CN113678259B - 针对透显成像配置的发射型显示器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种有助于透过显示器成像的显示器配置。可以通过将相机定位在显示器的透射区域后方来实现成像。透射区域被配置成减少传播透过显示器的光与显示器的电路元件之间的相互作用。透射区域的配置的特征在于降低的像素密度、重新排列的电路元件、和光阻挡层，以防止光从由电路元件形成的间隙衍射。

Description

针对透显成像配置的发射型显示器
相关申请的交叉引用
本申请是2019年5月26日提交的题为“针对透显成像配置的发射型显示器(EMISSIVE DISPLAY CONFIGURED FOR THROUGH-DISPLAY IMAGING)”的美国临时专利申请No.62/853,044的非临时申请并要求其优先权，其全部公开内容通过引用结合于此。
技术领域
本公开涉及平板显示器，并且更具体地，涉及用于能够透过显示器成像的移动设备的显示器。
背景技术
至少从用户体验的角度，可能期望扩大显示器以覆盖移动设备(例如，移动电话、平板电脑等)的更多区域。然而，定位在移动设备的也包括显示器的一侧的光电设备(例如，前置相机、光传感器、发射型状态灯等)可能会争夺设备的包括显示器的一侧的区块。因此，显示器的发射区域的尺寸可能不得不折衷以在设备的显示器侧容纳光电设备。
发明内容
在一个总体方面，本公开描述了一种移动设备，该移动设备包括显示器和定位在显示器后方的光传感器(例如，相机)。显示器包括高分辨率区域和透射区域(即，区)。透射区域包括像素，该像素根据低于高分辨率区域的第二像素密度的第一像素密度间隔开。显示器还包括控制感应通过区域中的像素的电路元件。该显示器还包括具有与电路元件对准的不透明图案的光阻挡层，以在光传播透过由电路元件形成的间隙之前或之后阻挡光。光传感器定位在透射区域后方并接收透过显示器的、未被光阻挡层阻挡的光。光阻挡层可以被称为不透明层。
在另一总体方面，本公开描述了一种用于透过显示器成像的方法。该方法包括将相机定位在显示器的区域后方以接收指向该区域的光。该方法还包括去除该区域中的一部分像素，使得该区域中的像素比该区域外的像素间隔得更开。接下来，该区域中的电路元件被布置成在该区域中创建开口，使得指向该区域的光的第一部分可以穿透过而不会遇到任何电路元件。接下来，在指向该区域的光的第二部分被由电路元件形成的间隙衍射之前或之后，使用更宽的不透明层阻挡光的第二部分。最后，使用相机捕获光的第一部分以创建图像。
在一些实施方式中，覆盖电路元件的不透明层是用于显示器的触摸传感器层的金属电极。金属电极被创建为具有与用于电路元件的图案对准并覆盖电路元件以防止光到达电路元件的图案。在一些情况下，电极图案包括供区域中的显示器像素发射所透过的孔径(例如，在捕获图像的时期以外的时期)。
在另一总体方面，本公开描述了一种有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器，该显示器包括有源像素区域的透射区。透射区包括低于有源像素的其他区的像素密度。透射区还包括电路元件(例如，TFT、电容器、电源线、控制信号线和像素)，该电路元件限定能够使穿透过透射区的光衍射的间隙。AMOLED显示器还包括具有金属图案的光阻挡层，该金属图案定位在间隙上方并与间隙对准，以防止光在穿过透射区时被衍射。在一些实施方式中，金属图案包括用于显示器像素照射穿过的孔径。
在另一总体方面，本公开描述了一种移动计算设备，该移动计算设备包括具有高分辨率区域和透射区域的显示器。透射区域包括根据低于高分辨率区域的第二像素密度的第一像素密度以重复图案间隔开的像素。透射区域还包括配置成控制像素的电路元件，以及具有与电路元件对准的不透明图案的光阻挡层，以在传播透过由电路元件形成的间隙之前或之后阻挡光。移动计算设备还包括定位在透射区域后方的光设备，使得电路元件和光阻挡层位于显示器的表面与光设备之间，其中，光设备被配置成接收或传输透过显示器的、未被光阻挡层阻挡的光。
在光设备是传感器的情况下，传感器可以被配置成接收透过显示器的未被光阻挡层阻挡的光。在光设备是光源的情况下，光源可以被配置成传输透过显示器的未被光阻挡层阻挡的光。
显示器可以包括有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器。
电路元件可以包括信号线。在透射区域中的像素的重复图案中，在相邻的像素之间的一组三个或更多个平行信号线中，相邻的信号线可以彼此间隔开小于7微米。
电路元件可以包括信号线。在透射区域中的像素的重复图案中，在相邻的像素之间的一组三个或更多个平行信号线中，相邻的信号线可以彼此间隔开小于5微米。
电路元件可以包括信号线。像素的重复图案的特征在于具有第一区域的单位晶格。单位晶格可以包括第二区域，该第二区域没有子像素且没有信号线并且大于第一区域的40％。
光阻挡层可以定位在显示器的表面与包含电路元件的层之间。光阻挡层可以定位在包含电路元件的层上方。
