TW201826001A - 使用於行動電話及其他裝置中且具有屏蔽之閃光燈模組 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種閃光燈模組，其包括一光學部分，該光學部分包含一基底板、在該基底板之一第一側上之一光導及在該基底板之一第二側上之一透鏡元件。一罩殼附接至該光學部分且界定定位該透鏡元件之一內部區域。一主動發光組件安裝於該罩殼內。該光導之側壁塗佈有不同材料之第一層及第二層。該第二層係在該第一層上方之一塗層且對於藉由該主動發光組件發射之光實質上不透明。該第一層可提供一預定美學外觀且可例如經選擇以匹配其中整合該閃光燈模組之一裝置之外部表面之顏色。
Description
本發明係關於可整合於(例如)一行動電話或其他裝置中且具有屏蔽之閃光燈模組。
智慧型電話及其他裝置有時包含小型化之光學器件，諸如一閃光燈模組。閃光燈模組可包含一發光二極體(LED)，LED發射光穿過一透鏡至該電話或其他裝置外側。舉例而言，該閃光燈模組可與整合於該電話中之一相機組合使用。 如在圖1中圖解說明，當將一閃光燈模組10整合於諸如一智慧型電話之一裝置中時之一個挑戰係如何降低從閃光燈模組中之光源16至智慧型電話外殼18中之光洩漏14。此光洩漏可導致智慧型電話之一不期望之外觀，尤其對於具有一白色或彩色外殼之智慧型電話。
本發明描述具有在一光導之側壁上之雙塗層之閃光燈模組。該等塗層之一者可有助於降低來自該光導之光洩漏，且另一塗層可有助於改良美學外觀。 舉例而言，在一個樣態中，一閃光燈模組包括一光學部分，該光學部分包含一基底板、在該基底板之一第一側上之一光導及在該基底板之一第二側上之一透鏡元件。一罩殼附接至該光學部分且界定定位該透鏡元件之一內部區域。一主動發光組件安裝於該罩殼內。該光導之側壁塗佈有不同材料之第一層及第二層。該第二層係在該第一層上方之一塗層且對於藉由該主動發光組件發射之光實質上不透明。 在一些實施方案中，該第一層提供一預定美學外觀且可經選擇(例如)以匹配其中整合該閃光燈模組之一裝置之外部表面之顏色。因此該第一層可具有一白色外觀或一彩色外觀。在一些實施方案中，該第一層由一聚胺基甲酸酯類型之材料組成。該第一層、該第二層或該等層之每一者之厚度可(例如)在10微米至20微米之範圍中，且在一些實施方案中，在5微米至40微米之範圍中。對於一些實施方案，其他厚度可為適當的。該基底板之該第一側(除了安置該光導之一區域)亦可塗佈有該第一層及該第二層。 根據另一樣態，一電子裝置(例如，一行動電話)包含容納該電子裝置之組件且具有含一開口之一壁之一外殼。一閃光燈模組(諸如上文描述)整合於該外殼內。該光導可定位於該外殼之該壁中之該開口內以便為來自該閃光燈模組之光提供一通道。 又另一樣態描述在一晶圓級程序中製造多個光學系統之一方法。該方法包含在一基板之一第一側上形成對於具有一特定波長或波長範圍之光實質上透明之光導元件。在該等光導元件之側表面上施加一第一塗層，且在該第一塗層上方施加一第二塗層。該第二塗層由不同於該第一塗層之一材料組成且對於具有特定波長或波長範圍之光實質上不透明。該方法包含在該基板之一第二側上形成複數個透鏡元件，其中每一透鏡元件實質上對準該等光導元件之一對應一者。該基板分為多個光學系統，多個光學系統之每一者包含該等光導元件之至少一者及一對應數目之該等透鏡元件。 在一些實施方案中可獲得多種優勢。舉例而言，雙塗層可有助於防止來自LED或其他主動發光組件之光洩漏至該智慧型電話或其他裝置之該外殼中且同時可有助於維持或加強該智慧型電話或其他裝置之外觀。 從下列詳細描述、隨附圖式及申請專利範圍將容易地明白其他樣態、特徵及優勢。
