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TW201635089A - 可攜式電子裝置及其光感測封裝體 - Google Patents

可攜式電子裝置及其光感測封裝體 Download PDF

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TW201635089A
TW201635089A TW104109019A TW104109019A TW201635089A TW 201635089 A TW201635089 A TW 201635089A TW 104109019 A TW104109019 A TW 104109019A TW 104109019 A TW104109019 A TW 104109019A TW 201635089 A TW201635089 A TW 201635089A
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黃振昌
詹前奎
梁育誌
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力智電子股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F55/00—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto
    • H10F55/20—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto wherein the electric light source controls the radiation-sensitive semiconductor devices, e.g. optocouplers
    • H10F55/25—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto wherein the electric light source controls the radiation-sensitive semiconductor devices, e.g. optocouplers wherein the radiation-sensitive devices and the electric light source are all semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
    • H10F77/407—Optical elements or arrangements indirectly associated with the devices

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

本發明揭露一種可攜式電子裝置，包括殼體、蓋體及光感測封裝體。蓋體設置於殼體上。蓋體具有第一透光區域與第二透光區域。光感測封裝體設置於殼體中。光感測封裝體包括第一晶片、第二晶片及阻隔部。第一晶片提供一光源。第二晶片具有第一感測區及第二感測區。第一感測區提供一環境光感測訊號，第二感測區提供一近接感測訊號。第二感測區位於第一晶片與第一感測區之間。阻隔部設置於第一晶片與第二晶片之間。第一感測區位於第一透光區域之下。第一晶片與第二感測區位於第二透光區域之下。

Description

可攜式電子裝置及其光感測封裝體
本發明與光感測有關，特別是關於一種能夠增大環境光感測的視野(Field Of View，FOV)角度及可見光穿透率的可攜式電子裝置及其光感測封裝體。
近年來，隨著光感測技術之進步，逐漸發展出各種具有不同功能的光感測器，例如環境光感測器(Ambient Light Sensor，ALS)及近接感測器(Proximity Sensor，PS)等，並已廣泛地應用於筆電、平板電腦及智慧型手機等可攜式電子裝置。
然而，如圖1所示，由於市面上常見的光感測封裝體1大多採用雙透光孔(包括光發射透光孔及光感測透光孔)的設計，導致位於光感測透光孔之下的環境光及近接感測器晶片10面臨光感測的視野(FOV)角度過小的問題。一旦將光感測封裝體1應用於可攜式電子裝置時，環境光及近接感測器晶片10所感測到的環境光的亮度變化明顯不同於人眼實際感受到的環境光的亮度變化。
