用作环境光传感器的光电检测器制造技术

本发明专利技术涉及用作环境光传感器的光电检测器。光电检测器包括被配置成抑制红外(IR)光的滤光片覆盖并产生第一电流(I1)的一个或多个第一光电二极管区域。光电检测器还包括被配置成抑制可见光和IR光的阻光材料覆盖并产生第二电流(I2)的一个或多个第二光电二极管区域。光电检测器还包括不被滤光片覆盖也不被阻光材料覆盖并产生第三电流(I3)的一个或多个第三光电二极管区域。另外，光电检测器包括配置成产生表示第一电流(I1)或第一电流(I1)的缩放版减去第二电流(I2)或第二电流(I2)的缩放版、再减去第三电流(I3)或第三电流(I3)的缩放版的输出的电路。配置成抑制IR光的滤光片可例如为介电反射涂层滤光片、IR吸收涂层滤光片或其组合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例一般涉及用作环境光传感器的光电检测器以及其相关的方法。 现有技术光电检测器可用作环境光传感器(ALS)，例如用作显示器的节能光传感器、在如移 动电话和膝上型电脑的便携设备中用于控制背光、以及用于各种其它类型的亮度级测量和 管理。对于更具体的示例，环境光传感器可通过检测作为控制显示器和/或键盘背光的手 段的亮和暗的环境光条件用以降低整个显示系统的功耗并用以提高液晶显示器(LCD)的 寿命。没有环境光传感器的情况下，IXD显示器背光控制典型地通过手动进行，其中当周围 环境变得较亮时，用户将增加LCD的强度。在使用环境光传感器的情况下，用户可调节LCD 的亮度至用户的偏好，且随着周围环境的变化，显示器亮度调节成使得显示器在相同的感 测级别显得均勻；这使得电池寿命被延长、用户眼疲劳得到缓解以及LCD寿命得到延长。类 似地，没有环境光传感器的情况下，键盘背光的控制极大地取决于用户和软件。例如，由通 过按压键盘对触发器进行触发，或由定时器可将键盘背光点亮10秒中。使用环境光传感器 的情况下，键盘背光仅仅在周围环境为暗时点亮，这将导致较长的电池寿命。为了获得较 好的环境光感测，环境光传感器优选地具有接近于人眼响应的光谱响应并具有优异的红外 (IR)噪声抑制。
技术实现思路
根据一个实施例，光电检测器包括被配置成抑制红外(IR)光的滤光片覆盖并产 生第一电流(I1)的一个或多个第一光电二极管区域。光电检测器还包括被配置成抑制可见 光和红外(IR)光的阻光材料覆盖并产生第二电流I2的一个或多个第二光电二极管区域。 光电检测器还包括不被滤光片也不被阻光材料覆盖并产生第三电流(I3)的一个或多个第 三光电二极管区域。另外，光电检测器包括配置成产生表示第一电流(I1)或第一电流(I1) 的缩放版(scaled version)减去第二电流(I2)或第二电流(I2)的缩放版、再减去第三电 流(I3)或第三电流(I3)的缩放版的输出的电路。根据一个实施例，被阻光材料覆盖的该一 个或多个第二光电二极管区域还被配置成抑制顶光的滤光片覆盖。配置成抑制顶光的滤 光片可例如为介电反射涂层滤光片、顶吸收涂层滤光片或其组合。第三电流(I3)(或其缩 放版)比要减去第三电流(I3)(或其缩放版)的第一电流(I1)(或其缩放版)至少小一个 数量级并优选小两个数量级。这为顶的抑制提供显著改善而不会大量降低可见光的响应。 这也意味着由漏电流导致的第三电流(I3部分(或其缩放版)与由漏电流导致的第一和第 二电流部分(或其缩放版)相比非常小，并因此由漏电流导致的第三电流(I3)部分(或其 缩放版)因其无关紧要而可被忽略。 当包括可见光和顶光的光入射在光电检测器上且部分顶光通过滤光片时由该 一个或多个第一光电二极管区域产生的第一电流(I1)主要表示可见光和通过滤光片的部 分顶光的第一小部分；由该一个或多个第二光电二极管区域产生的第二电流(I2)主要表 示通过滤光片的部分顶光的第二小部分；由该一个或多个第三光电二极管区域产生的第 三电流(I3)主要表示可见光和顶光；并且由电路产生的输出主要表示通过滤光片的大部 分顶光被去除后的可见光。 当没有光入射到光电检测器上时由该一个或多个第一光电二极管区域产生的第 一电流(I1)主要表示第一漏电流；由该一个或多个第二光电二极管区域产生的第二电流 主要表示基本上等于第一漏电流的第二漏电流；并且当输出是由电路产生时，第二漏 电流基本上抵消第一漏电流，从而由该电路产生的输出表示没有检测到光。 根据一个替代实施例，光电检测器不包括任何被阻光材料覆盖的光电二极管区 域。