如在圖2中展示，一閃光燈模組20整合於諸如一智慧型電話之一電子裝置之外殼28中。該電子裝置之各個組件(包含該閃光燈模組)容納於外殼28內。閃光燈模組20包含安裝於一透明基底板24上之一光導22且亦包含一主動發光組件(例如，一發光二極體(LED))26。光導22之(諸)側壁表面40塗佈有至少兩個層：一第一內層42以加強該智慧型電話之美學外觀及一第二外部不透明層44以用於阻光目的。此雙塗層可有助於防止來自LED 26之光洩漏至外殼28中且同時有助於維持或加強智慧型電話或其他裝置之外觀。此外，若一白色塗層用於內層，則此一塗層可藉由加強反射出模組之來自LED 26之光量有助於改良閃光燈之效能。 如在圖3中展示，光導22可具有(例如)一圓柱形狀。在該情況中，外殼28可具有一圓形開口(例如，一通孔)，圓形開口具有略大於光導22之直徑之一直徑以使光導適配入外殼28之開口中。遠離於基底板24之光導22之表面30可實質上與外殼28之一外部表面32齊平以使得表面30及32實質上在相同平面中。一透鏡元件34附接至基底板24較接近於LED 26之側上，其被一罩殼36包圍。舉例而言，LED 26可安裝於罩殼36之一內部表面上以使得LED 26之主要發射軸38實質上對準透鏡元件34及光導22。因此，罩殼36充當具有定位LED 26及透鏡元件34之一內部區域之一外殼。 舉例而言，罩殼36可形成為一單體件或可包括兩個或兩個以上部分。其可有助於橫向地且垂直地皆確保LED 26相對於光學系統(即，透鏡元件34、基底板24及光導22)之一精確及恒定的相對定位。垂直方向(在圖2中標示為z)係垂直於基底板24之方向；橫向方向係由基底板24界定之平面中之方向(即，在圖2中之方向x及y)。 罩殼36可藉由一或多個機械導向元件相對於光學系統橫向定位(例如，罩殼36之一導向鞘可與基底板24中之一孔相互作用)。可藉由罩殼36之垂直延伸達成垂直對準，其中LED 26在一明確界定及精確垂直位置中附接至罩殼36。LED 26在罩殼36中之橫向位置亦應為明確界定及精確的。光學系統(及，透鏡元件34、基底板24及光導22)(例如)可藉由螺紋、繞線或一卡扣配合分別附接至電子裝置(例如，智慧型電話)之外殼28及附接至閃光燈模組之罩殼36。在一些實施方案中，光學系統可至少部分藉由膠黏(諸如藉由應用一環氧樹脂膠且(例如)藉由固化(例如，藉由輻射或熱固化)使該膠硬化)附接至外殼28及/或罩殼36。 光導22及透鏡元件34界定各自之軸(例如，光導22之一中心軸及透鏡元件34之一光學軸)，該等軸可垂直對準以使該等軸實質上重合。同樣地，LED 26描述一軸(例如，光發射之主要方向)，其亦可與光導22及透鏡元件34之軸重合。因此，至LED 26或來自LED 26之光之一(中心)路徑沿著一軸穿過透鏡元件34、基底板24及光導22。因此，光導22提供從閃光燈模組穿過智慧型電話或其他裝置之外殼28之一光學通道。 舉例而言，基底板24可由對於藉由主動發光組件26發射之光實質上透明之一射出模製聚合物製成。基底板24之材料可經選擇以至少對於一特定波長或波長範圍(例如，在可視範圍中)透明。舉例而言，合適聚合物包含聚碳酸酯或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。舉例而言，透鏡元件34可為一繞射透鏡、一折射透鏡或一折射及繞射透鏡。在一些實施方案中，透鏡元件34可包括兩個或兩個以上透鏡且可使用全內反射(TIR)。舉例而言，透鏡元件34可由諸如一固化材料(例如，一UV可固化或一熱可固化聚合物)之一複製材料製成。在一些實施方案中，光導22由一玻璃材料組成。 圖4至圖11圖解說明用於製造多個光學系統之一晶圓級製造程序之一實例，多個光學系統之每一者包含一透鏡元件34、一基底板24及一光導22，光導22之側壁表面塗佈有加強(例如，智慧型電話之)美學外觀之一內層及用於阻光目的之一外部不透明層。 在圖解說明之實例中，晶圓級程序開始於一空白晶圓70，其可包含一塗層72，諸如一抗刮擦塗層及/或一抗污染塗層。接著，空白晶圓70藉由微加工(例如，研磨)處理以形成光導元件74。在圖5中展示一實例。舉例而言，光導元件74可具有一圓柱形狀。 接著，如在圖6中圖解說明，第一塗層76及第二塗層78施加於光導元件74之側壁及頂壁。