TWI612281B - 干涉分光元件封裝裝置 - Google Patents
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Abstract
本揭露內容係提供一種干涉分光元件封裝裝置。干涉分光元件封裝裝置包括一干涉分光元件使一預定波長範圍的光線穿透、一感光單元以及一透光結構。透光結構包括一透光柱狀結構及一吸光層，吸光層環繞透光柱狀結構，並且吸收前述預定波長範圍的光線。干涉分光元件、透光柱狀結構和感光單元沿透光柱狀結構的延伸方向對齊設置，且當一入射光入射時，係通過干涉分光元件和透光柱狀結構後被感光單元接收。
Description
本揭露內容是有關於一種干涉分光元件封裝裝置。
消費性電子產品中，目前主要的智慧型載具是以智慧型手機為主，而目前智慧型手機中的感測器則是以既定物理量量測為主，例如是慣性感測器檢測加速度以及角速度、壓力計檢測高度等資訊。但對於未知的物理量檢測，則需要利用指紋圖譜，其中最廣泛應用於智慧型手機中的則是以光學式檢測為大宗。
然而目前市售消費性電子產品中，光學式感測器僅用作為距離感測器、指紋辨識系統以及相機拍照模組來應用，尚未發展出具光譜分析能力的消費電子產品。因此，業界均致力於研發消費性電子產品中光譜檢測技術的開發及普及化。
根據本揭露內容之一實施例，係提出一種干涉分光元件封裝裝置。干涉分光元件封裝裝置包括一干涉分光元件使一預定波長範圍的光線穿透、一感光單元以及一透光結構。透光結構包括一透光柱狀結構及一吸光層，吸光層環繞透光柱狀結構並
且吸收前述預定波長範圍的光線。干涉分光元件和透光柱狀結構沿透光柱狀結構的延伸方向對齊設置，且當一入射光入射時，係通過干涉分光元件和透光柱狀結構後被感光單元接收。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉多個實施例，作詳細說明如下：
10、10-1、20、20-1、30、30-1、40‧‧‧干涉分光元件封裝裝置
100、100’‧‧‧干涉分光元件
110‧‧‧上反射面
130‧‧‧下反射面
200‧‧‧感光單元
300‧‧‧透光結構
310‧‧‧透光柱狀結構
310a‧‧‧入光面
330‧‧‧吸光層
400‧‧‧感光元件基板
500‧‧‧基板
600、600A、600B‧‧‧接合墊
A0~A10、A13、A15、A18、A20‧‧‧曲線
D‧‧‧寬度
D1‧‧‧延伸方向
F1、F2‧‧‧功能區
G‧‧‧光學距離
H‧‧‧高度
L、L’、L1~L3‧‧‧光線
第1圖繪示本揭露內容之一實施例之干涉分光元件封裝裝置之示意圖。
第2A圖繪示本揭露內容之一實施例之干涉分光元件封裝裝置之局部示意圖。
第2B圖繪示本揭露內容之一實施例之透光柱狀結構的寬度相對於高度之比例與發散角度之關係的模擬圖。
第2C圖繪示本揭露內容之一實施例之干涉分光元件封裝裝置之上視圖。
第3A圖繪示本揭露內容之另一實施例之干涉分光元件封裝裝置之示意圖。
第3B圖繪示本揭露內容之再一實施例之干涉分光元件封裝裝置之示意圖。
第3C圖繪示本揭露內容之更一實施例之干涉分光元件封裝裝置之示意圖。
第4圖繪示本揭露內容之又一實施例之干涉分光元件封裝裝置之示意圖。
第5圖繪示本揭露內容之一實施例之透光柱狀結構之示意圖。
第6A圖~第6D圖繪示本揭露內容之實施例與比較例之干涉分光結果模擬圖。
第7A圖~第7E圖繪示依照本發明之一實施例之一種干涉分光元件封裝裝置之製造方法示意圖。
本揭露內容之實施例中，經由透光結構的透光柱狀結構及吸光層的設計，可以使得未被吸光層吸收而通過透光柱狀結構的光線具有相當小的發散角度，而可以提升干涉分光元件封裝裝置的空間解析度(spatial resolution)以及光譜分光解析度(spectrum resolution)。以下係詳細敘述本揭露內容之實施例。實施例所提出的細部組成為舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些組成加以修飾或變化。
第1圖繪示本揭露內容之一實施例之干涉分光元件封裝裝置之示意圖，第2A圖繪示本揭露內容之一實施例之干涉分光元件封裝裝置之局部示意圖。如第1~2A圖所示，干涉分光元件封裝裝置10包括使一預定波長範圍的光線穿透的一干涉分光元件100、一感光單元200以及一透光結構300。透光結構300包括一透光柱狀結構(pillar)310及一吸光層330，吸光層330環繞透光柱狀結構310。吸光層330吸收前述預定波長範圍的光線。如第1~2A圖所示，干涉分光元件100和透光柱狀結構310
沿透光柱狀結構310的延伸方向D1對齊設置，入射的光線L通過干涉分光元件100和透光柱狀結構310後被感光單元200接收。其中，光線L之波長範圍包括前述預定波長範圍。
實施例中，透光柱狀結構310對於前述預定波長範圍的光線具有70%以上的穿透率，吸光層330對於前述預定波長範圍的光線具有70%以上的吸收率；一些實施例中，吸光層330對於前述預定波長範圍的光線可具有90%以上的吸收率。
