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TWI496311B - 減少鏡反射的光學感測器 - Google Patents

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TWI496311B
TWI496311B TW099111231A TW99111231A TWI496311B TW I496311 B TWI496311 B TW I496311B TW 099111231 A TW099111231 A TW 099111231A TW 99111231 A TW99111231 A TW 99111231A TW I496311 B TWI496311 B TW I496311B
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opaque
die
light source
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尼克西爾 可而卡
飛拉以 帕握德和
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英特希爾美國公司
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Description

減少鏡反射的光學感測器
本案關於光學感測器以及提供和/或包括光學感測器的系統和方法。
更特定言之，本案關於減少鏡反射的光學感測器以及提供和/或包括此種光學感測器的系統和方法。
光學感測器(例如光學近接感測器)可以包括一或多個發光元件(例如LED)和相鄰之對光敏感的光偵測器，其中感測器可以基於來自一或多個LED之光反射回到感測器的大小來估計物體的鄰近程度。隨著電池運作的手持式裝置(例如行動電話)的進展，這些感測器的價值最近變得更為重要。舉例而言，來自行動電話電池的相當多能量是用於驅動顯示器，並且當行動電話或其他裝置帶到使用者耳朵時(在此無論如何都無法看到它)，關閉顯示器或背光是有價值的。光學近接感測器已經用於這種和許多其他的應用。
舉其他的例子來看，有許多其他的應用是可以用光學近接感測器來偵測物體存在而是有利的。這些應用範圍涵蓋：感測機械上的保護蓋何時已經打開、紙張何時已經正確置於印表機、或者操作員的手何時有接近操作中之機器的風險。光學近接感測器也可以使用做為簡單之觸碰或接近觸碰所致動的開關，並且或可實施於像是以下的應用：鍵盤或裝置具有密封的塑膠殼體，但是它允許從來源的光通過並且允許返回時由偵測器所感測。
光從來源到偵測器而不投射離開封裝到標的，而是從來源直接傳遞到偵測器，此會減少整個裝置感測距離的能力。此種光基本上側向傳遞於封裝裡，並且視為雜訊或「光洩漏」(light leakage)而不包含資訊。為了減少並且最好避免光洩漏，經常使用光阻障以隔離光源和光偵測器。然而，目前製造光學近接感測器的技術比較複雜、昂貴，並且經常導致感測器比想要的還大。再者，光學近接感測器構件(光源除外)經常是由一供應商所生產，而光源是由另一供應商所生產，導致光源與光學近接感測器的其餘構件分開安裝，這增加裝置的整個佔地面積、增加複雜度和組裝的成本。
光學感測器經常與蓋板一起使用(例如置於蓋板的後面或由蓋板所覆蓋)，該蓋板是玻璃、塑膠或一些其他保護性的透光材料。舉例而言，蓋板可以是覆蓋行動電話、可攜式音樂播放器或個人資料助理(personal data assistant，PDA)之螢幕的玻璃，或是覆蓋膝上型電腦之螢幕的塑膠。當此種蓋板置於光學感測器上，光學感測器經常對於鏡反射很敏感。就如使光從來源直接傳遞到偵測器減到最小是合意的，由於鏡反射基本上是不包含資訊的雜訊，使鏡反射減到最小也是合意的，因為此種反射類似地減少整個裝置感測距離的能力。
上述許多應用會得益於減少形式因素的感測器，其簡單結構可以用低成本來大量生產。相信本發明的具體態樣提供此種簡單而有成本效益的感測器。本發明進一步的具體態樣則減少感測器對鏡反射的敏感性。
根據本發明的具體態樣，光學感測裝置包括光源和光偵測器。光源可以包括一或多個發光元件，而光偵測器可以包括一或多個光偵測元件。在光源和光偵測器之間的第一不透明光阻障部分是建構成阻擋光以免從光源直接傳遞到光偵測器。第二不透明光阻障部分則從第一不透明光阻障部分而於朝向光源的方向延伸，其係建構成如果透光蓋板置於光學感測裝置上則會減少發生之鏡反射的量。根據本發明的具體態樣，部分的第二不透明光阻障部分覆蓋光源之一或多個發光元件當中至少一者的至少部分。
於具體態樣，第一不透明光阻障部分和第二不透明光阻障部分是分別形成的。第一不透明光阻障部分和第二不透明光阻障部分可以大致彼此垂直。再者，部分的第一不透明光阻障部分可以藉由不透明的環氧樹脂而連接於部分的第二不透明光阻障部分，使得來自光源的光不會在第一和第二不透明光阻障部分之間洩漏。
於具體態樣，第一不透明光阻障部分分開光學感測裝置的第一和第二腔穴，而光源位在第一腔穴裡，並且光偵測器位在第二腔穴裡。於此種具體態樣，第二不透明光阻障部分覆蓋部分的第一腔穴。於具體態樣，第一和第二腔穴可以實質填充以透光材料，其覆蓋了光源和光偵測器。於此種具體態樣，第二光阻障部分可以是填充溝槽之不透明的材料，該溝槽形成於覆蓋第一腔穴裡之光源的透光材料中。另外可以選擇的是第二光阻障部分為不透明的材料，其沉積在覆蓋第一腔穴中光源的透光材料之部分的最外表面上。於又另一具體態樣，第二光阻障部分可以是部分的開孔板，該開孔板覆蓋第一腔穴中光源的透光材料之部分的最外表面。此種開孔板也可以使用於腔穴並未填充以透光材料的情形。
根據具體態樣，光學感測裝置可以包括進一步的(例如第三)不透明光阻障部分，其建構成如果透光蓋板置於光學感測裝置上則會減少被光偵測器的一或多個光偵測元件偵測到之鏡反射的量。此種第三不透明光阻障部分從第一光阻障部分而於朝向光偵測器的方向延伸。於具體態樣，部分的第三不透明光阻障部分覆蓋光偵測器之一或多個光偵測元件當中至少一者的至少部分。第三不透明光阻障部分可以採類似第二不透明光阻障部分的方式而形成。
本發明的具體態樣也針對提供光學感測裝置的方法。根據具體態樣，形成由第一不透明光阻障部分所分開的第一和第二腔穴。光源附著於第一腔穴裡，並且光偵測器附著於第二腔穴裡，使得第一不透明光阻障部分是在光偵測器和光源之間。另外，形成第二不透明光阻障部分，其從第一不透明光阻障部分而於朝向第一腔穴的方向延伸。如上面所解釋的，如果透光蓋板置於第一和第二腔穴上，則第二不透明光阻障部分是建構成減少鏡反射的量。
根據具體態樣，在形成第二不透明光阻障部分之前，第一和第二腔穴可以實質填充以透光材料，使得透光材料覆蓋光源和光偵測器。第二不透明光阻障部分然後可以藉由沉積不透明的材料於溝槽而形成，該溝槽乃形成於覆蓋第一腔穴中之光源的透光材料中。另外可以選擇的是第二不透明光阻障部分藉由沉積不透明的材料在覆蓋第一腔穴中光源的透光材料之部分的最外表面上而形成。於另一具體態樣，第二不透明光阻障部分是以部分的開孔板來覆蓋透光材料之部分的最外表面而形成。不透明的環氧樹脂可以用來附著部分的開孔板至透光材料之部分的最外表面以及至第一不透明光阻障部分之部分的最外部分。此種開孔板也可以使用於腔穴並未填充以透光材料的情形。
根據具體態樣，形成第三不透明光阻障部分，其從第一不透明光阻障部分而於朝向第二腔穴的方向延伸。如果透光蓋板置於第一和第二腔穴上，則第三不透明光阻障部分是建構成減少會被光偵測器偵測到之鏡反射的量。