光阻挡层可以包括触摸传感器层。
不透明图案可以包括触摸传感器层中的电极。不透明图案可以包括不透明部分。
不透明图案可以包括触摸传感器层中的金属电极。
触摸传感器电极可以被具有大于90％的光学吸收的层覆盖。
不透明图案可以包括允许从显示器中的像素发射的光照射透过的孔径。孔径可以被称为透明部分。
不透明图案可以吸收可见光和红外光。
不透明图案可以反射可见光和红外光。
光设备可以包括光传感器。
光传感器可以包括相机。
透射区可以具有低于有源像素区域的其他区的像素密度，并且可以包括被布置成使得它们衍射穿透过透射区的可见光的电路元件。
光阻挡层可以包括不透明部分和透明部分的图案。不透明部分可以定位在电路元件上方并与电路元件对准，以防止传输透过透射区的光到达电路元件。
图案的至少一些透明部分可以与透射区中的像素对准，以允许来自像素的光照射透过光阻挡层、透过透射区并离开显示器。
图案的不透明部分可以包括AMOLED显示器的触摸传感器电极。
光阻挡层可以包括不透明部分和透明部分的图案。不透明部分可以定位在电路元件下方并与电路元件对准，以防止传输透过透射区并被电路元件衍射的光到达光设备。
透射区中的电路元件可以包括配置成向显示器中的像素提供电信号的信号线。
信号线的宽度可以大于500nm。
两个或更多个信号线可以彼此平行，其中，平行信号线之间的间隙小于一微米。
在以下详细描述及其附图内进一步解释了前述说明性概述以及本公开的其他示例性目的和/或优点以及实现这些目的和/或优点的方式。
附图说明
图1A示出了包括占据前表面的不同部分的显示器和光学设备的移动计算设备的顶(前)表面。
图1B示出了根据本公开的可能实施方式的包括显示器的移动计算设备的顶(前)表面，其中光学设备定位在显示器的透射区域后方。
图1C示出了根据本公开的可能实施方式的包括显示器的移动计算设备的顶(前)表面，其中光学设备定位在显示器的透射区域后方。
图2A示出了根据本公开的可能实施方式的可以包括多个光学设备的移动设备的侧剖视图，每个光学设备定位在发射型显示器的相应透射区域后方。
图2B示出了根据本公开的可能实施方式的可以包括多个光学设备的移动设备的侧剖视图，多个光学设备定位在发射型显示器的单个透射区域后方。
图2C是包括具有发射像素的显示面板的显示系统的示意图，该发射像素包括由电子像素电路和/或子像素电路控制以呈现视觉输出的子像素。
图3A示出了根据本公开的可能实施方式的发射型显示器的高分辨率部分的像素和信号线的顶(前)视图。
图3B示出了根据本公开的可能实施方式的发射型显示器的降低分辨率部分的像素和信号线的顶(前)视图。
图4示出了图3B中所示的发射型显示器的可能的侧剖视图。
图5示出了对穿透过图4的发射型显示器的光的可能影响。
图6A示出了从没有衍射的光中捕获的图像的示例。
图6B示出了从具有衍射的光中捕获的图像的示例。
图7A是显示器的降低分辨率部分的示意图。
图7B示出了发射型显示器的降低分辨率部分的信号线用以产生用于光穿透的通光孔径的可能重新排列。
图8是用于防止光到达图7B的重新排列的信号线同时允许来自发射型显示器的像素的光传输透过的不透明图案的顶(前)视图。
图9A示出了根据本公开的可能实施方式的在重新排列的信号线上方包括不透明层的发射型显示器的降低分辨率部分的侧剖视图。
图9B示出了根据本公开的可能实施方式的在重新排列的信号线上方包括不透明层的发射型显示器的降低分辨率部分的另一侧剖视图。
图9C、图9D、图9E和图9F示出了在被不透明、低反射率材料覆盖的各个阶段中的金属触摸传感器电极的侧剖视图。
图10A示出了本公开的可能实施方式中的可以用于不透明层的触摸传感器层中的电极的顶视图。
图10B示出了图10A的触摸传感器层的一部分(A-A’)的侧剖视图。
图11示出了根据本公开的可能实施方式的在重新排列的信号线下方包括不透明层的发射型显示器的降低分辨率部分的侧剖视图。
图12示出了根据本公开的实施方式的用于透过显示器成像的方法的流程图。
附图中的部件不一定按比例绘制并且相对于彼此可能不按比例。在几个视图中，相同的附图标记表示对应零件。
具体实施方式
本公开描述了一种可以与移动设备(例如，移动电话、平板电脑等)一起使用的平板显示器(即，显示器)。移动设备的前表面包括通常作为图形用户界面(GUI)操作的显示器和作为传感器或发射器操作的一个或多个光学设备。一个或多个光学设备可以被配置成用于多种功能，包括感测照明条件(例如，光传感器)、感测接近度(例如，电磁传感器)、捕获图像(例如，前置相机)和/或提供光(例如，闪光灯)。光学设备可以位于显示器的一部分下方，使得不需要牺牲显示区域来将光学设备容纳在移动设备的前表面上。移动设备内的电路和光学掩模可以被布置成使得与移动设备的传统配置相比，减少穿过显示器到达光学设备或来自光学设备的光的衍射。
传统上，显示器的发射部分和光学设备占据移动设备的前表面的分开区域。例如，图1A示出了具有显示器110和相机111的移动设备101，该显示器和相机占据前表面的不同部分。发射型显示器技术(例如，有源矩阵有机发光二极管(AMOLED))的最新进展有助于将显示器的发射(即，有源)区域朝向移动设备的边缘延伸。通过将显示器的有源区域朝向移动设备的边缘延伸，用户可以体验到更大显示器的益处而没有更大形状因数设备的缺点。