換言之，根據本揭露內容之實施例，透光結構300的透光柱狀結構310及吸光層330對於具有預定波長範圍的光線分別具有透光性質和吸光性質。因此，具有預定波長範圍的光線會通過透光柱狀結構310，且會被吸光層330所吸收。經由透光柱狀結構310及吸光層330的設計，可以使得未被吸光層330吸收而通過透光柱狀結構310的光線具有相當小的發散角度，而可以提升干涉分光元件封裝裝置10的干涉分光元件100之空間解析度(spatial resolution)以及光譜分光解析度(spectrum resolution)。
詳細來說，如第2A圖所示，包括預定波長範圍的光線L和光線L’均進入透光柱狀結構310，發散角度較大的光線L’在行進之間會先接觸到吸光層330而被吸光層330所吸收，而發散角度較小的光線L可不行經吸光層330而抵達干涉分光元件100和感光單元200，因而可以提升干涉分光元件封裝裝置10的干涉分光元件100之空間解析度以及光譜分光解析度。上述之發散角度為入射光線與入光面法線之夾角。
如第2A圖所示，透光柱狀結構310具有一寬度D
和一高度H。一些實施例中，高度H相對於寬度D的比例例如是大於或等於5；也就是說，透光柱狀結構310的深寬比(aspect ratio)例如是大於或等於5。實施例中，當透光柱狀結構310的深寬比大於或等於5，通過透光柱狀結構310的光線L均具有小於15度的發散角度。當光線的發散角度越接近0度，也就越接近完全平行光束狀態，則會得到越佳的光學半高寬(Full width at half maximum，FWHM)解析度。
第2B圖繪示本揭露內容之一實施例之透光柱狀結構的寬度D相對於高度H之比例(D/H)與發散角度之關係的模擬圖。如第2B圖所示，當寬度D相對於高度H之比例(D/H)小於0.2，也就是透光柱狀結構310的深寬比是大於5時，光線L的發散角度基本上小於15度。更進一步，當寬度D相對於高度H之比例(D/H)小於0.1，光線L的發散角度基本上可小於5度，更趨近於平行光線。
如第2A圖所示，實施例中，透光柱狀結構310的寬度D例如是不小於5微米(μm)至不大於35微米。
相較於傳統使用透鏡結構來提高干涉分光元件之解析度的方式，根據本揭露內容之實施例，透光結構300可以經由整合晶圓級光學封裝技術來製作，因此可以降低使用微型透鏡或射出成形透鏡所需要的組裝成本，並且可以達到相當良好的解析度之效果。
一些實施例中，如第2A圖所示，透光柱狀結構310的入光面310a例如是平面。
一些實施例中，干涉分光元件100和感光單元200
可以位於透光結構300的同側或相對兩側。舉例而言，如第1圖所示的實施例中，干涉分光元件100和感光單元200位於透光結構300的同側。
如第1~2A圖所示的實施例中，入射的光線L先經過具有透光柱狀結構310和吸光層330的透光結構300的準直(collimation)之後，近乎平行的光線L進入干涉分光元件100接著到達感光單元200。
如第1圖所示，實施例中，干涉分光元件100包括一上反射面110以及一下反射面130，其中上反射面110和下反射面130之間相隔一光學距離G。實施例中，干涉分光元件100例如是法布里-博羅光干涉分光元件(Fabry-Perot interferometer；FPI)，上反射面110及下反射面130亦可包括布拉格反射鏡(DBR,Distributed Bragg reflector)結構。
一些實施例中，干涉分光元件100可以是固定式干涉分光元件或可動式干涉分光元件。固定式干涉分光元件中，上反射面110和下反射面130之間相隔的光學距離G係為固定；可動式干涉分光元件中，上反射面110和下反射面130之間相隔的光學距離G例如是可調式，如此可以調變通過干涉分光元件100的光線之波長範圍。可動式干涉分光元件的具體實施例可參見申請人之先申請案內容(台灣專利申請號104138060)，但本發明並不限於此。
一實施例中，感光元件基板400可為包括單一或複數個感光單元200之光電二極體(photodiode)。一實施例中，感光元件基板400可為包括多個感光單元200構成感光陣列元件之
互補式金氧半影像感測器(CMOS image sensor；CIS)或電荷耦合元件影像感測器(CCD image sensor)。
一實施例中，多個感光單元200可對應一個透光柱狀結構310設置。
實施例中，如第1圖所示，透光結構300更可包括複數個透光柱狀結構310，吸光層330環繞此些透光柱狀結構310。
實施例中，如第1圖所示，干涉分光元件封裝裝置10中包括多個感光單元200，所述多個感光單元200構成感光陣列元件，所以第1圖之實施例更包括設置所述多個感光單元200的感光元件基板400，但本發明並不以此為限。本實施例中，感光元件基板400可為半導體基板，例如矽基板。
實施例中，如第1圖所示，干涉分光元件封裝裝置10中，一個干涉分光元件100可對應多個感光單元200和多個透光柱狀結構310設置，但本發明並不以此為限。
實施例中，如第1圖所示，干涉分光元件封裝裝置10可更包括另一基板500，干涉分光元件100設置於基板500上。實施例中，如第1圖所示，透光結構300亦設置於基板500上，且透光結構300和干涉分光元件100設置於基板500的兩個相對表面上。實施例中，基板500的透光特性與透光結構300的透光柱狀結構310的透光特性相似。舉例而言，當入射的光線為可見光時，基板500例如可以是玻璃基板，使得可見光可以穿透。實施例中，干涉分光元件100的下反射面130例如是直接接觸基板500。
