光學(xué)傳感器和具有其的電子器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 根據(jù)示范實施方式的裝置和方法總體而言涉及傳感器，例如能夠檢測紫外（UV) 光的量的光學(xué)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)ISO 21348的規(guī)則，具有400nm或更小的波長的UV光基于波長而被分成各種 波帶。通過太陽光到達地球表面的UV光的98%或更多是UV-A范圍的UV光。UV-A光具 有315nm至400nm的波長。UV-A光對人的皮膚有影響，并會引起例如皮膚變黑現(xiàn)象或皮膚 老化。來自太陽光的具有280nm至315nm波長的UV光被定義為UV-B范圍的UV光（在下 文，該UV光也可以被稱為"UV-B光"）。到達地球表面的來自太陽光的UV光的大約2 %是 UV-B光。UV-B光對人體會具有嚴重的影響，引起例如皮膚癌、白內(nèi)障或紅斑現(xiàn)象。大部分 UV-B光被臭氧層吸收。然而，由于近來的臭氧層耗盡，到達地球表面的UV-B光的量已經(jīng)增 加，由此增加了嚴重的環(huán)境問題。UV-C范圍的UV光（在下文，該UV光也可以被稱為"UV-C 光"）具有在l〇〇nm-280nm范圍內(nèi)的波長。大部分UV-C光被大氣吸收且?guī)缀醪坏竭_地球表 面。然而，UV-C光到達地球表面的臭氧層已經(jīng)被耗盡的區(qū)域，諸如南半球。UV光在人體上 的影響被不同地量化，UV指數(shù)表示量化的影響且被定義為通過合計在各個波長的加權(quán)值和 UV強度的乘積而獲得的值。
[0003] 由于大氣環(huán)境的變化和休閑運動的文化開展等等，在日常生活中增加了對UV光 的暴露。UV指數(shù)使公眾知悉暴露于UV光的危險從而防止過度暴露于UV光。當防止了過度 暴露于UV光時，公眾可以保持健康的生命，可以抑制社會醫(yī)藥費用的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了計算UV指數(shù)，一個或多個示范實施方式提供能夠檢測UV光的量的傳感器， 例如，光學(xué)傳感器。作為光學(xué)傳感器，可以使用基于無機材料（諸如碳化硅（SiC)、氮化鎵 (GaN)、氮化銦鎵（InGaN)或氮化鋁鎵（AlGaN))的半導(dǎo)體型UV傳感器。半導(dǎo)體型UV傳感 器可以配置為根據(jù)諸如帶隙的電特征測量具有在預(yù)定范圍的波長的UV光的量，但難以測 量具有另一范圍的波長的UV光。此外，由于半導(dǎo)體型UV傳感器表現(xiàn)出根據(jù)入射角的嚴重 的測量偏差，其在計算正確的UV指數(shù)方面具有局限性。
[0005] 當廣角鏡頭安裝在光學(xué)傳感器上時，可以減小根據(jù)入射角的測量偏差。這是因為 安裝在光學(xué)傳感器上的廣角鏡頭折射入射角，使得入射角可以減小。由于使用廣角鏡頭增 加了折射率，可以保持根據(jù)入射角的相對靈敏度。然而，由于鏡頭表面上的反射率增加，所 以入射在光學(xué)傳感器上的光的絕對量會減小。此外，由于廣角鏡頭的安裝，裝備有例如UV 指數(shù)測量裝置的光學(xué)傳感器的電子器件的尺寸會增加。
[0006] 因此，示范實施方式的多個方面提供能夠減小根據(jù)入射角的光量測量偏差例如UV 光測量偏差的光學(xué)傳感器和包括光學(xué)傳感器的電子器件。
[0007] 此外，示范實施方式的多個方面提供一種易于小型化并且能夠減小根據(jù)入射角的 測量偏差的光學(xué)傳感器和包括光學(xué)傳感器的電子器件。
[0008] 根據(jù)示范實施方式的一方面，提供一種光學(xué)傳感器，包括：光波導(dǎo)，包含光致變色 材料；光發(fā)射器，配置為發(fā)射可見光以入射在光波導(dǎo)上；以及光接收器，配置為檢測從光發(fā) 射器發(fā)射且穿過光波導(dǎo)行進的可見光，其中當光波導(dǎo)暴露于紫外（UV)光時，光波導(dǎo)對于可 見光的透射率可以通過光致變色材料而改變。
[0009] 光致變色材料可以包括以下至少之一：二芳基乙烯、螺吡喃、螺噁嗪、苯并吡喃、俘 精酸酐和俘精酰亞胺、二芳基乙烯及相關(guān)化合物、螺二氫中氮茚、偶氮化合物、多環(huán)芳香烴 化合物、縮苯胺（anils)及相關(guān)化合物、多環(huán)醌（迫位芳氧基醌（periaryloxyquinones))、 萘嵌間二氮雜苯螺環(huán)己二稀酮（Perimidinespirocyclohexadienones)、紫羅喊 (viologens)及三芳基甲燒系衍生化合物。
