CN212675539U - 显示屏、图像传感器和对其进行集成的设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及显示屏、图像传感器和对其进行集成的设备，其特征在于，可透过光的第一电磁屏蔽层(3)布置在显示屏的有源部分和图像传感器的有源部分之间。

Description

显示屏、图像传感器和对其进行集成的设备
本实用新型申请要求法国专利申请17/60719的优先权权益，其通过引用并入本文。
技术领域
本实用新型总体上涉及电子设备，并且更特别地涉及包括显示屏和图像传感器的设备。本实用新型更具体地应用于其中图像传感器具有指纹传感器功能的电子设备。
相关技术的讨论
许多计算机、触摸板、蜂窝电话、智能手表都配备有触摸屏或非触摸屏以及配备有相机。还存在许多这种类型的也配备有指纹传感器的设备。这样的指纹传感器通常布置在显示屏所占据的表面的外部。
最近，已经引入了能够在显示屏的外围或者甚至在显示屏下方使用的印刷图像传感器。这样的图像传感器技术在例如文献FO-A-2996933、 WO-A-2015-0293661(B12003)中描述。
这项技术的突现为在显示屏下方将以图像传感器形式制造的指纹传感器集成到电子设备中开辟了道路。
希望的是改进这种集成有指纹传感器和显示屏的设备的形成。
文献EP-A-2458482描述了一种像素阵列，其特征在于覆盖数据线的EMI 滤波器被提供，并且其在读出线和数据线之间被插入。EMI滤波器形成丝网。
文献US-A-2008/0084526提供了具有形成屏蔽屏的网状导体的显示屏。
实用新型内容
一个实施例提供了减少在显示屏下方用作指纹传感器的图像传感器的集成的已知技术的全部或部分缺点。
一个实施例提供了与在显示屏的全部或部分下方的传感器的集成兼容的解决方案。
一个实施例提供了特别适于OLED显示屏的解决方案。
因此，一个实施例提供了包括显示屏和图像传感器的设备，其特征在于，可透过光的第一电磁屏蔽层布置在显示屏的有源部分和图像传感器的有源部分之间。
根据一个实施例，图像传感器是指纹传感器。
根据一个实施例，第一层旨在耦合(优选地连接)至设备的接地端。
根据一个实施例，旨在耦合(优选地连接)至设备的接地端的第二电磁屏蔽层布置在图像传感器和电子板之间。
根据一个实施例，所述第一层由金属(优选地由金)制成，并且具有小于 10nm(优选地小于5nm)的厚度。
根据一个实施例，所述第一层由金属氧化物(优选地氧化铟锡(ITO))制成，并且具有小于100μm的厚度。
根据一个实施例，所述第一层由透明导电聚合物制成(优选地由PEDOT:PSS 制成)，并且具有小于10μm的厚度。
根据一个实施例，第一透明聚合物层是整板的(full plate)。
根据一个实施例，所述第一层集成了银纳米线的网状物。
根据一个实施例，所述第一层的表面区域至少对应于显示屏和传感器之间的相对表面。
根据一个实施例，所述第一层布置在光学滤波器和显示屏的支撑件之间。
根据一个实施例，所述第一层布置在光学滤波器和传感器的封装层之间。
根据一个实施例，所述第一层集成到插入在传感器和显示屏之间的光学滤波器。
一个实施例提供了显示屏，其特征在于，所述第一层形成在显示屏的绝缘支撑件与形成显示屏部件的基板之间。
一个实施例提供了显示屏，其特征在于，所述第一层形成在形成显示屏部件的基板和使基板与形成晶体管的半导体堆叠分离的缓冲层之间。
一个实施例提供了图像传感器，其特征在于，所述第一层形成在限定传感器的光电二极管的电极的透明层和上覆封装层之间。
一个实施例提供包括至少一个如上所述的设备的蜂窝电话。
一个实施例提供包括至少一个如上所述的设备的智能手表。
一个实施例提供包括至少一个如上所述的设备的触摸板。
一个实施例提供包括至少一个如上所述的设备的计算机。
附图说明
在以下通过图示并且不限制于参考附图给出的对特定实施例的描述中，将详细描述上述特征和优点以及其他，在其中：
图1是在显示屏后面集成图像传感器的电子设备的实施例的简化截面图；
图2示意性地并且部分地以截面图示出了OLED型显示屏的实施例；
图3示意性地并且部分地以截面图示出了图像传感器的实施例；
图4示出了集成了显示屏和图像传感器的电子设备的实施例；
图5示出了集成了显示屏和图像传感器的电子设备的另一实施例；
图6示出了集成了显示屏和图像传感器的电子设备的另一实施例；
图7示出了集成了显示屏和图像传感器的电子设备的另一实施例；
