TWI783829B - 光感測積體電路及使用該光感測積體電路的電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種光感測積體電路，包括一基板、一晶片、一第一光學元件、一第二光學元件、一封裝體以及一四分之一波片。該晶片位於該基板上且具有一第一及一第二光學感測器。該第一光學元件位於該第一光學感測器上，包含一第一透明基底及一第一偏振結構。該第二光學元件位於該第二光學感測器上，包含一第二透明基底及一第二偏振結構。該封裝體與該基板之間形成一容置空間以容納該晶片、該第一光學元件及該第二光學元件，並且該封裝體具有一開口。該四分之一波片裝設在該開口以覆蓋該第一光學感測器及該第二光學感測器。

Description

光感測積體電路及使用該光感測積體電路的電子裝置

本發明是有關一種光感測積體電路，特別是關於一種具有偏振結構的光感測積體電路。

光學感測器被應用在具有顯示裝置的行動電子裝置及穿戴式電子裝置來達成一些功能，例如環境光感測器(ambient light sensor)被用來偵測環境的亮度以調整顯示裝置的亮度，接近感測器(proximity sensor)被用來偵測物件的靠近。傳統的光學感測器一般是放置在顯示裝置的屏幕外圍的空間。然而，隨著高屏佔比(screen-to-body ratio)的需求，屏幕外圍可以放置光學感測器的空間越來越少。在具有OLED顯示面板的顯示裝置中，光學感測器設置在OLED顯示面板之下，以達成高屏佔比的需求。

然而，OLED顯示面板的光線會影響光學感測器的偵測結果。因此有必要對習知技術加以改良。

本發明的目的之一，在於提出一種具有偏振結構的光感測積體電路。

本發明的目的之一，在於提出一種使用具有偏振結構的光感測積體電路的電子裝置。

根據本發明，一種電子裝置包括一有機發光二極體顯示面板、一偏振片、一第一四分之一波片以及一光感測積體電路。該偏振片位於該有機發光二極體顯示面板的上方，具有一第一偏振方向。該第一四分之一波片位在該有機發光二極體顯示面板及該偏振片之間。該光感測積體電路位於該有機發光二極體顯示面板的下方。該光感測積體電路包含一基板、一晶片、一第一光學元件、一第二光學元件、一封裝體及一第二四分之一波片。該晶片位於該基板上，其中該晶片具有一第一光學感測器及一第二光學感測器分別產生一第一感測值及一第二感測值。該第一光學元件位於該第一光學感測器上並且包含一第一透明基底及一第一偏振結構位於該第一透明基底與該第一光學感測器之間，其中該第一偏振結構具有一第二偏振方向。該第二光學元件位於該第二光學感測器上並且包含一第二透明基底及一第二偏振結構位於該第二透明基底與該第二光學感測器之間，其中該第二偏振結構具有垂直於該第二偏振方向的一第三偏振方向。該封裝體與該基板之間形成一容置空間以容納該晶片、該第一光學元件及該第二光學元件，並且該封裝體具有一開口正對於該第一光學感測器及該第二光學感測器。該第二四分之一波片裝設在該開口以覆蓋該第一光學感測器及該第二光學感測器。

根據本發明，一種光感測積體電路包括一基板、一晶片、一第一光學元件、一第二光學元件、一封裝體以及一四分之一波片。該晶片位於該基板上，其中該晶片具有一第一光學感測器及一第二光學感測器分別產生一第一感測值及一第二感測值。該第一光學元件位於該第一光學感測器上並且包含一第一透明基底及一第一偏振結構位於該第一透明基底與該第一光學感測器之間，其中該第一偏振結構具有一第一偏振方向。該第二光學元件位於該第二光學感測器上並且包含一第二透明基底及一第二偏振結構位於該第二透明基底與該第二光學感測器之間，其中該第二偏振結構具有垂直於該第一偏振方向的一 第二偏振方向。該封裝體與該基板之間形成一容置空間以容納該晶片、該第一光學元件及該第二光學元件，並且該封裝體具有一開口正對於該第一光學感測器及該第二光學感測器。該四分之一波片裝設在該開口以覆蓋該第一光學感測器及該第二光學感測器。