再者，如圖2所示，若光感測封裝體2還額外設置有一層黑膠套24，則會導致位於光感測透光孔之下的環境光及近接感測器晶片20接收光線的視野角度變得比圖1更小。此外，由於環境光及近接感測器晶片20進行近接感測時亦需接收紅外光，所以位於環境光及近接感測器晶片20之上的光感測透光孔亦需設置有紅外光穿透膜，導致環境光及近接感測器晶片20所感測到的可見光亮度會受紅外光穿透膜的影響而大幅衰減。
有鑑於此，本發明提供一種能夠增大環境光感測的視野角度及可見光穿透率的可攜式電子裝置及其光感測封裝體，以解決先前技術所述及的問題。
本發明之一較佳具體實施例為一種光感測封裝體。於此實施例中，光感測封裝體設置於殼體中。殼體具有第一透光區域與第二透光區域。光感測封裝體包括第一晶片、第二晶片及第一阻隔部。第一晶片提供一光源。第二晶片具有第一感測區及第二感測區。第一感測區提供一環境光感測訊號，第二感測區提供一近接感測訊號。第二感測區位於第一晶片與第一感測區之間。第一阻隔部設置於第一晶片與第二晶片之間。第一感測區位於第一透光區域之下，第一晶片與第二感測區位於第二透光區域之下。
在本發明之一實施例中，第二透光區域為一類圓形狀，且其直徑小於2mm。
在本發明之一實施例中，第一感測區與第二感測區之間具有第一距離且第二感測區與第一晶片之間具有第二距離，第一距離大於第二距離。
在本發明之一實施例中，第二感測區之一側至第一晶片之一側之間具有第三距離，第三距離小於2mm。
在本發明之一實施例中，第二透光區域設置有第一薄膜，以濾除其他非紅外光波長的光。
在本發明之一實施例中，第一透光區域設置有第二薄膜，以增進環境光的通過。
在本發明之一實施例中，光感測封裝體還包括第二阻隔部。第二阻隔部設置於第二晶片上且位於第一感測區與第二感測區之間。
本發明之另一較佳具體實施例為一種可攜式電子裝置。於此實施例中，可攜式電子裝置包括殼體、蓋體及光感測封裝體。蓋體設置於殼體上。蓋體具有第一透光區域與第二透光區域。光感測封裝體設置於殼體中。光感測封裝體包括第一晶片、第二晶片及阻隔部。第一晶片提供 一光源。第二晶片具有第一感測區及第二感測區。第一感測區提供一環境光感測訊號，第二感測區提供一近接感測訊號。第二感測區位於第一晶片與第一感測區之間。阻隔部設置於第一晶片與第二晶片之間。第一感測區位於第一透光區域之下，第一晶片與第二感測區位於第二透光區域之下。
相較於先前技術，根據本發明的可攜式電子裝置及其光感測封裝體是將設置於同一光感測晶片上的環境光感測器與近接感測器彼此分隔開一段距離，藉以增大只對應於環境光感測器的獨立透光孔，以增大其視野角度，並且此獨立透光孔並不位於表面玻璃上所設置的紅外光穿透膜之下，故不會受到紅外光穿透膜的影響，可有效增進可見光穿透率，使得環境光感測器所感測到的環境光亮度變化能更符合人眼實際感受到的環境光亮度變化。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1~3、7‧‧‧光感測封裝體
10、20‧‧‧環境光及近接感測器晶片
11、21‧‧‧基板
12、22‧‧‧紅外線發光二極體(IR-LED)晶片
13、23‧‧‧阻隔部
24‧‧‧黑膠套
L‧‧‧光線
30、70‧‧‧第二晶片
31、71‧‧‧基板
32、72‧‧‧第一晶片
33‧‧‧阻隔部
73‧‧‧第一阻隔部
75‧‧‧第二阻隔部
34、74‧‧‧封裝材料
S1‧‧‧第一感測區
S2‧‧‧第二感測區
L1‧‧‧第一光線
L2‧‧‧第二光線
L1’‧‧‧近接感測光線
CL1‧‧‧第一透光區域
CL2‧‧‧第二透光區域
G‧‧‧表面玻璃
F1‧‧‧第一薄膜
F2‧‧‧第二薄膜
D1、D1’‧‧‧第一感測區與第二感測區之間的距離
D2、D2’‧‧‧第二感測區與第一晶片之間的距離
K‧‧‧直線
圖1及圖2分別繪示先前技術中具有不同結構的光感測封裝體之示意圖。
圖3及圖4分別繪示根據本發明之一具體實施例的光感測封裝體之剖面圖及上視圖。
圖5及圖6分別繪示將圖3中之光感測封裝體設置於可攜式電子裝置之表面玻璃下方的上視圖及剖面圖。
圖7及圖8分別繪示根據本發明之另一具體實施例的光感測封裝體之剖面圖及上視圖。
圖9及圖10分別繪示將圖7中之光感測封裝體設置於可攜式電子裝置之表面玻璃下方的上視圖及剖面圖。
現在將詳細參考本發明的示範性實施例，並在附圖中說明所述示範性實施例的實例。另外，在圖式及實施方式中所使用相同或 類似標號的元件/構件是用來代表相同或類似部分。