本發明的具體態樣也針對包括光源和光偵測器的裝置。該裝置也包括在光源和光偵測器之間的第一不透明光阻障部分，其係建構成阻擋光以免從光源直接傳遞到光偵測器。該裝置也包括第二不透明光阻障部分，其從第一不透明光阻障部分而於朝向光源的方向延伸。另外，該裝置包括置於光源和光偵測器上的透光蓋。於此種具體態樣，第二不透明光阻障部分是建構成減少透光蓋置於光源上所造成之鏡反射的量。附帶地(或可以替代選擇地)，該裝置也可以包括進一步的(例如第三)不透明光阻障部分，其從第一不透明光阻障部分而於朝向第二腔穴的方向延伸。第三不透明光阻障部分是建構成減少光偵測器所偵測之鏡反射的量。本發明的具體態樣也針對包括上述特徵以及額外特徵的系統。
此發明內容不是要綜述本發明所有的具體態樣。從列於底下的詳細敘述、圖式、申請專利範圍，進一步和替代性的具體態樣以及本發明具體態樣的特徵、方面、優點將變得更明顯。
圖1是根據本發明特定具體態樣之光學感測裝置102(例如鄰近感測裝置)的俯視圖。根據本發明的第一具體態樣，圖2A是圖1裝置102的側面圖，而圖2B是圖1和2A裝置102的截面圖(沿著圖1虛線B-B)。
如圖1所示，光學感測裝置102包括晶粒附著基板110，雖然於圖1顯示成晶粒附著的引線框基板，但是可以另外選擇的是電路板基板或陶瓷基板，但不限於此。使用一或多個引線框做為晶粒附著基板的益處在於引線框基板典型可以做得比電路板基板或陶瓷基板還薄，這可以減少整個裝置102的厚度，而視使用裝置102的用途而定，這可以是合意的。舉例而言，引線框基板的厚度可以是大約0.2毫米，而電路板基板的厚度可能會是至少0.3或0.4毫米。再者，引線框基板提供的熱逸散性要比電路板基板還好。另外，引線框基板(如果是金屬性的)對光而言是不透明的，而典型的電路板基板是有些透光(除非使用黑色電路板，其係難以獲得)。同時，引線框基板典型而言不如電路板基板和陶瓷基板來得昂貴。
附著於晶粒附著基板110的是光偵測器晶粒120和光源晶粒130。光偵測器晶粒120(其也可以稱為光感測器晶粒、光子偵測器晶粒或光學偵測器晶粒)包括一或多個光偵測元件，譬如但不限於：光電阻器、光伏電池、光二極體、光電晶體、電荷耦合裝置(charge-coupled device，CCD)或類似者，其可以用來產生指示偵測光大小的電流或電壓。
一或多個光偵測元件形成了光偵測器晶粒120的作用區域122。雖然作用區域122相對於光偵測器晶粒120之其餘者的範例性位置是如圖所示，但是作用區域122的替代性位置也在本發明的範圍裡。舉例而言，作用區域122可以比如圖所示地位在更遠離(或更接近)光源晶粒130。
光源晶粒130(其也可以稱為發光晶粒)包括一或多個發光元件，譬如但不限於：發光二極體(light emitting diode，LED)、有機LED(organic light emitting diode，OLED)、整體發射型LED、表面發射型LED、垂直腔穴表面發射型雷射(vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)、超明亮發光二極體(superluminescent light emitting diode，SLED)、雷射二極體、像素二極體或類似者。舉例而言，LED型的光源晶粒130可以包括n型矽基板而帶有p型層(例如砷化鎵(GaAs)層)沉積在n型矽基板上。附著於p型層的電極提供LED晶粒其中一個端子，並且附著於n型基板的另一電極提供LED晶粒另一個端子。附著於p型層的電極可以是打線接合或者可以附著於打線接合(例如附著於圖1光源晶粒130之頂部的打線接合116)。附著於n型基板的電極可以例如是導電的(例如銀)環氧樹脂。舉例而言，導電的環氧樹脂可以附著n型基板的底部至晶粒附著的引線框基板(例如圖1的110)。
晶粒附著的引線框基板110顯示成包括引線框臂部112a和112b，其從晶粒附著之引線框110的主體延伸，而可以增加以底下解釋的方式形成之光阻障的光阻擋能力。也顯示的是引線框接合墊114a~h(其係電隔絕於晶粒附著的引線框110)、打線接合116(其附著光偵測器晶粒120和光源晶粒130至接合墊114a~h)。
如於圖2A和2B最能看出的，透光材料140覆蓋著光偵測器晶粒120、光源晶粒130、晶粒附著基板110(形成下面討論之溝槽145的地方則例外)。根據特定的具體態樣，透光材料140可以是透光的環氧樹脂(例如澄清的環氧樹脂)，或者是其他透光的樹脂或聚合物，其係模製的(例如轉移模製的或鑄造模製的)或者以別的方式形成於光偵測器晶粒120、光源晶粒130、晶粒附著基板110上。溝槽145(也可以稱為槽道)形成於光偵測器晶粒和光源晶粒之間的透光材料中。溝槽145可以採鋸子切割、刀片切割或雷射切割，或以另一種方式來切割。另外可以選擇的是溝槽使用模子的特徵而形成(例如鑄造)，該模子是用來在晶粒120和130與其間的空間上形成透光材料。舉例而言，溝槽145可以藉由模表面機械加工所突出的薄鰭而形成。
溝槽145裡的是不透明的材料150，其在光偵測器晶粒和光源晶粒之間提供光阻障。根據特定的具體態樣，不透明的材料可以是不透明的環氧樹脂(例如黑色環氧樹脂)或其他不透明的樹脂或聚合物，其不允許發光晶粒130所產生的光波長由此通過。換言之，溝槽145裡之不透明材料150所形成的光阻障避免了光源晶粒130之一或多個發光元件所產生的光直接傳遞到光偵測器晶粒120的一或多個光偵測元件而偵測到。
根據具體態樣，溝槽145乃形成於透光材料140中，最好使得溝槽145延伸至晶粒附著基板110，如圖2A和2B所示。如果溝槽145並未一路延伸到晶粒附著基板110，則溝槽145仍應該夠深，使得當溝槽被不透明的材料150佔據時，適當的光阻障乃提供於光源晶粒130和光偵測器晶粒120之間。
現在參考圖3A和3B，其分別是根據本發明第二具體態樣之光感測裝置102’的側視圖和截面圖。於此具體態樣，不透明的材料條154形成於晶粒附著基板110上，並且溝槽145形成於透光材料140中，使得溝槽145最好延伸至不透的明材料條154或延伸於不透明的材料條154裡。不透明的材料條154可以包括相同於材料150的不透明材料，或包括不同的材料。於此具體態樣，條154形成光源晶粒130和光偵測器晶粒120之間的部分光阻障。條154可以在透光材料140鑄造或以其他方式形成之前就先加以沉積和硬化。
現在參考圖4A和4B，其分別是根據本發明第三具體態樣之光感測裝置102”的側視圖和截面圖。於此具體態樣，溝槽152形成於晶粒附著基板110中而在溝槽145形成於透光材料140(或更正確地說是之後形成)的地方底下。如圖4A和4B所示，不透明的材料條154是在溝槽152裡並且延伸高於晶粒附著基板110的平坦表面。如亦顯示的，形成於透光材料140的溝槽145最好延伸至不透明的材料條154或延伸於不透明的材料條154裡。於此具體態樣，條154形成光源晶粒130和光偵測器晶粒120之間的部分光阻障。條154可以在透光材料140鑄造或以其他方式形成之前就先加以沉積和硬化。
仍然參見圖4A和4B，雖然也可能不含條154，但是溝槽145是形成於透光材料140中，使得溝槽145如同相鄰且連續於晶粒附著基板110的溝槽152，而當溝槽152填充以不透明的材料140時，基板110中的溝槽152也填充以相同的不透明材料140。
於圖2A和2B以及3A和3B的具體態樣，如果溝槽145並未一路延伸至不透明的材料條154，或並未一路延伸至晶粒附著基板110，則溝槽145仍應該夠深，使得當它被不透明的材料150佔據時，適當的光阻障乃提供於光源晶粒130和光偵測器晶粒120之間。
於上述具體態樣，光學裝置102、102’、102”顯示成包括光偵測器晶粒120和光源晶粒130二者所附著的單一晶粒附著基板。於另外可以選擇的具體態樣，光學裝置102、102’、102”可以包括多於一個晶粒附著基板，例如使得光偵測器晶粒120附著於一晶粒附著基板，而光源晶粒130附著於另一(例如相鄰的)晶粒附著基板。於此種具體態樣，溝槽145仍應該形成於光偵測器晶粒120和光源晶粒130之間。
