TWI613803B - 液晶顯示器及矽基紅外線影像感測器 - Google Patents

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Abstract

一種新式頭戴式顯示器，包括：一顯示/影像感測器。在一特定的實施例中，該顯示/影像感測器形成在一單矽晶粒上，其包括複數個顯示像素以及複數個感光像素。該等顯示像素和該等感光像素的每一個以列和行的方式排列，且該等感光像素和該等顯示像素的陣列均交錯。每個感光像素的中心位於該等顯示像素的相鄰列和相鄰行之間。

Description

液晶顯示器及矽基紅外線影像感測器
本發明大致上涉及影像感測器和顯示器。此外，本發明涉及含有影像感測器和顯示器的可穿戴技術，尤其是涉及含有影像感測器和顯示器的頭戴式顯示器(HMDs)。
隨著可穿戴技術變得更加流行，製造商能夠設計出盡可能舒適性和功能性的小配件變得越發重要。頭戴式顯示器(HMDs)係穿戴在頭部上的可穿戴技術的一種形式，通常安裝於至使用者的眼鏡或其他類型的頭戴商品上。使用者一般使用語音命令或經由裝置上的按鈕/觸控板與頭戴式顯示器互動。使用者以其他方式例如透過用手勢或眼睛與頭戴式顯示器互動係可期待的。
目前，頭戴式顯示器能够追踪使用者的眼睛的移動且與特定動作相關聯的那些移動，如拍照或打開通知訊息。已知的頭戴式顯示器利用紅外線(IR)光源，定位以將IR光引導至穿戴者的眼睛上。這個光自眼睛反射且即時反射至一IR感測器上，該IR感測器偵測眼睛是否打開或關閉，並且，如果打開，瞳孔指出其中方向。這樣允許使用者僅僅透過注視物體、眨眼等來與裝置互動。
頭戴式顯示器另一個重要的能力是能够給使用者顯示可視信息。這個信息直接投射到使用者的眼睛上，使得裝置投射的可視信息會無縫呈現在使用者的周圍。當前的頭戴式顯示器利用一矽基液晶(liquid crystal on silicon,LCOS)顯示器、一光源和光學顯示影像。
當前頭戴式顯示器之最明顯的缺陷包括製造尺寸和成本。最小化頭戴式顯示器的尺寸和成本的一個提出的解决方案是在一單矽晶粒上放置LCOS像素和IR感測像素(一種組合裝置)並使用一共同的光程來投 射影像和偵測IR光。
在已知組合裝置中，LOCS像素和IR感測像素組係以交替列的方式或以棋盤結構的方式排列。這些結構是有問題的，因為IR感測像素在LCOS顯示器產生的影像中產生線、點、間隙、或其他可視缺陷。相似地，LCOS像素在IR感測像素拍攝的影像中產生線、點、間隙或其他可視缺陷，從而限制了IR感測器拍攝的影像的解析度和均勻性及/或產生眼睛偵測中的問題。因此，需要的是一種降低投射影像中之可視缺陷的組合式LCOS顯示器和IR感測器。還需要的是一種組合式LCOS顯示器和具有改進IR感測器解析度及/或均勻性的IR感測器。
本發明透過提供一種擷取並顯示更均勻的影像的整合型影像感測器和顯示裝置來克服與先前技術有關的問題。本發明有利於高品質影像的顯示及眼睛或身體姿態的準確偵測，同時減少所顯示及/或所擷取影像的缺陷。
一示例整合型影像感測器和顯示裝置包括：一基板；複數個顯示像素，形成在該基板上；以及複數個影像感測像素，形成在相同的該基板上。該等顯示像素以列和行的方式排列，並且該等影像感測像素也以列和行的方式排列。該等影像感測像素的每一個具有一設置在該等顯示像素的相鄰列之間且在於該等顯示像素的相鄰行之間的中心。
在一示例的實施方式中，該等顯示像素的每一個具有面積比該等影像感測像素的每一個的面積至少大24倍。在特定的實施例中，該等影像感測像素其中僅有一個設置在四個相鄰顯示像素的每個群組之間。更特別的是，該等影像感測像素設置在四個相鄰顯示像素的截角之間。可選擇地，該等影像感測像素的每一個包括比該等顯示像素少一列和少一行。該等影像感測像素的每一個與該等影像感測像素的每隔一個以大於該等影像感測像素之其中一個的寬度的距離隔開。
一個示例實施方式包括：複數個像素電極，每個像素電極與該等顯示像素的其中之一相關聯；以及至少一個金屬互連層，該金屬互連層設置在該等影像感測像素之上且在該等顯示像素的該等像素電極之下。 該金屬互連層將該等像素電極與形成在該基板內的電子裝置電性耦接。該金屬互連層也定義了在該等影像感測像素之上的複數個開口。可選擇地，示例實施方式包括複數個光導，形成在該等開口中且可操作以將入射光導向該等影像感測像素。
