特開 2022-83859 光センサ、および、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022083859

(43)【公開日】2022-06-06

(54)【発明の名称】光センサ、および、電子機器

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/12 20060101AFI20220530BHJP

   H03K 17/78 20060101ALI20220530BHJP

   H03K 17/945 20060101ALI20220530BHJP

   H01H 35/00 20060101ALI20220530BHJP

【ＦＩ】

H01L31/12 E

H03K17/78 N

H03K17/945 K

H01H35/00 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020195432

(22)【出願日】2020-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】319006047

【氏名又は名称】シャープセミコンダクターイノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】清水 隆行

(72)【発明者】

【氏名】藤山 利也

(72)【発明者】

【氏名】井上 高広

(72)【発明者】

【氏名】高田 敏幸

(72)【発明者】

【氏名】工藤 広太

【テーマコード（参考）】

5F889

5G055

5J050

【Ｆターム（参考）】

5F889BB02

5F889BC02

5F889BC11

5F889BC16

5F889CA06

5F889GA10

5G055AA05

5G055AB02

5G055AC01

5G055AD12

5G055AE22

5J050AA12

5J050BB17

5J050BB22

5J050FF06

5J050FF10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】光センサにおけるクロストークを低減する。
【解決手段】光センサは、基板上の投光素子と、基板上に投光素子から第１方向に設けられた受光素子と、受光素子上に設けられ、複数の第１遮光部材２を有する第１遮光層Ｌ１と、受光素子上、かつ、第１遮光層Ｌ１よりも下側に設けられ、複数の第２遮光部材３を有する第２遮光層Ｌ２とを備え、第２遮光部材３の幅は第１遮光部材２の幅よりも大きい。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に設けられた光源と、
前記基板上に前記光源から離間して設けられた受光素子と、
前記受光素子上に設けられ、複数の第１遮光部材を有する第１遮光層と、
前記受光素子上、かつ、前記第１遮光層よりも下側に設けられ、複数の第２遮光部材を有する第２遮光層と、
を備え、
前記第２遮光部材の幅は、前記第１遮光部材の幅よりも大きい
ことを特徴とする光センサ。

【請求項2】

基板と、
前記基板上に設けられた光源と、
前記基板上に前記光源から離間して設けられた受光素子と、
前記受光素子上に設けられ、並設された複数の第１遮光部材を有する第１遮光層と、
前記受光素子上、かつ、前記第１遮光層より下側に設けられ、並設された複数の第２遮光部材を有する第２遮光層と、
を備え、
隣接する前記複数の第１遮光部材間の間隔は、隣接する前記複数の第２遮光部材間の間隔よりも大きい
ことを特徴とする光センサ。

【請求項3】

前記第１遮光部材の厚さは、前記第２遮光部材の厚さよりも大きい
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光センサ。

【請求項4】

前記第１遮光部材と、前記第２遮光部材との間に、中間層が設けられており、当該中間層の厚さは、前記第１遮光部材の厚さよりも大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の光センサ。

【請求項5】

前記第１遮光部材の反射率は、前記第２遮光部材の反射率よりも大きい
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光センサ。

【請求項6】

前記第１遮光部材と、前記第２遮光部材との間に、第３遮光部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光センサ。

【請求項7】

前記第３遮光部材と前記第１遮光部材との間の距離は、前記第３遮光部材と前記第２遮光部材との間の距離よりも小さい
ことを特徴とする請求項６に記載の光センサ。

【請求項8】

前記第１遮光部材が、前記第２遮光部材側に迷光トラップ部材を備える
ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の光センサ。

【請求項9】

前記光源と、前記受光素子との間に、第４遮光部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の光センサ。

【請求項10】

請求項１から９の何れか１項に記載の光センサと、
前記光センサ上に設けられたパネルと、
を備えることを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光センサ、および、電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

小型の近接センサは、スマートフォン用に使用されており、例えば、電話を受信したときにユーザの顔を検出して、ディスプレイおよびタッチパネルをオフにする機能が近接センサで実現されている。

【0003】

近年、スマートフォンのインターフェースとして、イヤホンジャックが非搭載になる傾向があり、イヤホンのワイヤレス化の傾向が強くなってきている。一般的には、ＴＷＳ（True Wireless Stereo）イヤホンと呼ばれており、このイヤホンに近接センサを内蔵して、耳にイヤホンが入っているか検出する機能が求められている。そこで、市場からは、近接センサのさらなる小型化の要望がある。

【0004】

一方で、従来は、透明樹脂および黒樹脂による２重トランスファーモールド構造により、内部クロストーク（パッケージ内で発光素子から受光素子に光が入る）と、パネルクロストーク（パネルの下側あるいは上側の境界面で反射した光が受光素子に入る）とを防止していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１２／０３２７５３号

