顯示裝置、其操作方法及制造其中的光學(xué)感測陣列的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及一種嵌入在顯示器中的光學(xué)感測陣列以及用于操作該光學(xué)感測陣列的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顯示裝置已經(jīng)變得日益流行，并被廣泛地使用，諸如在蜂窩電話、計算機監(jiān)視器、電視機、平板等中。這些顯示裝置可以是任何類型的顯示器，包括有機發(fā)光顯示器(0LED)、液晶顯示器(LCD)等。具體地，包括光學(xué)傳感器的顯示裝置已經(jīng)被發(fā)展來例如感測用戶與顯示裝置的交互作用(interact1n)(例如，經(jīng)由用戶的手指或經(jīng)由觸控筆(stylus)的使用與顯示裝置的交互作用)、感測環(huán)境光、掃描文件等。
[0003]然而，一般而言，這些嵌入的光學(xué)傳感器被制造為形成在與顯示發(fā)射元件相同的有源區(qū)中(例如，在顯示裝置的像素區(qū)域的像素處)。因此，光學(xué)傳感器的孔(即，顯示區(qū)域的涉及光感測的部分)以占用顯示器有源區(qū)為代價形成，該顯示器有源區(qū)產(chǎn)生、反射和/或透射光以產(chǎn)生將被顯示裝置的使用者看見的圖像。因此，已經(jīng)難以在實現(xiàn)可見的明亮且電力效率高的顯示器的同時，實現(xiàn)足夠大的光學(xué)傳感器孔徑以有效地感測光。此外，隨著高分辨率顯示器發(fā)展，這個問題被惡化，因為顯示器表面的不涉及生成圖像或感測光的部分不與顯示器表面的生成圖像或感測光的部分同等地按比例縮小。也就是說，因為單位面積的點(dot)減少，非有源區(qū)部分通常按比例增長較大，從而減少可用于光學(xué)傳感器和顯示發(fā)射元件兩者的有源區(qū)。
[0004]另外，常規(guī)光學(xué)傳感器不是波長選擇的，因此除了對來自感測的興趣物這樣的特定源的光信號起反應(yīng)之外，還對其它光信號起反應(yīng)，諸如包括在與環(huán)境光相應(yīng)的噪聲(即，環(huán)境光噪聲)中的光信號。因而，過多的信號處理和電力被用來從環(huán)境光噪聲提取感測的興趣物的信號。
[0005]而且，當?shù)刂肪€被光學(xué)傳感器和顯示元件共享時，傳感器的讀取和顯示元件的寫入的過程不能同時發(fā)生，導(dǎo)致顯示裝置內(nèi)的低效率的處理?？蛇x地，當顯示裝置對光學(xué)傳感器和顯示元件采用分開的地址控制線、機構(gòu)和信號時，顯示器表面的分配給雙尋址功能的區(qū)域增加，從而從顯示元件占用額外的有源區(qū)。
[0006]此外，采用常規(guī)光學(xué)傳感器的顯示裝置可能引起顯示發(fā)射元件和光學(xué)傳感器之間的串擾。也就是說，來自顯示元件的光會被光學(xué)傳感器不期望地感測到，導(dǎo)致不正確的光學(xué)讀取和/或增加從環(huán)境光噪聲或從顯示元件發(fā)射的光提取感測的興趣物的信號的處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實施例的方面針對一種嵌入在顯示裝置中的光學(xué)感測陣列、操作該光學(xué)感測陣列的方法以及制造該光學(xué)感測陣列的方法。
[0008]本發(fā)明的實施例提供不與顯示裝置的顯示發(fā)射元件共享相同的有源區(qū)的光學(xué)感測陣列，從而允許光學(xué)傳感器具有更大的面積而不從發(fā)光顯示元件奪取區(qū)域。
[0009]本發(fā)明的實施例還提供對選擇波長范圍的光敏感的光學(xué)傳感器，從而減小用于從環(huán)境光噪聲提取感測的興趣物這樣的特定源的光信號的信號處理電力。另外，本發(fā)明的實施例提供具有高的量子效率的光學(xué)感測陣列。
[0010]本發(fā)明的實施例還提供獨立于顯示元件尋址線操作的光學(xué)感測陣列，從而允許顯示裝置更快速且更有效率地操作。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括:像素陣列，包括多個像素，每個像素包括多個子像素；顯示區(qū)域的黑色部分或非有源部分，被稱為黑矩陣，位于子像素之間；以及在黑矩陣處的光學(xué)感測陣列，光學(xué)感測陣列包括行導(dǎo)體以及在交叉區(qū)域處交叉行導(dǎo)體的列導(dǎo)體。
[0012]光學(xué)感測陣列還可以包括在交叉區(qū)域處耦接到行導(dǎo)體并耦接到列導(dǎo)體的感測二極管，其中感測二極管配置為響應(yīng)于入射在感測二極管上的光而產(chǎn)生電流。
[0013]光學(xué)感測陣列還可以包括阻擋二極管，該阻擋二極管在交叉區(qū)域處耦接到行導(dǎo)體并耦接到列導(dǎo)體，并與感測二極管串聯(lián)耦接。
[0014]阻擋二極管的陰極可以面對感測二極管的陰極。
[0015]感測二極管的陽極可以耦接到列導(dǎo)體。
[0016]阻擋二極管的陽極可以耦接到行導(dǎo)體。
[0017]行導(dǎo)體可以耦接到開關(guān)，該開關(guān)可以配置為將耦接到行導(dǎo)體的阻擋二極管和感測二極管耦接到電壓源，使得阻擋二極管被正向偏置，并使得感測二極管被反向偏置。
[0018]感測二極管可以配置為當行導(dǎo)體經(jīng)由開關(guān)耦接到電壓源時產(chǎn)生與入射在感測二極管上的光成比例的電流。
[0019]列導(dǎo)體可以耦接到電流傳感器，其中電流傳感器配置為具有可忽略的電阻。