在示例實施方式中，該等顯示像素的相鄰行之間的間距等於該等影像感測像素的相鄰行之間的間距。此外，該等顯示像素之相鄰列之間的間距等於該等影像感測像素的相鄰列之間的間距。
在特定揭露的實施方式中，該等顯示像素係為複數個矽基液晶(LCOS)像素，並且該等影像感測像素係為複數個紅外線(IR)感光像素。
又，描述了一種製造整合型影像感測器和顯示裝置的方法。該方法包括：提供一基板；在該基板上形成複數個顯示像素；以及在該基板上形成複數個影像感測像素。該等顯示像素和該等影像感測像素均以列和行的方式排列。該等影像感測像素的每一個具有一設置在該等顯示像素的相鄰列和行之間的中心。
在示例方法中，形成該複數個顯示像素的步驟包括：形成該等顯示像素的每一個以具有面積比該等影像感測像素的每一個的面積大24倍。在一特定示例的方法中，形成該複數個影像感測像素的步驟包括：在四個相鄰顯示像素的每個群組之間僅設置該等影像感測像素的其中之一。在一更特定的方法中，形成該複數個影像感測像素的步驟包括：在四個相鄰顯示像素的截角之間設置該等影像感測像素的每一個。
在示例的方法中，形成該複數個影像感測像素的步驟包括：將該等影像感測像素的每一個與該等影像感測像素的每隔一個以大於該等影像感測像素的其中之一的寬度的距離隔開。可選擇地，形成該複數個影像感測像素的步驟包括：形成比該等顯示像素少一列的該等影像感測像素；以及形成比該等顯示像素少一行的該等影像感測像素。
該示例方法進一步包括：形成複數個像素電極；以及在該等影像感測像素之上和該等像素電極之下形成至少一個金屬互連層。該等像素電極的每一個與該等顯示像素的其中之一相關聯，且該金屬互連層電性將該等像素電極耦接至形成在該基板中的電子裝置。該金屬互連層定義了 該等影像感測像素之上的複數個開口，以及可選擇地，該示例方法包括在該等開口中形成複數個光導。該等顯示像素的相鄰行之間的間距等於該等影像感測像素的相鄰行之間的間距，因此形成開口相鄰行之間的間距。相似地，該等顯示像素的相鄰列之間的間距等於該等影像感測像素的相鄰列之間的間距，因此形成開口相鄰列之間的間距。
在該示例方法中，該等顯示像素係為複數個矽基液晶(LCOS)顯示像素，且該等影像感測像素係為複數個紅外線(IR)感光像素。
同時描述了一種感測致能顯示器。該感測致能顯示器包括：一第一光源；一第二光源；一顯示面板，包括一基板；以及複數個光學元件。該第一光源被配置以發出第一波長範圍的光，以及該第二光源被配置以發出第二波長範圍的光以照亮一物體。複數個顯示像素和複數個影像感測像素在該基板上以列和行的方式排列。該等光學元件被配置以將來自該第一光源的光導向至該面板的該等顯示像素以顯示一影像。又，該等光學元件將來自該物體反射的該第二光源的光導向至該等影像感測像素。在該示例實施方式中，該等影像感測像素的每一個具有一設置在該等顯示像素的相鄰列之間和該等顯示像素的相鄰行之間的中心。
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104‧‧‧光源
106‧‧‧光學元件
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110‧‧‧方塊架
112‧‧‧透鏡
114‧‧‧鏡臂
200‧‧‧偏振光束分光器
202‧‧‧顯示/影像感測器
204‧‧‧成像光束
206‧‧‧二向分束鏡
208‧‧‧第二偏振光束分光器
210‧‧‧凹反射面
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212‧‧‧投射鏡頭模組
214‧‧‧表面
302‧‧‧交錯陣列
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308‧‧‧使用者輸入/輸出
310‧‧‧資料輸入
312‧‧‧控制線
314‧‧‧資料線
316‧‧‧顯示資料線
318‧‧‧顯示控制線
