TWI465833B - 攝影投影裝置與發光感測模組 - Google Patents

Description

攝影投影裝置與發光感測模組

本發明是有關於一種光學裝置及其模組，且特別是有關於一種攝影投影裝置及其發光感測模組。

隨著光電科技的進步，許多光電元件的體積逐漸往小型化發展，而近年來更將投影裝置小型化，以期能夠設置於可攜式電子產品中，這些可攜式電子產品包括手機、個人數位助理(personal digital assistant,PDA)、數位相機、平板電腦...等。

習知之投影裝置主要包含了照明系統、光閥及投影鏡頭三個部分。照明系統適於發出照明光束。光閥例如為數位微鏡元件(digital micro-mirror device,DMD)、矽基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel,LCOS panel)、穿透式液晶面板或其他空間光調制器(spatial light modulator)，其具有將照明光束調制成影像光束的功能。然後，投影鏡頭再將來自光閥的影像光束投影至屏幕上，以產生影像畫面。

然而，從照明系統至光閥需有一段距離，才能使照明光束均勻且有效率地投射於光閥上。但是，這會使得投影裝置在小型化的過程中受到很大的限制。此外，為了產生全彩之影像畫面，照明系統至少需包含紅色、綠色、藍色等三原色之光源，且還需包含將這三種顏色的光合併而投射至光閥的合光元件，這亦使小型化受到很大的限制。

習知投影裝置的光路徑已經佔用了很大的空間，若要再加上光偵測功能，則勢必要增加新的光路徑而佔用了更大的空間。因此，若欲在習知投影裝置中再加上光偵測功能，則容易使投影裝置更無法滿足小型化的需求。

本發明之一實施例提出一種攝影投影裝置，其包括一發光感測模組及一投影鏡頭。發光感測模組具有一發光感測區，且發光感測模組包括一發光單元陣列及一光感測單元陣列。發光單元陣列包括複數個呈陣列排列之發光單元，其中這些發光單元分佈於發光感測區中，且發光單元陣列適於提供一影像光束。光感測單元陣列包括複數個呈陣列排列之光感測單元，其中這些光感測單元分佈於發光感測區中。投影鏡頭配置於影像光束的傳遞路徑上。

本發明之另一實施例提出一種發光感測模組，其包括一發光感測區、一發光單元陣列、一光感測單元陣列及一線路基板。發光單元陣列包括複數個呈陣列排列之發光單元，其中這些發光單元分佈於發光感測區中。光感測單元陣列包括複數個呈陣列排列之光感測單元，其中這些光感測單元分佈於發光感測區中。這些發光單元與這些光感測單元配置於線路基板上，且線路基板包括複數個發光單元驅動電路及複數個光感測單元驅動電路。這些發光單元驅動電路分別電性連接至這些發光單元。這些光感測單元驅動電路分別電性連接至這些光感測單元。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明之一實施例之攝影投影裝置的方塊圖，圖2A為製造圖1之發光感測模組的過程中之磊晶示意圖，圖2B為圖1之發光感測模組的局部剖面示意圖，而圖3為圖1之發光感測模組的局部方塊圖。請參照圖1、圖2A、圖2B及圖3，本實施例之攝影投影裝置100包括一發光感測模組200及一投影鏡頭110。發光感測模組200具有一發光感測區210，且發光感測模組200包括一發光單元陣列220及一光感測單元陣列230。發光單元陣列220包括複數個呈陣列排列之發光單元222，其中這些發光單元222分佈於發光感測區210中，且發光單元陣列220適於提供一影像光束B。光感測單元陣列230包括複數個呈陣列排列之光感測單元232，其中這些光感測單元232分佈於發光感測區210中。投影鏡頭110配置於影像光束B的傳遞路徑上。

在本實施例中，發光單元陣列220與光感測單元陣列230互相重疊，如圖1與圖2B所繪示。在本實施例中，每一發光單元222包括一第一摻雜半導體層242、一第二摻雜半導體層246及一發光層244，其中發光層244配置於第一摻雜半導體層242與第二摻雜半導體層246之間。在本實施例中，第一摻雜半導體層242為N型半導體層，例如為N型氮化鎵層，而第二摻雜半導體層246為P型半導體層，例如為P型氮化鎵層，而發光層244例如為半導體量子井層。此外，在本實施例中，每一光感測單元232包括一第三摻雜半導體層252及一第四摻雜半導體層254，其中第四摻雜態半導體層254與第三摻雜態半導體層252連接，且這些光感測單元232分別與這些發光單元222互相堆疊。換言之，在本實施例中，發光單元222為一半導體材質所形成的發光二極體(light-emitting diode,LED)，而光感測單元232為一半導體材質所形成的光電二極體(photodiode)。在本實施例中，第三摻雜半導體層252為N型摻雜半導體層，例如為N型氮化銦鎵層，而第四摻雜半導體層254為P型摻雜半導體層，例如為P型氮化銦鎵層，其中第三摻雜半導體層252與第四摻雜半導體層254的接面可具有較高的銦含量，而使能隙(band gap)能控制在紅外光區(約1.2電子伏特)，如此便能用以吸收藍光、綠光及紅光。

