本發(fā)明一般地涉及圖像傳感器和顯示器。此外，本發(fā)明涉及含有圖像傳感器和顯示器的可穿戴技術(shù)，尤其是涉及含有圖像傳感器和顯示器的頭戴式顯示器(HMD)。

背景技術(shù)：

隨著可穿戴技術(shù)變得更加流行，制造商設(shè)計(jì)出盡可能舒適和實(shí)用的小配件變得越發(fā)重要。頭戴式顯示器(HMD)是穿戴在頭部上的可穿戴技術(shù)的一種形式，通常安裝至用戶的眼鏡或其他類型的頭戴商品上。用戶一般使用語(yǔ)音命令或經(jīng)由設(shè)備上的按鈕/觸摸板與HMD交互。用戶期望以其他方式，例如通過(guò)用手或眼睛的姿態(tài)(gesture)，與HMD交互。

目前，HMD能夠追蹤用戶的眼睛的移動(dòng)且將那些移動(dòng)與特定動(dòng)作相關(guān)聯(lián)，如拍照或打開(kāi)通知。已知的HMD利用紅外線(IR)光源，其被定位以將IR光引導(dǎo)至穿戴者的眼睛上。該光自眼睛反射且反射至IR傳感器上，該IR傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)眼睛是打開(kāi)還是關(guān)閉，并且，如果打開(kāi)，瞳孔指向哪個(gè)方向。這允許用戶僅僅通過(guò)注視對(duì)象、眨眼等來(lái)與設(shè)備交互。

HMD的另一個(gè)重要的能力是能夠給用戶顯示可視信息。該信息直接投影到用戶的眼睛上，使得設(shè)備投影的可視信息會(huì)無(wú)縫地顯現(xiàn)在用戶的周圍。當(dāng)前的HMD利用硅基液晶(liquid crystal on silicon,LCOS)顯示器、光源和光學(xué)組件以顯示圖像。

當(dāng)前HMD的明顯的缺陷包括尺寸和制造成本。最小化HMD的尺寸和成本的一個(gè)提出的解決方案是在單硅裸片(die)上放置LCOS像素和IR感測(cè)像素兩者(組合設(shè)備)并使用共同的光程來(lái)投影圖像和檢測(cè)IR光。

在已知組合設(shè)備中，LCOS像素和IR感測(cè)像素的組以交替列或以棋盤配置來(lái)布置。這些配置是有問(wèn)題的，因?yàn)镮R感測(cè)像素在由LCOS顯示器生成的圖像中產(chǎn)生線、點(diǎn)、間隙、或其他可視缺陷。相似地，LCOS像素在由IR感測(cè)像素采集的圖像中產(chǎn)生線、點(diǎn)、間隙或其他可視缺陷，從而限制了由IR傳感器采集的圖像的分辨率和均勻性且/或產(chǎn)生眼睛檢測(cè)中的問(wèn)題。因此，需要的是一種降低投影圖像中的可視缺陷的組合式LCOS顯示器和IR傳感器。還需要的是一種具有改進(jìn)IR傳感器分辨率及/或均勻性的組合式LCOS顯示器和IR傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過(guò)提供一種拍攝并顯示更均勻的圖像的集成的圖像感測(cè)和顯示設(shè)備來(lái)克服與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的問(wèn)題。本發(fā)明有利于高質(zhì)量圖像的顯示及眼睛或身體姿態(tài)的準(zhǔn)確檢測(cè)，同時(shí)減少所顯示及/或所采集圖像中的缺陷。

示例的集成的圖像感測(cè)和顯示設(shè)備包括：基板；顯示像素，形成在該基板上；以及圖像感測(cè)像素，形成在相同的基板上。所述顯示像素以行和列布置，并且所述圖像感測(cè)像素也以行和列布置。所述圖像感測(cè)像素的每一個(gè)具有設(shè)置在所述顯示像素的相鄰行之間且在所述顯示像素的相鄰列之間的中心。

在示例的實(shí)施例中，所述顯示像素的每一個(gè)具有比所述圖像感測(cè)像素的每一個(gè)的面積至少大24倍的面積。在具體的示例實(shí)施例中，所述圖像感測(cè)像素中的僅僅一個(gè)設(shè)置在每組四個(gè)相鄰顯示像素之間。更具體地，所述圖像感測(cè)像素的每一個(gè)設(shè)置在四個(gè)相鄰顯示像素的截角之間?？蛇x擇地，所述圖像感測(cè)像素比所述顯示像素少一行和少一列。所述圖像感測(cè)像素的每一個(gè)與所述圖像感測(cè)像素的每另一個(gè)以大于所述圖像感測(cè)像素中的一個(gè)的寬度的距離隔開(kāi)。