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400‧‧‧顯示像素
402‧‧‧影像感測像素
404‧‧‧列
406‧‧‧行
502‧‧‧顯示列線
500‧‧‧顯示列控制器
504‧‧‧顯示行線
508‧‧‧成像儀列控制器
510‧‧‧影像感測器列線
512‧‧‧影像感測器行線
514‧‧‧影像資料類比數位轉換器
600‧‧‧矽晶圓
602‧‧‧半導體裝置
610‧‧‧影像感測像素
614‧‧‧導電層
616‧‧‧光導
618‧‧‧電極層
622‧‧‧開口
626‧‧‧鈍化層
630‧‧‧配向層
634‧‧‧液晶層
636‧‧‧玻璃基板
638‧‧‧導電層
640‧‧‧第二配向層
700‧‧‧晶粒
702‧‧‧公共電極
704‧‧‧墊片
706‧‧‧黑色光罩
708‧‧‧電路
710‧‧‧電氣接點
800、900‧‧‧方法
802、804、806‧‧‧步驟
902、904、906、908‧‧‧步驟
本發明參考以下圖式進行描述，其中相同的參考編號標示實質上相似的元件：第1圖為顯示安裝至一對眼鏡的一實例頭戴式顯示器(HMD)的立體圖；第2A圖為顯示第1圖的HMD的俯視圖(去除外殼)，其顯示了顯示器的運作；第2B圖為顯示第1圖的HMD的俯視圖(去除外殼)，其顯示了影像感測器的運作；第2C圖為第1圖的HMD的俯視圖，其顯示了投影鏡頭模組的運作；第3圖為以更加詳細方式顯示第2A圖至第2C圖的顯示/影像感測器的方塊圖； 第4圖為顯示在第2A圖至第2C圖之顯示/影像感測器上像素布局的方塊圖；第5圖為顯示在顯示/影像感測器上像素的功能布局的示意圖；第6A圖至第6C圖為示出形成顯示/影像感測器之矽晶圓的製程的剖面圖；第7圖為顯示所完成的顯示/影像感測器的剖面圖；第8圖為總結製造顯示/影像感測器的實例方法的流程圖；以及第9圖為總結在基板上佈置顯示像素和影像感測像素的流程圖。
本發明克服了與先前技術有關的問題，其透過提供一設置在單矽晶粒上的整合型顯示/影像感測器，具有有利佈置的複數個顯示像素和複數個影像感測像素，來避免先前技術的問題。在隨後的描述中，列出數個具體細節(如，特定的材料、光束的極化方向、像素幾何尺寸等)，以提供對本發明全面的理解。然而，熟悉本領域的技術人員將會知道本發明脫離這些具體細節可以被實行。在其他例子中，已知的半導體製造實務和元件的細節予以省略，從而不會不必要地混淆本發明。
第1圖顯示了安裝於一對眼鏡102上的頭戴式顯示器(HMD)100的例子。頭戴式顯示器100包括：一光源104；複數個光學元件106(大部分隱蔽在第1圖的圖中)；一投影鏡頭模組108；以及一顯示/影像感測器(第1圖中未示)。光源104將可見光發射至頭戴式顯示器100中。光學元件106將來自光源104的可見光導向顯示器/影像器，其調變可見光，並且從顯示器/影像器導向至使用者的眼睛。投影鏡頭模組108將從顯示/影像感測器所調變過的光投射至位在使用者前面的一表面上。
眼鏡102包括一框架110；複數個透鏡112；以及複數個鏡臂114。框架110收納透鏡112並耦接至鏡臂114。鏡臂114牢靠地固定眼鏡102在使用者的臉上。在可另一實施例中，頭戴式顯示器100可安裝於任何類型的頭戴商品，包括但不侷限於帽子和頭帶。
第2A圖至第2C圖顯示執行頭戴式顯示器100之各種功能的頭戴式顯示器100的內部元件。頭戴式顯示器100可以(且通常是)同 時執行一個或多個這些功能。然而，每個功能為了清楚起見會分開描述。
第2A圖顯示頭戴式顯示器100執行一顯示功能。光源104引導可見光進入一偏振光束分光器200中，其朝向一顯示/影像感測器202傳送一第一偏振方向的光(實例中的P-狀態)並反射一第二偏振方向的光(實例中的S-方向)。顯示/影像感測器202將來自光源104的光調變以形成一調變光束，該調變光束被反射回來朝向偏振光束分光器200。偏振光束分光器200傳送調變光的P-態部分以形成一成像光束204且引導成像光束204往分光鏡206。分光鏡206朝向一第二偏振光束分光器208反射一部分成像光束204。被分光鏡反射的成像光束206將成像光束204的反射部分的偏振改變成S-狀態。第二偏振光束分光器208朝向一凹反射面210傳送成像光束204，該凹反射面210聚焦且朝向第二偏振光束分光器208將成像光束204反射回來。被凹反射面210反射的成像光束將偏振狀態改變回P-狀態，所以成像光束204接著反射第二偏振光束分光器208且朝向使用者的眼睛。以此方式，頭戴式顯示器100將影像投射至使用者的眼睛上。