實施例中，如第1圖所示，干涉分光元件封裝裝置10可更包括一接合墊(bonding pad)600，感光元件基板400和基板500藉由接合墊600而對組。實施例中，接合墊600可包括金屬、有機材料或其混合物。舉例而言，一些實施例中，接合墊600的材料可包括金(Au)、鋁(Al)、銅(Cu)、鍺(Ge)或上述之任意組合；一些其他實施例中，接合墊600的材料可包括黏合性樹脂材料。一些實施例中，接合墊600可包括異質接合(heterogeneous bonding)的多種材料。
根據本揭露內容之實施例，入射光線之波長範圍可以根據實際需要做調整。以下列示可以應用於本揭露內容之多個實施例，但此些實施例僅用於舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。
一實施例中，入射的光線例如是可見光(也就是說，可穿透干涉分光元件100之預定波長範圍的光線位於可見光範圍內)，此光線的波長範圍例如是400~700奈米(nm)，透光柱狀結構310可包括矽(silicon)、氧化矽(silica)、玻璃、環氧樹脂(epoxy)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、空氣、負型光阻材料或上述之任意組合，吸光層330可包括高分子聚合物、黑色染料、碳黑、奈米碳球、奈米碳管或上述之任意組合。
一實施例中，入射的光線例如是紫外光(也就是說，可穿透干涉分光元件100之預定波長範圍的光線位於紫外光範圍內)，此光線的波長範圍例如是100~400奈米(nm)透光柱狀結構310可包括熔矽石(fused silica)、空氣或上述之組合，吸光層330可包括高分子聚合物及二氧化鈦(TiO2)顆粒之組合。
一實施例中，入射的光線例如是近紅外光(也就是說，可穿透干涉分光元件100之預定波長範圍的光線位於近紅外光範圍內)，此光線的波長範圍例如是700~2200奈米(nm)，透光柱狀結構310可包括環氧樹脂、空氣或上述之組合，吸光層330可包括高分子聚合物、碳黑、青色(cyanine)染料、酞青(phthalocyanine)染料、方酸菁(squarylium)染料、二亞銨(diimonium)系化合物或上述之任意組合。
根據本揭露內容之實施例，干涉分光元件封裝裝置可以應用於指紋辨識。根據本揭露內容之實施例，干涉分光元件封裝裝置亦可以應用於生理資訊偵測，例如是血液資訊的紅外線影像，紅外線可以穿過皮膚到達血管，因此可以取得血管的紅外線影像。
第2C圖繪示本揭露內容之一實施例之干涉分光元件封裝裝置10-1之上視圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
根據本揭露內容之實施例，如第2C圖所示，當一光線入射時，通過透光柱狀結構310(吸光層330環繞此些透光柱狀結構310)及多個可使不同預定波長範圍之光線穿透的干涉分光元件100、100’，搭配對應可感測包括不同預定波長範圍的感光單元200，而使一個干涉分光元件封裝裝置10-1可以具有多個不同感測波長範圍功能區，例如是功能區F1和功能區F2，但本發明並不以此為限。
第3A圖繪示本揭露內容之另一實施例之干涉分光
元件封裝裝置20之示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
一些實施例中，一個干涉分光元件100可以對應至多個透光柱狀結構310和/或多個感光單元200。如第3A圖所示，本實施例中，一個干涉分光元件100可以對應至多個透光柱狀結構310，以提高空間解析度和光譜解析度。
一些實施例中，多個透光柱狀結構310可以對應於一個或多個感光單元200設置。如第3A圖所示，本實施例中，一個感光單元200對應多個透光柱狀結構310。
一些實施例中，一個感光單元200對應到多個透光柱狀結構310時，並且亦可對應到一個或多個干涉分光元件100。如第3A圖所示，本實施例中，一個感光單元200對應多個透光柱狀結構310及一個干涉分光元件100。
第3B圖繪示本揭露內容之再一實施例之干涉分光元件封裝裝置20-1之示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
如第3B圖所示，實施例中，一個干涉分光元件100可對應到多個透光柱狀結構310和多個感光單元200。
第3C圖繪示本揭露內容之更一實施例之干涉分光元件封裝裝置30之示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
本實施例中，入射的光線例如是可見光，透光柱狀結構310可以是空氣，但本發明不以此為限。
第4圖繪示本揭露內容之又一實施例之干涉分光元件封裝裝置40之示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
一些實施例中，干涉分光元件100和感光單元200可以位於透光結構300的同側或相對兩側。本實施例中，如第4圖所示，干涉分光元件100和感光單元200位於透光結構300的相對兩側。
如第4圖所示的實施例中，入射的光線L1先通過基板500以及干涉分光元件100，分光後一預定波長範圍的光線L2再行往具有透光柱狀結構310和吸光層330的透光結構300而達到準直(collimation)的效果，接著行經透光結構300之具前述預定波長範圍且近乎平行的光線L3到達感光單元200。