根據具體態樣，所得的感測裝置102、102’、102”是雙列平坦無引線的(dual row flat no lead，DFN)裝置，如圖2A、3A、4A可見。於圖2A、3A、4A，暴露的引線框接合墊114能使感測裝置連接到其他電路。另外可以選擇的是提供其他的墊、栓、球柵或類似者以使光學感測器102、102’、102”能夠連接到其他電路，如此技藝所熟知的。
於上述每個具體態樣，透光材料140可以具有淺的光學結構，其係鑄造或以其他方式形成，以導引光的發射，同時導引或限制偵測器晶粒的接受角度。光學結構可以包括但不限於小稜鏡、發散器、平滑的平坦表面、透鏡、遮光器、或全像術元件、以及這些的組合。舉例而言，光學結構或可機械加工至模子表面裡，並且使用模子而鑄造或以其他方式形成於透光材料中。
現在將使用圖5的高階流程圖來敘述根據本發明多樣的具體態樣之提供光學感測器的方法。參見圖5，在步驟502，光偵測器晶粒(例如120)附著於晶粒附著基板(例如110)，並且光源晶粒(例如130)附著於光偵測器晶粒所附著的同一晶粒附著基板或附著於另一晶粒附著基板，使得光偵測器晶粒和光源晶粒之間有一空間。晶粒120和130例如可以使用環氧樹脂而附著於晶粒附著基板110，該環氧樹脂視實施方式而定，其可以是不導電的或導電的(例如銀填充的)環氧樹脂。其他的附著技術也是有可能，並且落於本發明的範圍裡。
在步驟504，光偵測器晶粒、光源晶粒以及光偵測器晶粒和光源晶粒之間的空間乃覆蓋以透光材料(例如140)。這可以用透光材料來覆蓋晶粒所附著之基板的整面而完成。如上面所解釋的，透光材料可以是澄清的或其他的透光環氧樹脂或其他樹脂或聚合物。透光材料例如可以使用鑄造模製或轉移模製而形成，但不限於此。
在步驟506，溝槽(例如145)乃形成於光偵測器晶粒和光源晶粒之間的透光材料中。如上面所解釋的，溝槽可以藉由鋸子切割、刀片切割或雷射切割而形成，但不限於此。另外可以選擇的是溝槽是以模子的特徵而形成(例如鑄造)，該模子乃用來在晶粒120和130以及其間的空間上形成透光材料。舉例而言，溝槽145可以藉由模表面機械加工所突出的薄鰭而形成。
在溝槽是藉由切割透光材料而形成的情形下，光偵測器晶粒和光源晶粒之間的整個空間可以在步驟504覆蓋以透光材料，其之後將在步驟506被切割。在溝槽是藉由模子的特徵而形成的情形下，光偵測器晶粒和光源晶粒之間的部分空間將不會被透光材料所覆蓋(由於模子特徵的緣故)，而此部分遂形成溝槽。
在步驟508，把不透明的材料(例如150)放在溝槽裡，以於光偵測器晶粒和光源晶粒之間形成光阻障。如上面所解釋的，不透明的材料例如可以是不透明的環氧樹脂(例如黑色環氧樹脂)或某種其他的樹脂或聚合物，其對於發光晶粒130所產生的光波長而言是不透明的。以此方式，則形成的光阻障避免了光源晶粒(例如130)之一或多個發光元件所產生的光直接傳遞到光偵測器晶粒(例如120)之一或多個偵測光的元件而偵測到。
不透明的材料可以採準確且受控制的方式置於溝槽裡；或者可以散佈於透光材料的整個表面上以填充溝槽，並且多餘者可以擦掉或另外方式清掉，類似於磚瓦用薄泥漿填塞。不透明的材料可以噴射或改採配送，例如使用來自施加器(例如類似於中空針)的正壓，以於單次或多次過程中填充或實質填充溝槽，並且多餘的不透明材料可以擦掉或另外方式移除。舉例而言，可以使用自動配送系統(例如可得自加州Carlsbad的Asymtek)以配送不透明的材料。也可以使用其他技術，並且也落於本發明的範圍裡。
於特定的具體態樣，不透明的材料填充或至少實質填充了溝槽，其方式最好避免當中有氣泡或使之減到最少，以使形成之光阻障的不透明度達到最大。於具體態樣，槽道可以先填充以不透明的材料，然後材料可以硬化，使得氣泡瓦解。之後可以再施加一或多層/披覆的不透明材料以填充氣泡瓦解之後所造成的凹陷或井。
在步驟502之後但在步驟504、506、508之前，可以執行打線接合或類似者以把晶粒(例如120和130)連接至接合墊(例如114)。在步驟504、506、508之前(並且在步驟502之前或之後)，不透明的材料條(例如154)可以形成於晶粒附著基板上，如上面參考圖3A、3B、4A、4B所述，以當鋸子、刀片或雷射切割出透光材料(例如140)的溝槽時允許深度控制有一些斜度(亦即增加容許公差)，同時仍允許完全的光學阻障，只要溝槽切割地使得它延伸至不透明的材料條或延伸於不透明的材料條裡即可。此種不透明的材料條(例如154)例如可以使用自動配送系統(例如可得自加州Carlsbad的Asymtek)來形成。同時如上面參考圖4A和4B所討論的，溝槽(例如152)可以形成於晶粒附著基板110中(例如蝕刻於基板110中)，並且溝槽可以被或可以不被不透明的材料條(例如154)所覆蓋。也可以使用溝槽(例如152)以增加溝槽切割深度的容許公差。
本發明特定具體態樣的優點在於多個光學感測器可以採有成本和時間效益的方式來產生，如現在將參考圖6的高階流程圖所綜述。參見圖6，在步驟602，多個光偵測器晶粒和多個光源晶粒附著於一或多個晶粒附著基板，使得每一個光偵測器晶粒和對應一個光源晶粒之間有預定量的空間。舉例而言，1000個光偵測器晶粒和1000個對應的光源晶粒可以附著於2×6英吋的引線框晶粒附著基板排成列與欄(例如20列×50欄)，使得每一個光偵測器晶粒和對應一個光源晶粒之間有預定量的空間(例如1毫米)。
在步驟604，使用上述參考步驟504其中一種技術，將光偵測器晶粒、光源晶粒以及它們之間至少部分的空間覆蓋以透光材料。舉例而言，所有的晶粒和其間的空間可以使用相同的模製過程而同時加以覆蓋。這可以用透光材料來覆蓋晶粒所附著之基板的整面而完成。
在步驟606，形成透光材料中的溝槽，使得溝槽形成於每一個光偵測器晶粒和對應一個光源晶粒之間。如上面所解釋的，可以使用鋸子、刀片或雷射切割或類似者以形成此種溝槽。在光偵測器晶粒和光源晶粒附著成列與欄的情形下，會需要做比較少的切割來形成所有光源和對應光偵測器之間的溝槽。舉例而言，在有20列×50欄之晶粒對的情形下(其中晶粒對是一個光偵測器晶粒和對應一個光源晶粒)，會需要做少到20個切割來為所有1000個晶粒對形成溝槽。精確的切割數量會取決於晶粒附著基板上之晶粒對的排列。如上面所解釋的，模子的特徵(用於在晶粒上形成透光材料)可以另外選擇用來形成溝槽。在光偵測器晶粒和光源晶粒附著成列與欄的情形下，會需要比較少的模子特徵以在所有的光源和對應光偵測器之間形成溝槽。舉例而言，在有20列×50欄之晶粒對的情形下，可以使用少到20個之藉由模表面機械加工所突出的薄鰭來為所有1000個晶粒對形成溝槽。模子特徵的精確數量會取決於晶粒附著基板上之晶粒對的排列。
在溝槽是藉由切割透光材料而形成的情形下，每個晶粒對之間的整個空間可以在步驟604覆蓋以透光材料，其之後將在步驟606被切割。在溝槽是藉由模子的特徵而形成的情形下，每個晶粒對之間的部分空間將不會被透光材料所覆蓋(由於模子特徵的緣故)，而此部分遂形成溝槽。
在步驟608，把不透明的材料(例如150)放在溝槽裡，以於每一個光偵測器晶粒和對應一個光源晶粒之間形成光阻障。把不透明的材料放在溝槽裡的範例性技術乃提供於上面對步驟508的討論。如果使用精確的配送機來把不透明的材料配送到溝槽裡，則配送機會需要比較少次以填充所有的光源和對應光偵測器之間的溝槽。舉例而言，在有20列×50欄之晶粒對的情形下，配送機可以使用少到20次來為所有1000個晶粒對填充溝槽。精確的次數會取決於晶粒附著基板上之晶粒對的排列。