所公开的发射型显示器被配置成与一个或多个光学设备共享移动设备的前表面，使得显示器的有源区域可以延伸到边缘，而无需在显示器周围的边框的显示器中留有在其中放置光学设备的间隙。因此，所公开的显示器的覆盖一个或多个光学设备的一个或多个部分可以被配置成使得定位在显示器后方的光学设备可以透过显示器传输或接收辐射(例如，光)。
图1B示出了具有朝向设备边缘延伸的显示器112的移动设备102。与显示器被排除在为光学设备预留的区域之外的移动设备不同，显示器112的发光(即，有源)区域基本上在设备102的整个前表面上延伸。因此，移动设备102的几乎整个前表面可以用于呈现彩色、黑白或灰度图像、图形和/或字符。显示器112包括一个或多个透射区域120，在该透射区域后方(即，在其下方)可以布置有一个(或多个)光学设备，并且光可以透过该透射区域传输以被该光学设备接收和/或光可以从光学设备透过该透射区域传输并离开显示器112。
透射区域120的尺寸、形状和/或位置可以各种不同地实施。例如，如图1B所示，透射区域120可以具有圆的(例如，圆形)形状并且可以定位在显示器112的周边内并与显示器112的边缘间隔开，但透射区域的其他形状和位置120也是可能的。例如，如图1C所示，透射区域120可以具有矩形形状并且可以沿显示器112的边缘定位。在该实施方式中，透射区域120的水平边缘和竖直边缘可以对应于显示器112中的发光像素的网格布置的水平方向和竖直方向并对应于向像素传送电信号的电信号线信号线的水平方向和竖直方向。此外，图1C中的透射区120的尺寸可以与图1B中的透射区域的尺寸不同。
图2A示出了具有显示器112的移动设备的侧剖视图，该显示器具有多个透射区120A、120B，电磁辐射可以透过这些区域传输到位于显示器下方的光学设备或从位于显示器下方的光学设备传输，例如，位于显示器下方的相机。移动设备可以包括多个光学设备140A、140B，多个光学设备均定位在不同的透射区域120A、120B后方。图2B示出了具有显示器112的移动设备的侧剖视图，该显示器具有供多个光学设备140A、140B使用的单个区120C。
光学设备140A、140B可以透过透射区120A、120B、120C传输和/或接收电磁辐射125。虽然本公开总体上可以应用于配置成传输或接收电磁辐射(例如，来自电磁波谱的毫米波、可见光或红外部分)的任何光学设备，但将在整个公开内容中考虑配置成接收可见光和/或红外光的相机的特定实施方式。
在一些实施方式中，在显示器112的使光穿透过以到达下方传感器的透射区域120A、120B、120C中的像素可以具有与显示器的其余部分相同的像素密度和/或像素排列。在一些实施方式中，显示器112的使光穿透过以到达下方传感器的透射区域120A、120B、120C(即，一部分)可以具有与显示器的其余部分不同的像素密度和/或像素排列。例如，在一些实施方式中，显示器的其余部分的显示区的像素密度可以高于透射区域120A、120B、120C中的像素密度，使得透射区域120A、120B、120C中的显示器分辨率(例如，以每英寸像素数(ppi)为单位)低于显示器的其余部分中的显示器分辨率。
图2C示意性地示出了可以与图1B或图1C的移动设备102一起使用的可能的显示系统260。显示系统260包括具有发射像素的显示面板262，该发射像素包括由电子像素电路和/或子像素电路控制以在显示器上呈现视觉输出(例如，文本、图形、视频、图像等)的子像素。子像素可以被认为是单独的发光元件，通常具有单色光输出，而像素可以被认为是两个或更多个发光元件的组合，其中，不同的发光元件具有不同的颜色，因此像素可以被控制以输出一系列颜色。显示器可以是任何有源矩阵显示器，诸如有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器。
示出了显示面板262的放大部分270。放大部分270示出了子像素272的行/列配置。每个子像素272的发光可以由扫描(栅极)信号线274(即，水平控制线)和列数据线276(即，竖直控制线)控制。在一些实施方式中，并且如图2A-2C所示，一行中的所有子像素可以由同一栅极信号线驱动，并且一列中的所有子像素可以由同一列数据线驱动。
显示面板262的扫描信号线274由栅极驱动器280控制。列数据线由列线驱动器282控制。每个列数据线276可以具有串联的面板开关，以用于切换(例如，解复用)来自列线驱动器282的数据电压(例如，以控制像素的强度)。时序控制器284可以控制到扫描线驱动器280和列线驱动器282的信号，以确保到各个子像素的信号的正确时序，以实现来自子像素的期望发光。时序控制器284可以从包括例如中央处理单元(CPU)的片上系统286接收控制信号。