第5圖繪示本揭露內容之一實施例之透光柱狀結構之示意圖。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
一些實施例中，透光柱狀結構310的入光面310a並不限於平面，請再參見第5圖，透光柱狀結構310的入光面310a例如是非平面。舉例而言，如第5圖所示，實施例中，入光面310a可以是突出表面。第6A圖~第6D圖繪示本揭露內容之實施例與比較例之干涉分光結果模擬圖。第6A圖~第6D圖中的曲線A0、
曲線A1、曲線A2、曲線A3、曲線A4、曲線A5、曲線A6、曲線A7、曲線A8、曲線A9、曲線A10、曲線A13、曲線A15、曲線A18和曲線A20分別代表干涉分光元件100的入射光之發散角度為0度、1度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度、10度、13度、15度、18度和20度時的光學半高寬(FWHM)解析度。
如第6A圖所示，當干涉分光元件100的入射光之發散角度為0度時，此時的光線基本上呈現完全平行的光束狀態，在經過干涉分光元件後，一預定波長範圍的光線穿透出來，其預定中心波長為1295奈米，半高寬約為17奈米，具有最佳的空間解析度以及光譜解析度。
如第6B圖所示，當干涉分光元件100的入射光之發散角度為0~5度時，，在穿透干涉分光元件後，一預定波長範圍的光線其半高寬最大約為20奈米，具良好的空間解析度以及光譜解析度。
如第6C圖所示，當干涉分光元件100的入射光之發散角度到達10度時，在穿透干涉分光元件後，一預定波長範圍的光線其半高寬約為32奈米，具可接受的空間解析度以及光譜解析度。
如第6D圖所示，當干涉分光元件100的入射光之發散角度超過10度時，例如發散角度為15度，在穿透干涉分光元件後，一預定波長範圍的光線其半高寬約為50奈米，，預定的中心波長也偏移至1250奈米。
第7A圖~第7E圖繪示依照本發明之一實施例之一
種干涉分光元件封裝裝置之製造方法示意圖，但本發明並不限於此。本實施例中與前述實施例相同或相似之元件係沿用同樣或相似的元件標號，且相同或相似元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
請參照第7A圖，於具有多個感光單元200的感光元件基板400上製作接合墊600A。
請參照第7B圖，製作干涉分光元件100於基板500上，並且製作接合墊600B於基板500上。
請參照第7C圖，將接合墊600A與接合墊600B接合，以將感光元件基板400和基板500對組，接合後的接合墊600A與接合墊600B形成接合墊600。
請參照第7D圖，形成透光柱狀結構310於基板500上。實施例中，例如是先形成透光材料於基板500上，接著以黃光製程製作透光柱狀結構310。
請參照第7E圖，形成吸光層330以環繞此些透光柱狀結構310。實施例中，例如是將吸光層330的材料灌入模具中而填滿透光柱狀結構310的周圍。接著，若吸光層330的材料覆蓋住透光柱狀結構310，可選擇性地研磨吸光層330的材料的表面以暴露出透光柱狀結構310的上表面(入光面310a)。至此，形成干涉分光元件封裝裝置30-1，其中一個干涉分光元件100對應一個感光單元200和一個由透光材料所製成的透光柱狀結構310設置。
更進一步，請參照第7E圖，可移除透光柱狀結構310的透光材料。實施例中，例如是以化學藥劑將透光材料溶解
或以蝕刻製程移除透光材料。至此，形成如3B圖所示的干涉分光元件封裝裝置30，其中透光柱狀結構310的材質為空氣。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧干涉分光元件封裝裝置
100‧‧‧干涉分光元件
110‧‧‧上反射面
130‧‧‧下反射面
200‧‧‧感光單元
300‧‧‧透光結構
310‧‧‧透光柱狀結構
310a‧‧‧入光面
330‧‧‧吸光層
400‧‧‧感光元件基板
500‧‧‧基板
600‧‧‧接合墊
D1‧‧‧延伸方向
G‧‧‧光學距離
Claims (14)
- 一種干涉分光元件封裝裝置，包括：一干涉分光元件，使一預定波長範圍的一光線穿透，其中該預定波長範圍包括可見光範圍、紫外光範圍或近紅外光範圍；一感光單元；以及一透光結構，包括：一透光柱狀結構；及一吸光層，環繞該透光柱狀結構，並且吸收該預定波長範圍的該光線；其中該干涉分光元件和該透光柱狀結構沿該透光柱狀結構的一延伸方向對齊設置，且當一入射光入射時，係通過該干涉分光元件和該透光柱狀結構後被該感光單元接收。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該吸光層對於該預定波長範圍的該光線具有70%以上的吸收率。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該干涉分光元件和該感光單元位於該透光結構的同側或相對兩側。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該透光柱狀結構具有一寬度和一高度，該高度相對於該寬度的一比例係為大於或等於5。