在步驟602之後但是在步驟604、606、608之前，可以執行打線接合或類似者以把晶粒連接到接合墊(例如114)。步驟604、606、608之前(以及在步驟602之前或之後)，不透明的材料條(例如154)可以形成於晶粒附著基板上，如上面參考圖3A、3B、4A、4B所述，以當鋸子、刀片或雷射切割出透光材料(例如140)的溝槽時允許深度控制有一些斜度(亦即增加容許公差)，同時仍允許完全的光學阻障，只要溝槽切割地使得它延伸至不透明的材料條或延伸於不透明的材料條裡即可。在光偵測器晶粒和光源晶粒附著成列與欄的情形下，會須要形成比較少條。舉例而言，在有20列×50欄之晶粒對的情形下，會須要形成少到20個不透明的材料條以用於所有1000個晶粒對。條的精確數目會取決於晶粒附著基板上之晶粒對的排列。同時如上面參考圖4A和4B所討論的，溝槽(例如152)可以形成於晶粒附著基板110中(例如蝕刻於基板110中)，並且溝槽可以被或可以不被不透明的材料條(例如154)所覆蓋以增加溝槽切割深度的容許公差。在光偵測器晶粒和光源晶粒附著成列與欄的情形下，晶粒附著基板會須要形成比較少的溝槽。舉例而言，在有20列×50欄之晶粒對的情形下，晶粒附著基板會須要形成少到20個溝槽以用於所有1000個晶粒對。
上述光學感測器可以提供鄰近感測能力以及其他能力，譬如但不限於偵測周遭光。舉例而言，光偵測器晶粒120可以包括電路，以當光學感測器不用於偵測鄰近度時可偵測周遭光。光偵測器晶粒120也可以包括電路以區分光源晶粒130所發出的光(其反射回來朝向光偵測器晶粒)和周遭光(例如太陽或人工光源所產生以用來照亮空間)。
上述光學感測器102、102’、102”可以使用於多樣的系統，包括但不限於：行動電話、可攜式電腦、可攜式視訊播放器、手持式裝置以及類似者。參見圖7所示的系統700，舉例而言，光學感測器102、102’或102”可以使用做為鄰近感測器以控制次系統706(例如觸控螢幕、背光、虛擬滾輪、虛擬鍵盤、導向觸控板…等)是否致能或去能。舉例而言，光學感測器102、102’或102”可以偵測物體708(例如人的手指)何時正在接近，並且基於偵測來致能(或去能)次系統706。
當使用做為鄰近感測器時，從光源晶粒130之發光元件所發出的光(或者至少部分的此種光)將被存在的任何物體(例如708)所反射，並且由光偵測器晶粒120的光偵測器元件所接收。光偵測器晶粒120可以轉換反射光(可能也有周遭光)成為電流，並且可以使用電阻器和/或其他構件(例如跨阻抗放大器)來轉換此種電流成為電壓。光源晶粒120所接收的反射光強度一般是以大約1/(4×X2 )的比例而降低，其中X是物體708和感測器102、102’或102”之間的距離。然而，如剛才提到的，整個接收的光也可能包括周遭光，其可以來自日光、鹵素光、白熾光、螢光…等。可以使用多樣的技術來過濾或分開周遭光反應，其某些範例揭示於美國專利申請案第12/101,047號(標題為「鄰近感測器和感測鄰近的方法」，2008年4月10日申請)，其併於此以為參考。
系統700可以包括一或多個驅動器702(例如LED驅動器或雷射驅動器)，其驅動光源晶粒130的發光元件。光學感測器102、102’或102”之一或多個指示偵測光的輸出可以提供給處理器和/或電路704，例如其可以包括一或多個比較器。處理器和/或電路704舉例而言可以比較感測器102、102’或102”的輸出與一或多個門檻值，以決定物體是否是在次系統706應該致能(或去能，視想要的而定)的範圍，或者決定是否已經按下觸控鍵(例如觸控鍵盤的觸控鍵)。可以使用多個門檻值，並且基於偵測物體的鄰近度而可以發生多於一個的可能反應。舉例而言，如果物體是在第一鄰近範圍裡則可以發生第一反應，並且如果物體是在第二鄰近範圍裡則可以發生第二反應。對於物體鄰近度的其他反應也是有可能的。系統700可以附帶地或改為選擇使用光學感測器(例如102、102’或102”)以偵測物體的瞬間運動，這在感測器範圍裡分辨靜止物體(例如椅子)與非靜止物體是有用的。也可以使用分時多工和/或過濾，使得光學感測器102、102’或102”也可以使用做為周遭光感測器。當使用做為周遭光感測器時，光學感測器102、102’或102”可以用來例如控制顯示器的亮度、控制房間或其他空間的照明…等。這些只是光學感測器102、102’、102”的一些範例性用途，並非意謂涵括所有的用途。
現參見圖8，光學感測器(例如102、102’、102”)可以與蓋板802一起使用(例如置於蓋板的後面或被蓋板覆蓋)，該蓋板例如可以由玻璃、塑膠或一些其他保護性的透光材料所做成。此種蓋板802包括近表面804和遠表面806，其間是板802的厚度。雖然近表面804顯示成離開光學感測器(例如102、102’或102”)的頂面，但近表面也可能接觸(亦即鄰靠著)光學感測器的頂面。蓋板802例如可以是覆蓋行動電話、個人音樂播放器或個人資料助理(PDA)的螢幕，或是覆蓋膝上型電腦之螢幕的塑膠，但不限於此。
範例性光線803也顯示於圖8。如從圖8所可體會，至少某些光線或部分的光線由於鏡反射而可以反射回來朝向光偵測器晶粒120之作用區域122。就如使光從來源直接傳遞到偵測器減到最小是合意的，由於鏡反射基本上是不包含資訊的雜訊，使鏡反射減到最小也是合意的，因為此種反射類似地減少整個裝置感測距離的能力。為了減少並且最好避免鏡反射被光偵測器晶粒120(更特定言之，是光偵測器晶粒120的作用區域122)偵測到，根據本發明特定的具體態樣，可以使用替代性的光阻障，如底下將會敘述。
參見圖9A，根據本發明的具體態樣，光阻障950a包括第一部分952(類似於阻障150)，其以相同於光阻障150的方式而避免光源晶粒130所產生的光直接行進至光偵測器晶粒120。另外，光阻障950a包括減少鏡反射的第二部分954。此第二部分954從第一部分延伸而於光源晶粒120上形成擱架，並且於具體態樣，其覆蓋光源晶粒120之至少部分的發光元件，如圖9所示。也如圖9A所示，光阻障950a可以視為「L形」，此乃因為第一和第二部分952和954合起來像字母「L」。於特定的具體態樣，光阻障950a的第二部分954垂直於第一部分952。
如比較圖8和圖9A所可體會，如果感測器與蓋板(例如802)一起使用，則光阻障950a的第二部分954會減少鏡反射的量，藉此減少(並且最好使之降到最低)光偵測器晶粒120的作用區域122將會由於鏡反射而偵測到的光量。以此方式，光阻障950a的第二部分954增加感測器902a的敏感度。以另一種方式來說，光阻障950a的第二部分954增加了將由光偵測器晶粒120之作用區域122所偵測而真正是由於在蓋板802遠側的物體所反射(相對於從蓋板802本身反射)的光百分比。
參見圖9B，根據本發明的具體態樣，光阻障950b包括第一部分952(類似於阻障150)、第二部分954(其減少鏡反射的方式相同於參考圖9A所述)、第三部分956(其減少偵測到的鏡反射)。此第三部分956在光偵測器晶粒130上形成擱架，並且於具體態樣，其覆蓋至少部分的作用區域122，如圖9B所示。也如圖9B所示，此種光阻障950b可以視為「T形」，這是因為第一、第二、第三部分952、954、956合起來像字母「T」。於特定的具體態樣，光阻障950b的第二部分952和第三部分954都是垂直於第一部分952。於另一具體態樣，阻障包括部分952和956，但是不包括部分952；而於此例，阻障或可為L形。
如比較圖8和圖9B所可體會，光阻障950b的第三部分956會減少光偵測器晶粒120之作用區域122所偵測到之鏡反射的量，藉此增加感測器的敏感度。以另一種方式來說，光阻障950b的第三部分956阻擋了至少一些鏡反射，如果不包括第三部分956則會被光偵測器晶粒120的作用區域122偵測到。