【特許文献2】特許第６６０７７０９号公報

【特許文献3】特開２０２０－１２９６３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述の通り、近接センサのさらなる小型化の要望に応じて、発光素子と受光素子との間を狭めると、クロストークが増加するという問題が生じる。

【0007】

また、上記の小型化の要望に応じて、近接センサのパッケージの厚さを従来の１／２～１／３に小さくすると、上記の２重トランスファーモールド構造を形成するのが難しくなるので、クロストークを低減するのが困難になるという問題が生じる。

【0008】

なお、特許文献１の光センサは、光を所定の領域に導光させるために、透光層と遮光層とを交互に設けたものである。ただし、当該光センサは、太陽光センサなので、光源を用いておらず、クロストークの対策はされていない。

【0009】

次に、特許文献２の近接センサは、クロストークを低減するために、遮光するケースおよび遮光壁を設けたものである。ただし、当該近接センサは、遮光するために外付け部材を追加している。

【0010】

そして、特許文献３の近接センサは、クロストークを低減するために、受光素子上の樹脂体に傾斜面を設けたものである。ただし、クロストーク対策を樹脂で行っており、筐体に光学窓を設け、かつ、遮光領域を設けることにより、導光している。

【0011】

上記先行文献によれば、所望の光のみを検知するために受光素子上に構造物を設けることが開示されているが、クロストーク対策について検討されていない。また、クロストーク対策として、さらに遮蔽物を設けたり、受光素子上の樹脂に傾斜面を設けたりすることが開示されているが、クロストークを抑制することは難しい。

【0012】

本発明の一態様は、光センサにおけるクロストークを低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光センサは、基板と、前記基板上に設けられた光源と、前記基板上に、かつ、前記光源から第１方向に離間して設けられた受光素子と、前記受光素子上に設けられ、複数の第１遮光部材を有する第１遮光層と、前記受光素子上、かつ、前記第１遮光層よりも下側に設けられ、複数の第２遮光部材を有する第２遮光層と、を備え、前記第２遮光部材の幅は、前記第１遮光部材の幅よりも大きい。

【0014】

また、本発明の一態様に係る光センサは、基板と、前記基板上に設けられた光源と、前記基板上に、かつ、前記光源から第１方向に離間して設けられた受光素子と、前記受光素子上に設けられ、複数の第１遮光部材を有する第１遮光層と、前記受光素子上、かつ、前記第１遮光層よりも下側に設けられ、複数の第２遮光部材を有する第２遮光層と、を備え、隣接する前記複数の第１遮光部材間の間隔は、隣接する前記複数の第２遮光部材間の間隔よりも大きい。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様によれば、光センサにおけるクロストークを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態１に係る光センサの外観を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る光センサの外観を示す平面図である。

【図3】本発明の実施形態１に係る光センサの断面を示すＡ－Ａ’線断面図である。

【図4】本発明の実施形態１に係る受光素子の受光領域の拡大図である。

【図5】本発明の実施形態１に係る導光体を示すＢ－Ｂ’線概略断面図である。

【図6】本発明の実施形態２に係る導光体を示すＢ－Ｂ’線概略断面図である。

【図7A】本発明の実施形態２に係る迷光トラップ部材の外観を示す図である。

【図7B】本発明の実施形態２に係る迷光トラップ部材の外観を示す図である。

【図7C】本発明の実施形態２に係る迷光トラップ部材の外観を示す図である。

【図7D】本発明の実施形態２に係る迷光トラップ部材の外観を示す図である。

【図8】本発明の実施形態３に係る導光体を示すＢ－Ｂ’線概略断面図である。

【図9】本発明の実施形態４に係る導光体を示すＢ－Ｂ’線概略断面図である。

【図10A】本発明の実施形態４に係る迷光トラップ部材の外観を示す図である。

【図10B】本発明の実施形態４に係る迷光トラップ部材の外観を示す図である。

【図11】本発明の実施形態に係る入射光量の指向特性を示すグラフである。

【図12】本発明の実施形態に係る受光素子に入射する信号光およびクロストークの主要入射角の例を示すグラフである。

【図13A】本発明の実施形態５に係る電子機器を示す断面図である。

【図13B】本発明の実施形態１～４に係る光センサを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。

【0018】

（光センサ１）
図１は、本実施形態に係る光センサ１の外観を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る光センサ１の外観を示す平面図である。図３は、本実施形態に係る光センサ１の断面を示すＡ－Ａ’線断面図である。図３に示すように、光センサ１は、基板１１、投光素子（光源）１２、受光素子１３、および、筐体１４を備えている。

【0019】

投光素子１２は、基板１１上に設置され、基板１１の面に略垂直な方向に発光するものである。投光素子１２は、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER、垂直共振器面発光レーザ）等の発光素子である。受光素子１３は、基板１１上に、かつ、投光素子１２からＸ方向に離間して設置され、受光を検出するものである。受光素子１３は、例えば、フォトダイオード等の光電変換素子である。なお、図１に示すように、投光穴１５からから受光穴１７への方向を、Ｘ方向とする。