- 如申請專利範圍第4項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該透光柱狀結構的該寬度係為不小於5微米(μm)至不大於35微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該干涉分光元件包括一上反射面以及一下反射面，其中該上反射面和該下反射面之間相隔一光學距離。
- 如申請專利範圍第6項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該上反射面和該下反射面之間相隔的該光學距離係為可調式。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，更包括複數個該感光單元。
- 如申請專利範圍第8項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該些感光單元對應該透光柱狀結構設置。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該透光結構更包括：複數個該透光柱狀結構，該吸光層環繞該些透光柱狀結構，且該些透光柱狀結構對應該感光單元設置。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該透光結構更包括：複數個該透光柱狀結構，該吸光層環繞該些透光柱狀結構，且該些透光柱狀結構對應該干涉分光元件設置。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該預定波長範圍的該光線位於可見光範圍內，該透光柱狀結構包括矽(silicon)、氧化矽(silica)、玻璃、環氧樹脂(epoxy)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、空氣或上述之任意組合，該吸光層包括高分子聚合物、黑色染料、碳黑、奈米碳球、奈米碳管或上述之任意組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該預定波長範圍的該光線位於紫外光範圍內，該透光柱狀結構包括熔矽石(fused silica)、空氣或上述之組合，該吸光層包括高分子聚合物及二氧化鈦(TiO2)顆粒。
- 如申請專利範圍第1項所述之干涉分光元件封裝裝置，其中該預定波長範圍的該光線位於近紅外光範圍內，該透光柱狀結構包括環氧樹脂、空氣或上述之組合，該吸光層包括高分子聚合物、碳黑、青色(cyanine)染料、酞青(phthalocyanine)染料、方酸菁(squarylium)染料、二亞銨(diimonium)系化合物或上述之任意組合。
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| CN110927079B (zh) * | 2019-05-02 | 2024-04-23 | 金华职业技术学院 | 一种细胞培养监测方法 |
| TWI692068B (zh) * | 2019-08-07 | 2020-04-21 | 勝麗國際股份有限公司 | 封裝元件 |
| JP2021056168A (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 光学センサ及び光学センサを有する表示装置 |
| TWI727550B (zh) * | 2019-12-13 | 2021-05-11 | 大陸商廣州印芯半導體技術有限公司 | 光學識別模組 |
| CN113051965A (zh) * | 2019-12-26 | 2021-06-29 | 群创光电股份有限公司 | 电子装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070030483A1 (en) * | 2005-08-03 | 2007-02-08 | Everett Matthew J | Littrow spectrometer and a spectral domain optical coherence tomography system with a littrow spectrometer |
| JP2012173208A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光モジュール |
| TWI434029B (zh) * | 2007-08-07 | 2014-04-11 | Fujifilm Corp | 分光元件、分光裝置及分光方法 |
| TWI443314B (zh) * | 2008-03-04 | 2014-07-01 | Hamamatsu Photonics Kk | Splitter |
| TW201443406A (zh) * | 2012-08-06 | 2014-11-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光器 |
| TWI470194B (zh) * | 2007-06-08 | 2015-01-21 | Hamamatsu Photonics Kk | Splitter |