在本實施例中，發光感測模組200更包括複數個導電連接層260，分別連接這些發光單元222與這些光感測單元232。導電連接層260例如為穿隧接面層(tunneling junction layer)，其例如為具有高摻雜濃度之半導體層。

發光感測模組200可更包括一線路基板270，且這些發光單元222與這些光感測單元232配置於線路基板270上。線路基板270例如為矽基板。在本實施例中，每一光感測單元232與一對應的發光單元222形成一畫素P，且這些畫素P配置於線路基板270上。

在本實施例中，發光感測模組200更包括複數個第一電極310、複數個第二電極320及一電極層330。這些第一電極310分別連接這些畫素P的這些光感測單元232之這些第四摻雜半導體層254與線路基板270，這些第二電極320分別連接這些畫素P的這些發光單元222之這些第二摻雜半導體層246與線路基板270，而電極層330連接這些畫素P的這些發光單元222的這些第一摻雜態半導體層242。

在本實施例中，線路基板270包括複數個發光單元驅動電路272及複數個光感測單元驅動電路274。這些發光單元驅動電路272分別經由這些第二電極320與電極層330驅動這些發光單元222，而這些光感測單元驅動電路274分別經由這些第一電極310與對應的這些第二電極320驅動這些光感測單元232。在本實施例中，發光感測模組200更包括一第一驅動器80與一第二驅動器90，以分別驅動發光單元驅動電路272與光感測單元驅動電路274，其中第一驅動器80與第二驅動器90例如為驅動積體電路(drive integrated circuit,drive IC)。

發光單元222與光感測單元232的製作過程可先參照圖2A，首先，先在一基板50上依序成長第一摻雜半導體層242、發光層244、第二摻雜半導體層246、導電連接層260、第三摻雜半導體層252及第四摻雜半導體層254。接著，對這些膜層進行選擇性蝕刻，以使這些膜層形成如圖2B之平台區T1與階梯區T2。之後，再將整個結構倒置，藉由第一電極310與第二電極320接合於線路基板270上。然後，再將基板50移除。在此之後，再將電極層330形成於第一摻雜半導體層242上。在本實施例中，這些第二電極320分別位於這些光感測單元232的一側。

請再回到圖1，在本實施例中，攝影投影裝置100更包括一控制單元120，電性連接至發光單元陣列220與光感測單元陣列230，以交替驅動發光單元陣列220發光及光感測單元232偵測光。具體而言，控制單元120電性連接至發光單元驅動電路272與光感測單元驅動電路274，其中控制單元120命令發光單元驅動電路272驅動發光單元222發光，且命令光感測單元驅動電路274驅動光感測單元232偵測光。在本實施例中，第一驅動器80電性連接於控制單元120與發光單元驅動電路272之間，而第二驅動器90電性連接至控制單元與光感測單元驅動電路274之間。

在本實施例中，控制單元120可接受影像資訊60，然後再根據影像資訊60命令發光單元驅動電路以驅動發光單元222發光。這些發光單元222可根據影像資訊60發出光強度不同的光以形成灰階，而投影鏡頭110將影像光束B投射於屏幕(未繪示)上以形成影像畫面。另外，投影鏡頭110適於將外界物體成像於發光感測區210，以使在發光感測區210中的光感測單元232能夠偵測外界物體的影像，並將所測得的光訊號轉換為電訊號。這些電訊號經由光偵測器驅動電路274傳遞至控制單元120，然後控制單元120可將這些電訊號儲存於記憶體130中。

如圖3所繪示，在本實施例中，發光感測模組200包括多條發光單元選擇線282、多條發光單元資料線284、多條光感測單元選擇線286及多條光感測單元重設線288。這些發光單元選擇線282與這些光感測單元選擇線286排列成多行，而這些發光單元資料線284與這些光感測單元重設線288排列成多列。在本實施例中，發光單元選擇線282、發光單元資料線284、光感測單元選擇線286及光感測單元重設線288例如是設於線路基板270中，但本發明不以此為限。每一條發光單元選擇線282電性連接至一行之發光單元驅動電路272，而每一條發光單元資料線284電性連接至一列之發光單元驅動電路272。每一發光單元驅動電路272電性連接至一畫素P。來自發光單元選擇線282的訊號決定哪一行發光單元驅動電路272要開始驅動畫素P中的發光單元222發光，而來自發光單元資料線284的訊號決定與其對應的那一列畫素P之發光單元222要以多大的電流驅動。

另外，光感測單元重設線288決定要命令哪一列的光感測單元驅動電路274要驅動畫素P中的光感測單元232至高電壓，而光感測單元選擇線286決定哪一行的光感測單元驅動電路274開始讀取經重設後的光感測單元232將光訊號所轉換成的電訊號。