可以使用L形的光阻障950a或T形的光阻障950b來取代任何之前討論圖式所示的阻障150，因此可以與或不與溝槽152(形成於晶粒附著基板110)和/或不透明的材料條154(形成於阻障底下)一起使用。L形光阻障950a或T形光阻障950b可以至少部分形成於步驟506和508(或步驟606和608)期間。舉例而言，在步驟506(或步驟606)，在溝槽(例如145)形成於光偵測器晶粒和光源晶粒之間的透光材料中(例如藉由鋸子切割、刀片切割或雷射切割)之前、之後或期間，相鄰的淺溝槽也可以形成於溝槽145的一側(或二側)上，其中相鄰的溝槽具有第二和/或第三部分954和/或956所欲的尺寸。另外可以選擇的是在使用模子的情形下，對應於阻障950a(或950b)之第一部分952的溝槽145以及對應於阻障950a(或950b)之第二部分954的相鄰溝槽(可選擇地也有另一相鄰溝槽來對應於第三部分956)可以藉由模子的對應特徵而形成。當把不透明的材料放在形成的溝槽裡時，阻障950a(或950b)就可以在步驟508或608完成了形成。
於圖9A和9B，光阻障950a(或950b)之第二部分954(可選擇地也有第三部分956)的最外表面顯示成實質齊平於透光材料140的最外(亦即頂)表面。現參見圖9C和9D的感測器902c和902d，於另外可以選擇的具體態樣，阻障950c(或950d)的第一部分952可以採用與形成阻障150相同的方式來形成，如上所述，並且第二部分954(可選擇地也有第三部分956)可以形成於透光材料140的最外(亦即頂)表面上。可以使用與形成阻障第一部分952之相同的不透明材料來形成第二部分954(可選擇地也有第三部分956)，或者可以使用不同的不透明材料。阻障950c(或950d)的第二部分954(可選擇地也有第三部分956)可以於一次或多次過程中形成於透光材料140的最外(亦即頂)表面上，例如使用自動配送系統(例如可得自加州Carlsbad的Asymtek)和/或使用遮罩(類似於微影術遮罩)或篩網(類似於絲網)來為之，但不限於此。換言之，阻障950c(或950d)的第二部分954(可選擇地也有第三部分956)基本上可以塗刷或沉積成想要的圖案在透光材料140的最外(亦即頂)表面上，而部分的圖案重疊著阻障950c(或950d)之第一部分952的最外(亦即頂)表面。於此種具體態樣，第二部分954(可選擇地也有第三部分956)依然從第一部分952延伸。
對於圖9C和9D的具體態樣，於步驟508(圖5)之後或於步驟608和610(圖6)之間，第二部分954(可選擇地也有第三部分956)可以形成於透光材料140的最外(亦即頂)表面上。
於進一步的具體態樣，透鏡1010至少部分置於光源晶粒130的發光元件上，其相對於發光元件的中心而言是偏心的。更詳言之，透鏡1010的中心偏移離開阻障950之第一部分952的方向，如圖10所示，其中線1012代表發光元件的中心。藉由重新導引光源晶粒130所輸出的光(或至少部分的此種光)於偏離光偵測器晶粒120的方向，則偏心透鏡1010減少鏡反射的量(藉此減少光偵測器晶粒120的作用區域122會由於鏡反射而偵測到的光量)，因此增加感測器的敏感度。如圖10所示，偏心透鏡1010可以使用圖9A的L形阻障950a，或者可以另外選擇使用圖9C的L形阻障950c。於其他具體態樣，偏心透鏡1010可以與圖9B和9D的T形阻障950b和950d一起使用。於其他另外的具體態樣，偏心透鏡1010可以使用圖3A、3B、4A、4B、7、8所示的阻障150。
於圖10，透鏡1010顯示成凸的。然而，可以使用替代性的正透鏡或會聚透鏡。當光偵測器晶粒、光源晶粒和其間的空間覆蓋以透光材料(例如140)時，透鏡1010或替代性透鏡可以形成為步驟504(或604)的一部分或在該步驟之後形成。舉例而言，在透光材料使用鑄模或轉移模而形成的情形下，透鏡可以藉由模子的特徵而形成。於其他具體態樣，透鏡是機械加工於透光材料140的頂面中。於其他另外的具體態樣，透鏡是分開形成的，並且例如使用澄清或其他透光的環氧樹脂而附著於透光材料140的頂面。
上面參考圖8~10乃解釋可以如何使用L形阻障(例如950a或950c)、T形阻障(例如950b或950d)、偏心透鏡(例如1010)以改善起初參考圖1~7所述之光學感測器102、102’、102”的表現(例如減少可能的鏡反射效應而改善敏感度)。上面也已描述形成多樣之不透明光阻障的特定技術。本發明的進一步具體態樣乃針對使用L形阻障(類似於950a或950c)、T形阻障(類似於950b或950d)和/或使用偏心透鏡(例如類似於1010)來搭配包括光源和光偵測器的任何光學感測器，而不論感測器的阻障和其餘者是如何製造。舉例而言，在光源和光偵測器置於阻障之第一部分(類似於952)的相對側上之前或之後，L形阻障(類似於950a或950c)或T形阻障(類似於950b或950d)可以使用射出成型或一些其他的模製方法而形成。舉另一例子來看，至少部分的光源可以被偏心的透鏡(相對於光源之一或多個發光元件的中心而言)所覆蓋，使得透鏡的中心偏移離開不透明光阻障之第一部分(類似於952)的方向，而不論感測器的阻障和其餘者是如何製造。換言之，減少鏡反射和減少鏡反射的量(如果透光蓋置於光學感測器上便會被光偵測器偵測到)的技術可以應用於替代性的光學感測器，而仍落於本發明特定具體態樣的範圍裡。包括感測器902a、902b、902c或902d和剛才上述之替代性感測器的系統可以像是參考圖7所述的系統700，但不限於此。
圖11和12用於綜述本發明可以用來提供光學感測裝置的特定具體態樣。於這些圖，視具體態樣而定，步驟可以用不同的次序來執行和/或特定的步驟可以執行而其他的步驟則不執行。舉例而言，參見圖11，步驟1106可以在步驟1108之後執行，或者根本就不執行。再舉另一例，可能形成光阻障的該第一、第三部分，而不形成第二部分。又再舉另一例，於圖12，步驟1202、1204、1206可以同時執行。進一步舉一例，於圖12，可以執行步驟1204、1206、1208當中僅一或二者。這些祇是一些範例而已，並非意謂涵括所有的範例。
圖13是替代性光學感測裝置1302(例如鄰近感測裝置)的俯視圖，其可以得益於本發明的具體態樣而減少鏡反射。圖14A和14B是圖13之裝置1302沿著虛線B-B的替代性截面。於這些圖和下面進一步討論的圖中，相同或類似於參考稍早圖式所討論的元件乃以相同的方式來標號而不會再詳細解釋，因為它們已經在上面討論過了。
參見圖13，光學感測裝置1302是顯示成包括不透明的邊壁1304，其係模製成圍繞著引線框或其他的晶粒附著基板110。另外，光學感測裝置1302的阻障150也是由相同的不透明材料所模製，並且可以與邊壁1304同時形成。再者，如可以從圖13看出，不透明的材料也可以位在多樣的接合墊114之間。或可使用多樣的模製技術(例如射出成型)來形成邊壁1304、阻障150、接合墊114之間的材料。不透明的材料可以是不透明的環氧樹脂(例如黑色環氧樹脂)或其他不透明的樹脂或聚合物，其不允許發光晶粒130所產生的光波長通過。舉更特定的範例來說，不透明的材料或可為模製化合物，例如黑色的液晶聚合物(liquid crystal polymer，LCP)。
圖14A和14B是圖13所示之光學感測器1302的替代性截面，因此標號為1302a和1302b。如可以從這些圖看出，不透明的邊壁1304和不透明的阻障150形成一對相鄰的腔穴。其中一個腔穴裡附著了光偵測器晶粒120，而於另一腔穴裡附著了光源晶粒130。於圖14A所示的具體態樣，二腔穴每個都填充以透光材料140，其如上所述可以是澄清的環氧樹脂或其他的透光樹脂或聚合物，而以模製(例如轉移模製或鑄造模製)或其他方式形成於光偵測器晶粒120、光源晶粒130、晶粒附著基板110上。根據具體態樣，當以透光材料填充腔穴時，腔穴稍微填充地過多，而使得當透光材料硬化時，硬化透光材料140的最外(亦即頂)表面乃實質齊平於不透明光阻障150和邊壁1304的最外(亦即頂)表面。
於圖14B的具體態樣，不是以透光材料來填充腔穴，而是改為提供保形的披覆(conformal coating)1440於光偵測 器晶粒120和光源晶粒130上。雖然保形的披覆可以是保形的矽披覆，但是另外可以選擇地(或附帶地)例如包括保形的丙烯酸酯、環氧樹脂、胺基甲酸酯和/或對二甲苯披覆。保形的披覆1440上面可能會有空氣間隙1442，如圖14B所示。