图8示出了集成了显示器和图像传感器的电子设备的另一实施例；
图9示出了集成了显示屏和图像传感器的电子设备的另一实施例。
具体实施方式
在不同的附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。
为了清楚起见，仅示出并且将详细描述那些对理解将要描述的实施例有用的步骤和元件。特别地，没有详细描述显示屏和指纹传感器的操作，所描述的实施例与常规的显示屏和传感器兼容。此外，也没有详细描述集成了显示屏和图像传感器的电子设备的其他部件，所描述的实施例与包括显示屏的电子设备的常规其他部件兼容。
除非另有声明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体以外的任何中间元件的直接连接；并且当提及耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以连接或者他们可以经由一个或多个其他元件耦合。
在下面的描述中，当提及术语“近似”、“大约”和“约”时，这是指在10％以内(优选地在5％以内)。
此外，在下面的描述中，当提及限定绝对位置，诸如术语“高”、“低”、“左”、“右”等，或相对位置，诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等的术语，或限定取向，例如术语“水平”、“垂直”的术语时，除非另有说明，否则均参考附图的取向。
显示屏(例如，有机发光二极管(OLED)型的显示屏)通常通过放置在支撑设备的电子部件的电路板上而集成在诸如蜂窝电话、智能手表、触摸板、计算机之类的电子设备中。然后通常将铜层放置在显示屏的背侧，并且连接到接地端，以减少显示屏和电子部件之间的电磁干扰。
铜层的存在以及其位置对在显示屏下方集成图像传感器提出了一个问题。这个问题对集成用于指纹传感器的图像传感器特别关键。实际上，显示屏操作会对图像传感器捕获的信号生成高噪声。其可以设计成在需要使用图像传感器时关闭显示屏。然而，在指纹传感器的应用中，优选地保持显示屏打开以照射放置在显示屏上的手指。
根据所描述的实施例，提供了在显示屏和指纹传感器之间插入特定的屏蔽层，该屏蔽层具有让光一直照射到图像传感器的特性。优选地，保持但是在图像传感器下方偏移由电子板支撑的用于减小电磁干扰的层。
图1是在显示屏后面集成指纹传感器的电子设备的实施例的简化截面图。
根据以简化的方式示出的该实施例，设备从外部(上表面)依次包括：
-显示屏1，优选为OLED类型；
-可透过光的导电层3，旨在电耦合(优选地连接)至设备的接地端；
-图像传感器5；以及
-支撑各种部件(未示出)的电子板7，这些部件是电子设备的目的地的功能。
优选地，优选地由铜制成的导电层9被插入在图像传感器5和电子板7之间，并且被连接到设备的接地端。通常如果显示屏比电子板小，则显示屏不一定覆盖电子板的整个表面。反之也是可能的(电子板比显示屏小)。
为了简化，由于所描述的实施例与这些不同的元件兼容，所以未示出电子设备的其余元件(封装件、按钮、电池、相机等)。
层3的存在减小了源自显示屏1并且特别是其所包含的电子电路的噪声。层3确保显示屏1的有源部分和图像传感器5的有源部分之间的电磁屏蔽功能。由于层3是可透过光的(层3优选是透明的)，因此它不会干扰图像传感器5的操作。层3设置在图像传感器的有源元件(捕获光)和显示屏的电子部件(生成开关噪声)之间。
导电层3足够薄(优选的厚度小于100μm，并且更优选的小于几μm)以保持与可集成在优选为OLED类型的平坦(flat)显示屏下方的指纹传感器的集成兼容，而不会过度增加总厚度。
层3优选地由选自以下的材料制成：
-金属(最好是金)足够薄(具有小于10nm，优选小于5nm的厚度)，使其透明，同时在这个低厚度下保持足够的低导电性能用于屏蔽功能；
-金属氧化物，例如氧化铟锡(ITO)；
-具有小于10μm的厚度的导电聚合物，优先是PEDOT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)和聚苯乙烯磺酸钠的混合物)，其具有已经用于制造本实用新型的目标图像传感器的优点；
-银纳米线的网状物；或
-此类材料的组合(例如，嵌入PEDOT:PSS中的银纳米线)。
以下描述关于在图像传感器5的有源层级和显示屏1的电子层级之间具有透明导电层3的特征的几个实施例。如下所述，然而，透明导电层3可以集成在显示屏1或图像传感器5的不同层级处，特别是在提供分别形成两者(显示屏和传感器)，然后放置显示屏1到图像传感器5上，其自身放置在电子板7上的实施例中。