根據本發明，一種電子裝置包括一有機發光二極體顯示面板、一偏振片、一第一四分之一波片以及一光感測積體電路。該偏振片位於該有機發光二極體顯示面板的上方，具有一第一偏振方向。該第一四分之一波片位在該有機發光二極體顯示面板及該偏振片之間。該光感測積體電路位於該有機發光二極體顯示面板的下方。該光感測積體電路包含：一基板、一晶片、一光學元件、一封裝體及一第二四分之一波片。該晶片位於該基板上，其中該晶片具有一第一光學感測器及一第二光學感測器分別產生一第一感測值及一第二感測值。該光學元件位於該第一光學感測器及該第二光學感測器上並且包含一透明基底、一第一偏振結構及一第二偏振結構，其中該第一偏振結構位於該透明基底與該第一光學感測器之間，該第二偏振結構位於該透明基底與該第二光學感測器之間，該第一偏振結構具有一第二偏振方向，該第二偏振結構具有垂直於該第二偏振方向的一第三偏振方向。該封裝體與該基板之間形成一容置空間以容納該晶片及該光學元件，並且該封裝體具有一開口正對於該第一光學感測器及該第二光學感測器。該第二四分之一波片裝設在該開口以覆蓋該第一光學感測器及該第二光學感測器。

根據本發明，一種光感測積體電路包括一基板、一晶片、一光學元件、一封裝體以及一四分之一波片。該晶片位於該基板上，其中該晶片具有一第一光學感測器及一第二光學感測器分別產生一第一感測值及一第二感測值。該光學元件位於該第一光學感測器及該第二光學感測器上並且包含一透明基底、一第一偏振結構及一第二偏振結構，其中該第一偏振結構位於該透明基 底與該第一光學感測器之間，該第二偏振結構位於該透明基底與該第二光學感測器之間，該第一偏振結構具有一第一偏振方向，該第二偏振結構具有垂直於該第一偏振方向的一第二偏振方向。該封裝體與該基板之間形成一容置空間以容納該晶片及該光學元件，並且該封裝體具有一開口正對於該第一光學感測器及該第二光學感測器。該四分之一波片裝設在該開口以覆蓋該第一光學感測器及該第二光學感測器。

