液晶显示器及硅基红外线图像传感器制造技术

一种新颖的头戴式显示器，包括：显示/图像传感器。在具体实施例中，该显示/图像传感器形成在单硅裸片上，其包括显示像素以及感光像素。显示像素和感光像素各自以行和列布置，且感光像素和显示像素的阵列交错。每个感光像素的中心位于显示像素的相邻行和相邻列之间。

Liquid crystal display and silicon based infrared image sensor

A novel head mounted display includes a display / image sensor. In a specific embodiment, the display / image sensor is formed on a single silicon bare sheet comprising a display pixel and a photosensitive pixel. The display pixels and the photosensitive pixels are arranged respectively in rows and columns, and the array of photosensitive pixels and display pixels is interlaced. The center of each photosensitive pixel is between the adjacent rows of the display pixels and the adjacent columns.

【技术实现步骤摘要】
液晶显示器及硅基红外线图像传感器
本专利技术一般地涉及图像传感器和显示器。此外，本专利技术涉及含有图像传感器和显示器的可穿戴技术，尤其是涉及含有图像传感器和显示器的头戴式显示器(HMD)。
技术介绍
随着可穿戴技术变得更加流行，制造商设计出尽可能舒适和实用的小配件变得越发重要。头戴式显示器(HMD)是穿戴在头部上的可穿戴技术的一种形式，通常安装至用户的眼镜或其他类型的头戴商品上。用户一般使用语音命令或经由设备上的按钮/触摸板与HMD交互。用户期望以其他方式，例如通过用手或眼睛的姿态(gesture)，与HMD交互。目前，HMD能够追踪用户的眼睛的移动且将那些移动与特定动作相关联，如拍照或打开通知。已知的HMD利用红外线(IR)光源，其被定位以将IR光引导至穿戴者的眼睛上。该光自眼睛反射且反射至IR传感器上，该IR传感器实时检测眼睛是打开还是关闭，并且，如果打开，瞳孔指向哪个方向。这允许用户仅仅通过注视对象、眨眼等来与设备交互。HMD的另一个重要的能力是能够给用户显示可视信息。该信息直接投影到用户的眼睛上，使得设备投影的可视信息会无缝地显现在用户的周围。当前的HMD利用硅基液晶(liquidcrystalonsilicon,LCOS)显示器、光源和光学组件以显示图像。当前HMD的明显的缺陷包括尺寸和制造成本。最小化HMD的尺寸和成本的一个提出的解决方案是在单硅裸片(die)上放置LCOS像素和IR感测像素两者(组合设备)并使用共同的光程来投影图像和检测IR光。在已知组合设备中，LCOS像素和IR感测像素的组以交替列或以棋盘配置来布置。这些配置是有问题的，因为IR感测像素在由LCOS显示器生成的图像中产生线、点、间隙、或其他可视缺陷。相似地，LCOS像素在由IR感测像素采集的图像中产生线、点、间隙或其他可视缺陷，从而限制了由IR传感器采集的图像的分辨率和均匀性且/或产生眼睛检测中的问题。因此，需要的是一种降低投影图像中的可视缺陷的组合式LCOS显示器和IR传感器。还需要的是一种具有改进IR传感器分辨率及/或均匀性的组合式LCOS显示器和IR传感器。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种拍摄并显示更均匀的图像的集成的图像感测和显示设备来克服与现有技术有关的问题。本专利技术有利于高质量图像的显示及眼睛或身体姿态的准确检测，同时减少所显示及/或所采集图像中的缺陷。示例的集成的图像感测和显示设备包括：基板；显示像素，形成在该基板上；以及图像感测像素，形成在相同的基板上。所述显示像素以行和列布置，并且所述图像感测像素也以行和列布置。所述图像感测像素的每一个具有设置在所述显示像素的相邻行之间且在所述显示像素的相邻列之间的中心。在示例的实施例中，所述显示像素的每一个具有比所述图像感测像素的每一个的面积至少大24倍的面积。在具体的示例实施例中，所述图像感测像素中的仅仅一个设置在每组四个相邻显示像素之间。