图2示意性地并且部分地以截面图示出了OLED型显示屏1的实施例。图2 示出了单个显示像素。
这样的显示屏1通常依次包括：
-由绝缘膜或绝缘支撑件形成，例如，由透明聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制成的背面或后表面11；
-由绝缘材料例如聚酰亚胺制成的基板13(通常是柔性的以用于OLED显示屏)；
-可选地，在晶体管的有源层级与底层11和13之间的缓冲层15(绝缘)；
-形成每个显示屏像素的单独控制晶体管的半导体堆叠17，该堆叠作为示例在图2中由栅极导体171、栅极介电层173、由有源区179隔开的漏极和源极区175表示(例如，由多晶硅或铟镓锌氧化物(IGZO))以及钝化层177制成；
-执行实际发射的发射堆叠19，在图2中由钝化层193中的像素化的发射区域191表示，该钝化层193顶上有(top with)阴极195、限定每个像素的阳极的堆叠17的漏极或源极层175；
-透明绝缘封装层21；
-可选触摸层23(存在于触摸屏中)；
-偏振滤波器25；以及
-滤波器上胶粘的玻璃或塑料板29(粘合层27)。
与结构的制造有关的某些层(例如层11和13之间的粘合层、位于基板13 的层级处具有保护有机层免受湿气和氧气的作用的多层阻挡件)尚未示出，所示出的结构象征着显示屏的主要层。此外，堆叠17的形成仅是示例，并且晶体管可以是有机或无机的(例如，由非晶硅、由金属氧化物(例如由铟镓锌氧化物(IGZO))、由多晶硅(例如由低温多晶硅(LTPS))等制成的晶体管)。
图2的形成是示例，并且其他常规的显示屏结构(无论是否为OLED)都可以被用于实现所描述的实施例。
图3示意性地并且部分地以截面图示出了图像传感器5的实施例。考虑由诸如上述出版物(publications)中所描述的由有机材料制成的传感器的情况。图 3示出了图像传感器的单个像素。
这样的传感器5通常依次包括：
-基板51，例如在刚性传感器的情况下由玻璃制成，或者由聚酰亚胺、或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或环烯烃聚合物 (COP)或在柔性传感器的情况下的另一聚合物制成，特别是当传感器5源自印刷制造技术时；
-由晶体管(栅极531、栅极电介质533、有源区535、源极537、漏极539) 形成的传感器的有源堆叠53，所述有源区例如由多晶硅、金属氧化物(例如，氧化铟镓锌(IGZO))、多晶硅(例如低温多晶硅(LTPS)))或作为有机薄膜晶体管(OTFT)的晶体管构成；
-来自光电二极管的第一后侧电极57的层的电介质层55，其通常耦合到晶体管的漏极539；
-形成光电二极管的半导体有机材料层59；
-光电二极管的第二电极61的透明层；
-封装层6；以及
-层63，优选地形成对图像传感器激励信号进行角度选择的光学滤波器。
实际上，粘合层存在于层61和62之间以及层62和63之间。
图3的形成是示例，并且其他图像传感器结构可以被用于所描述的实施例的实现。特别地，光学滤波器63可以与图像传感器5分离地形成。
图2和图3示意性地示出了具有本身是常规的并且未详细描述的操作的显示屏和传感器结构。
可以在显示屏和图像传感器的堆叠结构的不同层级处提供耦合到接地端的透明导电层3。
图4、5、6、7和8根据层3在堆叠中的布局示出了层3的不同实施例。这些附图作为特定实施例示出了图2和图3中示出的关于显示屏和图像传感器的结构。为简化起见，这些结构的所示层由已为其分配了图2或图3中包含的不同层的引用的单层表示。在所有这些实施例中，假设在图像传感器(在其基板 51下方)和电子板7之间存在额外的金属屏蔽层9，金属屏蔽层9优选地由铜制成。
图4示出了集成了显示屏1和图像传感器5的电子设备的实施例。
根据一个实施例，在显示屏1的透明PET层11和光学滤波器63之间存在耦合到接地端的透明导电层3。然后，层3的形成可以形成显示屏1、传感器5 (如果光学滤波器63由传感器形成)或光学滤波器63的制造过程的一部分。
图5示出了集成了显示屏1和图像传感器5的电子设备的另一实施例。
根据该实施例，在显示屏1的绝缘支撑件11和形成有显示屏部件的柔性基板13之间形成耦合到接地端的透明导电层3，基板13是透明的。