由於本實施例之攝影投影裝置100中的發光感測模組200能將發光單元陣列220與光感測單元陣列230整合在一起，因此可具有較小的體積，且兼具顯示(或投影顯示)與光偵測的功能。此外，由於發光感測模組200可直接發出影像光束，而不是像習知投影裝置是採用光閥將照明系統所產生的照明光束轉換為影像光束，因此本實施例之攝影投影裝置100可節省習知技術中照明光束的光路徑所佔據的空間，故可有效縮小本實施例之攝影投影裝置100的體積。如此一來，本實施例之攝影投影裝置100便適合裝設於攜帶型電子裝置(如手機、個人數位助理、數位相機、平板電腦...等)中，而不會佔用過大的體積，且能進一步縮小攜帶型電子裝置的整體體積。另外，亦可利用光感測單元陣列230來偵測發光單元陣列220所發出的光，以作影像校正或調整(如色彩調校、亮度調校等)。

圖4為本發明之另一實施例之發光感測模組中一個畫素的驅動電路圖，而圖5為圖4之發光感測模組中之一個畫素的驅動波形圖。請參照圖4與圖5，本實施例之發光感測模組的驅動電路可應用於上述發光感測模組200或其他實施例之發光感測模組。首先，當發光單元選擇線282處於高電壓時，電晶體291會開啟(turn on)，而此時發光單元資料線284的電壓便可輸入至電晶體292的閘極，以調整電壓源V_DD 輸入至畫素P中的發光單元222之能量，進而使發光單元222發光。此時，電晶體293亦會開啟，而使發光單元222的負極接地，以形成回路。當發光單元選擇線282處於低電壓時，則電晶體291與電晶體293關閉(turn off)，而發光單元222則不發光。

另一方面，當光感測單元重設線288處於高電壓時，電晶體294會開啟，而使得電壓源V_DD 輸入至光感測單元232的N極，即形成逆向偏壓。此時，電晶體295亦會開啟，而使電壓源V_DD 的電壓可輸入至電晶體296。當發光單元重設線288處於高電壓時，亦使光感測單元選擇線286處於高電壓，此時電晶體297會開啟，使得光感測單元232的P極接地，以形成回路，此時電晶體296亦會開啟，而讀取端70會讀到來自電壓源V_DD 的電訊號而處於高電壓。接著，當光感測單元重設線288處於低電壓而光感測單元選擇線286仍處於高電壓時，電晶體294會關閉。但當電晶體294剛關閉時，光感測單元232的N極仍處於高電位，因此讀取端70仍讀到來自電壓源V_DD 的電壓。然而，當光感測單元232偵測到光而形成從N極流至P極的光電流時，光感測單元232的N極之電壓會逐漸下降。此時，電晶體295可視為將光感測單元232的N極之電壓訊號放大之放大器，因此當光感測單元232的N極之電壓逐漸下降時，讀取端70所讀取到的電壓亦逐漸下降。接著，當光感測單元選擇線處於低電壓時，則電晶體296與電晶體297會關閉，此時讀取端70的電壓亦掉落至低電壓。

當光感測單元232所偵測到的光之強度越強，則光電流越大，而使得N極之電壓下降得越快，進而使讀取端70之電壓下降得越快。藉由量測讀取端70之電壓下降的速率(例如下降的斜率之絕對值)或量測在光感測單元選擇線286由高電壓切換至低電壓的前一刻之讀取端70的電壓，則可將偵測到的光之強度轉換成電壓訊號。

圖6為本發明之又一實施例之發光感測模組的發光單元與光感測單元之剖面示意圖。請參照圖6，本實施例之發光感測模組200a與圖2B之發光感測模組200類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，這些第二電極320a分別經由複數個貫孔340a貫穿這些光感測單元232a。具體而言，第二電極320a從第二摻雜半導體層246依序貫穿導電連接層260a、第三摻雜半導體層252a及第四摻雜半導體層254a，其中第二電極320a與貫孔340a的內壁之間可填充有絕緣材料342a，以作為絕緣的效果。

圖7為製造本發明之再一實施例之發光感測模組的過程中之磊晶示意圖，而圖8為圖7的結構所製造而成之發光感測模組的局部剖面示意圖。請參照圖7與圖8，本實施例之發光感測模組200b與圖2B之發光感測模組200類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，導電基板50b為半導體基板，例如為有摻雜之氮化鎵基板。在磊晶過程中，第一摻雜半導體層242、發光層244、第二摻雜半導體層246、導電連接層260、第三摻雜半導體層252及第四摻雜半導體層254則依序長成於導電基板50b上。之後，從上述磊晶結構的底部蝕刻出平台區T1b與階梯區T2b。

再來，藉由複數個第一電極310分別連接這些畫素的這些發光單元222b之這些第一摻雜半導體層242，且藉由複數個第二電極320分別連接這些畫素的這些光感測單元232b的這些第三摻雜半導體層252。此外，形成電極層330，以連接這些畫素的這些光感測單元232b的這些第四摻雜半導體層254。具體而言，每一發光單元222b更包括一導電基板50b，其連接第一摻雜態半導體層242與第一電極310。再者，在本實施例中，這些第二電極320分別位於這些發光單元222b的一側。