图3A是具有像素302的发射型显示器的高分辨率部分的示意图，该像素包括多个发光元件和向发光元件供应电信号的信号线。图3B是具有像素312的发射型显示器的降低分辨率部分的示意图，该像素312包括多个发光元件和向发光元件供应电信号的信号线242。在图3A和图3B中，显示器中的像素302、312可以包括发射不同颜色的多个发光元件(例如，发光二极管)306A、306B、306C、316A、316B、316C，使得所有可见颜色可以由像素通过混合来自不同元件的光量而产生。例如，在一些实施方式中，像素302可以包括红色LED 306A、蓝色LED 306B和两个绿色LED 306C。电控制信号和电力可以通过导电信号线304、314供应至发光元件306A、306B、306C、316A、316B、316C。发光元件306A、306B、306C、316A、316B、316C和信号线304、314可以是不透明的和/或可以具有不等于1的折射率，使得光被元件和/或信号线阻挡或衍射并传播进入或透过显示器。因此，因为图3B中所示的发射型显示器的降低分辨率部分的发光元件的每单位面积密度低于图3A所示的发射型显示器的高分辨率部分，所以与显示器的高分辨率部分相比，降低分辨率部分可以允许更多的光穿透过显示器。然而，穿透过显示器的光仍可能经历在竖直(y)方向和/或在水平(x)方向上延伸的信号线242。
图4示出了适合与图1A-1C的移动设备一起使用的发射型显示器200的示意性侧剖视图。在一些实施方式中，显示器200可以是AMOLED显示器。虽然本公开的原理可以应用于各种其他显示技术，但在整个本公开中将考虑AMOLED显示器的实施方式。
如图4所示，发射型显示器200包括多个层。这些层定位在可以形成移动设备100的前表面的覆盖玻璃层210后方(即，下方)。在可能的实施方式中，显示器200可以包括偏光膜层215。显示器200还可以包括触摸传感器层220，该触摸传感器层220包括触摸传感器电极222。用于显示器的像素237由阴极层230、OLED发射器堆叠件235以及阳极层236的分开元件形成。阳极层236的元件可以是反射的，使得光从阳极层236在竖直(z)方向上被引导。阳极层236的元件可以耦接到包括源极、栅极和漏极的薄膜晶体管(TFT)结构240，其可以由在信号线242上方传输的电信号控制。显示器200还可以包括SiNx或SiONx的势垒层245和聚酰亚胺(PI)的基底层250。用于散热和电屏蔽的金属层/膜410可以位于显示器200下方以保护显示器免受由于移动设备中的发热元件——诸如例如CPU、GPU等——引起的局部热点以及来自下方电气部件的电信号噪声的影响。
显示器200的层可以包括透明和不透明的电路元件。例如，TFT结构240、像素237、信号线242和/或触摸传感器电极222都可以阻挡光透过显示器200传播。光可以被不透明的(即，不透明)电路元件反射或吸收。此外，电路元件可以限定光可以与其相互作用的间隙(即，周期性狭缝)。例如，光可以被形成在同一层中的相邻电路元件之间的间隙衍射。光也可以被不同层中的电路元件之间的间隙衍射，但由于同一层的元件，这种影响可能比衍射弱。
图5是显示器200的一部分的示意性侧剖视图，其中，光被显示器中的电路元件衍射。如图所示，光线300A可以在触摸传感器电极222A、222B之间以及像素237A、237B之间穿过而不会被显着改变。然而，光300A可能被形成在彼此靠近放置的两个相邻信号线242A、242B之间的间隙衍射。间隙相对于光线300的波长的尺寸可以确定间隙对光的影响。因此，如果所形成的间隙具有合适的尺寸，则光可以被由电路元件的其他组合形成的间隙衍射。例如，与由相邻信号线之间的间隙衍射的光300A相比，光300B可以与由形成在信号线242C与TFT结构240之间的间隙不同地衍射。定位在显示器200后方(即，下方)的相机502可以对光成像，并且金属层/膜410中的开口可以允许光传输透过显示器以到达相机。
当光被认为是光线集合时，衍射可以被理解为有效地改变光线集合中的一些光线的角度，使得在衍射角上分布衍射的光线320A、320B。通常，显示器中的较窄的间隙导致较大的衍射角。因此，更高分辨率的显示器可以具有更明显的衍射(即，更大的衍射角)，因为这些显示器中的控制线242的密度更高。
相机502依靠透镜将来自物体的光聚焦到传感器(例如，CMOS、CCD阵列)上，其中，传感器表面被定位为透镜的焦平面。然而，当穿透过显示器到达透镜的光线被显示器中的不透明元件衍射时，许多光线将不会聚焦到传感器的表面上，而是在传感器表面上方或下方具有有效焦平面。结果，从穿透过显示器的光中捕获的图像可能会因衍射而失真。
图6A示出了在没有衍射的情况下捕获的对象(即，3D模型头部)的模拟图像，并且图6B示出了由衍射(即，透过显示器)捕获的头部的模拟图像。如图所示，由包括衍射光的光形成的图像由于衍射光线而严重劣化并且显得模糊。本公开的一方面是减少由显示面板结构引起的衍射以提高透过显示器捕获的图像的质量(即，减少图像中的模糊)。