根據本發明之一較佳具體實施例為一種光感測封裝體。於此實施例中，此光感測封裝體可包括環境光感測器(ALS)及近接感測器(PS)，可應用於筆電、平板電腦及智慧型手機等可攜式電子裝置，但不以此為限。
為了有效改善環境光感測器之感光視野角度過小及可見光亮度大幅衰減的問題，此實施例中之光感測封裝體具有下列特徵：
(1)將位於同一光感測晶片上的環境光感測器與近接感測器分離設置，而不再合而為一，藉此，只對應於環境光感測器的獨立透光孔即不會再受到可攜式電子裝置之表面玻璃所鍍上的紅外光穿透膜的影響，故能有效避免可見光亮度大幅衰減之情事發生。
(2)加大環境光感測器的感光孔徑，藉此，環境光感測器之感光視野角度亦隨之變大，故可更加貼近使用者的眼睛所感受到的亮度變化情形。
請參照圖3及圖4，圖3及圖4分別繪示根據本發明之一具體實施例的光感測封裝體之剖面圖及上視圖。需說明的是，由圖3及圖4可知：此實施例中之光感測封裝體3具有雙透光孔的封裝結構，但不以此為限。
如圖3所示，光感測封裝體3包括基板31、第一晶片32、第二晶片30、阻隔部33及封裝材料34。第一晶片32為紅外線發光二極體(IR-LED)晶片，用以發出紅外光線L1；第二晶片30為兼具環境光感測功能及近接感測功能的光感測晶片，第二晶片30具有彼此分離設置的第一感測區S1及第二感測區S2，且第二感測區S2位於第一晶片32與第一感測區S1之間，其中第一晶片32輸出的光線可經由一物體(例如：人臉)反射到第二感測區S2，第二感測區S2接收其反射後的光源能量，而第一感測區S1可接收環境光。藉此，第一感測區S1用以接收可見光線L2並提供一環境光感測訊號且第二感測區S2用以接收紅外光線L1’並提供一近接感測訊號；基板31用以承載第一晶片32、第二晶片30、阻隔部33及封裝材料34，其構成材料之種類並無特定之限制；阻隔部33是由不透光材料構成；封裝材 料34可以是透光材料，例如樹脂，但不以此為限。
於此實施例中，第一晶片32與第二晶片30均設置於基板31上且彼此分離；阻隔部33亦設置於基板31上且位於第一晶片32與第二晶片30之間；封裝材料34形成於基板31、第一晶片32及第二晶片30上，以包覆第一晶片32及第二晶片30。
需說明的是，假設第二晶片30上的第一感測區S1與第二感測區S2之間的距離為D1且第二晶片30上的第二感測區S2與第一晶片32之間的距離為D2，則D1會大於D2。這代表第二晶片30上接收紅外光線L1’的第二感測區S2會較靠近發出紅外光線L1的第一晶片32，並且第二感測區S2會較為遠離第二晶片30上接收可見光線L2的第一感測區S1。於一實施例中，D1可以是D2的兩倍或兩倍以上，但不以此為限。
如圖4所示，光感測封裝體3具有雙透光孔的封裝結構，第二晶片30上的第一感測區S1與第二感測區S2分別位於左側較大的透光孔下方且彼此分離設置；第一晶片32則位於右側較小的透光孔下方；第一晶片32的中心、第一感測區S1的中心及第二感測區S2的中心均會位於同一直線K上；第一感測區S1與第二感測區S2之間的距離D1大於第二感測區S2與第一晶片32之間的距離D2；第二感測區S2的左側至第一晶片32的右側之間的距離小於2mm，較佳為1.2~1.5mm，但不以此為限。
於一實施例中，可攜式電子裝置還包括有殼體及蓋體，且蓋體設置於殼體上。上述的光感測封裝體設置於殼體中且位於蓋體之下。實際上，可攜式電子裝置的殼體可以是常見的金屬或塑膠殼體，並無特定的限制。
需說明的是，可攜式電子裝置的蓋體可以是一表面玻璃，並且表面玻璃至少具有兩透光區域及一顯示區域，且顯示區域為可透光的，但不以此為限。至於表面玻璃的其他周邊區域大多是不透光的，即使有部份透光，其透光率也會低於30%。
接著，請參照圖5及圖6，圖5及圖6分別繪示將圖3中之光感測封裝體設置於可攜式電子裝置的表面玻璃之下的上視圖及剖面圖。如圖5及圖6所示，表面玻璃G具有第一透光區域CL1及第二透光區域 CL2。第二晶片30的第一感測區S1位於表面玻璃G的第一透光區域CL1之下，亦即表面玻璃G的第一透光區域CL1垂直投影於第二晶片30的第一感測區S1；第二晶片30的第二感測區S2及第一晶片32位於表面玻璃G的第二透光區域CL2之下，亦即表面玻璃G的第二透光區域CL2垂直投影於第二晶片30的第二感測區S2及第一晶片32。