圖8所繪示之發光感測模組200b亦可採用類似於圖4之驅動電路，且具有圖2B之發光感測模組200的優點與功效，在此不再重述。

圖9為本發明之另一實施例之發光感測模組的剖面示意圖。請參照圖9，本實施例之發光感測模組200c與圖8之發光感測模組200b類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，這些第二電極320c分別經由複數個貫孔340c貫穿這些發光單元222c。具體而言，第二電極320c從第三摻雜半導體層252依序貫穿導電連接層260c、第二摻雜半導體層246c、發光層244c、第一摻雜半導體層242c及導電基板50c，其中第二電極320c與貫孔340c的內壁之間可填充有絕緣材料342a，以作為絕緣的效果。

圖10為製造本發明之又一實施例之發光感測模組的過程中之磊晶示意圖，而圖11為圖10的結構所製造而成之發光感測模組的局部剖面示意圖。請參照圖10與圖11，本實施例之發光感測模組200d與圖8之發光感測模組200b類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之發光感測模組200d中，發光單元陣列與光感測單元陣列互相交錯配置。換言之，在一畫素P中，光感測單元232d是位於發光單元222的一側，而光感測單元232d與發光單元222沒有互相堆疊。在本實施例中，光感測單元232d與發光單元222皆配置於線路基板270上。

具體而言，每一畫素P更包括一矽基板50d，而畫素P之光感測單元232d與發光單元222皆配置於矽基板50d上。在本實施例中，發光單元222的第一摻雜半導體層242、發光層244與第二摻雜半導體層246堆疊於矽基板50d上，而光感測單元232d則形成於矽基板50d的表面。在本實施例中，矽基板50d例如是經摻雜後之可導電的矽基板，即一種導電基板。然而，在其他實施例中，亦可採用其他種類的導電基板來取代矽基板50d。光感測單元232d包括一肖特基接觸251d(Schottky contact)與一歐姆接觸253d(ohmic contact)。當光照射於光感測單元232d時，矽基板50d之位於肖特基接觸251d與歐姆接觸253d之間的部分會產生光電流。在本實施例中，每一畫素P更包括一第三電極352與一第四電極354，其中第三電極352經由貫孔52d從線路基板270延伸至肖特基接觸251d，以將肖特基接觸251d與線路基板270電性連接。此外，第四電極354經由貫孔54d從線路基板270延伸至歐姆接觸253d，以將歐姆接觸253d與線路基板270電性連接。第三電極352與貫孔52d的內壁之間可填充有絕緣材料351，以達到絕緣的效果。此外第四電極354與貫孔54d之間可填充有絕緣材料353，以達到絕緣的效果。

發光感測模組200d在製造過程中，是將第一摻雜半導體層242、發光層244及第二摻雜半導體層246依序成長於矽基板50d上。之後，再從此堆疊結構的頂部蝕刻出平台區T1d與階梯區T2d，並將其接合於線路基板270上。

此外，電極層330配置於這些畫素P的這些第二摻雜半導體層246上，以電性連接這些第二摻摻半導體層246。此外，第一電極310則配置於矽基板50d與線路基板270之間，以將兩者電性連接。相較於圖8之發光感測模組200b的每個畫素P是藉由第一電極310、第二電極320與電極層330等三個電極來驅動，本實施例之發光感測模組200d則是藉由第一電極310、電極層330、第三電極352與第四電極354等四個電極來驅動。

圖12為圖11之發光感測模組的驅動方塊圖，圖13為圖11之發光感測模組之一個畫素的驅動電路圖，而圖14為圖11之發光感測模組的驅動波形圖。請參照圖12至圖14，圖12之驅動方塊圖與圖3之驅動方塊圖類似，而兩者的差異在於圖12之驅動方塊圖能夠符合圖11之發光感測模組200d之藉由四個電極來驅動的方式。換言之，發光單元驅動電路272d與光感測單元驅動電路274d各別驅動發光單元222與光感測單元232d。在本實施例中，相鄰的三個發光單元222例如分別是紅光發光單元222r、綠光發光單元222g及藍光發光單元2221，以使發光感測模組200d能夠作全彩顯示。

圖13的驅動電路圖與圖4的驅動電路圖類似，而兩者的差異如下所述。圖13的驅動電路圖較為簡化，其所使用的電晶體之數量較少，且發光單元222與光感測單元232d是採用並聯方式。請同時參照圖13與圖14，當發光單元選擇線282為高電壓時，電晶體291會開啟，而此時發光單元資料線284的電壓便可輸入至電晶體292的閘極，以調整電壓源V_DD 輸入至畫素P中的發光單元222之能量，進而使發光單元222發光。當發光單元選擇線282處於低電壓時，則電晶體291關閉，而發光單元222則不發光。