【0020】

図３のＡ－Ａ'線断面図に示すように、筐体１４は、基板１１、投光素子１２、および、受光素子１３に覆設される。筐体１４は、樹脂等により形成される。筐体１４の天面には、投光穴１５、遮蔽体（第４遮光部材）１６、および、受光穴１７が設けられる。投光穴１５は、投光素子１２から発光が通過するように、筐体１４の天面に穿設される。

【0021】

遮蔽体１６は、投光素子１２と、受光素子１３との間に設けられる。詳細には、遮蔽体１６は、投光穴１５と、受光穴１７との間に設けられる。これにより、光センサ１内部において、投光素子１２から受光素子１３に入射する散乱光（内部クロストークの光）を低減することができる。なお、遮蔽体１６は、クロストークを低減させる機能を有していればよく、黒色樹脂や黒色の色材等を塗布してもよいし、スリット状であってもよい。受光穴１７は、受光素子１３への受光が通過するように、筐体１４の天面に穿設される。

【0022】

（受光素子１３）
図３のＡ－Ａ'線断面図に示すように、受光素子１３は、受光領域１３１と、導光体１３２と、遮光体１３４とを備えている。

【0023】

図４は、本実施形態に係る受光素子１３の受光領域１３１を示す図であり、図４の上段は、受光領域１３１の拡大図である。すなわち、図４の上段は、図２の平面図および図３のＡ－Ａ'線断面図に示す受光領域１３１を拡大した平面図である。図４の中段は、受光領域１３１を側方から観察した構造を模式的に示す図である。

【0024】

受光領域１３１は、受光を検出可能な領域である。すなわち、受光素子１３において、受光領域１３１に受光があると、起電力が発生する。導光体１３２は、検知対象物１０１（図１３Ａ参照）からの光を通過させる一方で、パネルＰ（図１３Ａ参照）および検知障害物１０２（図１３Ｂ参照）からのクロストークを遮断するものであり、金属製のフィン等により形成される。図４の上段および中段に示すように、受光領域１３１のうち、投光素子１２から離れた側の半分の領域に導光体１３２が覆設される。一方、受光領域１３１のうち、投光素子１２に近い側の半分の領域に遮光体１３４が覆設される。遮光体１３４は、光を完全に遮断する。

【0025】

本実施形態において、受光領域１３１のうち、投光素子１２に近い側の領域を完全遮光にする理由を、以下に示す。例えば、投光素子１２が出射する光として、波長が９４０ｎｍの赤外線を用い、受光領域１３１がシリコンの場合など、投光素子１２から出射された光の反射光が、シリコンの奥深くまで（１００ｕｍ以上）侵入することがある。そして、受光領域１３１のうち、投光素子１２に近い側の領域に当該反射光が入射した場合、当該反射光は、シリコンの内部を通過し、受光領域１３１のうち、投光素子１２から離れた側の領域の下部に到達することがある。当該投光素子１２から離れた側の領域の下部に光が到達すると、光電子が発生し、この光電子が当該投光素子１２から離れた側の領域の空乏層に到達した場合、光電流が発生する。このように受光領域１３１のうち、投光素子１２に近い側の領域に入射した光により投光素子１２から離れた側の領域の受光素子１３に光電流が発生することになるため、クロストーク特性が悪化する。これを避ける為に、受光領域１３１のうち、投光素子１２に近い側の領域、特に、受光領域１３１のうち、投光素子１２に近い側の半分の領域は、完全遮光（通常メタル層により遮光）することが好ましい。

【0026】

（導光体１３２）
続いて、図４の下段および図５を用いて、本実施形態を説明する。図４の下段は、本実施形態に係る導光体１３２を示す平面図である。図５は、本実施形態に係る導光体１３２を示す断面図であり、矢印で示す方向（図５の左側）に投光素子１２が設けられている。なお、図６以降の図面においても、説明がある場合を除き、矢印の方向に投光素子１２が設けられている。

【0027】

導光体１３２は、複数の第１遮光部材を有する第１遮光層Ｌ１と、複数の第２遮光部材３を有する第２遮光層Ｌ２と、第１遮光層Ｌ１と第２遮光層Ｌ２との間に設けられた中間層５と、を備える。第１遮光層Ｌ１および第２遮光層Ｌ２は、受光素子１３の上側に積層されている。

【0028】

第１遮光層Ｌ１は、受光素子１３上に設けられ、複数の第１遮光部材２を有する。第２遮光層Ｌ２は、受光素子１３上、かつ、第１遮光層Ｌ１よりも下側に設けられ、複数の第２遮光部材３を有する。第２遮光層Ｌ２は、第１遮光層Ｌ１よりも受光素子１３に近い。なお、「受光素子１３上に」とは、「受光素子１３の、基板１１とは反対側に」という意味であり、光センサ１の設置状態によって、受光素子１３の鉛直上方向とは限らない。