10:光感測積體電路

12:基板

14:晶片

142:光學感測器

144:光學感測器

16:光學元件

162:透明基底

164:偏振結構

1642:金屬線

1644:金屬線

1646:金屬線

166:透明保護層

18:光學元件

182:透明基底

184:偏振結構

186:透明保護層

20:打線

22:封裝體

24:容置空間

26:四分之一波片

30:光感測積體電路

32:光學元件

322:透明基底

324:偏振結構

326:偏振結構

328:透明保護層

40:電子裝置

42:偏振片

44:四分之一波片

46:OLED顯示面板

P1:偏振方向

P2:偏振方向

P3:偏振方向

L1:環境光

L2:線偏振光

L3:圓偏振光

L4:線偏振光

圖1顯示本發明光感測積體電路的第一實施例的剖面圖。

圖2顯示圖1的光感測積體電路的上視圖。

圖3為圖1中偏振結構的局部放大圖。

圖4顯示圖1中光學元件的放大圖。

圖5至圖9顯示圖1的光感測積體電路的封裝流程。

圖10顯示本發明光感測積體電路的第二實施例的剖面圖。

圖11顯示使用圖1的光感測積體電路的電子裝置。

圖1顯示本發明的光感測積體電路10的剖面圖，圖2顯示本發明的光感測積體電路10的上視圖。光感測積體電路10包括基板12、晶片14、光學元件16及18、打線20、封裝體22及四分之一波片26。晶片14位於基板12上，且晶片14具有二個光學感測器142及144用以感測光線以分別產生感測值C1及C2。在一實施例中，光學感測器142及144可以是但不限於光二極體(photodiode)。光學元件16位於光學感測器142上並且包含透明基底162、偏振結構164及透明保護層166。偏振結構164位於透明基底162與光學感測器142之間，且具有偏振方向P1。為了避免光學元件16放到晶片14上時，偏振結構164與晶片14碰撞而損毀，透明 保護層166被配置在偏振結構164及光學感測器142之間，並且包覆偏振結構164。光學元件18位於光學感測器144上並且包含透明基底182、偏振結構184及透明保護層186。偏振結構184位於透明基底182與光學感測器144之間，且具有垂直於偏振方向P1的偏振方向P2。為了避免光學元件18放到晶片14上時，偏振結構184與晶片14碰撞而損毀，透明保護層186被配置在偏振結構184及光學感測器144之間，並且包覆偏振結構184。打線20連接基板12及晶片14，以使晶片14上的訊號或資料可傳送至基板12上。封裝體22與基板12之間形成一容置空間24以容納晶片14、光學元件16及18以及打線20，封裝體22具有一開口222(參見圖9)正對於光學感測器142及144。四分之一波片26裝設在封裝體22的開口222以覆蓋光學感測器142及144。

在圖1的光感測積體電路10中，偏振結構164是位在透明基底162之下靠近光學感測器142，能夠確保進入光學感測器142的光線必然會通過偏振結構164。如果是將偏振結構164設置於透明基底162之上而遠離光學感測器142，某些光線，例如無偏振態的光線或垂直於偏振方向P1的偏振光，可能沒經過偏振結構164，而是從透明基底162的側邊進入光學感測器142，影響到光學感測器142的感測結果。同樣的，偏振結構184是透過透明保護層186貼附在光學感測器144上，因此進入光學感測器144的光線也必然要通過偏振結構184，避免非預期的光線，例如無偏振態的光線或垂直於偏振方向P2的偏振光，進入光學感測器144。

圖3為圖1中偏振結構164的局部放大圖。偏振結構164是由多條平行於偏振方向P1的金屬線1642、1644及1646構成，其中金屬線1642、1644及1646的線高(height)H可以是但不限於200nm~300nm，金屬線1642、1644及1646的線寬(width)W可以是但不限於30nm~80nm，相鄰金屬線之間的線間(space)S可以是但不限於20nm~100nm。金屬線1642、1644及1646的材質可以是鋁或金，但不限 於此。偏振結構184類似於偏振結構164，差別在於偏振結構184的金屬線是平行於偏振方向P2。

圖4為圖1中光學元件16的放大圖。為了保護偏振結構164，透明保護層166的厚度T需大於金屬線1642、1644及1646的線高H。同樣的，光學元件18的透明保護層186的厚度T也會大於偏振結構184的金屬線的線高H。在一實施例中，透明保護層166及186的厚度T為1um，但本發明不限於此。

在一實施例中，透明基底162、透明基底182及四分之一波片26可以是光學玻璃，但本發明不限於此，透明基底162、透明基底182及四分之一波片26也可以是其他耐熱的透明材料。

圖5至圖9顯示光感測積體電路10的封裝流程。首先進行圖5的步驟S100，將晶片14固定在基板12上，如圖6所示。在一實施例中，晶片14可以藉由晶片黏結薄膜(Die Attach Film；DAF)貼附在基板12上，接著再進行烘烤以使晶片14固定在基板12上。在晶片14固定在基板12上後進行圖5的步驟S102，將光學元件16及18配置在晶片14上，如圖7所示。在一實施例中，光學元件16及18可以藉由黏著矽膠貼附在晶片14上，接著再進行烘烤以使光學元件16及18固定在晶片14上。在光學元件16及18固定在晶片14上後進行圖5的步驟S104，進行打線程序以在基板12及晶片14之間形成打線20，如圖8所示。在完成打線20後進行圖5的步驟S106，將封裝體22固定在基板12上，如圖9所示。在一實施例中，封裝體22可以藉由黏著矽膠貼附在基板12上，接著再進行烘烤以使封裝體22固定在基板12上。在將封裝體22固定在基板12上後進行圖5的步驟S108，將四分之一波片26裝設在封裝體22的開口222上以完成本發明的光感測積體電路10，如圖1所示。在一實施例中，四分之一波片26可以藉由黏著矽膠貼附在封裝體22上，接著再進行烘烤以使四分之一波片26固定在封裝體22上。

