耦接至該特殊應用集成電路晶片52上其中之一所結合，但不限定於此。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電性連接手段。
一垂直共振腔面射雷射53(Vertical Cavity Surface Emission Laser,VCSEL)，係耦接於該基板51上，乃透過電性導線57進行電性連接，令該垂直共振腔面射雷射53與該基板51相互耦接，並線性對應該近接感測器521，且該垂直共振腔面射雷射53之雷射光係設定一第一波長範圍，並激發出光的強度能被該近接感測器521所接收之一第一相對能量，再者，該垂直共振腔面射雷射53之雷射光屬於不可見光，在人類視覺上是無法發覺的光線，並可分成850~950nm短波長紅外光及1300~1550nm長波長紅外光，且短波長紅外光應用於紅外線無線通訊、IrDA模組及遙控器，而長波長紅外光則應用於光通訊用光源。另一實施例中，該垂直共振腔面射雷射53係耦接於該特殊應用集成電路晶片52上，進一步解釋，其該垂直共振腔面射雷射53係耦接於該基板51或該特殊應用集成電路晶片52皆為線性對應該近接感測器521，而具有均等之功效。
一環境光感測晶片54(Ambient Light Sensor Die,ALS Die)，係先製造成型後，再耦接於該特殊應用集成電路晶片52上，使其呈現獨立凸起於該特殊應用集成電路晶片52上一預定高度，並位於該垂直共振腔面射雷射53與該近接感測器521之間，令該垂直共振腔面射雷射53、環境光感測晶片54及近接感測器521三者呈線性排列，如此一來，該垂直共振腔面射雷射53、環境光感測晶片54及近接感測器521即可在線性軸(X)上，並使該凸起之高度係足以作為該垂直共振腔面射雷射53與該近接感測器521之間的自然障壁，而無須另外增設障壁，且該環境光感測晶片54所接收之光係設定一截止(Cut)該第一波長範圍之第二波長範圍，並僅能接收環境光的強度所形成之一第二相對能量，而不接收該第一相對能量，再者，該環境光感測晶片54所接收之光屬於可見光， 在人類視覺上是可發覺的光線，而波長範圍在380nm~760nm，本實施例中，該環境光感測晶片54為環境光感測、或是三原色(RGB)感測晶片或紫外線(UV)感測晶片其中之一所構成，但不限定於此。
承上，該特殊應用集成電路晶片52具有複數個第一電性接觸點522及該環境光感測晶片54具有複數個第二電性接觸點541，並以該第二電性接觸點541係耦接至該第一電性接觸點522，令該特殊應用集成電路晶片52與該環境光感測晶片54相互耦接，進一步，該基板51之內部形成相互連接之電性導線，令該特殊應用集成電路晶片52與該垂直共振腔面射雷射53相互耦接，如圖3所示，其該基板51之底面係設有複數個銲墊511(Solder Pad)，該銲墊511透過該基板51之內部，與該特殊應用集成電路晶片52、垂直共振腔面射雷射53相互耦接，使該複合型光學感測器50形成表面黏著元件(Surface Mount Devices,SMD)。
一封裝體55，係位於該基板51上，而封裝在該特殊應用集成電路晶片52、近接感測器521、垂直共振腔面射雷射53及環境光感測晶片54之周圍，並使頂面中間區域形成一長形孔551，令該環境光感測晶片54相對位於該長形孔551之中間位置，如圖4所示，本實施例中，該封裝體55可為帽蓋所構成，又如圖5所示，其該封裝體55內更包括一透明封裝體56，並填封該長形孔551，而覆蓋在該特殊應用集成電路晶片52、近接感測器521、垂直共振腔面射雷射53及環境光感測晶片54上，本實施例中，該透明封裝體56可為透鏡，但不限定於此。是以，該環境光感測晶片54形成自然障壁，而無須另外增設障壁，使該長形孔551之長、寬(L、W)係控制在該開孔61所形成之小孔徑(T)以下，且該環境光感測晶片54形成自然障壁，在該長形孔551之中央位置，使該環境光感測晶片54在該垂直共振腔面射雷射53與該近接感測器521之間的環境光感測角度(θb2 )具有對稱性，但不限定於此。
圖6所示之使用狀態圖，其利用該環境光感測晶片54之獨立凸起高度，且呈線性排列之型態，及可截止(Cut)該第一波長範圍的物理特性，三者相輔相成所構成之複合型光學感測器50，當該垂直共振腔面射雷射53自發光源經物體(O)反射至該近接感測器521而形成近接感測角度(θa4 )，同時產生該手持行動裝置60之玻璃62之第一表面621產生第一折射角度(θn1 )，而形成第一光雜訊，並接續至該玻璃62之第二表面622產生第二折射角度(θn2 )，而形成第二光雜訊，並以一定之該環境光感測晶片54所形成之該自然障壁高度(h)，可防止該垂直共振腔面射雷射53自發光源干擾該近接感測器521；且同時使該環境光感測器54係位於該開孔61之中央位置，當該環境光感測晶片54偵測環境光源(S)亮度，而該環境光感測器54在該開孔61內之環境光感測角度(θb2 )極大化，故設製該開孔61為圓形之開孔，在該手持行動裝置60之外觀上呈現較短之小孔徑，進一步，令該特殊應用集成電路晶片52可接收該自發光源及該環境光源(S)之光通量，並控制呈線性排列之該垂直共振腔面射雷射53、環境光感測晶片54及近接感測器521之作動狀態。