需說明的是，表面玻璃G的第一透光區域CL1的形狀至少要能涵蓋其下方的第二晶片30的第一感測區S1。於一實施例中，表面玻璃G的第一透光區域CL1的形狀可以是一類圓形狀，例如圓形、橢圓形、接近長方形的長橢圓形等。至於圖6中之表面玻璃G除了第一透光區域CL1及第二透光區域CL2外的斜線區域即為不透光區域，即使有部份透光，其透光率也會低於30%。
實際上，表面玻璃G的第一透光區域CL1可設置有第一薄膜F1，例如可見光穿透膜，以增進環境光的通過。於一實施例中，第一薄膜F1設置於表面玻璃G的第一透光區域CL1的下表面，但不以此為限。當然，表面玻璃G的第一透光區域CL1亦可不設置薄膜，並無特定之限制。
至於表面玻璃G的第二透光區域CL2的形狀至少要能涵蓋其下方的第二晶片30的第二感測區S2及第一晶片32。於一實施例中，表面玻璃G的第二透光區域CL2的形狀可為一類圓形狀，例如圓形、橢圓形、接近長方形的長橢圓形等，且其直徑小於2mm，但不以此為限。
實際上，表面玻璃G的第二透光區域CL2可設置有第二薄膜F2，例如紅外光穿透膜，以濾除其他非紅外光波長的光。於一實施例中，第二薄膜F2設置於表面玻璃G的第二透光區域CL2的下表面，但不以此為限。
需說明的是，由於設置有紅外光穿透膜的第二透光區域CL2並未垂直投影於接收可見光的第二晶片30的第一感測區S1，使得第一感測區S1接收可見光時較不會受到第二透光區域CL2上所設置的紅外光穿透膜的影響，故能有效提升可見光的穿透率。
此外，由於發射紅外光線L1的第一晶片32與接收紅外光線L1’的第二感測區S2彼此相鄰設置且均位於表面玻璃G的第二透光區域CL2 之下，亦即進行近接感測功能的第一晶片32與第二感測區S2位於表面玻璃G的同一個小透光孔(第二透光區域CL2)之下。當使用者操作可攜式電子裝置時，從可攜式電子裝置的外觀上只能稍微看到表面玻璃G的一小透光孔(第二透光區域CL2)，而較困難看到表面玻璃G的第一透光區域CL1。
舉例而言，假設設置於表面玻璃G的第一透光區域CL1上的可見光穿透膜對光波長550nm的穿透率為50%，設置於表面玻璃G的第二透光區域CL2上的紅外光穿透膜對光波長550nm的穿透率為20%且對光波長940nm的穿透率為85%。
當可見光L2穿過設置於表面玻璃G的第一透光區域CL1上的可見光穿透膜並射至第二晶片30的第一感測區S1時，第一感測區S1可感測到的光線亮度約為可見光L2之亮度的50%，並且可得到比先前技術更大的視野角度及更高的可見光穿透率。
當第一晶片32發出的紅外光線L1經物體反射而穿過設置於表面玻璃G的第二透光區域CL2上的紅外光穿透膜射出並被反射為紅外光線L1’穿過紅外光穿透膜射至第二晶片30的第二感測區S2時，第二感測區S2可感測到的光線能量約為紅外光線L1之能量的72.25%。
接著，請參照圖7及圖8，圖7及圖8分別繪示根據本發明之另一具體實施例的光感測封裝體之剖面圖及上視圖。需說明的是，由圖7及圖8可知：不同於前述實施例中之光感測封裝體3具有雙透光孔的封裝結構，此實施例中之光感測封裝體7具有三透光孔的封裝結構，但不以此為限。
如圖7所示，光感測封裝體7包括基板71、第一晶片72、第二晶片70、第一阻隔部73、第二阻隔部75及封裝材料74。此實施例中之光感測封裝體7與前述實施例中之光感測封裝體3不同之處在於：光感測封裝體7還包括第二阻隔部75，並且第二阻隔部75設置於第二晶片70上且位於第一感測區S1與第二感測區S2之間。
如圖8所示，光感測封裝體7具有三透光孔的封裝結構，第二晶片70上的第一感測區S1與第二感測區S2彼此分離設置，第一感測區 S1位於左側較大的透光孔下方且第二感測區S2位於中間偏右較小的透光孔下方；第一晶片72則位於右側較小的透光孔下方；第一感測區S1與第二感測區S2之間的距離D1’大於第二感測區S2與第一晶片32之間的距離D2’；第二感測區S2的左側至第一晶片72的右側之間的距離小於2mm，較佳為1.2~1.5mm，但不以此為限。
至於圖9及圖10分別繪示將圖7中之光感測封裝體設置於可攜式電子裝置的表面玻璃之下的上視圖及剖面圖。由於圖9及圖10所繪示的技術內容與前述實施例類似，差別僅在於光感測封裝體7還包括位於第一感測區S1與第二感測區S2之間的第二阻隔部75，故請參照前述實施例之相關說明，於此不另行贅述。
相較於先前技術，根據本發明的可攜式電子裝置及其光感測封裝體是將設置於同一光感測晶片上的環境光感測器與近接感測器彼此分隔開一段距離，藉以增大只對應於環境光感測器的獨立透光孔，以增大其視野角度，並且此獨立透光孔並不位於表面玻璃上所設置的紅外光穿透膜之下，故不會受到紅外光穿透膜的影響，可有效增進可見光穿透率，使得環境光感測器所感測到的環境光亮度變化能更符合人眼實際感受到的環境光亮度變化。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