第一(或內部)塗層76可具有一白色或彩色(即，非白色)外觀且可由(例如)一聚胺基甲酸酯類型之材料組成。內部塗層76之顏色可經選擇以提供一所要美學外觀。舉例而言，在一些實施方案中，塗層76之顏色可經選擇以匹配電話外殼28之外部表面32之顏色。若使用一白色塗層76，則此可有助於增大反射出模組之來自LED之光量。第二(或外部)塗層78應對於藉由LED 26發射之光實質上不透明且可由(例如)一聚合物抗蝕劑類型之材料、一金屬材料(例如，鋁)或一黑鉻材料組成。舉例而言，可使用PVD、CVD、浸塗、噴塗、濺鍍或蒸鍍依序施加兩個塗層76、78。塗層76、78之厚度取決於實施方案，但較佳地每一塗層具有在約5微米至40微米(µm)之範圍中之一厚度，且在一些實施方案中，塗層之一者或二者具有在約10微米至20微米之範圍中之一厚度。在沈積塗層76、78之後執行烘烤(即，以一高溫加熱)。 在沈積及烘烤塗層76、78之後，使用(例如)光微影、化學或機械技術移除在光導元件74之頂部表面上方之塗層之部分。在本文中，從中移除塗層之光導元件之頂部表面係指實質上平行於晶圓70之平坦底面80之表面。若使用一光微影技術，則可使用一光微影可結構化塗層(例如，光阻塗層)。若使用一化學技術，則可提供一適當溶劑以從光導元件74之頂部表面蝕刻掉塗層76、78。在一些實施方案中，藉由應用具有一黏性表面之一膠帶機械地從光導元件74之頂部表面移除塗層76、78。取決於用於施加塗層76、78之技術，亦可從晶圓70之平坦底面80移除材料。在從光導元件74之頂部表面移除塗層76、78之後，光導元件之側壁仍覆蓋有塗層76、78二者，如在圖7中展示。 在前述實例中，依序施加塗層76、78二者且在烘烤之後，以相同之移除步驟移除光導元件74之頂部表面上方之兩個塗層之部分。然而，在一些實施方案中，可施加第一塗層76，其後烘烤及移除光導元件74之頂部表面上方之第一塗層之部分。在從光導元件74之頂部表面移除第一塗層之後施加第二塗層78(其後烘烤及移除光導元件74之頂部表面上方之第二塗層之部分)。在任一情況中，抗刮擦及/或抗污染塗層72不應被移除而應保留在光導元件74之頂部上方。 在一些實施方案中，可期望在第二塗層78上方添加一第三塗層。舉例而言，第三塗層可具有如第一塗層76之相同或類似性質。可使用如上文描述之技術施加此一第三塗層(其後烘烤及從光導元件74之頂部表面移除)。 若抗刮擦及/或抗污染塗層72未事先施加至光導元件74之頂部表面，則在製造程序中之此時可施加此一塗層。 在一些實施方案中，晶圓70從其之背面80被薄化。舉例而言，可藉由研光完成此薄化且此薄化可有助於達成基底板基板82之厚度之一較高精確度。此外，可同時達成可存在於晶圓70之背面80上之非所要塗層之移除。當執行拋光或加工時，亦可改良表面品質及/或光學品質。在圖8中圖解說明薄化晶圓82之一實例。 接著，如在圖9中展示，將透鏡元件84裝在薄化晶圓82之背面(即，相對於其上安置光導元件74之側之晶圓之側)。舉例而言，可使用諸如壓印之一複製技術以高精確度完成光導元件74之形成。在其他實施方案中，一液體膠可施加至晶圓基板82之背面80或施加至預製造之透鏡，接著其等(例如)藉由拾取及放置技術放置於晶圓之背面上。 在壓印程序中，多個透鏡元件84可同時產生於晶圓基板82上。用於產生透鏡元件84之一複製工具或沖壓可根據用於射出模製中之模具相對於透鏡元件之位置特別調適至光導元件之位置。此一程序可加強良率及精確度。舉例而言，可製造一模具且接著在模具自身量測對應於光導元件之位置。替代性地，使用該模具藉由射出模製產生一晶圓且接著在所得晶圓量測光導元件之位置。接著，製造用於製造透鏡元件之諸如一沖壓之一複製工具(例如使用重新組合)，其中基於在模具執行之量測選擇透鏡元件84之位置。因此，複製工具可經設計以使得每一透鏡元件84相對於一光導元件適當地對準，且在複製工具中再現模具之位置誤差及不精確度。 