第2B圖顯示了頭戴式顯示器100執行一影像感測功能。一IR光源211將IR光照到使用者的眼睛上。IR光自眼睛反射並朝向第二偏振光束分光器208。第二偏振光束分光器208朝向反射面210反射一部分的(P-狀態)IR光，其反轉偏振方向且通過第二偏振光束分光器208將S-狀態的光反射回來。有了反轉的偏振方向，第二偏振光束分光器208發送IR光並引導該IR光往分光鏡206。分光鏡206反射IR光，再一次將偏振狀態改變成P-狀態，且該IR光引導往偏振光束分光器200，其傳送光至顯示/影像感測器202。顯示器/影像顯示器202擷取使用者的眼睛的影像，然後分析以確定使用者的眼睛的狀態/位置。頭戴式顯示器100的影像分析、顯示資料處理、系統控制功能、以及其他的功能均透過控制器處理，該控制器可選擇地與顯示/影像感測器202整合形成。
第2C圖顯示了頭戴式顯示器100實施一投射功能。光源104將可見光發送至偏振光束分光器200中，該偏振光束分光器200傳送第一偏振方向的光並朝向一顯示/影像感測器202反射第二偏振方向(S-狀態)的光。顯示/影像感測器202調變來自光源104的光並將光反射回來朝向偏振光束分光器200，經過調變光的P-態元件以形成一成像光束204。一部分 成像光束204穿過分光鏡206和一投射鏡頭模組212。投射鏡頭模組212將成像光束204聚焦至一表面214上，以形成一可見影像。投射鏡頭模組212可由使用者手動調節，以將所投射的影像聚焦在表面214上。
在另一實施例中，偏振光束分光器200和208可被調整成傳送或反射相反偏振方向的光。在當前實例中，光源104為一白光發光二極體(LED)。在另一實施例中，光源104可為複數個有色發光二極體、有色雷射二極體或單色雷射二極體。光源104還可包括有色濾光器以利於有色影像的產生。
在上述實例中，顯示/影像感測器202已描述在頭戴式顯示器100的上下文中。然而，可以理解地是，顯示/影像感測器202可被利用在需要顯示和影像擷取的任意裝置中。例如，觸控螢幕資訊站可利用顯示/影像感測器202來修改顯示的影像以響應使用者在它面前走過。另一個實例是由手勢操作地智慧型手機或筆記本電腦。顯示/影像感測器202之以下描述與在任何可應用技術中的顯示/影像感測器202之使用一致，且前面的實例不是欲以任何方式限制。
第3圖為以更加詳細地方式顯示第2A圖至第2C圖的顯示/影像感測器的方塊圖，包括：複數個顯示像素和複數個影像感測像素的一交錯陣列302、一控制器304、以及一使用者/資料介面306。使用者/資料介面306經由一使用者輸入/輸出308自一組使用者輸入裝置(未顯示)接收使用者指令(如，命令、選項等等)。使用者/資料介面306也經由一資料輸入310自一個或多個資料源(未顯示)接收影像資料(如，視訊、圖片等等)。使用者輸入308和資料輸入310都可為有線或無線。使用者/資料介面306經由一組控制線312和一組資料線314分別將所接收到的使用者指令和影像資料提供給控制器304。控制器304及/或使用者/資料介面306可在與交錯陣列302相同的矽晶粒上，或在一獨立的裝置上形成。
控制器304提供頭戴式顯示器100的功能性的全部協調控制。例如，控制器304提供顯示資料(經由顯示資料線316)和傳遞控制信號(經由顯示控制線318)至交錯陣列302的該等顯示像素，以在交錯陣列302的該等顯示像素上顯示該顯示資料。類似地，控制器304傳遞控制信號(經由感測器控制線322)至交錯陣列302，並且自交錯陣列302接收感測 資料(經由感測資料線324)。
控制器304處理交錯陣列302所擷取的影像、分析影像、以及根據所分析影像的內容回應。例如，控制器304可分析所擷取的影像以確定使用者的眼睛的狀態(如，位置、方向、移動、眨眼等)以及基於使用者的眼睛的狀態產生控制信號。控制器304接著可使用所產生的控制信號引導頭戴式顯示器的內部運作或經由使用者輸入/輸出308提供控制信號至一外部裝置。