更具体地，所述图像感测像素的每一个设置在四个相邻显示像素的截角之间。可选择地，所述图像感测像素比所述显示像素少一行和少一列。所述图像感测像素的每一个与所述图像感测像素的每另一个以大于所述图像感测像素中的一个的宽度的距离隔开。一个示例实施例包括：像素电极，每个像素电极与所述显示像素中的一个相关联；以及至少一个金属互连层，该金属互连层设置在所述图像感测像素之上且在所述显示像素的像素电极之下。该金属互连层将该像素电极与形成在该基板内的电子器件电耦合。该金属互连层也定义了在所述图像感测像素之上的开口。可选择地，示例实施例包括光导，形成在该开口中且可操作以将入射光引导至所述图像感测像素。在示例实施例中，所述显示像素的相邻列之间的间距等于所述图像感测像素的相邻列之间的间距。此外，所述显示像素的相邻行之间的间距等于所述图像感测像素的相邻行之间的间距。在具体公开的实施例中，所述显示像素是硅基液晶(LCOS)像素，并且所述图像感测像素是红外(IR)感光像素。还描述了一种制造集成的图像感测和显示设备的方法。该方法包括：提供基板；在该基板上形成显示像素；以及在该基板上形成图像感测像素。所述显示像素和所述图像感测像素均以行和列布置。所述图像感测像素的每一个具有设置在所述显示像素的相邻行和相邻列之间的中心。在示例方法中，形成多个显示像素的步骤包括：形成所述显示像素的每一个以具有比所述图像感测像素的每一个的面积至少大24倍的面积。在具体示例方法中，形成多个图像感测像素的步骤包括：在每组四个相邻显示像素之间仅设置所述图像感测像素中的仅仅一个。在更具体的方法中，形成多个图像感测像素的步骤包括：在四个相邻显示像素的截角之间设置所述图像感测像素的每一个。在示例方法中，形成多个图像感测像素的步骤包括：将所述图像感测像素的每一个与所述图像感测像素的每另一个以大于所述图像感测像素中的一个的宽度的距离隔开。可选择地，形成多个图像感测像素的步骤包括：形成比所述显示像素少一行的所述图像感测像素；以及形成比所述显示像素少一列的所述图像感测像素。该示例方法进一步包括：形成像素电极；以及在所述图像感测像素之上和所述像素电极之下形成至少一个金属互连层。该像素电极的每一个与所述显示像素中的一个相关联，且该金属互连层将该像素电极电耦合至形成在该基板中的电子器件。该金属互连层定义了所述图像感测像素之上的开口，以及可选择地，该示例方法包括在该开口中形成光导。所述显示像素的相邻列之间的间距等于所述图像感测像素的相邻列之间的间距、以及因此的开口的相邻列之间的间距。相似地，所述显示像素的相邻行之间的间距等于所述图像感测像素的相邻行之间的间距、以及因此的开口的相邻行之间的间距。在该示例方法中，所述显示像素是硅基液晶(LCOS)显示像素，且所述图像感测像素是红外(IR)感光像素。还描述了一种具有感测功能的(enabled)显示器。该具有感测功能的显示器包括：第一光源；第二光源；显示面板，包括基板；以及光学组件。该第一光源被配置以发出第一波长范围内的光，以及该第二光源被配置以发出第二波长范围内的光以照亮对象。显示像素和图像感测像素在该基板上以行和列布置。所述光学组件被配置以将来自该第一光源的光引导至该面板的显示像素以显示图像。所述光学组件还将从该对象反射的来自该第二光源的光引导至所述图像感测像素。在该示例实施例中，所述图像感测像素的每一个具有设置在所述显示像素的相邻行之间和所述显示像素的相邻列之间的中心。附图说明本专利技术参考下图进行描述，其中相同的参考编号标示实质上相似的组件：图1是安装至一副眼镜的示例头戴式显示器(HMD)的透视图；图2A是图1的HMD的俯视图(去除外壳)，其显示了显示器的操作；图2B是图1的HMD的俯视图(去除外壳)，其显示了图像传感器的操作；图2C是图1的HMD的俯视图，其显示了投影透镜模块的操作；图3是以更加详细方式显示图2A至图2C的显示/图像传感器的框图；图4是显示在图2A至图2C的显示/图像传感器上的像素布局的框图；图5是显示在显示/图像传感器上的像素的功能布局的示意图；图6A至图6C是示出形成显示/图像传感器的硅晶片的处理的剖面图；图7是显示所完成的显示/图像传感器的剖面图；图8是总结制造显示/图像传感器的示例方法的流程图；以及图9是总结在基板上布置显示像素和图像感测像素的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成的图像感测和显示设备，包括：基板；多个显示像素，形成在该基板上，所述多个显示像素以行和列布置；以及多个图像感测像素，形成在该基板上，所述多个图像感测像素以行和列布置，所述图像感测像素的每一个具有设置在所述显示像素的相邻行之间和所述显示像素的相邻列之间的中心。