图6示出了集成了显示屏和图像传感器的电子设备的另一实施例。
根据该实施例，在基板13和缓冲层15之间形成耦合到接地端的透明导电层3。
图7示出了集成了显示屏1和图像传感器5的电子设备的另一实施例。
根据该实施例，在传感器5的封装层62和光学滤波器63之间被布置有耦合到接地端的透明导电层3。
然后，一个特别简单的实施例是用PEDOT:PSS层3涂覆传感器的封装层62，在本实用新型更特别目标的技术中，传感器制造方法已经实现了PEDOT:PSS沉积步骤。
作为变型，层3的形成形成了滤波器63的制造方法的一部分，如果后者独立于传感器5形成。
图8示出了集成了显示屏1和图像传感器5的电子设备的另一实施例。
根据该实施例，在光电二极管电极层61和传感器5的封装层62之间形成耦合到接地端的透明导电层3。
无论上述实施例如何，都可以通过在显示屏1的层级处、图像传感器5的层级处和/或电子板7的层级处与接地端的连接来执行屏蔽层3的到接地端的设置。
图9示出了集成了显示屏1、光学滤波器63和图像传感器5的电子设备的再一实施例。
根据该实施例，耦合到接地端的透明导电层3通过嵌入在其结构中而形成光学滤波器63的一部分。例如，在光学滤波器63包括导电网的情况下，该网链接到接地端并形成屏蔽件3。
应该注意的是，层3可以占据小于显示屏1的表面区域的表面区域，提供其表面至少在显示屏1的对面覆盖传感器5。因此，层3可以具有与传感器5的表面区域和/或与显示屏1的表面区域不同的表面区域，提供覆盖其间的区域。
根据层3由透明聚合物(优选地，PEDOT:PSS)制成的优选实施例，从该层的特性中获得优点，以允许整版的沉积而不考虑像素图案。因为不需要提供特定的蚀刻掩模，所以这大大简化了屏蔽件的形成。这样的实施例在形成指纹传感器的情况下是特别有利的，其中，网格状的屏蔽件结构危险可能会退化传感器的信噪比。
所描述的实施例的优点是它们与制造显示屏1和图像传感器5的常规技术兼容。特别地，屏蔽层3的插入，在显示屏制造方法中(图5或6)、在图像传感器制造方法中(图7或8)，或是在显示屏与图像传感器之间(图4)，不会修改显示屏和图像传感器的有源区。
所描述的实施例的另一个优点是它们与传感器/显示屏组件和电子板之间的铜屏蔽件的使用保持兼容。
作为一个特定实施例，根据图4的实施例(光学滤波器63和基板1之间的层3)已经形成了将图像传感器5和显示屏1与插入的透明导电ITO屏蔽层3 集成在一起的设备。层3已经耦合到电子显示屏驱动电路的接地端(层17的电路的接地端)和耦合到电子传感器读出电路的接地端(连接到电子板7的接地端)。测量是通过在显示屏上显示白色图像来执行的，并且噪声和信噪比的测量是在传感器层级上针对放置在显示屏上具有和没有屏蔽层的黑色物体和反射物体执行的。测量结果示出，噪声降低了大约17％，并且信噪比提高了1dB以上。这样的结果对于图像传感器，特别是指纹传感器而言是显著的，对于这些图像传感器而言，在降低噪声或改善信噪比方面的最轻微的改进是显著的进步。
各种实施例已经被描述。本领域技术人员将想到各种修改。特别地，实施例的选择，特别是在显示屏1的侧面上或在传感器5的侧面上的层3的集成的选择，取决于应用以及设备制造中涉及的其他可能步骤。层3可以布置在各种位置处，设置成位于显示屏1的有源部分和图像传感器5的有源部分之间。此外，通过使用上文给出的功能指示以及通过使用当前的OLED显示屏和有机图像传感器制造技术，所描述的实施例的实际实现在本领域技术人员的能力范围内。

Claims (30)

1.一种包括显示屏(1)和图像传感器(5)的设备，其特征在于，可透过光的第一电磁屏蔽层(3)布置在所述显示屏的有源部分和所述图像传感器的有源部分之间，所述图像传感器是指纹传感器。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)旨在耦合至所述设备的接地端。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)旨在连接至所述设备的接地端。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，旨在耦合至所述设备的接地端的第二电磁屏蔽层(9)布置在所述图像传感器(5)和电子板(7)之间。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，旨在连接至所述设备的接地端的第二电磁屏蔽层(9)布置在所述图像传感器(5)和电子板(7)之间。