顯示裝置、其操作方法及制造其中的光學(xué)感測(cè)陣列的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種嵌入在顯示器中的光學(xué)感測(cè)陣列以及用于操作該光學(xué)感測(cè)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(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視機(jī)、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(jī)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(lái)例如感測(cè)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(cè)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(cè)的部分)以占用顯示器有源區(qū)為代價(jià)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(jiàn)的圖像。因此，已經(jīng)難以在實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)的明亮且電力效率高的顯示器的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)足夠大的光學(xué)傳感器孔徑以有效地感測(cè)光。此外，隨著高分辨率顯示器發(fā)展，這個(gè)問(wèn)題被惡化，因?yàn)轱@示器表面的不涉及生成圖像或感測(cè)光的部分不與顯示器表面的生成圖像或感測(cè)光的部分同等地按比例縮小。也就是說(shuō)，因?yàn)閱挝幻娣e的點(diǎn)(dot)減少，非有源區(qū)部分通常按比例增長(zhǎng)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(zhǎng)選擇的，因此除了對(duì)來(lái)自感測(cè)的興趣物這樣的特定源的光信號(hào)起反應(yīng)之外，還對(duì)其它光信號(hào)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(hào)。因而，過(guò)多的信號(hào)處理和電力被用來(lái)從環(huán)境光噪聲提取感測(cè)的興趣物的信號(hào)。
[0005]而且，當(dāng)?shù)刂肪€被光學(xué)傳感器和顯示元件共享時(shí)，傳感器的讀取和顯示元件的寫入的過(guò)程不能同時(shí)發(fā)生，導(dǎo)致顯示裝置內(nèi)的低效率的處理?？蛇x地，當(dāng)顯示裝置對(duì)光學(xué)傳感器和顯示元件采用分開(kāi)的地址控制線、機(jī)構(gòu)和信號(hào)時(shí)，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?dāng)_。也就是說(shuō)，來(lái)自顯示元件的光會(huì)被光學(xué)傳感器不期望地感測(cè)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(cè)的興趣物的信號(hào)的處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施例的方面針對(duì)一種嵌入在顯示裝置中的光學(xué)感測(cè)陣列、操作該光學(xué)感測(cè)陣列的方法以及制造該光學(xué)感測(cè)陣列的方法。
[0008]本發(fā)明的實(shí)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(cè)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(shí)施例還提供對(duì)選擇波長(zhǎng)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(cè)的興趣物這樣的特定源的光信號(hào)的信號(hào)處理電力。另外，本發(fā)明的實(shí)施例提供具有高的量子效率的光學(xué)感測(cè)陣列。
[0010]本發(fā)明的實(shí)施例還提供獨(dú)立于顯示元件尋址線操作的光學(xué)感測(cè)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(shí)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(gè)像素，每個(gè)像素包括多個(gè)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(cè)陣列，光學(xué)感測(cè)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(cè)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(cè)二極管，其中感測(cè)二極管配置為響應(yīng)于入射在感測(cè)二極管上的光而產(chǎn)生電流。
[0013]光學(xué)感測(cè)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(cè)二極管串聯(lián)耦接。
[0014]阻擋二極管的陰極可以面對(duì)感測(cè)二極管的陰極。
[0015]感測(cè)二極管的陽(yáng)極可以耦接到列導(dǎo)體。
[0016]阻擋二極管的陽(yáng)極可以耦接到行導(dǎo)體。
[0017]行導(dǎo)體可以耦接到開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)可以配置為將耦接到行導(dǎo)體的阻擋二極管和感測(cè)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(cè)二極管被反向偏置。
[0018]感測(cè)二極管可以配置為當(dāng)行導(dǎo)體經(jīng)由開(kāi)關(guān)耦接到電壓源時(shí)產(chǎn)生與入射在感測(cè)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(dāng)行導(dǎo)體經(jīng)由開(kāi)關(guān)耦接到電壓源時(shí)，由感測(cè)二極管產(chǎn)生的電流可以穿過(guò)經(jīng)由列導(dǎo)體耦接到感測(cè)二極管的電流傳感器。
[0021]光學(xué)感測(cè)陣列可以對(duì)于像素陣列的每四個(gè)像素包括一個(gè)感測(cè)二極管和一個(gè)阻擋二極管。
[0022]顯示裝置還可以包括在感測(cè)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(zhǎng)范圍的光從而阻擋該波長(zhǎng)范圍的光到達(dá)感測(cè)二極管，并配置為允許其余波長(zhǎng)范圍的光到達(dá)感測(cè)二極管。
[0023]顯示裝置還可以包括鄰近光學(xué)感測(cè)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(zhǎng)范圍中的光。
[0024]感測(cè)二極管可以包括量子點(diǎn)膜層。
[0025]光學(xué)感測(cè)陣列可以位于黑矩陣內(nèi)。
[0026]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供一種在顯示裝置的黑矩陣上制造光學(xué)感測(cè)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(diǎn)膜。
[0027]該方法還可以包括在量子點(diǎn)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(diǎn)膜和光屏蔽上形成絕緣體。
[0029]在本發(fā)明的另一實(shí)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(cè)陣列，該方法包括:施加跨過(guò)感測(cè)二極管和耦接到感測(cè)二極管的阻擋二極管的電壓，使得感測(cè)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(cè)二極管上的光而產(chǎn)生電流；以及使用電流傳感器測(cè)量所產(chǎn)生的電流。
[0030]該方法還可以包括將測(cè)量的電流作為信息輸出到顯示裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0031]通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)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(jī)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(shí)施例的光學(xué)感測(cè)陣列的示意圖；
[0034]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)陣列的示意圖；
[0035]圖2C是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)陣列的示意圖；
[0036]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2A所示的感測(cè)二極管的操作的圖形表示；
[0037]圖4A示出圖2A所示的感測(cè)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(shí)施例的圖2A所示的感測(cè)二極管的操作；
[0039]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的當(dāng)一行光學(xué)感測(cè)陣列耦接到電壓源時(shí)圖2A所示的光學(xué)感測(cè)陣列的示意圖；
[0040]圖6A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)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(shí)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(shí)施例的光學(xué)感測(cè)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(shí)施例的光學(xué)感測(cè)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(cè)陣列的阻擋二極管和感測(cè)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(shí)施例的制造光學(xué)感測(cè)陣列的方法；
[0046]圖11A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)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(shí)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(shí)施例的光學(xué)感測(cè)陣列的傳感器的靈敏度的極坐標(biāo)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]在下文，將參照附圖更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖中示出了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，所描述的實(shí)施例可接受各種修改和可選