本公开描述了一种具有透射区120的显示器，当其定位在相机上方(即，前面)时，通过降低因到达相机140导致图像失真的光量来促进成像。这可以通过减少透射区(参见图3B)中的像素数量(即，与显示器的其他区域相比)以允许更多光穿透过显示器来部分地实现。透射区域中的像素可以规则地排列(例如，以网格图案)或者可以不规则地排列。透射区域中的每单位面积的像素数量可以小于显示屏的其余部分(例如，高分辨率区域)的像素数量。换言之，透射区域中的一部分像素可以被去除，使得剩余的像素比显示器的其他部分的像素间隔得更远。这种方法本身仍可以允许光从形成在电路元件(例如，信号线242)之间的间隙衍射。因此，本公开描述了透射区的附加修改(与其他区相比)以增加光的通量并减少光的衍射。
附加修改包括以下述方式在显示器120的透射区域中的像素之间的信号线的布线：其被设计成提供没有不透明和/或衍射元件或者具有相对较少不透明和/或衍射元件的一个或多个相对较大区域。图7A和图7B示出了显示器的透射区域的像素712、732和信号线714、718、734、738的示例排列。透射区域中的每个像素可以包括多个子像素，例如红色子像素716A、736A、绿色子像素716C、736C以及蓝色子像素716B、736B，其中，子像素对应于可以发射不同颜色光的各个OLED发射器。例如，可以发射任何颜色光的显示器的像素712、732可以包括发射具有至少三种不同颜色光的三个或更多子像素，并且不同颜色的强度可以被控制成使得当混合时，来自多个子像素的光可以产生具有任何颜色的光。子像素716A、716B、716C、736A、736B、736C用信号线714、718、734、738寻址，这些信号线将电信号运送到子像素以控制它们的照明。像素及其组成的子像素在显示器中以重复的图案排列，并且该图案可以通过单位晶格720、740来表征，它们是构成该结构的重复图案的元件组(即，像素、它们的子像素以及为子像素供应信号线的信号线)的最小几何排列。注意，图7A和图7B是该结构的顶视图，并且单位晶格720、740是元件的二维单位晶格，这些元件不一定都位于与图7A或图7B中未示出的与第三维正交的同一平面中。
图7A是显示器的降低分辨率部分的示意图，其中信号线处于传统排列，而图7B是显示器的降低分辨率部分的示意图，其中信号线组被重新排列以在信号线之间创建相对大的开口745，其中开口745没有子像素和信号线。开口745基本上提供通光孔径，光可以穿透过该通光孔径到达定位在显示器后方的一个(或多个)光学设备。换言之，开口745没有可能阻挡或衍射光的像素或信号线。开口745可以是单位区域内的没有子像素和信号线的连续区域。单位晶格可以被称为第一区域。孔径可以被称为第二区域，并且可以包含在第一区域内。
如图7B所示，在相邻像素732之间存在单位晶格740的部分742、744，其中相邻平行信号线734、738比图7A中所示的对应部分722、724中的信号线714、718更靠近到一起。特别地，在图7A中，向像素的子像素供应控制信号的一组平行信号线714、718跨越横向于信号线的距离，该距离与像素的子像素的横向范围相当。然而，在一些实施方式中，如图7B所示，向像素732的子像素736A、736B、736C供应控制信号的一组平行信号线734跨越横向于信号线734的距离d1，该距离小于在像素的子像素的第一方向上的横向范围h。例如，d1可以小于0.8*h，或小于0.6*h，或小于0.5*h，或小于0.4*h。类似地，彼此平行但不平行于信号线组734并且向像素732的子像素736A、736B、736C供应控制信号的一组信号线738跨越的横向于信号线738的距离d2小于在像素的子像素的第二方向上的横向范围w。例如，d2可以小于0.8*h，或小于0.6*h，或小于0.5*h，或小于0.4*h。
在一些实施方式中，如图7B所示，显示器中的信号线可以被布置成使得重复图案的单位晶格740包括没有子像素和信号线的开口孔径745，其中孔径745的面积大于单位晶格740的面积的40％或大于单位晶格740的面积的60％。
在一些实施方式中，在一个或多个部分742、744中、在一组三个或多个平行信号线中，信号线可以与相邻的信号线间隔开小于7微米、或小于6微米、或小于5微米的间距(即，组中的一个信号线的中轴线到相邻的信号线的中轴线的距离)。
在一些实施方式中，在一个或多个部分742、744中、在一组两个或更多个平行信号线中，信号线可以与相邻的信号线间隔开小于1微米的间隙(即，组中的一个信号线的边缘到相邻信号线的最近边缘之间的间隔)。信号线在与其中轴线垂直的方向上的宽度可以大于500nm。
如所提及的，电路元件可以形成能够衍射光的间隙(即，狭缝)，并且将电路元件(例如，控制信号线)限制到成束的更小区(例如，以在透射区中创建开口)可以增强衍射，因为与光的波长相比，使间隙更小。然而，为了防止衍射光到达相机，在到达电路元件之前或在被电路元件衍射之后但在到达相机之前(即，在穿透过电路元件之后)，可以阻挡将导致有害衍射的指向显示器的电路元件的光。因此，所公开的显示器的一方面包括光阻挡层，该光阻挡层具有与透射区域中的电路元件对准的不透明图案，以在光传播透过由电路元件形成的光衍射间隙之前或之后阻挡光。
