一种光电感应器件的封装方法及应用.pdf

本发明提供一种光电感应器件的封装方法及应用，用于将光电感应器件整合到显示面板上。光电感应器件是一个自身集成多种功效的器件，采用电路连接的方式使设有光电感应器件的载板与显示面板进行连接。光电感应器件通过光电感应，可以接收环境光信号、直接输出反馈控制信号；光电感应器件也可以通过距离信号的接收响应，并及时反馈数字信号，达到节电和避免误操作的功效。这种封装结构可以有效减小电子产品中元器件的尺寸，减小总体显示器件的尺寸，同时这种新型的封装工艺可以有效简化手机的总体封装流程。

权利要求书
1.  一种光电感应器件的封装方法，其特征在于：所述封装方法包括以下步骤：
1）提供一载板，所述载板两侧分布若干用于电连接的接触点，所述两侧的接触点之 间、所述载板中部设有第一芯片、光电感应器件以及位于所述第一芯片与所述光电 感应器件之间的专用集成电路芯片；所述第一芯片、光电感应器件以及专用集成电 路芯片根据需要采用金线与所述焊点电连接；
2）提供一液晶显示面板，所述液晶显示面板包括设于底层用于和所述载板电连接的 玻璃层；在所述玻璃层两侧镀有与所述接触点对应的若干ITO导电层；同时，在所 述液晶显示面板的玻璃层上、与所述载板上光电感应器件对应的位置涂覆选择性光 学薄膜镀层；
3）电连接所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层，实现所述载板和所述液晶显 示面板的电连接回路。

2.  根据权利要求1所述的光电感应器件的封装方法，其特征在于：所述步骤3）电连接 所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层的具体步骤如下：
a)在所述载板两侧分布的若干接触点上形成锡球；
b)通过回流焊的方式将所述锡球与所述液晶显示控制面板的玻璃层上的ITO电连 接。

3.  根据权利要求1所述的光电感应器件的封装方法，其特征在于：所述步骤3）电连接 所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层的具体步骤如下：
a)提供一导电薄膜；
b)利用放置于所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层之间的所述导电薄膜实现 电连接。

4.  根据权利要求1所述的光电感应器件的封装方法，其特征在于：所述步骤3）电连接 所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层的具体步骤如下：
通过引脚焊接的方式将所述载板上的接触点与所述液晶显示控制面板的ITO导电层 电连接。

5.  一种采用权利要求1至4任意一项所述的方法形成的光电感应器件封装结构，其特征 在于：该封装结构包括
两侧分布若干用于电连接的接触点的载板；所述载板中部设有第一芯片、光电感应器 件以及位于所述第一芯片与所述光电感应器件之间的专用集成电路芯片；所述第一芯片、光 电感应器件以及专用集成电路芯片根据需要采用金线与所述焊点电连接；
底层设有玻璃板的液晶显示面板；所述玻璃层两侧镀有与所述接触点对应的若干ITO导 电层；同时，在所述液晶显示面板的玻璃层上、与所述载板上光电感应器件对应的位置涂覆 选择性光学薄膜镀层；
所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层电连接。

6.  一种应用权利要求5所述的光电感应器件封装结构的集成面板，其特征在于：所述集 成面板包括
显示面板以及位于显示面板上的显示器覆盖层；
所述显示面板和显示器覆盖层之间设有掩蔽层；所述掩蔽层上设有窗口；
所述显示面板包括液晶显示区以及位于液晶显示区周围的支架；
所述支架内、掩蔽层的窗口下方设有封装好的光电感应器件。