再配合圖7所示，其曲線A為該環境光感測晶片54所接收環境光，在該第二波長範圍為550nm產生該第二相對能量；曲線B為該垂直共振腔面射雷射53之雷射光激發，在該第一波長範圍為940nm產生該第一相對能量；因此，該垂直共振腔面射雷射53之雷射光所產生該第一及二光雜訊不干擾該環境光感測晶片54所接收之環境光，故該近接感測角度(θa4 )所延伸之感測範圍與該環境光感測角度(θb2 )所延伸之感測範圍雖有重疊，也不會相互干涉，而上述第一波長範圍及第二波長範圍，不限定於此。
基於如此之構成，為能清楚分析及說明iPhone 4之感測裝置、iPhone 6Plus之ALS結構及PS結構、iPhone 7Plus之ALS結構及PS結構，與本發明所研發之複合型光學感測器差異性，茲列表比較如後： 經由上述列表分析得知，由於該ALS結構之感測範圍及PS結構之感測範圍相互干涉，而在該手持行動裝置60應用上為最重要之關鍵參數，故以性能表現考量市場趨勢，所以排除該ALS結構之感測範圍及PS結構之感測範圍相互干涉(a).iPhone 4之感測裝置，而是採用成本高之(b).iPhone 6Plus之ALS結構及PS結構，或(c).iPhone 7Plus之ALS結構及PS結構。是以，本發明係將該ALS結構及PS結構，以複合模組且該PS結構在無障壁之下整合至同一結構，形成一個體積較小之複合光學感測器50，而降低佔用手持行動裝置之內部空間及兩個獨立模組之零件成本，同時，不僅避免該ALS結構之感測範圍及PS結構之感測範圍相互干涉，也僅在該手持行動裝置60設製一個圓形之開孔61，並以該ALS結構對應該開孔51之中央，而具有較好該ALS結構之感測範圍。
綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請 鈞局惠賜專利，以勵創新，無任德感。
惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。
50‧‧‧複合型光學感測器
51‧‧‧基板
511‧‧‧銲墊
52‧‧‧特殊應用集成電路晶片
521‧‧‧近接感測器
522‧‧‧第一電性接觸點
53‧‧‧垂直共振腔面射雷射
54‧‧‧環境光感測晶片
541‧‧‧第二電性接觸點
55‧‧‧封裝體
551‧‧‧長形孔
56‧‧‧透明封裝體
57‧‧‧電性導線
60‧‧‧手持行動裝置
61‧‧‧開孔
62‧‧‧玻璃
621‧‧‧第一表面
622‧‧‧第二表面
O‧‧‧物體
S‧‧‧環境光源
L‧‧‧長
W‧‧‧寬
T‧‧‧小孔徑
X‧‧‧線性軸
h‧‧‧自然障壁高度
θa4‧‧‧近接感測角度
θb2‧‧‧環境光感測角度
θn1‧‧‧第一折射角度
θn2‧‧‧第二折射角度
圖1A係習用複合ALS結構及PS結構之感測裝置示意圖。 圖1B係圖1A中1B所指之放大圖。 圖2A係習用iPhone6s Plus之手持行動裝置示意圖。 圖2B係圖2A中2A所指之放大圖。 圖2C係習用iPhone7s Plus之手持行動裝置示意圖。 圖2D係圖2C中2C所指之放大圖。 圖2E係習用iPhone6s Plus之近接感測器示意圖。 圖2F係習用iPhone7s Plus之近接感測器示意圖。 圖2G係習用另一近接感測器示意圖。 圖2H係習用iPhone6s及7s Plus之環境光感測器示意圖。 圖3係本發明之剖視圖。 圖4係本發明之俯視圖。 圖5係本發明之示意圖。 圖6係本發明之使用狀態圖。 圖7係本發明環境光感測及近接感測之波長/相對能量曲線圖。

Claims (10)

  1. 一種環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，該複合型光學感測器係設在一手持行動裝置內，並相對位於一開孔的下方，其包含： 一基板(Frame)； 一特殊應用集成電路晶片(Application Specific Integrated Circuit Die,ASIC Die)，係耦接於該基板上，且該特殊應用集成電路晶片係結合一近接感測器(Proximity Sensor,PS)； 一垂直共振腔面射雷射(Vertical Cavity Surface Emission Laser,VCSEL)，係耦接於該基板上，並線性對應該近接感測器，且該垂直共振腔面射雷射之雷射光係設定一第一波長範圍，並激發出光的強度能被該近接感測器所接收之一第一相對能量； 一環境光感測晶片(Ambient Light Sensor Die,ALS