第4圖為顯示在顯示/影像感測器202上之顯示像素和影像感測像素之布局的方塊圖，包括：複數個顯示像素400(m,n)和複數個影像感測像素402(m,n)(標示“IS”)。顯示像素400和影像感測像素402以列404和行406方式排列，由在每個像素的索引後面的數學式(m,n)表示，這裏，“m”指的是特定的列，“n”指的是特定的行。
因為沿著顯示/影像感測器202之邊緣的每一個像素為一顯示像素400，在實例實施方式中影像感測像素402比顯示像素有少一列和少一行。然而，任一類型的像素可占用任何顯示/影像感測器202的邊緣。例如，初始行及/或最後一行可為一影像感測行，或者初始列及/或最後一列可為一影像感測列。在實例實施方式中，顯示/影像感測器202的顯示部分具有1280x720的解析度，以及影像感測部分具有1279x719的解析度。然而，顯示/影像感測器202可具有半導體製造技術能力內之任意解析度，如現存的或將來改進的。
與先前技術有關的問題已被影像感測像素402相對於顯示像素400的布局所克服。顯示像素400排列在一均勻的栅格中。每個影像感測像素402設置在四個相鄰顯示像素400的截角之間。其結果是，影像感測像素402也布置在均勻的栅格中。在實例實施方式中，顯示像素400和影像感測像素402的均勻栅格在行方向和列方向上具有相同的間距，而且交錯。這個有利的布局有助於均勻的影像擷取並降低顯示/影像感測器202顯示的影像中的空白部分。因此，顯示/影像感測器202有助於高品質影像的顯示並允許使用者通過眼睛動作有效地與頭戴式顯示器互動。
本發明的另一態樣是顯示像素400和影像感測像素402的相對尺寸。在實例實施方式中，顯示像素400每個大約5μm寬(平行側之間) 且影像感測像素400大約1μm寬(平行側之間)。每個像是像素400的角被截掉以提供影像感測像素402的空間，同時最小化相鄰顯示像素400之間的空間。其結果是，每個顯示像素的面積為25μm2-1μm2=24μm2，這裏1μm2為被減去每個顯示像素400的四個截角的量。四個截角中的每一個具有大約等於影像感測像素402(1.0μm2)的其中之一的面積的四分之一(0.25μm2)。
每個顯示像素400具有大於每個影像感測像素402面積的24倍的面積的事實是有利的，因為當顯示像素400和影像感測像素402被用在相等比例時，顯示像素400占了顯示/影像感測器202的總功能面積的96%。的確，在實例實施方式中，顯示像素400比影像感測像素402更多，由於影像感測像素402吸收光，所以顯示/影像感測器202所顯示的影像低於4%會變黑。
第5圖為顯示顯示/影像感測器202的元件之間互連的示意圖；顯示像素400和影像感測像素402係如第4圖所示的方式排列，除了它們彼此隔開使互連元件更容易看出。放大的空間僅是為了例示的目的。在實際中，顯示像素400和影像感測像素402之間的空間會最小化成僅有它們的寬度的小部分。
每列顯示像素400經由顯示列線502其中相關聯的一個電性耦接至一顯示列控制器500。響應一列位址，顯示列控制器500在與列位址相關聯的顯示列線502的其中之一上宣告一致能信號。當一列的顯示像素400被致能時，所致能的列的顯示像素400將在顯示行線504上宣告的影像資料鎖存。該鎖存資料接著被相關聯的顯示像素400宣告並當顯示器照亮時決定像素的亮度。
每列的影像感測像素402經由三條影像感測器列線510電性耦接至成像儀列控制器508。影像感測器列線510傳遞控制信號至影像感測像素402以協調三個功能：重置每個影像感測像素至一基極電荷、將累積的電荷傳送至影像感測像素的內部電路的一隔離區、以及將影像感測像素的內部電路的該隔離區電性耦接至影像感測器行線512的其中之一。所擷取的影像資料經由電性耦接的影像感測器行線512從每個像素被讀取進入一影像資料類比數位轉換器(ADC)514中。響應經由感測器控制線322 自控制器304(第3圖)所接收的控制信號(如，列位址、致能信號等)，成像儀列控制器508和影像資料類比數位轉換器514合作運行以自影像感測像素402一次一列讀取捕捉的影像資料。所捕捉的影像資料然後經感測器資料線324提供至控制器304。