另一方面，當光感測單元重設線288處於高電壓時，電晶體294會開啟，而使得電壓源V_DD 輸入至光感測單元232d的N極，即形成逆向偏壓。此時，電晶體295亦會開啟，而使電壓源V_DD 的電壓可輸入至電晶體296。當發光單元重設線288處於高電壓時，亦使光感測單元選擇線286處於高電壓，此時讀取端70會讀到來自電壓源V_DD 的電訊號而處於高電壓。接著，當光感測單元重設線288處於低電壓而光感測單元選擇線286仍處於高電壓時，電晶體294會關閉。但當電晶體294剛關閉時，光感測單元232d的N極仍處於高電位，因此讀取端70仍讀到來自電壓源V_DD 的電壓。然而，當光感測單元232d偵測到光而形成從N極流至P極的光電流時，光感測單元232d的N極之電壓會逐漸下降。此時，電晶體295可視為將光感測單元232d的N極之電壓訊號放大之放大器，因此當光感測單元232d的N極之電壓會逐漸下降時，讀取端70所讀取到的電壓亦逐漸下降。接著，當光感測單元選擇線處於低電壓時，則電晶體296會關閉，此時讀取端70的電壓亦掉落至低電壓。

當光感測單元232d所偵測到的光之強度越強，則光電流越大，而使得N極之電壓下降得越快，進而使讀取端70之電壓下降得越快。藉由量測讀取端70之電壓下降的速率(例如下降的斜率之絕對值)或量測在光感測單元選擇線286由高電壓切換至低電壓的前一刻之讀取端70的電壓，則可將偵測到的光之強度轉換成電壓訊號。

上述之發光單元資料線284與發光單元選擇線282之至少其一處於高電壓的時間可視為落在一發光時段中，而上述之光感測單元選擇線286與光感測單元重設線288之至少其一處於高電壓的時間可視為落在一光感測時段中。在本實施例中，發光時段與光感測時段交替出現，如此可使採用本實施例之發光感測模組200d的攝影投影裝置能夠達到同時投影與攝影的功效。此外，採用本實施例之發光感測模組200d的投影攝影裝置或其他實施例之投影攝影裝置除了可以拍攝靜態的照片之外，亦可拍攝動態之電影或短片。

圖15為圖13之驅動電路的另一種驅動波形圖。圖15之驅動波形圖與圖14之驅動波形圖類似，而兩者的差異在於圖15之驅動波形中，發光時段與光感測時間重疊。換言之，發光單元222在發光時，光感測單元232d亦在偵測光。如此一來，光感測單元232d便能夠即時偵測發光單元222所發出的色彩與光強度，進而即時調整發光單元222的驅動能量，以藉此調校發光感測模組200d的顯示色彩或顯示亮度。

請再參照圖12，在另一實施例中，控制單元(如圖1所繪示之控制單元120)適於在一時間內驅動這些畫素P的一第一部分的這些發光單元222發光(例如驅動奇數行的畫素P之發光單元222發光)，並同時驅動這些畫素P的一第二部分的這些光感測單元232d偵測光(例如驅動偶數行的畫素P之光感測單元232d偵測光)，其中這些畫素P的第一部分分別與這些畫素P的第二部分相鄰(如奇數行畫素P分別與偶數行畫素P相鄰)。如此一來，一畫素P中的光感測單元232d便能夠偵測相鄰的另一畫素之發光單元222所發出的光，並藉此作即時調校。此外，在下一時間內，可驅動這些畫素P的第一部分之這些光感測單元232d偵測光，而驅動這些畫素P的第二部分之這些發光單元222發光。

圖16A為本發明之再一實施例之發光感測模組的局部剖面示意圖。請參照圖16A，本實施例之發光感測模組200e與圖11之發光感測模組200d類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，光感測單元232e為P-I-N型(positive-intrinsic-negative type)光電二極體，但圖11之光感測單元232d為肖特基感測器。在本實施例中，電極層330e設置於矽基板50d的表面上，且電性連接矽基板50d與線路基板(如圖11中所繪示，而在圖16A中不再繪示)。在本實施例中，相鄰畫素P之矽基板50d是互相連接在一起的。此外，第一電極310e形成於發光單元222之第二摻雜半導體層246上，以電性連接第二摻雜半導體層246與線路基板。

在本實施例中，光感測單元232e是在N型摻雜的矽基板50d上形成一P型摻雜井區322e及一空乏區324e，例如利用離子佈植法在矽基板50d上形成P型摻雜井區322e。此外，第二電極320e配置於P型摻雜井區322e上，以電性連接P型摻雜井區322e與線路基板。當光於空乏區234e內被接收時，便可產生載子，進而產生光電流以供偵測分析。在其他實施例中，亦可將P型摻雜井區322e置換為N型摻雜井區，且將N型摻雜的矽基板50d置換為P型摻雜的矽基板，亦即摻雜井區與矽基板的摻雜態相反即可。

在本實施例中，相鄰兩畫素間設有一隔光結構360，以避免一畫素P中的發光單元222所發出的光被相鄰畫素P中的光感測單元232e所偵測。隔光結構360例如是黑色吸光結構，但本發明不以此為限。如此一來，一畫素P中的光感測單元232e只偵測同一畫素中的發光單元222所發出的光，而不會偵測到相鄰的另一個畫素中的發光單元222所發出的光，進而提升色彩與亮度調校的準確度。