基於上面參考圖8所討論的相同原因，如果光學感測器1302是置於蓋板(其由玻璃、塑膠或一些其他保護性的透光材料所做成)之後或被蓋感所覆蓋，則至少一些光線或部分的光線由於鏡反射的緣故而可以反射回來朝向光偵測器晶粒120的作用區域122。為了減少並且最好避免光偵測器晶粒120(更特定而言是光偵測器晶粒120的作用區域122)偵測到鏡反射，可以加入上面參考圖9A~9D所討論類型之一或多個擱架，現在將更詳細地敘述。
參見圖15A的光學感測裝置1502a，光阻障150可以修改(例如增加)以提供上面討論圖9A所介紹的光阻障950a。如參考圖9A所解釋，光阻障950a包括第一部分952(類似於阻障150)，其以相同於光阻障150的方式來避免光源晶粒130所產生的光直接行進到光偵測器晶粒120。另外，光阻障950a包括第二部分954，其減少鏡反射。此第二部分954從第一部分延伸而在光源晶粒120上形成擱架，並且於具體態樣，它覆蓋光源晶粒120之至少部分的發光元件，如圖所示。光阻障950a可以視為「L形」，這是因為第一和第二部分952和954合起來像字母「L」。於特定的具體態樣，光阻障950a的第二部分954垂直於第一部分952。
如上面所解釋的，光阻障950a的第二部分954減少鏡反射的量，藉此減少(並且最好使之減到最低)如果感測器與蓋板(例如802)一起使用則光偵測器晶粒120的作用區域122會由於鏡反射而偵測到的光量。以此方式，光阻障950a的第二部分954增加了感測器的敏感度。以另一種方式來說，光阻障950a的第二部分954增加了將由光偵測器晶粒120之作用區域122所偵測而真正是由於在蓋板802遠側的物體所反射(相對於從蓋板802本身反射)的光百分比。
參見圖15B的光學感測裝置1502b，根據本發明的具體態樣，光阻障950b包括第一部分952(類似於阻障150)、第二部分954(其以相同於參考圖9A所述方式而減少鏡反射)、第三部分956(其以相同於參考圖9B所述方式而減少偵測到的鏡反射)。此第三部分956形成在光偵測器晶粒130上的擱架，並且於具體態樣，它覆蓋至少部分的作用區域122，如圖所示。此種光阻障950b可以視為「T形」，此乃因為第一、第二、第三部分952、954、956合起來像字母「T」。於特定的具體態樣，光阻障950b的第二部分952和第三部分954都垂直於第一部分952。於另一具體態樣，阻障包括部分952和956，但是不包括部分952，而在此情況下，阻障或可為L形。
光阻障950b的第三部分956減少光偵測器晶粒120的作用區域122所偵測到之鏡反射的量，藉此增加感測器的敏感度。以另一種方式來說，光阻障950b的第三部分956阻擋至少一些如果不包括第三部分956則會被光偵測器晶粒120之作用區域122偵測到的鏡反射。
於特定的具體態樣，(L或T形光阻障的)第一部分952和/或第三部分956可以藉由將圖14A所示阻障150之一側(或二側)上的透光材料140以鋸子切割、刀片切割或雷射切割出淺溝槽(也稱為溝渠)而形成。此種淺的溝槽應該具有第二和/或第三部分954和/或956所欲的尺寸。另外可以選擇的是在使用模子的情形下，對應於阻障950a(或950b)之第二部分954的溝槽和/或對應於第三部分956的溝槽可以由模子的對應特徵來形成。例如藉由切割或模子所形成的溝槽然後可以填充以不透明的材料，以形成阻障950a(或950b)的第二部分954和/或第三部分956。用於形成阻障150/952之相同的不透明材料可以用來形成第二部分954(可選擇地也有第三部分956)，或者可以使用不同的不透明材料。
於圖15A和15B，光阻障950a(或950b)之第二部分954(可選擇地也有第三部分956)的最外表面是顯示成實質齊平於透光材料140的最外(亦即頂)表面。現參見圖15C和15D的光學感測裝置1502c和1502d，於另外可以選擇的具體態樣，第二部分954(可選擇地也有第三部分956)可以採類似於上面參考圖9C和9D所討論的方式而形成於透光材料140的最外(亦即頂)表面上面。阻障950c(或950d)的第二部分954(可選擇地也有第三部分956)可以於單次或多次過程中形成在透光材料140的最外(亦即頂)表面上面，例如使用自動配送系統和/或使用遮罩(類似於微影術遮罩)或篩網(類似於絲網)來為之，但不限於此。換言之，阻障950c(或950d)的第二部分954(可選擇地也有第三部分956)基本上可以塗覆或沉積成想要的圖案在透光材料140的最外(亦即頂)表面上，而部分的圖案重疊著阻障950c(或950d)之第一部分150/952的最外(亦即頂)表面。於此種具體態樣，第二部分954(可選擇地也有第三部分956)仍然從第一部分952延伸。用於形成阻障第一部分150/952之相同的不透明材料可以用來形成第二部分954(可選擇地也有第三部分956)，或者可以使用不同的不透明材料。
參見圖16A和16B的光學感測裝置1602a和1602b，於本發明的進一步具體態樣，包括阻障部分954和/或956之大致平坦的開孔板1604a或1604b可以附著於感測器。舉例而言，開孔板1604a或1604b可以附著於不透明的邊壁1304、阻障部分150/952之暴露的最外(亦即頂)邊緣、透光材料140之部分的最外(亦即頂)表面。開孔板例如可以是蝕刻的金屬板或模製的塑膠板，其係預先形成，然後在包封之前或之後才膠黏於感測器。此種開孔板可以在多個感測器(例如200個感測器)鋸開之前便附著於多個感測器。模製的塑膠開孔板1604a或1604b例如可以由不透明的液晶聚合物(LCP)所做成，但不限於此。蝕刻的金屬開孔板1604a或1604b例如可以由鍍鎳或鎳鈀的銅所做成，其經過化學處理而變黑，但不限於此。為了使在開孔板底下而從光源130可以洩漏至光偵測器120的光減到最少，用於附著開孔板的材料應該是不透明的環氧樹脂，並且最好是黑色的環氧樹脂。
圖17A和17B顯示開孔板1604a或1604b可以附著於光偵測器晶粒120和光源晶粒130上包括保形披覆1440的感測器1702a或1702b，而非腔穴填充以透光材料140的情形(如圖16A和16B所示)。於圖17A和17B的具體態樣，開孔板1604a或1604b可以附著於不透明的邊壁1304、阻障部分150/952之暴露的最外(亦即頂)邊緣，並且保形的披覆1440和阻障部分954和/或956之間可以有空氣間隙1442。
類似於上面參考圖10所討論之透鏡1010的偏心透鏡也可以加入圖15A~15D和16A~16B的光學感測裝置，以重新導引光源晶粒130所輸出的光(或至少部分的此種光)於偏離光偵測器晶粒120的方向。如上面所解釋的，此種透鏡可以用來減少鏡反射的量(藉此減少光偵測器晶粒120的作用區域122會由於鏡反射而偵測到的光量)，因此增加感測器的敏感度。藉由聚焦更多的光成為共同的光束，此種透鏡也可以增加光源晶粒130所產生的光束強度。參見圖18，根據具體態樣，多個透鏡1810可以於模子中鑄造，然後以鋸子切割或以其他方式分開(沿著圖18的虛線)以提供個別的透鏡。如圖19所示，個別的透鏡1810然後可以使用透光的環氧樹脂(例如澄清的環氧樹脂)膠黏於透光材料140的最外(亦即頂)表面上以提供光學感測裝置1902。雖然圖19顯示個別的透鏡1810加入圖16A原始所示的光學裝置，但是此種透鏡可以加入多樣之其他光學裝置的具體態樣。
本發明的具體態樣也針對提供上述光學感測裝置的方法。根據具體態樣，形成由第一不透明光阻障部分(例如150/952)所分開的第一和第二腔穴。光源(例如130)附著於第一腔穴裡，而光偵測器(例如120)附著於第二腔穴裡，使得第一不透明光阻障部分是在光偵測器和光源之間。另外，形成第二不透明光阻障部分(例如954)，其從第一不透明光阻障部分而於朝向第一腔穴的方向延伸。如上面所解釋的，如果透光蓋板(例如806)置於第一和第二腔穴上，則第二不透明光阻障部分是建構成減少鏡反射的量。