Die)，係先製造成型後，再耦接於該特殊應用集成電路晶片上，使其呈現獨立凸起於該特殊應用集成電路晶片上一預定高度，並位於該垂直共振腔面射雷射與該近接感測器之間，令該垂直共振腔面射雷射、環境光感測晶片及近接感測器三者呈線性排列，並使該凸起之高度係足以作為該垂直共振腔面射雷射與該近接感測器之間的自然障壁，而無須另外增設障壁，且該環境光感測晶片所接收之光係設定一截止(Cut)該第一波長範圍之第二波長範圍，並僅能接收環境光的強度所形成之一第二相對能量，而不接收該第一相對能量；以及 一封裝體，係位於該基板上，而封裝在該特殊應用集成電路晶片、近接感測器、垂直共振腔面射雷射及環境光感測晶片之周圍，並使頂面中間區域形成一長形孔，令該環境光感測晶片相對位於該長形孔之中間位置； 藉此，利用該環境光感測晶片之獨立凸起高度，且呈線性排列之型態，及可截止(Cut)該第一波長範圍的物理特性，三者相輔相成所構成之複合型光學感測器，可防止該垂直共振腔面射雷射自發光源干擾該近接感測器；且同時使該環境光感測器係位於該開孔之中央位置，而該環境光感測器在該開孔內之環境光感測角度極大化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其中，該第一波長範圍為940nm；該第二波長範圍為550nm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其中，該封裝體為一帽蓋所構成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其中，該封裝體內更包括一透明封裝體，並填封該長形孔，而覆蓋在該特殊應用集成電路晶片、近接感測器、垂直共振腔面射雷射及環境光感測晶片上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其中，該透明封裝體為透鏡。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其中，該環境光感測晶片為環境光感測、或是三原色(RGB)感測晶片或紫外線(UV)感測晶片其中之一所構成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其中，該基板係由陶瓷電路板或印刷電路板其中之一所構成，使該基板之內部形成相互連接之電性導線，令該特殊應用集成電路晶片與該垂直共振腔面射雷射相互耦接，且該特殊應用集成電路晶片具有複數個第一電性接觸點及該環境光感測晶片具有複數個第二電性接觸點，並以該第二電性接觸點係耦接至該第一電性接觸點，令該特殊應用集成電路晶片與該環境光感測晶片相互耦接。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其中，該基板之底面係設有複數個銲墊(Solder Pad)，該銲墊透過該基板之內部，與該特殊應用集成電路晶片、垂直共振腔面射雷射相互耦接，使該複合型光學感測器形成表面黏著元件(Surface Mount Devices,SMD)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其中，該特殊應用集成電路晶片與該近接感測器之結合方式為該近接感測器係嵌入至該特殊應用集成電路晶片內或該近接感測器係耦接至該特殊應用集成電路晶片上其中之一所結合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器，其中，該環境光感測晶片形成自然障壁，而無須另外增設障壁，使該長形孔之長、寬係控制在該開孔所形成之小孔徑以下，且該環境光感測晶片形成自然障壁，在該長形孔之中央位置，使該環境光感測晶片在該垂直共振腔面射雷射與該近接感測器之間的環境光感測角度具有對稱性。
TW106112059A 2017-04-11 2017-04-11 環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器 TW201837427A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106112059A TW201837427A (zh) 2017-04-11 2017-04-11 環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器
US15/616,145 US20180292568A1 (en) 2017-04-11 2017-06-07 Optical proximity sensor with a self-integrated barrier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106112059A TW201837427A (zh) 2017-04-11 2017-04-11 環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201837427A true TW201837427A (zh) 2018-10-16