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)由金属制成，并且具有小于10nm的厚度。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)由金属制成，并且具有小于5nm的厚度。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)由金制成。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)由金制成。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)由金属氧化物制成，并且具有小于100μm的厚度。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)由氧化铟锡制成。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)由透明导电聚合物制成，并且具有小于10μm的厚度。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)由PEDOT:PSS 制成。
14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，由透明聚合物制成的所述第一层(3)是整板的。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)集成了银纳米线的网状物。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)的面积至少对应于所述显示屏(1)和所述图像传感器(5)之间相对的面积。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)布置在光学滤波器(63)和所述显示屏(1)的支撑件(11)之间。
18.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)布置在光学滤波器(63)和所述图像传感器(5)的封装层(62)之间。
19.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一层(3)集成到被插入在所述图像传感器(5)和所述显示屏(1)之间的光学滤波器(63)。
20.一种用于根据权利要求1至19中任一项所述设备的显示屏，其特征在于，所述第一层(3)形成在所述显示屏(1)的绝缘支撑件(11)和形成所述显示屏的部件的基板(13)之间。
21.一种用于根据权利要求1至19中任一项所述设备的显示屏，其特征在于，所述第一层(3)形成在形成所述显示屏的部件的基板(13)和使所述基板与形成晶体管的半导体堆叠(17)分离的缓冲层(15)之间。
22.一种用于根据权利要求1至19中任一项所述设备的图像传感器，其特征在于，所述第一层(3)形成在限定所述图像传感器(5)的光电二极管的电极(61)的透明层和上覆的封装层(62)之间。
23.一种移动电话，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的设备。
24.一种移动电话，其特征在于，包括根据权利要求21所述的显示屏和根据权利要求22所述的图像传感器。
25.一种智能手表，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的设备。
26.一种智能手表，其特征在于，包括根据权利要求21所述的显示屏和根据权利要求22所述的图像传感器。
27.一种触摸板，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的设备。
28.一种触摸板，其特征在于，包括根据权利要求21所述的显示屏和根据权利要求22所述的图像传感器。
29.一种计算机，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的设备。
30.一种计算机，其特征在于，包括根据权利要求21所述的显示屏和根据权利要求22所述的图像传感器。
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