【0029】

図４の下段に示すように、第１遮光部材２および第２遮光部材３は、長軸および短軸を有する矩形状であり、短軸方向に並列に設けられている。具体的には、図５に示すように、第１遮光層Ｌ１において、隣り合う２つの第１遮光部材２は互いに所定の間隔を空けて並列となるように設けられている。このとき、隣り合う２つの第１遮光部材間の間隔を第１スリットＳＬ１とすると、第１遮光層Ｌ１は、複数の第１遮光部材２と、隣り合う第１遮光部材２間に設けられた第１スリットＳＬ１とを有する。同様にして、第２遮光層Ｌ２においても、隣り合う２つの第２遮光部材３は互いに所定の間隔を空けて並列となるように設けられ、この所定の間隔を第２スリットＳＬ２とする。第２遮光層Ｌ２は、複数の第２遮光部材３と、隣り合う第２遮光部材３間に設けられた第２スリットＳＬ２を有する。

【0030】

なお、第１遮光層Ｌ１の上には、図示しない保護層（例えば、ＳｉＮ膜等）が形成されている。また、第１遮光部材２、および、第２遮光部材３は、金属であってもよく、配線として利用可能である。導光体１３２は、表面側から第１遮光層Ｌ１、中間層５、第２遮光層Ｌ２となるように設けられ、受光素子１３の受光面１３３と第２遮光層Ｌ２が最も近くなるように配置されている。中間層５は、第１遮光層Ｌ１と、第２遮光層Ｌ２との間に設けられた層であり、単層であっても複層であってもよい。

【0031】

図５に示すように、第２遮光部材３の幅は、第１遮光部材２の幅よりも大きい。これによれば、第２遮光部材３の幅が大きいので、パネルＰによるクロストークを反射させやすくすることができる。

【0032】

一方で、第１スリットＳＬ１（隣接する複数の第１遮光部材２間の間隔）は、第２スリットＳＬ２（隣接する複数の第２遮光部材３間の間隔）よりも大きい。これによれば、第１スリットＳＬ１が大きいので、光を取り入れやすくし、また、第２遮光部材３の上面による反射光を外部に逃がしやすくすることができる。

【0033】

また、第１遮光部材２の厚さは、第２遮光部材３の厚さよりも大きくしてもよい。これによれば、第１遮光部材２の厚さが大きいので、第１遮光部材２の側面を用いて、クロストークを反射させやすくすることができる。

【0034】

そして、第１遮光部材２と、第２遮光部材３との間にある中間層５の厚さは、第１遮光部材２の厚さよりも大きくしてもよい。すなわち、中間層５の厚さは、第１遮光部材２および第２遮光部材３の厚さよりも厚くなる。中間層５が第１遮光部材２よりも厚いとき、第１遮光部材２を通過したクロストークが第２遮光部材３に到達するまでの距離が長くなる。その結果、第１スリットＳＬ１を通過したクロストークが第２スリットＳＬ２を通過し難くなり、第２遮光部材３によりクロストークを反射しやすくなるので、光センサ１におけるクロストークを低減することができる。

【0035】

さらに、第１遮光部材２の反射率は、第２遮光部材３の反射率よりも大きくしてもよい。これによれば、クロストークを抑制することができる。

【0036】

第１遮光部材２の反射率、および、第２遮光部材３の反射率に関して、図５に示す、クロストーク成分の光（ａ１～ａ３）が入射した例について説明する。ａ１の経路の光は、第２遮光部材３の上面に反射して、外部に出ていく。ａ２の経路の光は、第２遮光部材３の上面に反射し、さらに第１遮光部材２の下面に反射して、迷光成分として受光素子１３の受光面１３３に入ってしまう。従って、第２遮光部材３の反射率を低くすることにより、ａ２の経路の光が抑えられるため、クロストークを低めに抑えることができる。すなわち、第２遮光部材３の反射率は低い方がよい。

【0037】

一方、図５に示すａ３の経路の光は、第１遮光部材２の上面に反射されて外部に出ていく。従って、第１遮光部材２の反射率は高い方がよい。

【0038】

さらに、第２遮光部材３が反射させる光は、光センサ１以外からの光であってもよい。すなわち、導光体１３２は、光センサ１の外部からのクロストーク対策に特化したものであってもよい。ここで、光センサ１が受光してしまうクロストークとしては、光センサ１の内部で発生するクロストークと、光センサ１の外部から届くクロストークと、の２種類ある。１つ目の光センサ１の内部で発生するクロストークとは、投光素子１２から出射された光が、光センサ１内で乱反射することで発生する。２つ目の光センサ１の外部から届くクロストークは、上述したように、光センサ１が検知したい所望の距離に存在する検知対象物１０１からの光ではなく、光センサ１が検知したい所望の距離よりももっと近い検知障害領域から光センサ１に入射される光のことである。導光体１３２が、受光素子１３上に、複数の第１遮光部材２を有する第１遮光層Ｌ１と、複数の第２遮光部材３を有する第２遮光層Ｌ２と、第１遮光層Ｌ１と第２遮光層Ｌ２との間に設けられた中間層５とを備えることで、より効率的に光センサ１の外部から入射されるクロストークを抑制することができる。