習知的光感測積體電路中，可透過晶片14的金屬層在光學感測器 142及144上形成偏振結構，但此偏振結構的線寬會受限於晶片14的製程，而且較不易製作，造成晶片14的良率偏低。本發明將偏振結構164及184先分別製作在透明基底162及182上後，再貼附至光學感測器142及144上，因此偏振結構的線寬不必受限於晶片14的製程，而且更容易製作。

圖10顯示本發明的光感測積體電路的另一實施例的剖面圖。光感測積體電路30與光感測積體電路10同樣包括基板12、晶片14、打線20、封裝體22及四分之一波片26，差別在於，光感測積體電路30只使用一個光學元件32。光學元件32位於光學感測器142及144上並且包含透明基底322、偏振結構324、偏振結構326及透明保護層328。偏振結構324位於透明基底322與光學感測器142之間，且具有偏振方向P1。偏振結構326位於透明基底322與光學感測器144之間，且具有垂直於偏振方向P1的偏振方向P2。為了避免光學元件42放到晶片14上時，偏振結構324及326與晶片14碰撞而損毀，透明保護層328被配置在偏振結構324及光學感測器142之間，以及在偏振結構326與光學感測器144之間，並且包覆偏振結構324及326。

光感測積體電路30的封裝流程與光感測積體電路10幾乎相同，可參照圖5的封裝流程，差異在於，光感測積體電路30的封裝流程在步驟S102時，將光學元件32配置在晶片14上。在一實施例中，光學元件32可以藉由黏著矽膠貼附在晶片14上，接著再進行烘烤以使光學元件32固定在晶片14上。

圖11顯示使用本發明的光感測積體電路10的電子裝置40。電子裝置40包括偏振片42、四分之一波片44、OLED顯示面板46及光感測積體電路10。偏振片42位於OLED顯示面板46的上方，且具有偏振方向P3。四分之一波片44位在偏振片42及OLED顯示面板46之間。光感測積體電路10位於OLED顯示面板46的下方。在此實施例中，偏振片42的偏振方向P3是平行於偏振結構164的偏振方向P1，但本發明不限於此，偏振方向P3與偏振方向P1之間也可以具有大於0度 且小於90度的夾角。

在一實施例中，光感測積體電路10為一環境光感測器用以偵測電子裝置40外部的環境光強度。當電子裝置40外部的無偏振態(non-polarized)的環境光L1通過偏振片42後將成為具有偏振方向P3的線偏振光(linearly polarized light)L2。線偏振光L2再通過四分之一波片44後將成為圓偏振光L3。接著，當圓偏振光L3通過光感測積體電路10的四分一波片26後，圓偏振光L3會恢復為具有偏振方向P3的線偏振光L4。由於光感測積體電路10中光學元件16的偏振結構164的偏振方向P1平行於偏振方向P3，因此線偏振光L4可以通過偏振結構164進入光學感測器142。光感測積體電路10中光學元件18的偏振結構184的偏振方向P2垂直於偏振方向P3，因此線偏振光L4會被偏振結構184阻擋而無法進入光學感測器144。同時，OLED顯示面板46也可能會產生光線L5至光感測積體電路10，由於光線L5是無偏振態，因此光線L5通過四分之一波片26後幾乎不受影響。接著，光線L5會被偏振結構164及184濾除一部分。由於偏振結構164的偏振方向P1垂直於偏振結構184的偏振方向P2，因此可視為偏振結構164允許一半的光線L5進入光學感測器142，而偏振結構184也允許一半的光線L5進入光學感測器144。換言之，光學感測器142將產生感測值C1=L4+L5/2，而光學感測器144將產生感測值C2=L5/2，最後將感測值C1減去感測值C2即可消除OLED顯示面板46的干擾，得到線偏振光L4，進而能夠準確判斷環境光L1的強度。在一實施例中，圖11中的光感測積體電路10也可以用光感測積體電路30取代。

在上述實施例中，光感測積體電路10或30為一環境光感測器，但本發明不限於此，光感測積體電路10或30也可以是其他光學感測器，例如接近感測器、距離感測器或屏下指紋感測器。