Family

ID=63711542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106112059A TW201837427A (zh) 2017-04-11 2017-04-11 環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20180292568A1 (zh)
TW (1) TW201837427A (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11069667B2 (en) * 2016-03-31 2021-07-20 Stmicroelectronics Pte Ltd Wafer level proximity sensor
CN107979663B (zh) * 2017-11-22 2020-03-06 Oppo广东移动通信有限公司 传感器组件、显示屏组件及电子设备
JP6995288B2 (ja) * 2018-03-15 2022-01-14 オムロン株式会社 光電センサ
US10771884B2 (en) * 2018-04-05 2020-09-08 Apple Inc. Electronic devices with coherent self-mixing proximity sensors
CN108989494B (zh) * 2018-06-27 2021-02-09 北京小米移动软件有限公司 一种电子设备
KR20210153905A (ko) * 2020-06-11 2021-12-20 현대모비스 주식회사 카메라-퍼들램프 통합장치 및 이를 포함하는 사이드 미러
CN112880817B (zh) * 2020-09-28 2024-04-16 义明科技股份有限公司 光传感器
TWM623789U (zh) * 2020-11-19 2022-02-21 神盾股份有限公司 堆疊式光學感測封裝體
TWI803896B (zh) * 2021-07-01 2023-06-01 香港商冠捷投資有限公司 顯示裝置

Also Published As

Publication number Publication date
US20180292568A1 (en) 2018-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201837427A (zh) 環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器
US11035723B2 (en) Optical sensor package assembly, manufacturing method thereof and electronic devices
TWI585437B (zh) Composite optical sensor for small aperture and its preparation method
TWI453923B (zh) Light sensing chip package structure
TWI667767B (zh) Package structure of integrated optical module
US20090146155A1 (en) Light-emitting diode
CN107918459B (zh) 电子装置
CN108012004B (zh) 电子装置
WO2007127029A3 (en) Side-view surface mount white led
TWM526184U (zh) 適用於小孔徑之複合型光學感測器
TWI685641B (zh) 光學感測系統、光學感測組件及其製造方法
TW201925755A (zh) 光學檢測元件
TWM454627U (zh) 分區並列式光感測晶片封裝結構
CN113675725A (zh) 光源封装件和包括该光源封装件的移动装置
CN108023984B (zh) 输入输出模组和电子装置
KR101361844B1 (ko) 근접 조도 센서 패키지 및 이를 구비하는 모바일 장치
CN108183990B (zh) 电子装置
WO2020034144A1 (zh) 光学传感模组及其制作方法
CN108023985B (zh) 电子装置
CN108063150B (zh) 电子装置
CN208240679U (zh) 光学感测组件和光学感测系统
CN108183987B (zh) 电子装置
TW201909035A (zh) 具有輔助光源之指紋辨識裝置以及使用其之行動裝置
TWM552095U (zh) 環境光感測晶片形成自然障壁之複合型光學感測器
JPWO2008117800A1 (ja) 反射型光センサ