【0039】

例えば、受光素子１３は、投光素子１２の発光方向と略同じ方向に向く受光面１３３を備えていてもよい。複数の第１遮光部材２は、受光面１３３に対して略平行に並設されていてもよい。複数の第２遮光部材３は、受光面１３３に対して略平行に、かつ、複数の第１遮光部材２に対応するように並設されていてもよい。すなわち、第１遮光部材２と、第２遮光部材３は、上下に対応して、同じ個数だけ設けられていてもよい。

【0040】

図５に示すように、上側からの光Ｓは、受光素子１３の受光面１３３に対して垂直に入射される光に対して、当該光の入射角がαである場合、入射角がαの光は光センサ１が検知したい所望の領域からの光であるので、第１スリットおよび第２スリットを通過して、受光面１３３に到達する。一方、光の入射角がβである場合、入射角がβの光は光センサ１が検知したい領域以外から届く光であるクロストークとして考えられる。第１スリットＳＬ１を通過したとしても、第２遮光部材３の上面に反射し、さらに別の第１スリットＳＬ１を通過するので、受光面１３３に到達しない。結果として、受光素子１３は、入射角αの光を信号光として検知し、入射角βの光を信号光として検知しない。

【0041】

実施形態１によれば、光センサ１の外側からのクロストークＸｔが入らないようにするのではなく、あえてクロストークＸｔを受光素子１３上に導光し、クロストークＸｔを積極的に反射させる構造にすることにより、クロストークＸｔを低減することができる。さらに、光センサ１内の投光素子１２と、受光素子１３との間に遮光壁等を設けないため、光センサ１をさらに小型化することができる。

【0042】

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0043】

図６は、本実施形態に係る導光体１３２における、図４のＢ－Ｂ’線断面図である。図６に示すように、光センサ１は、導光体１３２において、第１遮光部材２の、第２遮光部材３側に設けられた迷光トラップ部材４をさらに備えていてもよい。迷光トラップ部材４は、突起状または溝状になっているので、第２遮光部材３が第１遮光部材２側に反射したクロストークの影響を抑制することができる。また、迷光トラップ部材４に対するクロストークの入射角度を問うことなく、当該クロストークの影響を抑制することができる。

【0044】

図７Ａ～図７Ｄに示すように、迷光トラップ部材４は、それぞれ、第１遮光部材２の下面に突設されている。以下に、各迷光トラップ部材４について説明する。

【0045】

図７Ａに示すように、迷光トラップ部材４は、第１遮光部材２の下面において、複数の円錐が縦横に配設された形状になっている。これによれば、第２遮光部材３の上面に反射したクロストークを広く、各円錐間に捕集することができる。なお、迷光トラップ部材４には、円錐の代わりに、三角錐等の角錐を用いてもよい。

【0046】

詳細には、第１遮光部材２の下面に細かい突起が並んでいるので、第２遮光部材３の上面で散乱されたクロストークが、第１遮光部材２の下面で再度散乱されて、受光素子１３に入射して、クロストーク成分が増加するのを防ぐことができる。迷光トラップ部材４に入射したクロストークは、円錐の表面で反射し、各突起の間（各円錐の底面間の溝部）に閉じ込められる。

【0047】

図７Ｂに示すように、迷光トラップ部材４は、第１遮光部材２の下面において、複数の三角柱が第１方向（実施形態１参照）に並設された形状になっている。これによれば、第２遮光部材３の上面に反射したクロストークを広く、隣接する三角柱間の溝部に捕集することができる。また、迷光トラップ部材４が三角柱なので、角度を容易に調整することができる。

【0048】

詳細には、三角柱を用いた構造を用いるので、第２遮光部材３の上面で散乱されたクロストークが、第１遮光部材２の下面で再度散乱されて、受光素子１３に入射して、クロストーク成分が増加するのを防ぐことができる。迷光トラップ部材４に入射した光は、三角柱の表面で反射し、隣接する三角柱間の溝部の奥に閉じ込められる。

【0049】

図７Ｃに示すように、迷光トラップ部材４は、第１遮光部材２の下面において、複数の回転楕円体の突起構造が縦横に配設された形状になっている。迷光トラップ部材４は、頂上部分が円形になっている。