在傳統的電子裝置中，四分之一波片與環境光感測器是二個獨立元件，四分之一波片是設置在環境光感測器的封裝體之上，因此傳統的電子裝 置會有較大的厚度。此外，在組裝電子裝置時，四分之一波片與環境光感測器中的光學感測器需要準確對位，因此組裝工序較複雜，而且一旦組裝出現偏差，光路徑就可出現誤差，進而導致錯誤的偵測結果。本發明將四分之一波片26整合在光感測積體電路10或30中，因此可以減少電子裝置40的厚度，而且在光感測積體電路10或30的封裝過程中，四分之一波片26已與光學感測器142及144完成對位，因此組裝電子裝置40的工序可以被簡化，也不會因電子裝置40的組裝出現偏差導致錯誤的偵測結果。

以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由之後的申請專利範圍及其均等來決定。

10:光感測積體電路

12:基板

14:晶片

142:光學感測器

144:光學感測器

16:光學元件

162:透明基底

164:偏振結構

166:透明保護層

18:光學元件

182:透明基底

184:偏振結構

186:透明保護層

20:打線

22:封裝體

24:容置空間

26:四分之一波片

Claims (22)

1. 一種電子裝置，包括：一有機發光二極體顯示面板；一偏振片，位於該有機發光二極體顯示面板的上方，具有一第一偏振方向；一第一四分之一波片，位在該有機發光二極體顯示面板及該偏振片之間；以及一光感測積體電路，位於該有機發光二極體顯示面板的下方，其中該光感測積體電路包含：一基板；一晶片，位於該基板上，其中該晶片具有一第一光學感測器及一第二光學感測器分別產生一第一感測值及一第二感測值；一第一光學元件，位於該第一光學感測器上並且包含一第一透明基底及一第一偏振結構位於該第一透明基底與該第一光學感測器之間，其中該第一偏振結構具有一第二偏振方向；一第二光學元件，位於該第二光學感測器上並且包含一第二透明基底及一第二偏振結構位於該第二透明基底與該第二光學感測器之間，其中該第二偏振結構具有垂直於該第二偏振方向的一第三偏振方向；一封裝體，與該基板之間形成一容置空間以容納該晶片、該第一光學元件及該第二光學元件，並且該封裝體具有一開口正對於該第一光學感測器及該第二光學感測器；以及一第二四分之一波片，裝設在該開口以覆蓋該第一光學感測器及 該第二光學感測器。
2. 如請求項1的電子裝置，其中該第一偏振方向平行於該第二偏振方向。
3. 如請求項1的電子裝置，其中該第一光學元件還包括一第一透明保護層在該第一偏振結構及該第一光學感測器之間，該第二光學元件還包括一第二透明保護層在該第二偏振結構及該第二光學感測器之間。
4. 如請求項3的電子裝置，其中該第一偏振結構包括多條平行於該第二偏振方向的第一金屬線，該第二偏振結構包括多條平行於該第三偏振方向的第二金屬線，該第一透明保護層的厚度大於該第一金屬線的厚度，該第二透明保護層的厚度大於該第二金屬線的厚度。
5. 如請求項3的電子裝置，其中該第一或第二透明保護層的厚度為1um。
6. 如請求項1的電子裝置，其中該第一透明基底及該第二透明基底包括光學玻璃。
7. 一種光感測積體電路，包括：一基板；一晶片，位於該基板上，其中該晶片具有一第一光學感測器及一第二光學感測器分別產生一第一感測值及一第二感測值；一第一光學元件，位於該第一光學感測器上並且包含一第一透明基底及一第一偏振結構位於該第一透明基底與該第一光學感測器之間，其中該第一偏振結構具有一第一偏振方向；一第二光學元件，位於該第二光學感測器上並且包含一第二透明基 底及一第二偏振結構位於該第二透明基底與該第二光學感測器之間，其中該第二偏振結構具有垂直於該第一偏振方向的一第二偏振方向；一封裝體，與該基板之間形成一容置空間以容納該晶片、該第一光學元件及該第二光學元件，並且該封裝體具有一開口正對於該第一光學感測器及該第二光學感測器；以及一四分之一波片，裝設在該開口以覆蓋該第一光學感測器及該第二光學感測器。