7.  根据权利要求6所述的集成面板，其特征在于：所述掩蔽层的窗口下方设有封装好的 光电感应器件采用权利要求1所述的方法形成的。

说明书一种光电感应器件的封装方法及应用
技术领域
本发明涉及光电传感器以及封装技术领域，尤其涉及一种光电感应器件的封装方法及应 用。
背景技术
诸如移动电话、个人电脑等电子设备，除了提供作为显示和操作平台的显示面板外，常 常还包括实现各种功能的光电感应器件。
例如，个人电脑可能使用环境光传感器以测量电脑工作环境中的环境光强度。当检测到 大量的环境光时，可以反馈到控制中心控制屏幕亮度增加以帮助抵消环境光的影响。一些移 动电话包含可检测电话什么时候靠近用户脸的接近传感器。当屏幕接近用户脸时，移动电话 的显示面板可被停止触控功能避免误操作。
如附图1的手机显示面板，其包括显示面板4’以及位于显示面板上方暴露的光电感应 器件3’；所述显示面板包括中心活动区域1’以及位于所述中心活动区域周围的不活动区 域2’。
继续参照附图2所示的显示面板，其包括显示面板4’以及位于显示面板上的显示器覆 盖层7’；所述显示面板4’和显示器覆盖层7’之间设有掩蔽层8’；所述掩蔽层8’上设 有缺口使得位于掩蔽层下方的光电感应器件3’穿透至显示器覆盖层7’；所述显示面板包括 液晶显示区5’以及位于液晶显示区周围的支架6；所述光电感应器件3’独立设置。
液晶控制面板，也称为液晶显示面板。显示面板可被诸如玻璃层的显示面板覆盖层覆 盖。显示面板的中心活动区域可被不活动显示区域包围。不活动区域中的显示面板覆盖层的 下侧可被不透明掩蔽材料覆盖。不透明掩蔽材料下方，可放置液晶的驱动、边框支架等部 件。
现有技术中光电感应器件位于显示面板之外，与显示面板为分立的系统，由光电器件提 供商和显示面板提供商分别提供。封装好的光电感应器件模块，可以包括环境光传感器、距 离传感器、手势识别传感器等多种光电感应器件单元。封装好的光电感应器件模块与显示面 板分别通过独立的电路路径与控制中心相连。一般的光电感应器件模块可以分为光探测芯 片、专用集成电路芯片（ASIC）、光发射器芯片。
现有技术中为防止面板背光光源对光电感应器件的干扰，光电感应器件与显示面板是完 全分立的。光电感应器件一般都会先进行封装，然后将整个功能模块独立安装于显示面板之 外。因此，可视和操作的屏幕显示区域是有限的。而且，封装好的光电感应器件模块也增加 了整个系统的纵向尺寸，影响器件轻薄。
因此，有必要提供一种集成光电感应器件和显示面板的封装工艺已解决上述技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光电感应器件的封装方法及 应用，采用这种结构封装的液晶显示面板，不仅能够集成多种光电感应功能，达到控制液晶 面板的亮度和节电功能，而且可以有效提升液晶面板的效率，在相同的情况可以有效扩大其 显示面积。整体封装可以减小纵向尺寸，让器件更加轻薄。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光电感应器件的封装方法，所述封装 方法包括以下步骤：
1）提供一载板，所述载板两侧分布若干用于电连接的接触点，所述两侧的接触点之 间、所述载板中部设有第一芯片、光电感应器件以及位于所述第一芯片与所述光电 感应器件之间的专用集成电路芯片；所述第一芯片、光电感应器件以及专用集成电 路芯片根据需要采用金线与所述焊点电连接；
2）提供一液晶显示面板，所述液晶显示面板包括设于底层用于和所述载板电连接的 玻璃层；在所述玻璃层两侧镀有与所述接触点对应的若干ITO导电层；同时，在所 述液晶显示面板的玻璃层上、与所述载板上光电感应器件对应的位置涂覆选择性光 学薄膜镀层；
3）电连接所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层，实现所述载板和所述液晶显 示面板的电连接回路。
优选地，所述步骤3）电连接所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层的具体步骤如 下：
a)在所述载板两侧分布的若干接触点上形成锡球；
b)通过回流焊的方式将所述锡球与所述液晶显示控制面板的玻璃层上的ITO电连 接。
优选地，所述步骤3）电连接所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层的具体步骤如 下：
a)提供一导电薄膜；
b)利用放置于所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层之间的所述导电薄膜实现 电连接。
优选地，所述步骤3）电连接所述接触点和与该接触点对应的ITO导电层的具体步骤如 下：
通过引脚焊接的方式将所述载板上的接触点与所述液晶显示控制面板的ITO导电层电连 接。
本发明还提供一种采用上述方法形成的光电感应器件的封装结构，该封装结构包括两 侧分布若干用于电连接的接触点的载板；所述载板中部设有第一芯片、光电感应器件以及位 于所述第一芯片与所述光电感应器件之间的专用集成电路芯片；所述第一芯片、光电感应器 件以及专用集成电路芯片根据需要采用金线与所述焊点电连接；底层设有玻璃板的液晶显示 面板；所述玻璃层两侧镀有与所述接触点对应的若干ITO导电层；同时，在所述液晶显示面 板的玻璃层上、与所述载板上光电感应器件对应的位置涂覆选择性光学薄膜镀层；所述接触 点和与该接触点对应的ITO导电层电连接。