更具体地，光电检测器包括被配置成抑制红外(IR)光的滤光片覆盖并产生第一电流 (I1)的一个或多个第一光电二极管区域。另外，光电检测器包括不被滤光片覆盖并产生第 三电流(I3)的一个或多个另一光电二极管区域。光电检测器还包括配置成产生表示第一电 流(I1)或第一电流(I1)的缩放版减去另一电流(I3)或另一电流(I3)的缩放版的输出的电 路。另一电流(I3)(或其缩放版)比要减去另一电流(I3)(或其缩放版)的第一电流(I1) (或其缩放版)至少小一个数量级并优选小两个数量级。这为顶光的抑制提供非常显著的 改善而不会过于降低可见光的响应。当包括可见光和顶光的光与入射到光电检测器上且 部分顶光通过滤光片时由该一个或多个第一光电二极管区域产生的第一电流(I1)主要 表示可见光和通过滤光片的部分顶光的一小部分；由该一个或多个另一光电二极管区域 产生的另一电流(I3)主要表示可见光和顶光；并且由电路产生的输出主要表示通过滤光 片的大部分顶光被去除后的可见光。 本专利技术的实施例还涉及用于产生具有合乎需要的光谱响应的输出的方法。根据一 个实施例，产生的第一电流(I1)主要表示可见光和通过滤光片的部分顶光的第一小部分。另外，产生的第二电流(I2)主要表示通过滤光片的部分顶光的第二小部分。而且，产生的 第三电流(I3)主要表示可见光和顶光。所产生的输出表示第一电流(I1)或第一电流(I1) 的缩放版减去第二电流(I2)或第二电流(I2)的缩放版并减去第三电流(I3)或第三电流的缩放版，其中输出主要表示通过滤光片的顶光的几乎所有部分被去除后的可见光。根据另一个实施例，产生的第一电流(I1)主要表示可见光和通过滤光片的部分顶 光的一小部分。另外，产生的另一电流(I3)主要表示可见光和顶光。产生的输出表示第 一电流(I1)或第一电流(I1)的缩放版减去另一电流(I3)或第三电流(I3)的缩放版，其中 输出主要表示通过滤光片的顶光的几乎所有部分被去除后的可见光。进一步和可选的实施例，以及本专利技术的实施例的和特征、方面和优点将随着下面 陈述的详细说明、附图和权利要求而变得明显。实现本专利技术的方式附图说明图1示出没有例如使用覆盖检测器的滤光片进行任何光谱响应整形的光电检测 器的示例性的光谱响应。图2示出人眼的典型的光谱响应。从图1和图2可以理解，使用 光电检测器作为环境光传感器的一个问题是其同时检测可见光和的非可见光，非可见光例 如始于700nm的顶光。与此相反，从图2可知人眼不能检测顶光。因此，光电检测器的响 应与人眼的响应显著不同，特别是当光是由产生大量顶光的白炽光源产生的时候。如果光 电检测器用作环境光传感器，例如用于调整背光等，将显著劣于最佳调整。使用光电检测器作为环境光传感器的另一个问题是即使没有光入射到光电检测 器上，光电检测器也将产生相对较小的电流。这一电流，通常称作暗电流或漏电流，是由于 在器件的耗尽区域内的电子和空穴的随机生成且随后被高电场扫描而发生。当光的能级非 常低时，漏电流或暗电流还对光电检测器的输出造成不利影响。图3A示出根据本专利技术的实施例的光电检测器302的俯视图。图3B示出图3A中示 出的光电检测器302的沿着3B-3B线的横截面。在示出的示例性实施例中，光电检测器302 包括光电二极管区域的8X6阵列。光电二极管区域的6X6子阵列被滤光片318覆盖。更具体 地，光电二极管区域的6X6子阵列的一半被滤光片318覆盖并被阻光材料316覆盖，而光电二 极管区域的6X6子阵列的另一半被滤光片318覆盖但并不被阻光材料316覆盖。光电二极管 区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电检测器，包括：被配置成抑制红外（ＩＲ）光的滤光片覆盖并产生第一电流（Ｉ１）的一个或多个第一光电二极管区域；被配置成抑制可见和ＩＲ光的阻光材料覆盖并产生第二电流（Ｉ２）的一个或多个第二光电二极管区域；不被所述滤光片覆盖也不被所述阻光材料覆盖并产生第三电流（Ｉ３）的一个或多个第三光电二极管区域；以及配置成产生表示所述第一电流（Ｉ１）或所述第一电流（Ｉ１）的缩放版减去所述第二电流（Ｉ２）或所述第二电流（Ｉ２）的缩放版、再减去所述第三电流（Ｉ３）或所述第三电流（Ｉ３）的缩放版的输出的电路。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·郑，X·林，J·琼斯，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US