第6A圖至第6C圖為製造顯示/影像感測器202的連續製程步驟的過程中之一部分半導體晶圓600的剖面圖。儘管為了清楚起見分開描述，一些步驟可能會同時進行或分成更多的步驟。此外，一些步驟可以不同的順序執行。
第6A圖顯示了製造過程中前面的四個步驟。在第一步驟中，提供一矽晶圓600。然後在第二步驟中，將包括在複數個顯示像素400中的半導體裝置602藉由p型或n型摻雜物摻雜一定區域而形成在晶圓600中，並且在摻雜區域周圍形成導電和絕緣結構以形成電晶體，該些電晶體為每個顯示像素400的功能元件。在第三步驟中，將包括在複數個影像感測像素402中的半導體裝置610形成在矽晶圓600中。接下來，在第四步驟中，形成複數個導電層614(金屬化)，以在形成於第二步驟和第三步驟中的電子裝置之間產生電性連接。導電層614的設計定義了影像感測像素610的感光區域之上的開口，以減少或消除可能照射在影像感測器610上的任何光(如紅外線)的障礙物。
第6B圖顯示了製造過程中的接下來的三個步驟。在第五步驟中，選配的光導616形成在由導電層614定義的開口中，且一電極層618形成在導電層614和光導616之上。然後，在第六步驟中，開口622形成在電極層618中，以將電極層618分成複數個獨立的像素電極(如，反射像素鏡)，每個像素電極經由導電層614的各個部分電性耦接至與顯示像素400相關聯的電路602。電極層618中的開口也設置在光導616之上，使得入射光有效地發射至感測像素402。接下來，在第七步驟中，一鈍化層626(如，一氧化層，一氮化層，組合層等)形成在電極層618和光導616的頂部。鈍化層626用作一保護屏障，以防止濕氣和其他大氣污染物劣化電極層618的像素電極。
第6C圖顯示了製程的最終步驟。在第八步驟中，一配向層630形成在鈍化層626上。配向層630有助於在下一層中液晶的配向。在示 例實施方式中，配向層630係由聚醯亞胺(polyimide)製成，當裝配之前於一特定方向摩擦時，其使得液晶以可預測方式對齊。在第九步驟中，液晶層634在配向層630之上沉積。然後，液晶層634被覆蓋有包含一玻璃基板636的一公共電極、形成在玻璃基板636上的一透明導電層638(如，銦錫氧化物)、以及形成在該導電層638上的一第二配向層640(如聚醯亞胺)。
第7圖顯示了所完成的顯示/影像感測器202，包括來自晶圓600的一晶粒700、一公共電極702、以及設置在它們之間的一墊片704。墊片704將晶粒700和公共電極702黏附，以保持液晶層634，並且防止晶層634的污染。顯示/影像感測器202又包括一黑色光罩706，其允許光照射在顯示/影像感測像素陣列302上，但遮蔽晶粒700的其他部分(如，可能形成控制器304、使用者/資料介面306、或顯示/影像感測器202的任何其他電路)免於雜散光照射。這種附加的電路代表性地顯示為在第7圖中的電路708。顯示/影像感測器202可為一完全獨立的裝置，或可包括電氣接點710，以便於連接其他裝置。電氣接點710也便於連接一電源(圖中未顯示)。
第8圖為顯示製造顯示/影像感測器之實例方法800的流程圖總結。在第一步驟802中，提供一基板(如一半導體晶圓)。然後，在一第二步驟804中，在基板上形成一顯示像素的陣列。接著，在第三步驟806中，透過交錯影像感測像素的陣列和顯示像素的陣列，一影像感測像素的陣列也在相同的基板上形成。
第9圖為顯示在基板上排列顯示像素和影像感測像素之實例方法900的流程圖總結。在第一步驟902中，將顯示像素以行和列的方式排列。然後在第二步驟904中，將影像感測像素以列和行的方式排列。接下來，在第三步驟906中，將影像感測像素的每一行定位在顯示像素的相鄰行之間。最終，在第四步驟908中，將影像感測像素的每一列定位在顯示像素的相鄰列之間。這個方法係有利的，因為其允許使用傳統的半導體製造技術來生產顯示/影像感測器，同時大大提高了顯示影像品質和影像感測器解析度。