【0050】

これによれば、第２遮光部材３の上面に反射したクロストークを広く、各回転楕円体間に捕集することができる。図７Ａに示す、円錐状の突起による迷光トラップ部材４と比較すると、図７Ｃに示す迷光トラップ部材４は、半導体の製造工程のうち、通常のエッチング工程で作製可能な形状であるので、製造コストを抑えることができる。

【0051】

図７Ｄに示すように、迷光トラップ部材４は、第１遮光部材２の下面において、複数の略半円柱状構造が第１方向（実施形態１参照）に並設された形状になっている。

【0052】

これによれば、第２遮光部材３の上面に反射し、第１遮光部材２の下面に入射したクロストークを広く、相互の隣接する略半円柱状構造間の溝部に捕集することができる。図７Ｄに示す迷光トラップ部材４は、略半円柱状構造になっているので、図７Ｂに示す迷光トラップ部材４の三角柱よりも捕集面積を広くとることができる。また、図７Ｄに示す迷光トラップ部材４は、図７Ｂに示す迷光トラップ部材４の三角柱と比較すると、半導体の製造工程のうち、通常のエッチング工程で作製可能な形状であり、製造コストを抑えることができる。

【0053】

なお、迷光トラップ部材４に関して、溝や突起のピッチ、形状は特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、迷光トラップ部材４は、角錐、円錐、角柱、円柱等であってもよいし、さらに粗であってもよいし、各部材の大きさは同じでなくてもよい。また、迷光トラップ部材４は、黒色の樹脂、黒色の色材等であってもよい。これによれば、迷光トラップ部材４を容易に製造することができる、
〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１、２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0054】

光センサ１は、導光体１３２において、第１遮光部材２と、第２遮光部材３との間に設けられた第３遮光部材６をさらに備えていてもよい。詳細には、光センサ１は、中間層５の第１遮光層Ｌ１側に第３遮光部材６を備えていてもよい。すなわち、第３遮光部材６は、第３遮光部材６と第１遮光部材２との間の距離が、第３遮光部材６と第２遮光部材３との間の距離よりも小さくなるように配置してもよい。例えば、第１遮光部材２と、第２遮光部材３との間に設けられた配線を、第３遮光部材６として用いることができる。従って、クロストークを反射させやすくすることができる。

【0055】

図８は、本実施形態に係る導光体１３２における図４ＡのＢ－Ｂ’線断面図である。図８に示すように、第１遮光部材２と、第２遮光部材３との間の中間層５において、第３遮光層Ｌ３が設けられている。第３遮光部材６は、複数の板状部材が垂直に並設されている。さらに、複数の第３遮光部材６は、第３遮光層Ｌ３においてＸ方向（図４参照）に並設されている。

【0056】

中間層５には金属配線を設けられてもよいし、金属配線を第３遮光層Ｌ３として用いてもよい。これによれば、製造工程が容易になる。

【0057】

図８に示すように、中間層５がさらに第３遮光層Ｌ３を有するとき、光センサ１に入射されるクロストークの一部は、第３遮光層Ｌ３で反射される。すなわち、第１遮光層Ｌ１の側面で反射したクロストークが、第１スリットＳＬ１を通過して第３遮光層Ｌ３で反射し、別の第１スリットＳＬ１から外部へ出射される。あるいは、第１スリットＳＬ１を通過したクロストークが第３遮光層Ｌ３で反射して別の第１スリットＳＬ１から外部へ出射される。このようにして、第３遮光層Ｌ３によるクロストークを抑制することができる。

【0058】

なお、各層間、すなわち、第１層Ｌ１と、第３層Ｌ３との間、および、第３層Ｌ３と、第２層Ｌ２との間には、絶縁層があってもよい。

【0059】

〔実施形態４〕
図９、図１０Ａおよび図１０Ｂを用いて、本発明の実施形態４について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１、２、３にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態は、実施形態３にビアを追加して、迷光トラップ構造を形成したものである。

【0060】

図９は、本実施形態に係る導光体１３２における図４のＢ－Ｂ‘線断面図であり、図１０Ａおよび図１０Ｂは迷光トラップ部材７を示している。光センサ１は、導光体１３２において、第１遮光部材２と、第２遮光部材３との間に設けられた第３遮光部材６をさらに備えていてもよい。そして、光センサ１は、導光体１３２において、金属配線である第１遮光部材２と、金属配線である第３遮光部材６との間に接続されたビア（接続領域）ＢＲをさらに備えていてもよい。ビアＢＲは、多層配線において、上層の配線（第１遮光部材２）と、下層の配線（第３遮光部材６）とを電気的に接続する領域である。