圖16B為本發明之另一實施例之發光感測模組的局部剖面示意圖。請參照圖16B，本實施例之發光感測模組200g與圖16A之發光感測模組200e類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之發光感測模組200g中，光感測單元232g是在N型摻雜的矽基板50d上形成一空乏區324g，而第二電極320g配置於空乏區324g上並與空乏區324g接觸。換言之，光感測單元232g為一肖特基感測器。當光於空乏區324g內被接收時，便可產生載子，進而產生光電流以供偵測分析。在本實施例中，第二電極320g例如為環狀電極，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第二電極320g亦可以是呈其他形狀的電極。

圖17為本發明之再一實施例之發光感測模組的一個畫素之示意圖。請參照圖17，本實施例之發光感測模組200f類似於圖11之發光感測模組200d，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，光感測單元232f為場效電晶體。光感測單元232f是設於矽基板50d的P型摻雜井區51f上。光感測單元232f包括一個N型摻雜井區256f、一閘極257f及一絕緣層258f，其中絕緣層258f配置於P型摻雜井區51f上並與N型摻雜井區256f相鄰。當閘極257f施加適當電壓時，會於其下方產生一空乏區259f，且當光照射於光感測單元232f時，空乏區259f會產生光電流，以將光訊號轉換成電訊號，而達到光偵測的效果。電晶體370為一傳輸電晶體，用以將空乏區259f中產生之光致電載子傳輸至至外部訊號讀出。電晶體294為一重置(Reset)電晶體，用以將影像感測狀態重置。圖17之右邊的電晶體295、296及其電路與圖13所繪示之電晶體295、296相同，在此不在重述。此外，圖17之電晶體295、296可設於線路基板中。然而，在本實施例中，可將部分設於線路基板中的電路設於矽基板50d上，如圖17所繪示，是將圖13之電晶體294設於矽基板50d上的P型摻雜井區51f上。在一實施例中，可在矽基板50d上作出電荷耦合元件(charge coupled device,CCD)或互補式金氧半導體感測元件(complementary metal oxide semiconductor sensor,CMOS sensor)，以偵測光線。

綜上所述，由於本發明之實施例之攝影投影裝置中的發光感測模組能將發光單元陣列與光感測單元陣列整合在一起，因此可具有較小的體積，且兼具顯示(或投影顯示)與光偵測的功能。此外，由於發光感測模組可直接發出影像光束，而不是像習知投影裝置是採用光閥將照明系統所產生的照明光束轉換為影像光束，因此本發明之實施例之攝影投影裝置可節省習知技術中照明光束的光路徑所佔據的空間，故可有效縮小本發明之實施例之攝影投影裝置的體積。如此一來，本發明之實施例之攝影投影裝置便適合裝設於攜帶型電子裝置中，而不會佔用過大的體積，且能進一步縮小攜帶型電子裝置的整體體積。另外，在本發明之實施例中，亦可利用光感測單元陣列來偵測發光單元陣列所發出的光，以作影像校正或調整(如色彩調校、亮度調校等)。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