接著，光學系統之所得晶圓分為單個光學系統90，其等之每一者包含一透鏡元件34、一基底板24及一光導元件22，光導元件22之側壁表面塗佈有加強美學外觀(當組裝為諸如一行動電話之一電子裝置之部分)之一內層76以及用於阻光目的之一外部不透明層78。舉例而言，可藉由使用雷射切割或鋸削將光學系統之晶圓分割為個別光學系統。在單件化之後，每一光學系統包含相對於一光導元件22對準之一透鏡元件34。在一些實施方案中，前述晶圓級程序可以製造程序中之高良率及高通量提供高精確度之多個光學系統90。 晶圓級程序可同時製造數十、數百或甚至更大數量之光學系統90。 接著，舉例而言，每一光學系統90可藉由將光學系統附接至一罩殼36(例如，在圖2中展示)而組裝為一閃光燈模組(例如，見圖2中之閃光燈模組20)之部分。接著，閃光燈模組20可整合於諸如智慧型電話或其他行動電話之一電子裝置中。在此等裝置中，空間通常十分珍貴。因此，配置於其中之光學系統90較小係重要的。 在一些實施方案中，基底板24之橫向尺寸小於10毫米，且較佳地小於7毫米，且垂直尺寸小於0.6毫米，且較佳地小於0.4毫米。光導元件22之橫向尺寸可為(例如)小於5毫米，且較佳地小於3.5毫米，且垂直尺寸可為(例如)小於3毫米，且較佳地小於2毫米。透鏡元件34之橫向尺寸可為(例如)小於5毫米，且較佳地小於3.5毫米且垂直尺寸可為(例如)1.5毫米，且較佳地小於1毫米。 光學系統90不僅可具有高精確度及優良光學性質，亦可藉由使用如上文描述之整合機械導向元件以高精確度定位於一電子裝置中。一光學系統90在一電子裝置(例如，智慧型電話)中消耗之空間量可為極小的，且可達成高容量大量生產。 在一些實施方案中，閃光燈模組20整合為諸如一攝影裝置之另一類型之電子裝置之部分。 儘管在上文描述特定實施例，但可做出各種修改。因此，其他實施方案在申請專利範圍之範疇內。
10‧‧‧閃光燈模組
14‧‧‧光洩漏
16‧‧‧光源
18‧‧‧智慧型電話外殼
20‧‧‧閃光燈模組
22‧‧‧光導/光導元件
24‧‧‧基底板
26‧‧‧主動發光组件/發光二極體(LED)
28‧‧‧外殼
30‧‧‧表面
32‧‧‧外部表面
34‧‧‧透鏡元件
36‧‧‧罩殼
38‧‧‧主要發射軸
40‧‧‧側壁表面
42‧‧‧第一內層
44‧‧‧第二外部不透明層
70‧‧‧空白晶圓/晶圓
72‧‧‧塗層
74‧‧‧光導元件
76‧‧‧第一塗層/內部塗層/內層/塗層
78‧‧‧第二塗層/外部不透明塗層
80‧‧‧底面/背面
82‧‧‧基底板基板/薄化晶圓/晶圓基板
84‧‧‧透鏡元件
90‧‧‧光學系統
x‧‧‧方向
y‧‧‧方向
z‧‧‧方向
圖1圖解說明從一閃光燈模組至一智慧型電話外殼中之光洩漏之一實例。 圖2圖解說明根據本發明之在一智慧型電話外殼中之閃光燈模組之一實例。 圖3圖解說明形成閃光燈模組之部分之一光導之一實例之一透視圖。 圖4至圖10圖解說明用於製造多個閃光燈模組之一晶圓級製造程序。
Claims (4)
- 一電子裝置，其包括： 一外殼，其容納該電子裝置之組件，該外殼具有含一開口之一壁； 一閃光燈模組，其整合於該外殼內，該閃光燈模組包含： 一光學部分，其包含： 一基底板； 一光導，其在該基底板之一第一側上；及 一透鏡元件，其在該基底板之一第二側上； 一罩殼，其附接至該光學部分且界定定位該透鏡元件之一內部區域；及 一主動發光組件，其安裝於該罩殼內， 其中該光導之側壁塗佈有不同材料之第一層及第二層，其中該第二層係在該第一層上方之一塗層且對於藉由該主動發光組件發射之光實質上不透明，且 其中該光導定位於該外殼之該壁中之該開口內且為來自該閃光燈模組之光提供一通道。
- 如請求項1之電子裝置，其中該電子裝置係一行動電話或一智慧型電話。
- 如請求項1或2之電子裝置，其中該光導之一表面實質上與該電子裝置之一外部表面齊平。
- 如請求項1或2之電子裝置，其中該第一塗層具有與該電子裝置之該外殼之一外部表面實質上相同之顏色。
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