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CN110542445A - 光学感测模块 - Google Patents

光学感测模块 Download PDF

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CN110542445A
CN110542445A CN201811360281.6A CN201811360281A CN110542445A CN 110542445 A CN110542445 A CN 110542445A CN 201811360281 A CN201811360281 A CN 201811360281A CN 110542445 A CN110542445 A CN 110542445A
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吴高彬
张鸿德
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Abstract

本发明是一种光学感测模块，包含有一光源及一光学感测集成电路装置；其中该光源用以发射一光信号，而该光学感测集成电路装置则包含有一光学感测器及一光栅；其中该光学感测器用以感测该光信号的反射光，且该光学感测器与该光源沿着第一方向排列，该光栅则形成于该第一光学感测器的上方，且包含有多条相互平行排列的导线，且该些导线与该第一方向垂直。

Description

光学感测模块
技术领域
本发明关于一种光学感测模块，尤指一种具有光栅的光学感测模块。
背景技术
近接感测器(proximity sensor)与环境光感测器广泛地应用在可携式电子装置，例如智慧型手机。一般来说，近接感测器设置在环境光感测器的附近。为了提升近接感测器的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)，现有技术利用几何结构(开孔)来限缩近接感测器的视角。举例来说，藉由缩小近接感测器上方进光的开口，减少噪声进入近接感测器。然而，现有技术至少具有以下几项缺点，其一是该几何结构同时也会限缩到环境光感测器的视角，不利环境光感测器的运作，其二是当元件尺寸越来越小时，允许的公差范围也会越来越小，导致所希望的几何结构难以实现。
因此，需要一种创新的光学感测结构，以在不受几何结构的限制下有效地提升光学感测器的信噪比。
发明内容
有鉴于此，本发明主要发明目的是提供一种具有光栅的光学感测模块，以克服既有光学感测器的缺陷。
欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该光学感测模块包含有：
一光源；以及
一光学感测集成电路装置，包括：
一第一光学感测器，与该光源沿着第一方向排列；以及
一光栅，形成于该第一光学感测器的上方，该光栅包含有多条相互平行排列的导线，且该些导线与该第一方向垂直。
本发明藉由在第一光学感测器上方形成光栅，可以减少噪声进入该第一光学感测器，提高该光学感测模块的信噪比。
附图说明
图1：本发明光学感测模块的一实施例的剖面剖面图。
图2：说明图1中第一光学感测器与光源的相对位置。
图3A：本发明光学感测模块的第一光学感测器的第一实施例的剖面示意图。
图3B：本发明光学感测模块的第一光学感测器的第二实施例的剖面示意图。
图3C：本发明光学感测模块的第一光学感测器的第三实施例的剖面示意图。
图4：光线进入玻璃材质的一入射角及折射率特性图。
图5：图3A部分剖面放大图。
其中，附图标记：
10光学感测模块 11电路板
12壳体 121第一开口
122第二开孔 13隔墙
14玻璃 20光源
30光学感测集成电路装置 31第一光学感测器
311透明介电层 32光栅
321导线 33第二光学感测器
35走线 40物件
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图2提供本发明光学感测模块10的示意图，该光学感测模块10可以是一电子装置(未绘示于图1中)的一部分，其中该电子装置可以是(但不限于)一可携式电子装置，诸如移动电话、平板电脑或笔记型电脑。
光学感测模块10可包含(但不限于)一光源20及一光学感测集成电路装置30。该光源20与该光学感测集成电路装置30设置在一电路板11上。光源20可以是一个红外光发光二极管，用以发射红外光。光学感测集成电路装置30包括有一第一光学感测器31与一第二光学感测器33。在一实施例中，第一光学感测器31为近接感测器(Proximity Sensor,PS)，用以检测物件的接近，第二光学感测器33为环境光感测器(Ambient Light Sensor,ALS)，用以检测环境光，该近接感测器可以是(但不限于)一红外光感测器。
图2的示意图说明第一光学感测器31与光源20的相对位置。第一光学感测器31与光源20沿着第一方向X排列。光栅32形成于第一光学感测器31的上方，且该光栅32包含有多条相互平行排列的导线321，该些导线321与该第一方向X垂直。