| TW201534875A (zh) * | 2014-02-05 | 2015-09-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光器、及分光器之製造方法 |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0762865B2 (ja) | 1993-05-13 | 1995-07-05 | 日本電気株式会社 | 指紋画像入力装置 |
| US5550373A (en) | 1994-12-30 | 1996-08-27 | Honeywell Inc. | Fabry-Perot micro filter-detector |
| EP1101391A4 (en) | 1998-07-30 | 2005-01-19 | Ion Optics Inc | INFRARED RADIATION SOURCES, COMPOSITION OF FEATURES AND SOURCES, AND THE PROCESS OF MANUFACTURE |
| US6796866B2 (en) | 1999-07-08 | 2004-09-28 | California Institute Of Technology | Silicon micromachined broad band light source |
| WO2003007049A1 (en) | 1999-10-05 | 2003-01-23 | Iridigm Display Corporation | Photonic mems and structures |
| US20020043633A1 (en) * | 1999-11-24 | 2002-04-18 | Xerox Corporation | Method and apparatus for collimating light for detection |
| US7145143B2 (en) | 2002-03-18 | 2006-12-05 | Honeywell International Inc. | Tunable sensor |
| US6712480B1 (en) | 2002-09-27 | 2004-03-30 | Silicon Light Machines | Controlled curvature of stressed micro-structures |
| US8031335B2 (en) | 2003-05-27 | 2011-10-04 | Opto Trace Technologies, Inc. | Non-invasive disease diagnosis using light scattering probe |
| US7420738B2 (en) | 2003-12-22 | 2008-09-02 | Axsun Technologies, Inc. | Dual membrane single cavity Fabry-Perot MEMS filter |
| US7502567B2 (en) | 2004-06-15 | 2009-03-10 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Electroabsorption-modulated Fabry-Perot laser and methods of making the same |
| US7564612B2 (en) | 2004-09-27 | 2009-07-21 | Idc, Llc | Photonic MEMS and structures |
| US7420725B2 (en) | 2004-09-27 | 2008-09-02 | Idc, Llc | Device having a conductive light absorbing mask and method for fabricating same |
| US20060076634A1 (en) | 2004-09-27 | 2006-04-13 | Lauren Palmateer | Method and system for packaging MEMS devices with incorporated getter |
| CA2586197C (en) | 2004-11-04 | 2012-08-14 | Mesophotonics Limited | Metal nano-void photonic crystal for enhanced raman spectroscopy |
| US7376169B2 (en) | 2005-03-07 | 2008-05-20 | Joseph Reid Henrichs | Optical phase conjugation laser diode |
| US8599301B2 (en) | 2006-04-17 | 2013-12-03 | Omnivision Technologies, Inc. | Arrayed imaging systems having improved alignment and associated methods |