图8是在透射区域中使用的不透明图案的顶视图，该图案被配置成阻挡光穿过显示器中的不透明元件之间的间隙以避免光被间隙衍射。不透明图案对应于图7A-7B所示的显示部分的一部分的电路元件(例如，信号线)的图案并相应地成形和对准。不透明图案可以由对相机捕获的光的所有(或部分)波长具有反射或吸收特性的一种(或多种)材料制成。不透明图案可以是任何厚度(例如，沉积金属迹线的厚度)，但薄层可以提供附加的柔性并且可以减少不希望的阴影的影响。在光阻挡层定位在透射区的像素上方的实施方式中，不透明层可以包括孔径802，该孔径与透射区中的像素(即，子像素)对准以允许从像素发射的光透过孔径传输光并离开设备的表面。可替代地(或附加地)，不透明图案可以包括单个孔径804，该单个孔径804允许所有子像素将光透过孔径传输并离开设备的表面。
图9A示出了根据本公开的可能实施方式的在重新排列的信号线上方包括不透明层的发射型显示器的降低分辨率部分的侧剖视图。与图4相比，图9A中的实施方式具有较少的像素，并且信号线242被布置成形成不包括电路元件的开口745，光820可以穿透过该开口而不与电路元件相互作用(例如，被其衍射)。开口745的侧向尺寸可以大于穿透过开口并由位于显示器200下方的相机成像的光的最长波长的三倍。侧向尺寸是指在与显示器延伸的平面平行的方向上的尺寸。电路元件可以包括控制信号线242和/或TFT结构240。电路元件被触摸传感器电极222阻挡(即，遮蔽)接收和衍射光810。换言之，触摸传感器可以用作光阻挡层。这种方法，而不是添加附加的光阻挡层，可以有利地与现有的制造工艺集成。像素发射光840不受由触摸传感器电极222形成的不透明图案的影响，因为触摸传感器电极222相对于像素对准，使得来自像素的光可以从显示器发射而不受触摸传感器电极222的阻碍。
显示器的透射区域中的触摸传感器可以是有源的或无源的。例如，触摸传感器层220中的电极可以包括对感测没有贡献的虚拟传感器线或用于检测触摸的有源传感器线。虚拟传感器线或有源传感器线(或两者)可以用于形成不透明图案以阻挡光到达由信号线242创建的间隙。即，除了有源电极和传感器线之外，触摸传感器层220可以被设计成包括附加的虚拟传感器线，该附加的虚拟传感器线与有源传感器线一起形成不透明图案以阻挡光到达由信号线242创建的间隙。因此，所公开的显示器的一方面包括通过将用于触摸感测的电极222形成为不透明图案以阻挡(例如，吸收、反射)光810(例如，可见光和红外光)而将触摸传感器用作光阻挡层，否则该光可能会被衍射并使由位于光阻挡层下方传感器的传感器捕获的图像劣化。由于触摸传感器层具有双重目的，所以图9A的显示器实施方式可以有利地具有更少的层。
图9B示出了发射型显示器的降低分辨率部分的另一侧剖视图。触摸传感器电极222是触摸传感器层220的一部分，并且触摸传感器电极222可以包括不透明金属材料(例如，Al、Ti、Mo、Cu、Cr、Ag、Au等或其合金)。在一些实施方式中，触摸传感器电极222的厚度可以约为20-200nm。触摸传感器层220可以通过传感器缓冲层225与OLED发射器235的顶部阴极层230分离。传感器缓冲层可以包括例如SiN或SiON材料。
因为触摸传感器电极222包括金属材料，所以金属材料的反射率可以相对较高。为了降低触摸传感器电极222的反射率，可以用低反射率材料层覆盖电极。例如，在一些实施方式中，金属触摸传感器电极222可以被附加的光吸收材料224覆盖，该附加的光吸收材料覆盖触摸传感器电极222的表面。在一些实施例中，光吸收材料224可以围绕电极的边缘延伸以覆盖金属触摸传感器电极222的边缘。例如，光吸收材料224可以包括黑色光刻胶材料，该黑色光刻胶材料在成分上可以与用于LCD滤色器制造的材料相似并且通常被改性以实现与OLED兼容所需的低温固化(例如100-120℃)。这些材料对光的光学波长具有高光吸收(例如，对于1μm厚的光刻胶层，>90％)并且可以帮助降低由金属触摸传感器电极222朝向显示面板后方的成像设备散射的光量。在一些实施方式中，被光吸收材料224覆盖的触摸传感器电极222的总组合厚度可以约为200-500nm。
图9C、图9D、图9E和图9F示出了在被不透明、低反射率材料覆盖的各个阶段中的金属触摸传感器电极222的侧剖视图。图9C示出了支撑基底层223上的金属触敏电极层222的侧剖视图。图9D示出了支撑基底层223上的金属触敏电极层222的侧剖视图，其中光刻胶层224在金属层222上方。光刻胶层224可以用常规光刻技术(例如，用跨越基底层223的光刻胶层涂覆下方金属层222，将光刻胶层暴露于光图案，使暴露的光刻胶层显像，烘烤该层)图案化以创建图9D中描绘的光刻胶图案。光刻胶层的厚度通常约为1–3μm。金属蚀刻工艺可以应用于图9D所示的堆叠件，以从金属层222中去除不在图案化光刻胶层224正下方的材料。图9E示出了在应用金属蚀刻以从层222去除除了在图案化的抗蚀剂224下方的金属之后，支撑基底层223上的金属触敏电极层222的侧剖视图，其中在金属层222上方具有光刻胶层224。金属层可以被过度蚀刻，使得光刻胶层224平行于基底层向外延伸超出剩余金属电极层222的边缘。在一些实施方式中，可以进一步处理图9E的结构，使得光刻胶层224覆盖金属层222的边缘。例如，可以加热图9E所示的结构，使得光刻胶224向下流过金属层222的边缘，以形成图9F所示的结构。