【技术特征摘要】
2015.11.13 US 14/941,2541.一种集成的图像感测和显示设备，包括：基板；多个显示像素，形成在该基板上，所述多个显示像素以行和列布置；以及多个图像感测像素，形成在该基板上，所述多个图像感测像素以行和列布置，所述图像感测像素的每一个具有设置在所述显示像素的相邻行之间和所述显示像素的相邻列之间的中心。2.如权利要求1所述的集成的图像感测和显示设备，其中，所述显示像素的每一个具有比所述图像感测像素的每一个的面积至少大24倍的面积。3.如权利要求1所述的集成的图像感测和显示设备，其中，所述图像感测像素中的仅仅一个设置在每组四个相邻显示像素之间。4.如权利要求3所述的集成的图像感测和显示设备，其中，所述图像感测像素的每一个设置在四个相邻显示像素的截角之间。5.如权利要求1所述的集成的图像感测和显示设备，其中，所述图像感测像素的每一个与所述图像感测像素的每另一个以大于所述图像感测像素中的一个的宽度的距离隔开。6.如权利要求1所述的集成的图像感测和显示设备，其中：所述多个图像感测像素比所述多个显示像素少一行；以及所述多个图像感测像素比所述多个显示像素少一列。7.如权利要求1所述的集成的图像感测和显示设备，还包含：多个像素电极，每个像素电极与所述显示像素中的一个相关联；以及至少一个金属互连层，设置在所述多个图像感测像素之上和所述显示像素的所述像素电极之下，所述至少一个金属互连层可操作以将所述多个像素电极与形成在该基板中的电子器件电耦合，所述至少一个金属互连层定义了在所述多个图像感测像素之上的开口。8.如权利要求7所述的集成的图像感测和显示设备，还包含光导，设置在所述开口中并可操作以将入射光引导至所述图像感测像素。9.如权利要求1所述的集成的图像感测和显示设备，其中，所述显示像素的相邻列之间的间距等于所述图像感测像素的相邻列之间的间距。10.如权利要求9所述的集成的图像感测和显示设备，其中，所述显示像素的相邻行之间的间距等于所述图像感测像素的相邻行之间的间距。11.如权利要求1所述的集成的图像感测和显示设备，其中，所述显示像素是硅基液晶(LCOS)像素。12.如权利要求11所述的集成的图像感测和显示设备，其中，所述图像感测像素是红外(IR)感光像素。13.如权利要求12所述的集成的图像感测和显示设备，其中，该基板为硅基板。14.一种制造集成的图像感测和显示设备的方法，该方法包括：提供基板；在该基板上形成多个显示像素，所述显示像素以行和列布置；以及在该基板上形成多个图像感测像素，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤贵之，钱胤，陆震伟，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US