【0061】

換言すれば、迷光トラップ部材７は、第１遮光部材２と、第３遮光部材６と、それらの間に架設されたビアＢＲとを備えている。従って、第１遮光部材２と、第３遮光部材６との間がビアＢＲにより塞がれているので、第２遮光部材３の上面に反射して、第３遮光部材６の下側から入射したクロストークＸｔ５を逃さず、閉じ込めることができる。迷光トラップ部材７は、第１遮光部材２の下面に突設されている。以下に、各迷光トラップ部材７について説明する。

【0062】

図１０Ａに示すように、迷光トラップ部材７は、第３遮光部材６と、ビアＢＲとが複数の板状部材になっている。これによれば、迷光トラップ部材７の容積が大きいので、迷光トラップ部材７に入射した光が多重反射することにより、その内部に閉じ込めることができる。従って、第２遮光部材３の上面で反射したクロストークが、第１遮光部材２の下面で再度反射して、受光素子１３の受光面１３３に入射するのを抑制することができる。

【0063】

また、本実施形態では、半導体の製造において工程を追加せずに作製することができるので、実施形態２の構造よりも、製造コストを抑えることができる。

【0064】

図１０Ｂに示すように、迷光トラップ部材７は、第３遮光部材６と、ビアＢＲとが複数のボックス構造になっている。これによれば、第１遮光部材２の下面において、複数のボックス構造である迷光トラップ部材７に入射した光が、多重反射することにより、その内部に閉じ込めることができる。従って、第２遮光部材３の上面で反射したクロストークが、第１遮光部材２の下面で再度反射して、受光素子１３の受光面１３３に入射するのを抑制することができる。

【0065】

上述した実施形態において、第１遮光部材２および第２遮光部材３は、長軸と短軸を備える矩形状であり、それぞれ短軸方向に並設されるが、これに限定されない。第１遮光部材２および第２遮光部材３は長軸方向に並設されていてもよいし、第１遮光部材２と第２遮光部材３とが、それぞれ異なる方向に並設されていてもよく、あるいは、長軸方向と短軸方向を組み合わせて並設されていてもよく、適宜並設される。

【0066】

上述した実施形態において、第１遮光部材２、第２遮光部材３および第３遮光部材６は矩形状であるが、形状については特に限定されず、種々の形状を適宜用いることができる。

【0067】

図１１は、本実施形態に係る入射光量の指向特性を示すグラフである。グラフの横軸は、光またはクロストークの入射角度を示す。グラフの縦軸は、相対受光感度を示す。グラフの点線で示す曲線は導光体１３２を設けない光センサにおける受光素子の受光感度の分布を示しており、実線で示す折れ線は本実施形態における光センサ１の受光感度を示している。図１１に示すように、入射角度が－１８度付近（図５のβに対応）のクロストークＸｔは、相対受光感度が０．２４ぐらいの値であり、導光体を設けない場合と比べかなり低くなっている。一方、入射角度が－７度付近（図５のαに対応）の光Ｓは、相対受光感度が０．８６ぐらいの値であり、かなり高くなっている。従来の構成では、光の入射角度に応じてなだらかな曲線を描くように受光感度が分布しており、入射角度が－１８度付近のクロストークＸｔは、相対受光感度が高い。本実施形態の構成によれば、クロストークとなる余分な光の受光を抑制できる。換言すれば、特定の角度で入射した光を、第２遮光部材３の上面で反射させて、受光素子１３に入射し難くすることにより、パネルＰおよび検知障害物１０２によるクロストークを減少させることができる。

【0068】

図１２は、本実施形態に係る受光素子１３に入射する信号光ＳおよびクロストークＸｔ（パネルの上面、下面）の主要入射角の例を示すグラフである。信号光Ｓを点線、パネルＰの上面からの反射光であるクロストークＸｔ１を実線、パネルＰの下面からの反射光であるクロストークＸｔ２を二点鎖線で示している。光センサ１の導光体１３２は、入射角度が－１０～０度の信号光Ｓを受光面１３３に入射させる。一方、光センサ１の導光体１３２は、パネルＰからの反射光、すなわち、入射角度が－２０～－１６度のクロストークＸｔ１、および、入射角度が－６０～－３６度のクロストークＸｔ２は受光素子にできるだけ入射させない構造になっている。なお、信号光Ｓ、クロストークＸｔ１およびクロストークＸｔ２の入射角度は上述した角度に限定されず、適宜設定しうる。

【0069】

〔電子機器〕
図１３Ａは、本発明の実施形態５に係る電子機器を示す断面図である。例えば、図１３Ａに示すように、光センサ１００ａは、第１遮光部材２の上に設けられたパネルＰをさらに備えていてもよい。すなわち、電子機器は、光センサ１００ａと、光センサ１００ａ上に設けられたパネルＰと、を備える。これによれば、光センサ１００ａを、パネルＰを備えた電子機器として利用する場合に、投光素子１２から発光されて、パネルＰに反射したクロストークを低減することができる。