用于发射型显示器的触摸传感器层220本身可以包括多个层。图10A示出了触摸传感器层220中的电极的顶视图。电极包括传输(TX)传感器电极851和接收(RX)传感器电极852。图10B示出了图10A的触摸传感器层的一部分(示出为A-A’)的侧剖视图。如图所示，TX传感器电极851和RX传感器电极852共面并占据第一金属层850。TX电极和RX电极形成重叠图案。因此，第二金属层860用于跨接(即，桥接)电极861以允许重叠电连接。触摸传感器层220还可以包括传感器钝化层870和传感器缓冲层880。用于阻挡光的触摸传感器电极的不透明图案可以包括触摸传感器层220的第一金属层850和第二金属层860中的任一者或两者。在这点上，图9A中所示的电极222总体上可以被认为是触摸传感器层220的第一金属层850的一部分或第二金属层860的一部分。
在一些可能的实施方式中，穿透过显示器的光在从显示器中的电路元件衍射之后可以被阻挡到达显示器下方的相机。图11示出了根据本公开的可能实施方式的包括在信号线下方的不透明层的发射型显示器的降低分辨率部分的侧剖视图。显示器可以包括在基板(例如，聚酰亚胺层)250上的用于阻挡光的不透明图案930。基板250上的不透明图案930可以包括例如金属、光刻胶、聚合物和其他不透明材料。不透明图案930定位在电路元件(例如，信号线242)下方并与电路元件对准，其会导致穿透过元件之间的间隙的光910的有害衍射，从而产生衍射光940。衍射光940可以被基底层250上的不透明图案930阻挡。
由于光阻挡层的不透明图案930位于像素的OLED下方，所以不透明层中的用于使从像素传输的光840照射透过的孔径是不必要的。因此，与需要用于OLED的孔径的实施方式相比，不透明掩模相对于OLED的对准精度可以稍微放宽。如图11所示，使不透明图案930与电路元件(例如，信号线242)之间的间距足够小，使得衍射光940在到达开口510之前被阻挡。
可能存在对所描述的实施方式的变化。例如，在其他实施方式中，可以为显示器添加层，其唯一目的是阻挡光。此外，除了目前所描述的层之外的层可以适于服务于包括阻挡光的双重目的。只要实现阻挡衍射光到达光传感器(例如，相机)的功能，光阻挡层就不需要与显示器集成(例如，层压)(即，如上所述)。
图12是根据本公开的实施方式的用于透过显示器成像的方法的流程图。方法1000开始于将相机定位1010在区域(即，透射区域)后方。去除1020该区域中的一部分像素以增加像素间间距。增加的像素间间距允许显示器保持有源(例如，处于显示模式)，同时阻挡用于接收引向区域(即，入射)光的光(例如，处于成像模式)的更少的区域。然后，排列1030该区域中的电路元件以限定该区域中的开口以使光容易穿透过而不会遇到像素或电路元件(例如，被其阻挡、衍射、反射或以其他方式重新定向)。电路元件可以是显示器的TFT层中的像素的控制信号线。可以通过形成在像素之间对准的紧密间隔的组来排列控制信号线。由于开口，引向显示器的区域的光的第一部分可以穿透过显示器而不会遇到任何电路元件。引向显示器的光的第二部分可以被由电路元件形成的间隙衍射。除非阻挡或防止形成该第二部分，否则衍射光可能劣化由相机捕获的图像。因此，该方法包括在光的第二部分被衍射透过由电路元件形成的间隙之前或之后使用光阻挡层阻挡1040引向显示器的区域的光的第二部分。在阻挡了显示器内的光的第二部分之后，仅光的第一部分到达相机。结果，光的第一部分由相机(即，由相机的透镜)捕获并且图像被捕获1050(例如，形成在光传感器的阵列上并基于来自每个传感器的响应而以数字方式重构)。
可能存在对图12中描述的方法的变化。例如，虽然已经描述了阻挡衍射光到达相机以提高由相机捕获的图像的质量，但所公开的原理和技术可以应用于其他应用。例如，用于检测环境光的光传感器的性能可以通过所公开方法的一个或多个步骤(或其变体)来改进。此外，所公开的原理和技术可以应用于光源而不是光传感器。例如，可以通过所公开的方法中的一个或多个步骤(或其变体)来改进照明器的性能。光源(例如，照明器)和光传感器(例如，相机)均是光设备的示例。
还应当理解，可以在不同的时间或以不同的顺序执行图12中描述的步骤。例如，可以在设备的设计和/或制造过程期间执行步骤1010、1020、1030、1040，而可以在后续时间由设备的用户执行步骤1050。此外，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行这些步骤。例如，在组装过程期间将相机物理定位在显示器附近之前，可以作为制造过程的一部分来执行步骤1020、1030和/或1040。可以作为设计过程的一部分来执行步骤1010、1020、1030和/或1040。例如，可以在步骤1020中没有像素被物理去除。相反，未去除的像素被设计成具有比显示器的另一区中更大的像素间间距。类似地，步骤1010可以指在设计过程中将相机(或其他光传感器，或光源)定位在显示器后方，而不是物理定位。