| WO2008085357A2 (en) | 2007-01-05 | 2008-07-17 | Sri International | Surface enhanced raman spectroscopy detection with ion separation pre-filter |
| US8717572B2 (en) * | 2007-06-12 | 2014-05-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Spectrophotometer |
| GB0724411D0 (en) | 2007-12-14 | 2008-01-30 | Stfc Science & Technology | Optical sensor |
| CA2709456A1 (en) | 2007-12-31 | 2009-07-16 | The Regents Of The University Of California | Sers-based, single step, real-time detection of protein kinase and/or phosphatase activity |
| EP2507599A1 (en) | 2009-11-30 | 2012-10-10 | Imec | Integrated circuit for spectral imaging system |
| JP5862025B2 (ja) | 2011-03-16 | 2016-02-16 | セイコーエプソン株式会社 | 光学センサー及び電子機器 |
| FI125368B (en) | 2012-06-08 | 2015-09-15 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Micromechanically tunable Fabry-Perot interferometer system and method for producing this |
| US9520510B2 (en) | 2013-12-03 | 2016-12-13 | Samsung Display Co., Ltd. | Embedded optical sensors using transverse Fabry-Perot resonator as detectors |
| TWI581004B (zh) | 2015-11-18 | 2017-05-01 | 財團法人工業技術研究院 | 可調式光學裝置 |
| TWI612281B (zh) * | 2016-09-26 | 2018-01-21 | 財團法人工業技術研究院 | 干涉分光元件封裝裝置 |
-
2016
- 2016-09-26 TW TW105131056A patent/TWI612281B/zh active
- 2016-12-27 US US15/391,413 patent/US10345147B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070030483A1 (en) * | 2005-08-03 | 2007-02-08 | Everett Matthew J | Littrow spectrometer and a spectral domain optical coherence tomography system with a littrow spectrometer |
| TWI470194B (zh) * | 2007-06-08 | 2015-01-21 | Hamamatsu Photonics Kk | Splitter |
| TWI434029B (zh) * | 2007-08-07 | 2014-04-11 | Fujifilm Corp | 分光元件、分光裝置及分光方法 |
| TWI443314B (zh) * | 2008-03-04 | 2014-07-01 | Hamamatsu Photonics Kk | Splitter |
| JP2012173208A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光モジュール |
| TW201443406A (zh) * | 2012-08-06 | 2014-11-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光器 |
| TW201534875A (zh) * | 2014-02-05 | 2015-09-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光器、及分光器之製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10345147B2 (en) | 2019-07-09 |
| US20180087962A1 (en) | 2018-03-29 |
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