3‧‧‧光感測封裝體
30‧‧‧第二晶片
31‧‧‧基板
32‧‧‧第一晶片
33‧‧‧阻隔部
34‧‧‧封裝材料
S1‧‧‧第一感測區
S2‧‧‧第二感測區
L1、L1’‧‧‧紅外光線
L2‧‧‧可見光線
D1‧‧‧第一感測區與第二感測區之間的距離
D2‧‧‧第二感測區與第一晶片之間的距離

Claims (14)

  1. 一種光感測封裝體，設置於一殼體中，該殼體具有一第一透光區域與一第二透光區域，該光感測封裝體包括：一第一晶片，提供一光源；一第二晶片，具有一第一感測區及一第二感測區，其中該第一感測區提供一環境光感測訊號，該第二感測區提供一近接感測訊號，且該第二感測區位於該第一晶片與該第一感測區之間；以及一第一阻隔部，設置於該第一晶片與該第二晶片之間，其中，該第一感測區位於該第一透光區域之下，該第一晶片與該第二感測區位於該第二透光區域之下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光感測封裝體，其中該第二透光區域為一類圓形狀，且其直徑小於2mm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光感測封裝體，其中該第一感測區與該第二感測區之間具有一第一距離且該第二感測區與該第一晶片之間具有一第二距離，該第一距離大於該第二距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光感測封裝體，其中該第二感測區之一側至該第一晶片之一側之間具有一第三距離，該第三距離小於2mm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光感測封裝體，其中該第二透光區域設置有一第一薄膜，以濾除其他非紅外光波長的光。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光感測封裝體，其中該第一透光區域設置有一第二薄膜，以增進環境光的通過。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光感測封裝體，還包括：一第二阻隔部，設置於該第二晶片上且位於該第一感測區與該第二感測區之間。
  8. 一種可攜式電子裝置，包括：一殼體；一蓋體，設置於該殼體上，且該蓋體具有一第一透光區域與一第二透光區域；以及一光感測封裝體，設置於該殼體中，該光感測封裝體包括：一第一晶片，提供一光源；一第二晶片，具有一第一感測區及一第二感測區，其中該第一感測區提供一環境光感測訊號，該第二感測區提供一近接感測訊號，且該第二感測區位於該第一晶片與該第一感測區之間；以及一第一阻隔部，設置於該第一晶片與該第二晶片之間，其中，該第一感測區位於該第一透光區域之下，該第一晶片與該第二感測區位於該第二透光區域之下。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的可攜式電子裝置，其中該第二透光區域為一類圓形狀，且其直徑小於2mm。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的可攜式電子裝置，其中該第一感測區 與該第二感測區之間具有一第一距離且該第二感測區與該第一晶片之間具有一第二距離，該第一距離大於該第二距離。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的可攜式電子裝置，其中該第二感測區之一側至該第一晶片之一側之間具有一第三距離，該第三距離小於2mm。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的可攜式電子裝置，其中該第二透光區域設置有一第一薄膜，以濾除其他非紅外光波長的光。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的可攜式電子裝置，其中該第一透光區域設置有一第二薄膜，以增進環境光的通過。
  14. 如申請專利範圍第8項所述的可攜式電子裝置，還包括：一第二阻隔部，設置於該第二晶片上且位於該第一感測區與該第二感測區之間。
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