已经在移动设备(诸如平板电脑或智能电话)的上下文中呈现了所公开的显示器。然而，所公开的原理和技术可以更普遍地应用于期望将传感器定位在显示器后方的任何显示器。例如，虚拟代理家庭终端、电视或自动柜员机(ATM)是一组非限制性的替代应用程序，其可以利用定位在显示器的有源区域后方的相机。此外，将相机放置在显示器后方的动机不限于将显示器扩大到设备的边缘。例如，出于美观或隐蔽的原因，可能期望将相机放置在显示器后方。
在说明书和/或附图中，已经公开了典型的实施例。本公开不限于这样的示例性实施例。术语“和/或”的使用包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。除非另有说明，否则以一般性和描述性意义使用特定术语而不是出于限制目的。如在本说明书中使用的，空间相对术语(例如，在前方、后方、上方、下方等)旨在包括除了图中描绘的定向之外的设备在使用或操作中的不同定向。例如，移动计算设备的“前表面”可以是面向用户的表面，在这种情况下，短语“在前方”暗示更接近用户。此外，显示器的“顶表面”可以是面向用户的表面，在这种情况下，短语“下方”暗示更深入移动计算设备的内部，并且短语“上方”暗示更接近于显示器的面向用户的表面。
虽然所描述的实施方式的某些特征已经如本文所描述的被示出，但本领域技术人员现在将想到许多修改、替换、改变和等效形式。因此，应当理解，所附权利要求旨在涵盖落入实施方式的范围内的所有这种修改和变化。应当理解，它们仅作为示例而非限制的方式呈现，并且可以在形式和细节上进行各种改变。除了相互排斥的组合之外，本文描述的装置和/或方法的任何部分可以以任何组合进行组合。本文描述的实施方式可以包括所描述的不同实施方式的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。

Claims (11)

1.一种移动计算设备，包括：
显示器，所述显示器具有高分辨率区域和透射区域，所述透射区域包括：
像素，所述像素根据低于所述高分辨率区域的第二像素密度的第一像素密度以重复图案间隔开，其中，所述透射区域具有低于有源像素区域的其他区的像素密度；
电路元件，所述电路元件被配置成控制所述像素，其中，所述电路元件被布置成使得所述电路元件衍射穿透过所述透射区域的可见光；以及
光阻挡层，所述光阻挡层具有不透明图案，所述不透明图案与所述电路元件对准以在传播透过由所述电路元件形成的间隙之前或之后阻挡光，其中，所述光阻挡层包括不透明部分和透明部分的图案；以及
光传感器，所述光传感器定位在所述透射区域后方，使得所述电路元件和所述光阻挡层位于所述显示器的表面与所述光传感器之间，其中，所述光传感器被配置成接收透过所述显示器的未被所述光阻挡层所阻挡的光，并且其中，所述不透明部分定位在所述电路元件下方并与所述电路元件对准，以防止被传输透过所述透射区域并被所述电路元件衍射的光到达所述光传感器。
2.根据权利要求1所述的移动计算设备，其中，所述显示器包括有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器。
3.根据权利要求1所述的移动计算设备，其中，所述电路元件包括信号线，并且其中，在所述透射区域中的像素的重复图案中，在相邻的像素之间的三个或更多平行信号线的组中，相邻的信号线彼此间隔开小于7微米。
4.根据权利要求3所述的移动计算设备，其中，所述电路元件包括信号线，并且其中，在所述透射区域中的像素的重复图案中，在相邻的像素之间的三个或更多平行信号线的组中，相邻的信号线彼此间隔开小于5微米。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的移动计算设备，
其中，所述电路元件包括信号线，
其中，所述像素的重复图案的特征在于具有第一区域的单位晶格，并且
其中，所述单位晶格包括第二区域，所述第二区域没有子像素且没有信号线并且大于所述第一区域的40％。
6.根据权利要求1所述的移动计算设备，其中，所述不透明图案吸收可见光和红外光。
7.根据权利要求1所述的移动计算设备，其中，所述不透明图案反射可见光和红外光。
8.根据权利要求1所述的移动计算设备，其中，所述光传感器包括相机。
9.根据权利要求1所述的移动计算设备，其中，所述透射区中的所述电路元件包括配置成向所述显示器中的像素提供电信号的信号线。
10.根据权利要求9所述的移动计算设备，其中，所述信号线的宽度大于500nm。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的移动计算设备，其中，所述信号线中的两个或更多个彼此平行，其中，平行的信号线之间的间隙小于1微米。
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