本发明还提供一种应用上述光电感应器件封装结构的集成面板，所述集成面板包括显示 面板以及位于显示面板上的显示器覆盖层；所述显示面板和显示器覆盖层之间设有掩蔽层； 所述掩蔽层上设有缺口；所述显示面板包括液晶显示区以及位于液晶显示区周围的支架和一 些驱动电路模块；所述支架内、掩蔽层的窗口下方设有一同封装的光电感应器件。
本发明不仅集成将光电感应的多重功能，同时整合了这种光电感应器与手机显示控制面 板，使其成为手机面板一体化生产的一部分。不仅有效的减小了光电感应器的体积，同时简 化了手机生产的流程。光电感应器件，自身功耗非常小，通过数字信号的及时反馈输出，可 以有效降低手机屏幕的能耗，达到节电的功效。集成了光电感应器件的液晶显示控制面板， 可以有效提高面板的显示区域。本发明的封装工艺简单，效果显著，且兼容于一般的半导体 工艺，适用于工业生产。
附图说明
图1显示为现有的TFT显示面板的结构示意图。
图2显示为现有的TFT显示面板的截面图。
图3显示为本发明TFT显示面板的截面图。
图4显示为本发明载板的结构示意图。
图5为图4的俯视图。
图6显示为本发明载板的上器件连接示意图。
图7显示为本发明液晶显示面板的俯视图。
图8显示为载板的接触点上设有锡球的结构示意图。
图9显示为载板和液晶显示面板采用锡球连接的结构示意图。
图10显示为本发明载板和液晶显示面板使用表面贴装技术作为电极连接所呈现的结构 示意图。
元件标号说明
1’、1                 中心活动区域
2’、2                 不活动区域
3’、3                 光电感应器件
4’、4                 显示面板
5’、5                 液晶显示区
6’、6                 支架
7’、7                 显示器覆盖层
8’、8                 掩蔽层
31                     载板组件
311                    载板
312                    第一芯片
313                    专用集成电路芯片
314                    光电感应芯片
315                    接触点
316                    金线
32                     液晶显示面板
321                    玻璃板
322                    ITO导电层
323                    镀层
33                     锡球
34                     导电薄膜/引脚
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图所示。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的 基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及 尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型 态也可能更为复杂。
请参阅图3所示，本发明提供一种集成光电器件和液晶显示面板的新型结构和封装工艺 方法，所述新型结构至少包括以下几个部分：
一种液晶显示面板，包括处于显示面板4中心的液晶显示区域5和环绕中心显示区的辅 助区域6。显示区域即提供显示和操控的屏幕，周围辅助区域提供空间用于安装显示驱动电 路、边框支架等辅助部件。还包括显示器覆盖层7，提供对液晶显示面板的保护和支撑作 用，材料可以是透明的玻璃、蓝宝石或者塑料。
还包括一层不透明的掩蔽层8，掩蔽层8位于显示器覆盖层7下方、显示面板层4上方， 提供对无需透光区域的掩蔽作用，可以使用不透明墨水或一层不透明薄膜作为掩蔽层。所述 掩蔽层上设有窗口。
还包括集成于液晶显示区域5周边辅助区域内的光电感应器件3。通过一体集成封装的形 式，将光电感应器件与显示驱动电路、边框支架封装同时封装于显示面板周边辅助区域内。 光电感应器件可以包括环境光传感器、近距离传感器、手势识别传感器等。
请参照附图所示，本发明封装中，主要考虑将光电感应器件的三个部分集成封装起来， 包括光发射器312、光探测器314以及专用集成电路芯片313。这几个器件可以是分立器件， 即由不同芯片提供不同器件，也可以是单芯片集成的。所述的封装工艺至少包括以下步骤：
1.提供可以承载芯片元件的载板311，载板上有专门用于放置芯片的位置。
2.ASIC（专用集成电路313）位于载板的中间，便于信号的接收和控制信号的直接输出。
3.在载板上有专门用于电路连接的接触点315；
4.在载板的对应位置贴上光发射器芯片312和光感测芯片314。用金线316通过键合或 球焊的方式将光发射器芯片312和光感测芯片314以及专用集成电路313和PAD点 相连。
5.液晶面板的底层玻璃层321在与承载芯片元件的载板311相连的对应位置有ITO导电 层(即与所述接触点315对应的位置设置透明电极)，使之具有导电功能，用于连接 电路和数字信号的输出。