50．．．基板

50b、50c．．．導電基板

50d．．．矽基板

51f、322e．．．P型摻雜井區

52d、54d、340a、340c．．．貫孔

60．．．影像資訊

70．．．讀取端

80．．．第一驅動器

90．．．第二驅動器

100．．．攝影投影裝置

110．．．投影鏡頭

120．．．控制單元

130．．．記憶體

200、200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g．．．發光感測模組

210．．．發光感測區

220．．．發光單元陣列

222、222b、222c．．．發光單元

222g．．．綠光發光單元

222l．．．藍光發光單元

222r．．．紅光發光單元

230．．．光感測單元陣列

232、232a、232b、232d、232e、232f、232g．．．光感測單元

242、242c．．．第一摻雜半導體層

244、244c．．．發光層

246、246c．．．第二摻雜半導體層

251d．．．肖特基接觸

252、252a．．．第三摻雜半導體層

253d．．．歐姆接觸

254、254a．．．第四摻雜半導體層

256f．．．N型摻雜井區

257f．．．閘極

258f．．．絕緣層

259f．．．通道區

260、260a、260c．．．導電連接層

270．．．線路基板

272、272d．．．發光單元驅動電路

274、274d．．．光感測單元驅動電路

282．．．發光單元選擇線

284．．．發光單元資料線

286．．．光感測單元選擇線

288．．．光感測單元重設線

291、292、293、294、295、296、297、370．．．電晶體

310、310e．．．第一電極

320、320a、320c、320g．．．第二電極

324e、324g．．．空乏區

330、330e．．．電極層

342a、351、353．．．絕緣材料

352．．．第三電極

354．．．第四電極

360．．．隔光結構

B．．．影像光束

P．．．畫素

T1、T1b、T1d．．．平台區

T2、T2b、T2d．．．階梯區

V_DD ．．．電壓源

圖1為本發明之一實施例之攝影投影裝置的方塊圖。

圖2A為製造圖1之發光感測模組的過程中之磊晶示意圖。

圖2B為圖1之發光感測模組的局部剖面示意圖。

圖3為圖1之發光感測模組的局部方塊圖。

圖4為本發明之另一實施例之發光感測模組中一個畫素的驅動電路圖。

圖5為圖4之發光感測模組中之一個畫素的驅動波形圖。

圖6為本發明之又一實施例之發光感測模組的發光單元與光感測單元之剖面示意圖。

圖7為製造本發明之再一實施例之發光感測模組的過程中之磊晶示意圖。

圖8為圖7的結構所製造而成之發光感測模組的局部剖面示意圖。

圖9為本發明之另一實施例之發光感測模組的剖面示意圖。

圖10為製造本發明之又一實施例之發光感測模組的過程中之磊晶示意圖。

圖11為圖10的結構所製造而成之發光感測模組的局部剖面示意圖。

圖12為圖11之發光感測模組的驅動方塊圖。

圖13為圖11之發光感測模組之一個畫素的驅動電路圖。

圖14為圖11之發光感測模組的驅動波形圖。

圖15為圖13之驅動電路的另一種驅動波形圖。

圖16A為本發明之再一實施例之發光感測模組的局部剖面示意圖。

圖16B為本發明之另一實施例之發光感測模組的局部剖面示意圖。

圖17為本發明之再一實施例之發光感測模組的一個畫素之示意圖。

60．．．影像資訊

100．．．攝影投影裝置

110．．．投影鏡頭

120．．．控制單元

130．．．記憶體

200．．．發光感測模組

210．．．發光感測區

220．．．發光單元陣列

222．．．發光單元

230．．．光感測單元陣列

232．．．光感測單元

80．．．第一驅動器

90．．．第二驅動器

B．．．影像光束

P．．．畫素

Claims (28)