根據具體態樣，在形成第二不透明光阻障部分之前，第一和第二腔穴可以實質填充以透光材料(例如140)，使得透光材料覆蓋著光源和光偵測器。第二不透明光阻障部分然後可以藉由沉積不透明的材料於溝槽中而形成，該溝槽形成於覆蓋第一腔穴中之光源的透光材料，例如上面參考圖15A所討論的。另外可以選擇的是第二不透明光阻障部分藉由沉積不透明的材料在覆蓋第一腔穴中光源之透光材料之部分的最外表面上而形成，例如上面參考圖15C所討論的。於另一具體態樣，第二不透明光阻障部分是藉由以部分的開孔板來覆蓋透光材料之部分的最外表面而形成，例如上面參考圖16A和17A所討論的。不透明的環氧樹脂可以用來附著部分的開孔板至透光材料之部分的最外表面以及至第一不透明光阻障部分之部分的最外部分。此種開孔板也可以使用於腔穴並未實質填充以透光材料的情形，例如上面參考圖17A所討論的。
根據具體態樣，形成第三不透明光阻障部分(例如956)，其從第一不透明光阻障部分而於朝向第二腔穴的方向延伸。如果透光蓋板置於第一和第二腔穴上，則第三不透明光阻障部分是建構成減少會被光偵測器的一或多個光偵測元件偵測到之鏡反射的量。
本發明的具體態樣也針對包括光源、光偵測器、光源和光偵測器之間的第一不透明光阻障部分的裝置，該第一不透明光阻障部分建構成阻擋光以免從光源直接傳遞到光偵測器。該裝置也包括第二不透明光阻障部分，其從第一不透明光阻障部分而於朝向光源的方向延伸。另外，該裝置包括置於光源和光偵測器上的透光蓋。於此種具體態樣，第二不透明光阻障部分是建構成減少透光蓋置於光源上所造成之鏡反射的量。該裝置也可以包括第三不透明光阻障部分以減少光偵測器偵測到之鏡反射的量。
前面敘述的是本發明較佳的具體態樣。已經提供這些具體態樣以便示範和說明，但不是要窮舉或限制本發明於揭示的精確形式。對於熟於此技藝者顯然將知道有許多修改和變化。選擇具體態樣來敘述以便最能描述本發明的原理及其實際應用，藉此使其他熟於此技藝者能夠了解本發明。相信稍微修改和變化是在本發明的精神和範圍裡。本發明的範圍想要由底下的申請專利範圍及其等效者來界定。
102、102’、102”．．．光學感測裝置
110．．．晶粒附著基板
112a、112b．．．引線框臂部
114a~114h．．．引線框接合墊
116．．．打線接合
120．．．光偵測器晶粒
122．．．光偵測器晶粒的作用區域
130．．．光源晶粒
140．．．透光材料
145．．．溝槽
150．．．不透明的材料
152．．．溝槽
154．．．不透明的材料條
700．．．系統
702．．．驅動器
704．．．處理器和/或電路
706．．．次系統
708．．．物體
802．．．蓋板
803．．．光線
804．．．近表面
806．．．遠表面
902a~902d．．．光學感測裝置
950a~950d．．．光阻障
952．．．光阻障的第一部分
954．．．光阻障的第二部分
956．．．光阻障的第三部分
1010．．．偏心透鏡
1012．．．發光元件的中心
1302．．．光學感測裝置
1302a，1302b．．．光學感測裝置的替代性截面
1304．．．不透明的邊壁
1440．．．保形的披覆
1442．．．空氣間隙
1502a~1502d．．．光學感測裝置
1602a、1602b．．．光學感測裝置
1604a、1604b．．．開孔板
1702a、1702b‧‧‧光學感測裝置
1810‧‧‧透鏡
1902‧‧‧光學感測裝置
圖1是根據本發明特定具體態樣之光學感測裝置(例如鄰近感測裝置)的俯視圖。
圖2A是根據本發明第一具體態樣之圖1裝置的側面圖。
圖2B是根據本發明第一具體態樣之圖1和2A裝置沿著圖1虛線B-B的截面圖。
圖3A是根據本發明第二具體態樣之圖1裝置的側面圖。
圖3B是根據本發明第二具體態樣之圖1和3A裝置沿著圖1虛線B-B的截面圖。
圖4A是根據本發明第三具體態樣之圖1裝置的側面圖。
圖4B是根據本發明第三具體態樣之圖1和4A裝置沿著圖1虛線B-B的截面圖。
圖5是高階流程圖，其用於綜述根據本發明具體態樣之提供光學感測裝置的多樣方法。
圖6是高階流程圖，其用於綜述根據本發明具體態樣之提供多個光學感測裝置的多樣方法。
圖7是高階系統方塊圖，其包括本發明具體態樣的光學感測器。
圖8示範光學感測器可以如何置於可造成鏡反射之蓋板的後面。
圖9A是根據本發明具體態樣而包括L形阻障之光學感測裝置的截面圖。
圖9B是根據本發明另一具體態樣而包括L形阻障之光學感測裝置的截面圖。
圖9C是根據本發明具體態樣而包括T形阻障之光學感測裝置的截面圖。。
圖9D是根據本發明另一具體態樣而包括T形阻障之光學感測裝置的截面圖。
圖10是根據本發明具體態樣而包括偏心透鏡之光學感測裝置的截面圖。
圖11和12是高階流程圖，其用於綜述本發明可以用來提供光學感測裝置的特定具體態樣。
圖13是替代性光學感測裝置(例如鄰近感測裝置)的俯視圖，其可以得益於本發明的具體態樣而減少鏡反射。
圖14A和14B是圖13所示之光學感測器的範例性替代截面。
圖15A是根據本發明具體態樣的圖13和14A之光學感測裝置的截面，其中阻障修改成為L形阻障。
圖15B是根據本發明具體態樣的圖13和14A之光學感測裝置的截面，其中阻障修改成為T形阻障，。
圖15C是根據本發明具體態樣的圖13和14A之光學感測裝置的截面，其中阻障修改成為L形阻障，。
圖15D是根據本發明具體態樣的圖13和14A之光學感測裝置的截面，其中阻障修改成為T形阻障，。
圖16A是根據本發明具體態樣的圖13和14A之光學感測裝置的截面，其中阻障修改成為L形阻障，。
圖16B是根據本發明具體態樣的圖13和14A之光學感測裝置的截面，其中阻障修改成為T形阻障，。
圖17A是根據本發明具體態樣的圖13和14B之光學感測裝置的截面，其中阻障修改成為L形阻障，。
圖17B是根據本發明具體態樣的圖13和14B之光學感測裝置的截面，其中阻障修改成為T形阻障，。
圖18是使用模子鑄造之多個透鏡的立體圖。
圖19是包括圖18所示當中一個透鏡之光學感測裝置的截面。
120．．．光偵測器晶粒
122．．．光偵測器晶粒的作用區域
130．．．光源晶粒
140．．．透光材料
145．．．溝槽
802．．．蓋板
804．．．近表面
806．．．遠表面
902a．．．光學感測裝置
950a．．．光阻障
952．．．光阻障的第一部分
954．．．光阻障的第二部分

Claims (30)

  1. 一種光學感測裝置，其包括：光源晶粒，其包括一或多個發光元件；光偵測器晶粒，其包括一或多個光偵測元件；第一不透明光阻障部分，其建構成阻擋光以免從光源晶粒直接傳遞到光偵測器晶粒，第一不透明光阻障部分是在光源晶粒和光偵測器晶粒之間；透光材料，其覆蓋光源晶粒和光偵測器晶粒；以及第二不透明光阻障部分，其建構成如果透光蓋板置於光學感測裝置上則會減少鏡反射的量；第二不透明光阻障部分從第一不透明光阻障部分而於朝向光源晶粒的方向延伸出比第一不透明光阻障部分和光源晶粒的一或多個發光元件之至少其中一者之間的整個間隔還要大的距離；其中第一不透明光阻障部分分開透光材料覆蓋光源晶粒的部份和透光材料覆蓋光偵測器晶粒的部份；以及其中第二不透明光阻障部分延伸在覆蓋光源晶粒的透光材料的部份的最外表面的一部份之上。
  2. 如申請專利範圍第1項的光學感測裝置，其中部分的第二不透明光阻障部分覆蓋著光源晶粒之一或多個發光元件當中至少一者的至少部分。
  3. 如申請專利範圍第1項的光學感測裝置，其中：第一不透明光阻障部分和第二不透明光阻障部分是分別形成的； 第一不透明光阻障部分和第二不透明光阻障部分大致上彼此垂直；以及部分的第一不透明光阻障部分由不透明的環氧樹脂連接到部分的第二不透明光阻障部分，使得來自光源晶粒的光不會在第一和第二不透明光阻障部分之間洩漏。