【0070】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る光センサは、基板と、前記基板上に設けられた光源と、前記基板上に、かつ、前記光源から第１方向に離間して設けられた受光素子と、前記受光素子上に設けられ、複数の第１遮光部材を有する第１遮光層と、前記受光素子上、かつ、前記第１遮光層よりも下側に設けられ、複数の第２遮光部材を有する第２遮光層と、を備え、前記第２遮光部材の幅は、前記第１遮光部材の幅よりも大きい。

【0071】

前記の構成によれば、第２遮光部材の幅が大きいので、光センサを小型化したとしても、クロストークを反射させやすくすることができる。

【0072】

本発明の態様２に係る光センサは、基板と、前記基板上に設けられた光源と、前記基板上に、かつ、前記光源から第１方向に離間して設けられた受光素子と、前記受光素子上に設けられ、並設された複数の第１遮光部材を有する第１遮光層と、前記受光素子上、かつ、前記第１遮光層より下側に設けられ、並設された複数の第２遮光部材を有する第２遮光層と、を備え、隣接する前記複数の第１遮光部材間の間隔は、隣接する前記複数の第２遮光部材間の間隔よりも大きい。

【0073】

前記の構成によれば、第１遮光部材の間隔が大きいので、光センサを小型化したとしても、外部から光を取り入れやすくすることができる。

【0074】

本発明の態様３に係る光センサは、上記態様１または２において、前記第１遮光部材の厚さは、前記第２遮光部材の厚さよりも大きいこととしてもよい。

【0075】

前記の構成によれば、第１遮光部材の厚さが大きいので、第１遮光部材の側面を用いて、クロストークを反射させやすくすることができる。

【0076】

本発明の態様４に係る光センサは、上記態様３において、前記第１遮光部材と、前記第２遮光部材との間に、中間層が設けられており、当該中間層の厚さは、前記第１遮光部材の厚さよりも大きいこととしてもよい。

【0077】

前記の構成によれば、第１遮光部材と、第２遮光部材との間の間隔が大きいため、第１遮光部材の間隔を通過したクロストークが第２遮光部材の間隔を通過し難くなるので、光センサにおけるクロストークを低減することができる。

【0078】

本発明の態様５に係る光センサは、上記態様１から４の何れかにおいて、前記第１遮光部材の反射率は、前記第２遮光部材の反射率よりも大きいこととしてもよい。

【0079】

前記の構成によれば、第２遮光部材の反射率が小さいので、第２遮光部材の上面に反射し、第１遮光部材の下面に反射して、受光素子に入射するクロストークを抑制することができる。

【0080】

本発明の態様６に係る光センサは、上記態様１から５の何れかにおいて、前記第１遮光部材と、前記第２遮光部材との間に設けられた第３遮光部材をさらに備えることとしてもよい。

【0081】

前記の構成によれば、例えば、第１遮光部材と、第２遮光部材との間に設けられた配線を、遮光部材として用いることができる。従って、クロストークを反射させやすくすることができる。

【0082】

本発明の態様７に係る光センサは、上記態様６において、前記第３遮光部材と前記第１遮光部材との間の距離は、前記第３遮光部材と前記第２遮光部材との間の距離よりも小さいこととしてもよい。

【0083】

前記の構成によれば、第３遮光部材が第１遮光部材に近いため、第１遮光部材の間隔を通過したクロストーク、および、第１遮光部材の側面に反射したクロストークを第１遮光部材に近い側で反射させるので、受光素子に入射するクロストークを抑制することができる。

【0084】

本発明の態様８に係る光センサは、上記態様１から７の何れかにおいて、第１遮光部材の、第２遮光部材側に設けられた迷光トラップ部材をさらに備えることとしてもよい。

【0085】

前記の構成によれば、第１遮光部材の迷光トラップ部材を用いて、第２遮光部材に反射したクロストークの影響を抑制することができる。

【0086】

本発明の態様９に係る光センサは、上記態様１から８の何れかにおいて、第４遮光部材をさらに備えることとしてよい。

【0087】

前記の構成によれば、光センサ内部において、光源から受光素子に入射する散乱光（内部クロストーク）を低減することができる。

【0088】

本発明の態様１０に係る電子機器は、上記態様１から９の何れかに記載の光センサと、前記光センサ上に設けられたパネルと、を備える。

【0089】

前記の構成によれば、光センサを、パネルを備えた電子機器として利用する場合に、光源から発光されて、パネルに反射したクロストークを低減することができる。

【0090】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

【符号の説明】

【0091】

１ 光センサ
２ 第１遮光部材
３ 第２遮光部材
４、７ 迷光トラップ部材
５ 中間層
６ 第３遮光部材
１１ 基板
１２ 投光素子（光源）
１３ 受光素子
１６ 遮蔽体（第４遮光部材）
Ｌ１ 第１遮光層
Ｌ２ 第２遮光層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】