可携式紫外线检测元件制造技术

可携式紫外线检测元件。由于过度曝晒紫外线会造成皮肤老化甚至皮肤癌，近来开始重视如何检测紫外线。与粗略的天气预报如紫外线指数相较，个人化的紫外线检测元件可更精确。本发明专利技术除了提供个人化的紫外线检测元件外，还将此检测元件整合至现有的显示元件中。上述整合不需大幅改变现有显示元件的制程，因此新增的紫外线检测功能不会增加太多制程成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于检测紫外线元件，特别是关于将检测紫外线元件整合在可携式显示元件中。
技术介绍
如何检测太阳光中的紫外线剂量十分重要，特别是进行日光浴并希望避免超过安 全剂量的人。虽然每日的天气预报会提供粗略的紫外线指数如一般人在太阳下晒伤所需的 时间，但地区性的曝晒情况极易受不同因素如云或大楼阴影影响。综上所述，天气预报仅能 提供非常粗略的总剂量预测，而无法针对单一个体提供太阳光的紫外线检测值。 太阳光的紫外线的光谱内容可依波长进一步细分为UVA(400nm至320nm之间)、 UVB (320nm至290nm之间)、及UVC (290nm至100nm之间)，端视其对人体皮肤的作用。上述 三种紫外线均会造成局部灼热，UVA会造成皮肤老化，UVB会灼伤皮肤并造成非黑色瘤皮肤 癌，而大部分的UVC会被地表大气滤除。 一般可接受低剂量紫外线对皮肤的伤害持续一段 时间，因此需根据不同时段的紫外线强度变因(如云)测量累积剂量。 现有检测紫外线剂量的方案如下用完即丢的贴片在累积一定的紫外线剂量后即 变色；特定的UV检测单元可整合至手表中；而固定在墙上的气象站则适用于检测后花园的 紫外线剂量。然而现有方案均有缺点贴片虽可直接提供紫外线累积剂量，但无法再利用的 特性不但浪费，且使用者外出时必需携带足够的量。可整合至手表的检测器需要特定的光 检测器以及对应的滤光片以检测紫外线。上述检测器产品中的特定光检测器会提高成本及 制程复杂度，在部分产品中检测器材质甚至采用昂贵的碳化硅或氧化钛。至于较大的固定 在墙上的气象站则过于笨重而无法随身携带。 综上所述，目前亟需在不大幅更动现有制程的前提下完成紫外线检测元件，以简 化制程并降低成本。此外，新的紫外线检测元件需克服传统技术的限制，可整合至携带式单 元，且不需现存系统常见的昂贵滤光片
技术实现思路
本专利技术提供一种可携式紫外线检测元件，包括标准显示区、参考区、以及紫外线检 测区；其中可携式紫外线检测元件具有上基板位于阵列基板与荧光染料层之间；以及多个 光检测器位于阵列基板的上表面上或下表面上，或位于上基板的上表面上或下表面上；其 中光检测器分别对应参考区以及紫外线检测区；其中荧光染料层对应紫外线检测区。附图说明 图1A为本专利技术的紫外线检测元件的剖视图； 图1B为图1A的元件中参考区的光谱； 图1C为图1A的元件中紫外线检测区的光谱； 图2为背景光源的光谱分布3 图3为不同波长的光对0. 7mm厚的市售玻璃罩Eagle 2000的穿透率曲线图； 图4为光对不同颜色的彩色滤光片的穿透率曲线图； 图5为(a)水杨酸钠、(b)蔻(coronene)、及(c)琉莫根磷光体(Li翻gen)在不同波长的荧光放射强度与背照式硅CCD的光谱响应比较图； 图6-图8为紫外线检测元件的剖视图；以及 图9A-图9D为紫外线检测元件的剖视图。 主要元件符号说明 (I) 标准显示区；(II) 参考区；(III) 紫外线检测区；101 背光单元； 103 偏光板；105 阵列基板；106 光检测器；107 液晶层；108 OLED堆叠结构； 109 彩色滤光层；111 上基板；113 亮度增强补偿膜；115 偏光板；117 荧光染料 层；119 特氟龙层；121 紫外线可穿透的塑料盒。具体实施例方式本专利技术的重点在于以较低廉的方式检测太阳光中的UVB。 UVB比UVA的单位剂量 高，也因此更容易导致晒伤。若要降低光检测器的成本，其材质必需采用硅，但一般标准硅 光检测器只能检测可见光而无法检测紫外线。虽然较昂贵的二氧化钛或碳化硅等材质形 成的检测器具有只检测紫外线而不检测可见光的优点，但其制程无法与主动阵列液晶显示 器(AMLCD)的制程整合。为解决上述问题，一般是采用荧光染料层将紫外线转换成可见光 后，再以硅光检测器测量可见光强度。