本發明的特殊實施例的描述已經完成了。在不脫離發明的範圍下，所述的特徵許多可被替代，改變或省略。例如，可使用顯示和成像 像素的另一種數量。舉另一個實例，可利用額外及/或替代的電路將資料載入至顯示像素400中，並且從影像感測像素402讀取資料。又，舉另一實例，組合顯示/影像感測器可利用在除了頭戴式裝置之外的裝置中，頭戴式裝置包括但不侷限於顧客服務資訊站、安全系統及廣告顯示。所顯示的該等特定實施例的這些和其他差異對於本領域技術人員是顯而易見的，尤其從前述揭露內容中可以瞭解到。
202‧‧‧顯示/影像感測器
400‧‧‧顯示像素
402‧‧‧影像感測像素
404‧‧‧列
406‧‧‧行

Claims (24)

  1. 一種整合型影像感測器和顯示裝置，包括：一基板；複數個顯示像素，形成在該基板上，該複數個顯示像素以列和行的方式排列且排列在一均勻的栅格中；以及複數個影像感測像素，形成在該基板上，該複數個影像感測像素以列和行的方式排列且排列在一均勻的栅格中，該等影像感測像素的每一個具有一設置在該等顯示像素的相鄰列之間和該等顯示像素的相鄰行之間的中心，其中，該複數個顯示像素和該複數個影像感測像素交錯，該等顯示像素之相鄰行之間的間距與該等影像感測像素之相鄰行之間的間距相同，以及該等顯示像素之相鄰列之間的間距與該等影像感測像素之相鄰列之間的間距相同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之整合型影像感測器和顯示裝置，其中，該等顯示像素的每一個具有面積比該等影像感測像素的每一個的面積至少大24倍。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之整合型影像感測器和顯示裝置，其中，該等影像感測像素其中僅有一個設置在四個相鄰顯示像素的每個群組之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之整合型影像感測和顯示裝置，其中，該等影像感測像素的每一個設置在四個相鄰顯示像素的截角之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之整合型影像感測器和顯示裝置，其中，該等影像感測像素的每一個與該等影像感測像素的每隔一個以大於該等影像感測像素之其中一個的寬度的距離隔開。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之整合型影像感測器和顯示裝置，其中：該複數個影像感測像素包括比該複數個顯示像素少一列；以及 該複數個影像感測像素包括比該複數個顯示像素少一行。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之整合型影像感測器和顯示裝置，進一步包含：複數個像素電極，每個像素電極與該等顯示像素的其中之一相關聯；以及至少一個金屬互連層，設置於該等影像感測像素之上和該等顯示像素的該等像素電極之下，該至少一個金屬互連層可操作以將該複數個像素電極與形成在該基板上的電子裝置電性耦接，該至少一個金屬互連層定義了該複數個影像感測像素之上的複數個開口。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之整合型影像感測器和顯示裝置，進一步包含複數個光導，設置在該等開口中並可操作以將入射光導向該等影像感測像素。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之整合型影像感測型和顯示裝置，其中，該等顯示像素係為複數個矽基液晶(LCOS)像素。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之整合型影像感測器和顯示裝置，其中，該等影像感測像素係為複數個紅外線(IR)感光像素。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之整合型影像感測器和顯示裝置，其中，該基板為一矽基板。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之整合的影像感測和顯示裝置，其中，該等影像感測像素的每一個設置在四個相鄰顯示像素的不同群組之間。