1. 一種攝影投影裝置，包括：一發光感測模組，具有一發光感測區，該發光感測模組包括：一發光單元陣列，包括複數個呈陣列排列之發光單元，其中該些發光單元分佈於該發光感測區中，且該發光單元陣列適於提供一影像光束；以及一光感測單元陣列，包括複數個呈陣列排列之光感測單元，其中該些光感測單元分佈於該發光感測區中，其中每一該光感測單元與一對應的該發光單元構成一畫素；一鏡頭，配置於該影像光束的傳遞路徑上，其中該鏡頭將外界物體成像於該發光感測區，以使在該發光感測區中的該光感測單元偵測該外界物體的影像；以及一控制單元，電性連接至該發光單元陣列與該光感測單元陣列，以交替驅動該發光單元陣列發光及該光感測單元偵測光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之攝影投影裝置，其中每一該發光單元包括：一第一摻雜半導體層；一第二摻雜半導體層；以及一發光層，配置於該第一摻雜半導體層與該第二摻雜半導體層之間，且每一該光感測單元包括： 一第三摻雜半導體層；以及一第四摻雜半導體層，與該第三摻雜態半導體層連接，其中該些光感測單元分別與該些發光單元互相堆疊。
3. 如申請專利範圍第2項所述之攝影投影裝置，其中該發光感測模組更包括：複數個第一電極，分別連接該些畫素的該些光感測單元之該些第四摻雜半導體層；複數個第二電極，分別連接該些畫素的該些發光單元之該些第二摻雜半導體層，且與該些光感測單元之該些第三摻雜半導體層電性連接；以及一電極層，電性連接該些畫素的該些發光單元的該些第一摻雜態半導體層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之攝影投影裝置，其中該些第二電極分別經由複數個貫孔貫穿該些光感測單元。
5. 如申請專利範圍第3項所述之攝影投影裝置，其中該發光感測模組更包括：複數個發光單元驅動電路，分別經由該些第二電極與該電極層驅動該些發光單元；以及複數個光感測單元驅動電路，分別經由該些第一電極與對應的該些第二電極驅動該些光感測單元。
6. 如申請專利範圍第2項所述之攝影投影裝置，其中該發光感測模組更包括：複數個第一電極，分別連接該些畫素的該些發光單元 之該些第一摻雜半導體層；複數個第二電極，分別連接該些畫素的該些光感測單元的該些第三摻雜半導體層，且與該些發光單元之該些第二摻雜半導體層電性連接；以及一電極層，電性連接該些畫素的該些光感測單元的該些第四摻雜半導體層。
7. 如申請專利範圍第6項所述之攝影投影裝置，其中該些第二電極分別經由複數個貫孔貫穿該些發光單元。
8. 如申請專利範圍第6項所述之攝影投影裝置，其中該發光感測模組更包括：複數個發光單元驅動電路，分別經由該些第一電極與對應的該些第二電極驅動該些發光單元；以及複數個光感測單元驅動電路，分別經由該些第二電極與該電極層驅動該些光感測單元。
9. 如申請專利範圍第1項所述之攝影投影裝置，其中該發光單元陣列與該光感測單元陣列互相交錯配置。
10. 如申請專利範圍第1項所述之攝影投影裝置，其中每一該畫素更包括一導電基板，該畫素之該光感測單元與該發光單元皆配置於該導電基板上。
11. 如申請專利範圍第10項所述之攝影投影裝置，其中該光感測單元為肖特基感測器。
12. 如申請專利範圍第10項所述之攝影投影裝置，其中該發光感測模組更包括一線路基板，每一該光感測單元更包括： 一肖特基接觸，配置於該導電基板上；以及一歐姆接觸，配置於該導電基板上，其中該肖特基接觸與該歐姆接觸相間隔配置，且該發光感測模組更包括：複數個第三電極，分別電性連接至該線路基板與該些光感測單元的該些肖特基接觸；以及複數個第四電極，分別電性連接該線路基板與該些光感測單元的該些歐姆接觸。
13. 如申請專利範圍第10項所述之攝影投影裝置，其中每一該光感測單元更包括一空乏區，形成於該導電基板的表面，該發光感測模組更包括複數個第二電極，分別配置於該些光感測單元的該些空乏區上，並與該些空乏區接觸。
14. 如申請專利範圍第10項所述之攝影投影裝置，其中該光感測單元為P-I-N型光電二極體。
15. 如申請專利範圍第10項所述之攝影投影裝置，其中該發光感測模組更包括一線路基板，該些畫素配置於該線路基板上，每一該光感測單元更包括：一空乏區，形成於該導電基板的表面；以及一摻雜井區，形成於該空乏區中，其中該摻雜井區的摻雜態與該導電基板的摻雜態相反，且該發光感測模組更包括複數個第二電極，分別配置於該些光感測單元的該摻雜井區上，且分別電性連接該些摻雜井區與該線路基板。
16. 如申請專利範圍第1項所述之攝影投影裝置，其中該控制單元適於在一時間內驅動該些畫素的一第一部分的該些發光單元發光，並同時驅動該些畫素的一第二部分的該些光感測單元偵測光，其中該些畫素的該第一部分分別與該些畫素的該第二部分相鄰。
17. 一種發光感測模組，包括：一發光感測區；一發光單元陣列，包括複數個呈陣列排列之發光單元，其中該些發光單元分佈於該發光感測區中；一光感測單元陣列，包括複數個呈陣列排列之光感測單元，其中該些光感測單元分佈於該發光感測區中，其中每一該光感測單元與一對應的該發光單元構成一畫素；以及一線路基板，其中該些發光單元與該些光感測單元配置於該線路基板上，且該線路基板包括：複數個發光單元驅動電路，分別電性連接至該些發光單元；以及複數個光感測單元驅動電路，分別電性連接至該些光感測單元。
18. 如申請專利範圍第17項所述之發光感測模組，其中每一該發光單元包括：一第一摻雜半導體層；一第二摻雜半導體層；以及一發光層，配置於該第一摻雜半導體層與該第二摻雜 半導體層之間，且每一該光感測單元包括：一第三摻雜半導體層；以及一第四摻雜半導體層，與該第三摻雜態半導體層連接，其中該些光感測單元分別與該些發光單元互相堆疊於該線路基板上。
19. 如申請專利範圍第18項所述之發光感測模組，更包括：複數個第一電極，分別連接該些畫素的該些光感測單元之該些第四摻雜半導體層與該線路基板；複數個第二電極，分別連接該些畫素的該些發光單元之該些第二摻雜半導體層與該線路基板；以及一電極層，連接該些畫素的該些發光單元的該些第一摻雜態半導體層。
20. 如申請專利範圍第19項所述之發光感測模組，其中該些第二電極分別經由複數個貫孔貫穿該些光感測單元。
21. 如申請專利範圍第19項所述之發光感測模組，其中該些發光單元驅動電路分別經由該些第二電極與該電極層驅動該些發光單元，且該些光感測單元驅動電路分別經由該些第一電極與對應的該些第二電極驅動該些光感測單元。
22. 如申請專利範圍第18項所述之發光感測模組，更包括： 複數個第一電極，分別連接該些畫素的該些發光單元之該些第一摻雜半導體層與該線路基板；複數個第二電極，分別連接該些畫素的該些光感測單元的該些第三摻雜半導體層與該線路基板；以及一電極層，連接該些畫素的該些光感測單元的該些第四摻雜半導體層。
23. 如申請專利範圍第22項所述之發光感測模組，其中該些第二電極分別經由複數個貫孔貫穿該些發光單元。
24. 如申請專利範圍第22項所述之發光感測模組，其中這些發光單元驅動電路分別經由該些第一電極與對應的該些第二電極驅動該些發光單元，且這些光感測單元驅動電路分別經由該些第二電極與該電極層驅動該些光感測單元。
25. 如申請專利範圍第17項所述之發光感測模組，其中該發光單元陣列與該光感測單元陣列互相交錯配置。
26. 如申請專利範圍第17項所述之發光感測模組，其中該光感測單元與該發光單元皆配置於該導電基板上。
27. 如申請專利範圍第26項所述之發光感測模組，其中該光感測單元為肖特基感測器。
28. 如申請專利範圍第26項所述之發光感測模組，其中該光感測單元為P-I-N型光電二極體。