但上述作法仍有部分问题。由于荧光染料层可透部 分可见光，硅光检测器会同时检测背景光源中的紫外线与可见光，这将高估背景光源中的 紫外线强度。为了避免上述问题，可在背景光源与荧光染料层之间加设昂贵的可见光滤光 器，以确保荧光染料层只将紫外线转换为可见光而不受背景光源中的可见光影响。本专利技术 不需上述昂贵的可见光滤光器。在紫外线被荧光染料层转换成可见光后，与穿透荧光染料 层的部分可见光一起穿过红、绿、蓝的滤光片，再到达对应的光检测器。另一方面，未对应荧 光染料层的光检测器只检测背景光源的可见光如红光、绿光、及蓝光，且未检测紫外线。将 上述对应荧光染料层的光检测器所测得的信号，减去未对应荧光染料层的光检测器所测得 的信号，即可知背景光源中UVA加上UVB的强度。虽然荧光染料层亦会将UVC转换成可见 光，但大气中的臭氧已吸收大部分的UVC，因此微量UVC对检测值的影响极小。为了只检测 皮肤癌主因的UVB，本专利技术又一实施例将低廉的吸收UVA的染料分散在显示元件的紫外线 可穿透的塑料盒中。本专利技术的光学分析中，标准显示元件的阵列基板上为低成本的红绿蓝 滤光片，该些滤光片位于相同的硅光检测器上。本专利技术的制程并不复杂，在标准AMLCD的阵 列基板的玻璃基材上形成光检测器的制程可整合至阵列基板制程而不需特殊步骤。上述含 有光检测器的AMLCD为可携式产品如手表、手机、媒体播放器、或卫星导航系统。目前已有 多种产品将光检测器整合至AMLCD的阵列基板上，以作为环境光检测器(ALS)。综上所述， 本专利技术提供一种可携式的个人化紫外线检测系统，在几乎不增加制程复杂度的情况下增加 现有可携式显示元件的功能。此外，整合上述的紫外线检测系统的AMLCD可为反射式LCD、 穿透式LCD、、或半穿反式LCD 。 另一方面，本专利技术的显示模式并不限于上述的液晶显示器，亦可为有机发光二极 管(OLED)。4 为了让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个实施 例配合附图，作详细说明如下 实施例1 图1A为紫外线检测元件的示意图。与传统标准可携式显示结构相较，本专利技术的检 测元件分为三个区域，最左边的区域为标准显示区(I)，其背光单元101发出的光依序穿过 偏光板103、含有多个薄膜晶体管(TFT)的阵列基板105、可调节光强弱的液晶层107、具有 彩色滤光层109的上基板111、亮度增强补偿膜113、及偏光板115后，到达使用者眼睛并形 成影像。上基板111上的彩色滤光层分为多个子像素如RGB，而不同颜色的子像素其光穿透 度将决定像素的颜色及光谱。 上述检测元件的参考区(II)为用以检测背景光源的可见光如红光、绿光、及蓝光 的强度。参考区(II)中的硅光检测器106只检测的到受测光中的可见光区。接着将紫外 线检测区(III)所测得的红光、蓝光、及绿光强度分别减去参考区(II)所测得的红光、蓝 光、及绿光强度，即可得紫外线强度。如图2所示，为背景光源在不同波长范围的光谱分布。 本专利技术关心的区域为图2中靠左的可见光及紫外线区域。图2亦显示一般大气对红外线区 域的吸收程度。背景光源的红外线区域并非本专利技术在意的重点，因为硅光检测器的波长检 测极限不会大于1100nm。紫外线区可进一步区分为UVA(波长介于400nm至320nm之间)、 UVB(波长介于320nm至290nm之间)、及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可携式紫外线检测元件，包括：一标准显示区、一参考区、以及一紫外线检测区；其中该可携式紫外线检测元件具有：一上基板位于一阵列基板与一荧光染料层之间；以及多个光检测器位于该阵列基板的上表面上或下表面上，或位于该上基板的上表面上或下表面上；其中该些光检测器分别对应该参考区以及该紫外线检测区；其中该荧光染料层对应该紫外线检测区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：奈格尔D杨格，彼得费尔利，
申请(专利权)人：统宝光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]