6.载板311上的接触点315通过电路连接的方式与显示面板的玻璃层321连接，便于光 电系统的后台工作以及及时输出反馈信号。
7.整体封装结构位于不透明掩蔽层8的窗口下方，至少使得光发射器与光探测器对应 的位置自预留的掩蔽层窗口暴露出来，以使得光可以从发射器发射出去和通过窗口 进入探测器内。
在本发明的集成光电器件和显示面板的新型结构和封装工艺中，为了防止光电感应器件 由于面板自身所带的背光源对其干扰作用，需要将其放置在没有背光源的区域。本实施例 中，可以采用具有光电感应功能的芯片和特殊用途的集成电路集成在一个芯片上。
本实施例中，光电器件可以包括多种功效，不仅仅是发射光信号和接收反馈信号，同时 可以根据反馈信号做出做出相应的调整，从而达到节电的功效。光电感应器件在接受环境可 见光之后，通过信号的及时反馈接收，并通过特殊用途的集成电路对显示屏幕的亮度及时调 整，达到节电的功效。
本实施例中，与光电器件相连接的液晶玻璃面板做过预处理，在对应位置有ITO，便于 与光电感应器件的电路连接以及信号传输。在显示面板玻璃上光电感应器件对应的区域，需 要预先涂敷防反射层，（例如环氧树脂）防止光电感应器件由于面板自身的背光源对其产生 干扰作用。
需要说明的是，本发明的结构是连接在液晶面板的最底层玻璃上的，由于液晶面板由双 层玻璃组成，包含有背光源和液晶层，为了防止背光源对本发明所涉及到的光电感应器件产 生干扰作用，因此可以在液晶显示区的非透光区的设置一个小区域，作为光电感应器作用的 特殊区域。
具体的，请参照附图4至所示，首先提供可以承载所需芯片312、314和专用集成电路 313的载板311（例如PCB板）作为衬底，分别将所需芯片312、314和专用集成电路313放 置在所对应的区间，可以使用薄膜胶带或者是黏结的胶粘接。
请参阅图5所示，专用集成电路313为ASIC（Application Specific Integrated  Circuit），其放置在两个芯片中间，可以使用薄膜胶带或者是黏结的胶粘接。本实施例 中，在载板311的两侧有8个PAD点（接触点315），用于电极和电路的连接。
请参阅图6所示，根据需求，采用金线316将所需芯片312、314以及专用集成电路313 上的电极分别与所述PAD点315连接。
请参阅图7所示，液晶面板最底层的玻璃层321在与载板连接的区域里，需要预先处 理，在该玻璃层上、与载板相连的位置（对应于接触点的位置）需要镀上ITO导电层，作为 电极和电路的连接。在中间区域，对应的是所需芯片312、314和专用集成电路313区域，需 要涂敷可以选择接收环境光的镀层（例如环氧树脂），以防止芯片之间信号发射和接收的相 互干扰，影响探测的效果。
请参阅图8-图9所示，通过回流焊的方式将载板311上的锡球33与液晶面板底层玻璃 层上的ITO导电层连接，形成有效的回路。当液晶显示控制面板在电流的作用下，光电感应 器件也同时在后台工作。及时根据接收到的环境光的强弱来调整液晶面板的屏幕亮度，使其 柔和化，达到有效节电。另外，距离探测器可以根据接收到的红外光信号强弱来控制液晶面 板的屏幕。当通话的时候，人脸非常接近液晶面板的时候，可以及时关闭屏幕，防止误操 作。
请参阅图10所示，通过导电薄膜34的方式将载板上的电极与液晶显示控制面板的ITO 导电层连接，形成有效的回路。当液晶显示控制面板在电流的作用下，光电感应器件也可以 根据接收的信号进行工作，有效的节电。也可以通过pin引脚焊接的方式将载板上的电极与 液晶显示控制面板的ITO连接，形成有效的回路。
总之，关于电路的连接，可以有几种不同的方法;
1.PAD点上连接有锡球，锡球同样是作为电极以及电路的连接作用。
2.使用导电薄膜的方式将光电感应器件与液晶面板上电极相连。
3.使用表面贴片技术的贴片方式将光电器件与液晶面板相连。
综上所述，本发明光电感应器件封装方法可以有效的将环境光感应器和距离感应器的双 重光感效果整同一个器件中。在结构上大大减小了光感器件自身的体积和尺寸。同时由于常 规的液晶面板都由背光源和液晶层组成，因此自身发出的光会对光感器件产生干扰，无法将 两者集成在一起。本发明可以将光电感应器集成在液晶控制面板上，使其成为液晶面板规模 生产的一部分。
采用本发明制备的集成有光电感应器件的液晶面板具有很高的可控性和可靠性，也可以 控制光的有效发射和接收，使节电控制和距离控制相应可以非常有效和及时。本发明制备方 法工艺简单，效果显著，且兼容于一般的半导体工艺，适用于工业生产。所以，本发明有效 克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
如上所述，本发明的封装工艺不仅集成将光电感应的多重功能，同时整合了这种光电感 应器与手机显示控制面板，使其成为手机面板一体化生产的一部分。不仅有效的减小了光电 感应器的体积，同时简化了手机生产的流程。光电感应器件，自身功耗非常小，通过数字信 号的及时反馈输出，可以有效降低手机屏幕的能耗，达到节电的功效。集成了光电感应器件 的液晶显示控制面板，可以有效提高面板的显示区域。本发明的封装工艺简单，效果显著， 且兼容于一般的半导体工艺，适用于工业生产。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。