[0010] 光致變色材料可以包括以下至少之一 ：4_叔丁基-4' -甲氧基二苯甲酰甲烷、 abe;rch;romeTM540、N-乙氧基肉桂酸-3'（N-ethoxycinnamate-3'）、3'-二甲基螺（2H-5-硝 基-1-苯并吡喃-2, 2'-吲噪啉）、二芳基乙稀、1-苯氧基蒽醌（Ι-phenoxyanthraquinone)、 6-N02BIPS、側(cè)鏈聚合物液晶（SPLC)、二螺[吲哚啉-萘并噁嗪](bis-SPO)、螺噁嗪部分和 2_ 甲氧基萘基團（spirooxazine moiety and a 2-methoxynaphthalene group，SPO-NPh)、 萘并噁嘆螺吲噪啉（naphthoxazine spiro indoline，N0S)、螺吡喃、2'-乙基己基-4-甲氧 基-肉桂酸鹽、雜靠厄二蒽酮內(nèi)過氧化物（heterocoerdianthrone endoperoxide，HECDP0) 和1，2_二雜芳基乙稀類化合物（1，2-dihetarylethenes)。
[0011] 光致變色材料可以包括1102和AgCl中的至少一種。
[0012] 光波導(dǎo)可以包括提供在一端的光入射表面和提供在另一端的光發(fā)射表面，光入射 表面和光發(fā)射表面可以形成為關(guān)于光波導(dǎo)的縱向傾斜。
[0013] 光學(xué)傳感器可以包括具有形成在其一側(cè)上的光波導(dǎo)凹陷的襯底，其中光波導(dǎo)形成 在光波導(dǎo)凹陷中。
[0014] 光發(fā)射器和光接收器可以設(shè)置在襯底的該一側(cè)上，光發(fā)射器和光接收器的光軸可 以分別在關(guān)于光入射表面和光發(fā)射表面傾斜的方向上排列。
[0015] 光學(xué)傳感器可以包括襯底，每個光發(fā)射器和光接收器可以安裝在襯底上，其中光 波導(dǎo)可以形成為在襯底的一側(cè)上突出，每個光發(fā)射器和光接收器可以設(shè)置在光波導(dǎo)內(nèi)。
[0016] 光學(xué)傳感器可以包括形成在光波導(dǎo)的表面上的光屏蔽膜，該光屏蔽膜配置為阻擋 可見光從外部入射在光接收器上。
[0017] 從光發(fā)射器發(fā)射的可見光可以被光屏蔽膜反射同時穿過光波導(dǎo)行進以入射在光 接收器上。
[0018] 至少一部分光屏蔽膜可以被去除以將光波導(dǎo)暴露到外部。
[0019] 光學(xué)傳感器可以包括設(shè)置為圍繞光波導(dǎo)的至少周邊的蓋構(gòu)件，其中蓋構(gòu)件阻擋可 見光從外部入射在光接收器上。
[0020] 提供多個光發(fā)射器和多個光接收器，光發(fā)射器的至少一個和光接收器的至少一個 設(shè)置在蓋構(gòu)件內(nèi)部以相應(yīng)于彼此。
[0021] 光學(xué)傳感器可以包括：形成在蓋構(gòu)件頂部上的開口；以及安裝在開口上的濾色 器，其中濾色器透射具有引起包含在光波導(dǎo)中的光致變色材料的顏色改變的波長的UV光 并阻擋具有其他波長的光。
[0022]因此，從光發(fā)射器發(fā)射并被光接收元件檢測的可見光的量可以根據(jù)對于UV光的 暴露量而改變。由此，可以計算UV指數(shù)。
[0023] 根據(jù)另一示范實施方式的一方面，電子器件包括：蓋構(gòu)件，配置為透射光；光中斷 層，形成在蓋構(gòu)件上；開口，形成在光中斷層中；以及至少一個光波導(dǎo)，設(shè)置在蓋構(gòu)件內(nèi)并 配置為相應(yīng)于開口。光波導(dǎo)包含光致變色材料，使得光波導(dǎo)關(guān)于可見光的透射率被配置為 在光波導(dǎo)通過開口暴露于UV光時改變。
[0024] 電子器件可以包括：光發(fā)射器，配置為發(fā)射可見光以入射在光波導(dǎo)上；和光接收 器，配置為檢測從光發(fā)射器發(fā)射并穿過光波導(dǎo)行進的可見光。
[0025] 電子器件可以包括設(shè)置為面對光中斷層的襯底，其中光波導(dǎo)、光發(fā)射器和光接收 器設(shè)置在襯底的一側(cè)上。
[0026] 電子器件可以包括具有形成在襯底的該一側(cè)