8. 如請求項7的光感測積體電路，其中該第一光學元件還包括一第一透明保護層在該第一偏振結構及該第一光學感測器之間，該第二光學元件還包括一第二透明保護層在該第二偏振結構及該第二光學感測器之間。
9. 如請求項8的光感測積體電路，其中該第一偏振結構包括多條平行於該第一偏振方向的第一金屬線，該第二偏振結構包括多條平行於該第二偏振方向的第二金屬線，該第一透明保護層的厚度大於該第一金屬線的線高，該第二透明保護層的厚度大於該第二金屬線的線高。
10. 如請求項8的光感測積體電路，其中該第一或第二透明保護層的厚度為1um。
11. 如請求項7的光感測積體電路，其中該第一透明基底及該第二透明基底包括光學玻璃。
12. 一種電子裝置，包括：一有機發光二極體顯示面板； 一偏振片，位於該有機發光二極體顯示面板的上方，具有一第一偏振方向；一第一四分之一波片，位在該有機發光二極體顯示面板及該偏振片之間；以及一光感測積體電路，位於該有機發光二極體顯示面板的下方，其中該光感測積體電路包含：一基板；一晶片，位於該基板上，其中該晶片具有一第一光學感測器及一第二光學感測器分別產生一第一感測值及一第二感測值；一光學元件，位於該第一光學感測器及該第二光學感測器上並且包含一透明基底、一第一偏振結構及一第二偏振結構，其中該第一偏振結構位於該透明基底與該第一光學感測器之間，該第二偏振結構位於該透明基底與該第二光學感測器之間，該第一偏振結構具有一第二偏振方向，該第二偏振結構具有垂直於該第二偏振方向的一第三偏振方向；一封裝體，與該基板之間形成一容置空間以容納該晶片及該光學元件，並且該封裝體具有一開口正對於該第一光學感測器及該第二光學感測器；以及一第二四分之一波片，裝設在該開口以覆蓋該第一光學感測器及該第二光學感測器。
13. 如請求項12的電子裝置，其中該第一偏振方向平行於該第二偏振方向。
14. 如請求項12的電子裝置，其中該光學元件還包括一透明保護層在 該第一偏振結構及該第一光學感測器之間，且在該第二偏振結構及該第二光學感測器之間。
15. 如請求項14的電子裝置，其中該第一偏振結構包括多條平行於該第二偏振方向的第一金屬線，該第二偏振結構包括多條平行於該第三偏振方向的第二金屬線，該透明保護層的厚度大於該第一及第二金屬線的線高。
16. 如請求項14的電子裝置，其中該透明保護層的厚度為1um。
17. 如請求項12的電子裝置，其中該透明基底包括光學玻璃。
18. 一種光感測積體電路，包括：一基板；一晶片，位於該基板上，其中該晶片具有一第一光學感測器及一第二光學感測器分別產生一第一感測值及一第二感測值；一光學元件，位於該第一光學感測器及該第二光學感測器上並且包含一透明基底、一第一偏振結構及一第二偏振結構，其中該第一偏振結構位於該透明基底與該第一光學感測器之間，該第二偏振結構位於該透明基底與該第二光學感測器之間，該第一偏振結構具有一第一偏振方向，該第二偏振結構具有垂直於該第一偏振方向的一第二偏振方向；一封裝體，與該基板之間形成一容置空間以容納該晶片及該光學元件，並且該封裝體具有一開口正對於該第一光學感測器及該第二光學感測器；以及一四分之一波片，裝設在該開口以覆蓋該第一光學感測器及該第二光學感測器。
19. 如請求項18的光感測積體電路，其中該光學元件還包括一透明保護層在該第一偏振結構及該第一光學感測器之間，且在該第二偏振結構及該第二光學感測器之間。
20. 如請求項19的光感測積體電路，其中該第一偏振結構包括多條平行於該第一偏振方向的第一金屬線，該第二偏振結構包括多條平行於該第二偏振方向的第二金屬線，該透明保護層的厚度大於該第一金屬線及該第二金屬線的線高。
21. 如請求項19的光感測積體電路，其中該透明保護層的厚度為1um。
22. 如請求項18的光感測積體電路，其中該透明基底包括光學玻璃。

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