图3A到图3C的示意图，分别显示上述光学感测集成电路装置30的一实施例的局部剖面图，该剖面图沿着图2所示的X方向切开。多个导体层M1、M2与M3依序形成在该第一光学感测器31上方。在一实施例中，导体层M1、M2与M3的材料为金属。第一光学感测器31与导体层之间M1具有一透明介电层311，能够容许光线通过。由多条平行导线321所组成的光栅32可以是形成在导体层M1、M2与M3的其中之一，在制作一导体层的制程中，一并形成该光栅32的多条导线321。举例来说，在图3A的实施例中，是以导体层M1形成光栅32的多条导线321，在图3B的实施例中，是以导体层M2形成光栅32的多条导线321，在图3C的实施例中，是以导体层M3形成光栅32的多条导线321。导体层M1、M2与M3更用于形成走线35。走线35是用于传递电信号或第一光学感测器31的感测信号。在其他实施例中，第一光学感测器31的上方可能具有更多或更少的导体层，都仍然适用于本发明。
请配合参阅图5提供的示意图，光栅32的导线321的宽度w、高度h与间距d，决定了第一感测器31的视角FOV(Field OF View)，该视角FOV可以被理解为光线可以进入第一光学感测器31的入射角度范围。视角FOV愈小，可以进入第一光学感测器31的光线愈少。因此，光栅32的导线321的宽度w、高度h与间距d，会是根据第一感光学感测器31的讯杂比要求来决定。在图1的实施例中，该光学感测模块10进一步包含(但不限于)一壳体12及一隔墙13。该壳体12设置在该电路板11上，并盖合该光源20及该光学感测集成电路装置30。该壳体12形成有一第一开孔121对准下方的该光源20，以便让光源20发射的光线通过。壳体12形成有一第二开口122对准下方的第一光学感测器31与第二光学感测器33，以便让光线进入第一光学感测器31与第二光学感测器33。隔墙13位在该光源20及该光学感测集成电路装置30之间，用以隔离该光源20及该光学感测集成电路装置30。在图1的实施例中，隔墙13自该壳体12的内顶面向下延伸，并抵止在该电路板11上。
壳体12上的玻璃14是该电子装置的一部份。该光源20向上发射的光信号LS的一部份穿过玻璃14，并被位在该电子装置外的一物件40(例如手指)反射，产生一第一反射光RS1射向该第一光学感测器31。该光源20向上发射的光信号LS的另一部分在玻璃102经过多次的内反射，产生第二反射光RS2射向该第一光学感测器31，对该第一光学感测器31来说，第一反射光RS1是用来检测物件40的接近，第二反射光RS2则为不想要的噪声。
请配合参阅图4所示，为一光线进入该玻璃14后的一入射角及折射率特性图，由图中可知该第二反射光RS2中，S偏振光(S-polarization)Sp的比例会大于P偏振光(P-polarization)Pp，因此如果能减少第二反射光中的S偏振光进入第一光学感测器31，将有助于提升讯杂比。
在该第一光学感测器31的上方形成的光栅32，其作用相当于是一个偏光片(Polarizer)，可以反射该第二反射光RS2的S偏振光成分，使得该第二反射光RS2进入该第一光学感测器31的能量大幅降低，达到降噪声的效果，提高该第一光学感测器31的信杂比。
另一方面，从图5的视角FOV可以了解，光栅32限缩了可以进入第一光学感测器31的入射角范围，由于第二反射光RS2(噪声)射向第一光学感测器31的入射角较大，大部份的第二反射光RS2将不会进入第一光学感测器31，而第一反射光RS1射向第一光学感测器31的入射角非常小，因此第一反射光RS1可以通过光栅32被第一光学感测器31接收。换句话说，光栅32的物理结构能够限缩第一光学感测器31的视角FOV，减少噪声(第二反射光RS2)进入第一光学感测器31，因而可以提高讯杂比。再者，光栅32具有限缩第一光学感测器31的视角FOV的作用，因此可以取代既有技术使用开孔来限缩第一光学感测器31的视角。对于在壳体12形成第二开口122的精密度的要求就可降低，有利于整个光学感测模块10的小型化。
以上所述仅是本发明的实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，在其他实施例中，省略第二光学感测器33亦是可能的。虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种光学感测模块，其特征在于，包括：
一光源；以及
一光学感测集成电路装置，包括：
一第一光学感测器，该第一光学感测器与该光源沿着第一方向排列；以及
一光栅，形成于该第一光学感测器的上方，该光栅包含有多条相互平行排列的导线，且该些导线与该第一方向垂直。
2.如权利要求1所述的光学感测模块，其特征在于：
该光学感测集成电路装置具有多个导体层在该第一光学感测器上方；以及
该光栅位在该些导体层的其中一层。
3.如权利要求1或2所述的光学感测模块，其特征在于，该第一光学感测器为一近接感测器，用于检测一物体的接近。
4.如权利要求1或2所述的光学感测模块，其特征在于，该第一光学感测器是一红外光感测器。
5.如权利要求1或2所述的光学感测模块，其特征在于，该光学感测集成电路装置进一步包含：
一第二光学感测器，该第二光学感测器为一环境光感测器，用以感测环境光。
6.如权利要求1或2所述的光学感测模块，其特征在于，该光源是红外光发光二极管。
7.如权利要求1或2所述的光学感测模块，其特征在于，进一步包括：
一电路板，供该光源及该光学感测集成电路装置设置于其上。
8.如权利要求7所述的光学感测模块，其特征在于，进一步包括：
一壳体，设置于该电路板上，以盖合该光源及该光学感测集成电路装置，其中该壳体包含有：
一第一开孔，对准下方的该光源；以及
一第二开孔，对准下方该光学感测集成电路装置的该第一光学感测器。
9.如权利要求8所述的光学感测模块，其特征在于，该壳体进一步包含有一隔墙，该隔墙位在该光源及该光学感测集成电路装置之间。
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