[0020]當行導(dǎo)體經(jīng)由開關(guān)耦接到電壓源時，由感測二極管產(chǎn)生的電流可以穿過經(jīng)由列導(dǎo)體耦接到感測二極管的電流傳感器。
[0021]光學(xué)感測陣列可以對于像素陣列的每四個像素包括一個感測二極管和一個阻擋二極管。
[0022]顯示裝置還可以包括在感測二極管上的部分光通濾波器，其中部分光通濾波器配置為吸收一波長范圍的光從而阻擋該波長范圍的光到達感測二極管，并配置為允許其余波長范圍的光到達感測二極管。
[0023]顯示裝置還可以包括鄰近光學(xué)感測陣列的光發(fā)射陣列，其中光發(fā)射陣列配置為產(chǎn)生在光的所述其余波長范圍中的光。
[0024]感測二極管可以包括量子點膜層。
[0025]光學(xué)感測陣列可以位于黑矩陣內(nèi)。
[0026]在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種在顯示裝置的黑矩陣上制造光學(xué)感測陣列的方法，該方法包括:在黑矩陣上形成部分光通濾波器；在部分光通濾波器上形成透明電極；以及在透明電極上形成量子點膜。
[0027]該方法還可以包括在量子點膜上形成金屬導(dǎo)體。
[0028]該方法還可以包括:在部分光通濾波器上形成光屏蔽；以及在透明電極、量子點膜和光屏蔽上形成絕緣體。
[0029]在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種操作顯示裝置的方法，該顯示裝置包括黑矩陣和位于黑矩陣處的光學(xué)感測陣列，該方法包括:施加跨過感測二極管和耦接到感測二極管的阻擋二極管的電壓，使得感測二極管被反向偏置，并使得阻擋二極管被正向偏置；響應(yīng)于入射在感測二極管上的光而產(chǎn)生電流；以及使用電流傳感器測量所產(chǎn)生的電流。
[0030]該方法還可以包括將測量的電流作為信息輸出到顯示裝置。
【附圖說明】
[0031]通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的示范性實施例，本發(fā)明的實施例的以上和其它方面將變得更加明顯，附圖中:
[0032]圖1示出矩陣顯示裝置的常規(guī)像素陣列的俯視圖，矩陣顯示裝置包括但不限于例如有機發(fā)光二極管矩陣或液晶顯示器矩陣；
[0033]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學(xué)感測陣列的示意圖；
[0034]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學(xué)感測陣列的示意圖；
[0035]圖2C是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學(xué)感測陣列的示意圖；
[0036]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖2A所示的感測二極管的操作的圖形表示；
[0037]圖4A示出圖2A所示的感測二極管的沿線IV-1V截取的截面圖；
[0038]圖4B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖2A所示的感測二極管的操作；
[0039]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的當一行光學(xué)感測陣列耦接到電壓源時圖2A所示的光學(xué)感測陣列的示意圖；
[0040]圖6A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖5所示的電流傳感器的示意圖；
[0041]圖6B是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的圖5所示的電流傳感器的示意圖；
[0042]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學(xué)感測陣列和集成電路之間的互連的示意圖；
[0043]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學(xué)感測陣列的行和列的俯視圖；
[0044]圖9示出圖2A所示的光學(xué)感測陣列的阻擋二極管和感測二極管的沿線IX-1X截取的截面圖；
[0045]圖10A、10B、10C、10D、10E、10F和10G示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造光學(xué)感測陣列的方法；
[0046]圖11A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示裝置的像素區(qū)域的俯視圖；
[0047]圖11B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖11A所示的顯示裝置的像素區(qū)域的局部示意圖；以及
[0048]圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學(xué)感測陣列的傳感器的靈敏度的極坐標圖。
【具體實施方式】
[0049]在下文，將參照附圖更充分地描述本發(fā)明的實施方式，附圖中示出了本發(fā)明的示范性實施例。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到的，所描述的實施例可接受各種修改和可選