  4. 如申請專利範圍第1項的光學感測裝置，其中：第一不透明光阻障部分分開光學感測裝置的第一和第二腔穴；光源晶粒位在第一腔穴裡；光偵測器晶粒位在第二腔穴裡；以及第二不透明光阻障部分覆蓋著部分的第一腔穴。
  5. 如申請專利範圍第4項的光學感測裝置，其中第一和第二腔穴乃實質填充以覆蓋著光源晶粒和光偵測器晶粒的透光材料。
  6. 如申請專利範圍第5項的光學感測裝置，其中第二光阻障部分包括不透明的材料，其填充著形成於覆蓋第一腔穴中光源晶粒之透光材料的部份的最外表面之中的溝槽。
  7. 如申請專利範圍第5項的光學感測裝置，其中第二光阻障部分包括不透明的材料，其係沉積在覆蓋第一腔穴中光源晶粒的透光材料之部分的最外表面的一部份上。
  8. 如申請專利範圍第4項的光學感測裝置，其中第二光阻障部分包括部分的開孔板，其覆蓋著覆蓋第一腔穴中光源晶粒的透光材料之部分的最外表面的一部份。
  9. 如申請專利範圍第4項的光學感測裝置，其中第二光 阻障部分包括部分的開孔板，其覆蓋部分的第一腔穴。
  10. 如申請專利範圍第1項的光學感測裝置，其中第二光阻障部分包括部分的開孔板。
  11. 如申請專利範圍第1項的光學感測裝置，其進一步包括第三不透明光阻障部分，其建構成如果透光蓋板置於光學感測裝置上則會減少被光偵測器晶粒的一或多個光偵測元件偵測到之鏡反射的量，第三不透明光阻障部分從第一光阻障部分而於朝向光偵測器晶粒的方向延伸。
  12. 如申請專利範圍第11項的光學感測裝置，其中部分的第三不透明光阻障部分覆蓋光偵測器晶粒之一或多個光偵測元件當中至少一者的至少部分。
  13. 如申請專利範圍第12項的光學感測裝置，其中：第一不透明光阻障部分分開光學感測裝置的第一和第二腔穴；光源晶粒位在第一腔穴裡；光偵測器晶粒位在第二腔穴裡；以及第二不透明光阻障部分覆蓋部分的第一腔穴；以及第三不透明光阻障部分覆蓋部分的第二腔穴。
  14. 如申請專利範圍第13項的光學感測裝置，其中第二光阻障部分和第三光阻障部分包括部分的開孔板，其覆蓋部分的第一和第二腔穴。
  15. 如申請專利範圍第1項的光學感測裝置，其中第一不透明光阻障部分和第二不透明光阻障部分是由相同的材料所連續形成。
  16. 如申請專利範圍第1項的光學感測裝置，其進一步包括：透鏡，其覆蓋至少部分的光源晶粒，且相對於第二不透明光阻障部分而橫向地置放；其中透鏡相對於光源晶粒之一或多個發光元件的中心而言是偏心的，使得透鏡的中心偏移離開第一不透明光阻障部分的方向；以及其中如果透光蓋板置於光學感測裝置上，則透鏡是建構成減少會被光偵測器晶粒偵測到之鏡反射的量。
  17. 一種提供光學感測裝置的方法，其包括：(a)形成由第一不透明光阻障部分所分開的第一和第二腔穴；(b)附著光源晶粒於第一腔穴內，以及附著光偵測器晶粒於第二腔穴內，使得第一不透明光阻障部分介於光偵測器晶粒和光源晶粒之間，其中光偵測器晶粒包括一或多個光偵測元件，且光源晶粒包括一或多個發光元件；(c)以透光材料覆蓋光源晶粒和光偵測器晶粒；以及(d)形成第二不透明光阻障部分，其從第一不透明光阻障部分而於朝向第一腔穴的方向延伸出比第一不透明光阻障部分和光源晶粒的一或多個發光元件之至少其中一者之間的整個間隔還要大的距離，使得第二不透明光阻障部分延伸在覆蓋光源晶粒的透光材料的部份的最外表面的一部份之上，其中如果透光蓋板置於第一和第二腔穴上，則第二不 透明光阻障部分是建構成減少鏡反射的量。
  18. 如申請專利範圍第17項的方法，其中步驟(b)包括：使用環氧樹脂附著光源晶粒於第一腔穴裡以及附著光偵測器晶粒於第二腔穴裡。
  19. 如申請專利範圍第17項的方法，其中步驟(c)包括：以透光材料實質填充第一和第二腔穴，使得透光材料覆蓋光源晶粒和光偵測器晶粒。
  20. 如申請專利範圍第19項的方法，其中步驟(d)包括藉由沉積不透明的材料於溝槽中而形成第二不透明光阻障部分，溝槽形成於覆蓋第一腔穴中之光源晶粒的透光材料之部分的最外表面中。
  21. 如申請專利範圍第19項的方法，其中步驟(d)包括藉由沉積不透明的材料在覆蓋第一腔穴中光源晶粒的透光材料之部分的最外表面的一部份上，而形成第二不透明光阻障部分。
  22. 如申請專利範圍第19項的方法，其中步驟(d)包括以部分的開孔板來覆蓋透光材料之最外表面的一部份而形成第二不透明光阻障部分，透光材料覆蓋第一腔穴中的光源晶粒。
  23. 如申請專利範圍第22項的方法，其中步驟(d)進一步包括使用不透明的環氧樹脂，以附著部分的開孔板至透光材料之最外表面的該部份以及至第一不透明光阻障部分之最外部分的一部份。
  24. 如申請專利範圍第19項的方法，其中步驟(d)包括 以部分的開孔板來覆蓋部分的第一腔穴而形成第二不透明阻障部分。
  25. 如申請專利範圍第24項的方法，其中步驟(d)進一步包括使用不透明的環氧樹脂，以附著部分的開孔板至第一不透明光阻障部分的最外部分。
  26. 如申請專利範圍第17項的方法，其進一步包括：(e)形成第三不透明光阻障部分，其從第一不透明光阻障部分而於朝向第二腔穴的方向延伸，其中第三不透明光阻障部分是建構成如果透光蓋板置於第一和第二腔穴上則會減少被光偵測器晶粒的一或多個光偵測元件偵測到之鏡反射的量。
  27. 如申請專利範圍第17項的方法，其進一步包括：(e)以透鏡覆蓋至少部分的光源，透鏡相對於光源晶粒之一或多個發光元件的中心而言是偏心的，使得透鏡的中心偏移離開第一不透明光阻障部分的方向，並使得透鏡相對於第二不透明光阻障部分而橫向地置放。
  28. 一種裝置，其包括：光源晶粒，其包括一或多個發光元件；光偵測器晶粒，其包括一或多個光偵測元件；透光材料，其覆蓋光源晶粒和光偵測器晶粒；第一不透明光阻障部分，其建構成阻擋光以免從光源晶粒直接傳遞到光偵測器晶粒，第一不透明光阻障部分是在光源晶粒和光偵測器晶粒之間；以及第二不透明光阻障部分，其延伸在覆蓋光源晶粒的透 光材料的部份的最外表面的一部份之上，且從第一不透明光阻障部分而於朝向光源晶粒的方向延伸出比第一不透明光阻障部分和光源晶粒的一或多個發光元件之至少其中一者之間的整個間隔還要大的距離；以及透光蓋板，其置於透光材料上，且因此置於光源晶粒和光偵測器晶粒之上；其中第二不透明光阻障部分是建構成減少透光蓋板置於光源晶粒上所造成之鏡反射的量。
  29. 如申請專利範圍第28項的裝置，其中部分的第二不透明光阻障部分覆蓋光源晶粒之一或多個發光元件當中至少一者的至少部分。
  30. 一種系統，其包括：光源晶粒，其包括一或多個發光元件；驅動器，其建構成驅動光源晶粒；光偵測器晶粒，其包括一或多個光偵測元件，並且建構成產生指示偵測光量的訊號；處理器和/或電路，其建構成依賴指示偵測光量的訊號來偵測物體的鄰近度；次系統，其建構成基於偵測的物體鄰近度來加以致能或去能；透光材料，其覆蓋光源晶粒和光偵測器晶粒；第一不透明光阻障部分，其建構成阻擋光以免從光源晶粒直接傳遞到光偵測器晶粒，第一不透明光阻障部分是在光源晶粒和光偵測器晶粒之間； 第二不透明光阻障部分，其從第一不透明光阻障部分而於朝向光源晶粒的方向延伸出比第一不透明光阻障部分和光源晶粒的一或多個發光元件之至少其中一者之間的整個間隔還要大的距離；以及透光蓋板，其置於光源晶粒和光偵測器晶粒上；其中第二不透明光阻障部分是建構成減少透光蓋板置於光源晶粒上所造成之鏡反射的量；其中第一不透明光阻障部分分開透光材料覆蓋光源晶粒的部份和透光材料覆蓋光偵測器晶粒的部份；以及其中第二不透明光阻障部分覆蓋在覆蓋光源晶粒的透光材料的部份的最外表面的一部份之上。
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