  13. 一種製造整合型影像感測器和顯示裝置的方法，該方法包括：提供一基板；在該基板上形成複數個顯示像素，該等顯示像素以列和行的方式排列且排列在一均勻的栅格中；以及在該基板上形成複數個影像感測像素，該複數影像感測像素以列和行的方式排列且排列在一均勻的栅格中，該等影像感測像素的每一個具有 一設置在該等顯示像素的相鄰列之間以及該等顯示像素的相鄰行之間的中心，其中，該複數個顯示像素和該複數個影像感測像素交錯，該等顯示像素之相鄰行之間的間距與該等影像感測像素之相鄰行之間的間距相同，以及該等顯示像素之相鄰列之間的間距與該等影像感測像素之相鄰列之間的間距相同。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，形成該複數個顯示像素的該步驟包括：形成該等顯示像素的每一個具有面積比該等影像感測像素的每一個的面積至少大24倍。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，形成該複數個影像感測像素的該步驟包括：僅佈置該等影像感測像素的其中一個在四個相鄰顯示像素的每個群組之間。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中，形成該複數個影像感測像素的該步驟包括：在四個相鄰顯示像素的截角之間設置該等影像感測像素的每一個。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，形成該複數個影像感測像素的該步驟包括：將該等影像感測像素的每一個與該等影像感測像素的每隔一個以大於該等影像感測像素之其中一個的寬度的距離隔開。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，形成該複數個影像感測像素的該步驟包括：形成比該等顯示像素少一列的該等影像感測像素；以及形成比該等顯示像素少一行的該等影像感測像素。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之方法，進一步包括：形成複數個像素電極，每個像素電極與該等顯示像素的其中之一相關聯；以及在該等影像感測像素之上和該等像素電極之下形成至少一個金屬互連層，以將該等像素電極電性耦接至形成在該基板中的電子裝置，其中 該至少一個金屬互連層定義了該等影像感測像素之上的複數個開口。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，進一步包括：在該等開口中形成複數個光導。
  21. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，該等顯示像素係為複數個矽基液晶(LCOS)顯示像素。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中，該等影像感測像素係為複數個紅外線(IR)感光像素。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中，該基板為一矽基板。
  24. 一種感測致能顯示器，包括：一第一光源，被配置以發出第一波長範圍內的光；一第二光源，被配置以發出第二波長範圍內的光，以照亮一物體；一顯示面板，包括：一基板、在該基板上以列和行的方式排列且排列在一均勻的栅格中的複數個顯示像素、以及在該基板上以列和行的方式排列且排列在一均勻的栅格中的複數個影像感測像素；以及複數個光學元件，被配置以將來自該第一光源的光導向至該面板的該等顯示像素以顯示一影像，以及將來自該物體反射的該第二光源的光導向至該等影像感測像素；其中，該複數個顯示像素和該複數個影像感測像素交錯，該等顯示像素之相鄰行之間的間距與該等影像感測像素之相鄰行之間的間距相同，及該等顯示像素之相鄰列之間的間距與該等影像感測像素之相鄰列之間的間距相同，以及該等影像感測像素的每一個具有一設置在該等顯示像素的相鄰列之間和該等顯示像素的相鄰行之間的中心。
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