一個(gè)示例實(shí)施例包括：像素電極，每個(gè)像素電極與所述顯示像素中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)；以及至少一個(gè)金屬互連層，該金屬互連層設(shè)置在所述圖像感測(cè)像素之上且在所述顯示像素的像素電極之下。該金屬互連層將該像素電極與形成在該基板內(nèi)的電子器件電耦合。該金屬互連層也定義了在所述圖像感測(cè)像素之上的開(kāi)口?？蛇x擇地，示例實(shí)施例包括光導(dǎo)，形成在該開(kāi)口中且可操作以將入射光引導(dǎo)至所述圖像感測(cè)像素。

在示例實(shí)施例中，所述顯示像素的相鄰列之間的間距等于所述圖像感測(cè)像素的相鄰列之間的間距。此外，所述顯示像素的相鄰行之間的間距等于所述圖像感測(cè)像素的相鄰行之間的間距。

在具體公開(kāi)的實(shí)施例中，所述顯示像素是硅基液晶(LCOS)像素，并且所述圖像感測(cè)像素是紅外(IR)感光像素。

還描述了一種制造集成的圖像感測(cè)和顯示設(shè)備的方法。該方法包括：提供基板；在該基板上形成顯示像素；以及在該基板上形成圖像感測(cè)像素。所述顯示像素和所述圖像感測(cè)像素均以行和列布置。所述圖像感測(cè)像素的每一個(gè)具有設(shè)置在所述顯示像素的相鄰行和相鄰列之間的中心。

在示例方法中，形成多個(gè)顯示像素的步驟包括：形成所述顯示像素的每一個(gè)以具有比所述圖像感測(cè)像素的每一個(gè)的面積至少大24倍的面積。在具體示例方法中，形成多個(gè)圖像感測(cè)像素的步驟包括：在每組四個(gè)相鄰顯示像素之間僅設(shè)置所述圖像感測(cè)像素中的僅僅一個(gè)。在更具體的方法中，形成多個(gè)圖像感測(cè)像素的步驟包括：在四個(gè)相鄰顯示像素的截角之間設(shè)置所述圖像感測(cè)像素的每一個(gè)。

在示例方法中，形成多個(gè)圖像感測(cè)像素的步驟包括：將所述圖像感測(cè)像素的每一個(gè)與所述圖像感測(cè)像素的每另一個(gè)以大于所述圖像感測(cè)像素中的一個(gè)的寬度的距離隔開(kāi)?？蛇x擇地，形成多個(gè)圖像感測(cè)像素的步驟包括：形成比所述顯示像素少一行的所述圖像感測(cè)像素；以及形成比所述顯示像素少一列的所述圖像感測(cè)像素。

該示例方法進(jìn)一步包括：形成像素電極；以及在所述圖像感測(cè)像素之上和所述像素電極之下形成至少一個(gè)金屬互連層。該像素電極的每一個(gè)與所述顯示像素中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，且該金屬互連層將該像素電極電耦合至形成在該基板中的電子器件。該金屬互連層定義了所述圖像感測(cè)像素之上的開(kāi)口，以及可選擇地，該示例方法包括在該開(kāi)口中形成光導(dǎo)。所述顯示像素的相鄰列之間的間距等于所述圖像感測(cè)像素的相鄰列之間的間距、以及因此的開(kāi)口的相鄰列之間的間距。相似地，所述顯示像素的相鄰行之間的間距等于所述圖像感測(cè)像素的相鄰行之間的間距、以及因此的開(kāi)口的相鄰行之間的間距。

在該示例方法中，所述顯示像素是硅基液晶(LCOS)顯示像素，且所述圖像感測(cè)像素是紅外(IR)感光像素。

還描述了一種具有感測(cè)功能的(enabled)顯示器。該具有感測(cè)功能的顯示器包括：第一光源；第二光源；顯示面板，包括基板；以及光學(xué)組件。該第一光源被配置以發(fā)出第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，以及該第二光源被配置以發(fā)出第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光以照亮對(duì)象。顯示像素和圖像感測(cè)像素在該基板上以行和列布置。所述光學(xué)組件被配置以將來(lái)自該第一光源的光引導(dǎo)至該面板的顯示像素以顯示圖像。所述光學(xué)組件還將從該對(duì)象反射的來(lái)自該第二光源的光引導(dǎo)至所述圖像感測(cè)像素。在該示例實(shí)施例中，所述圖像感測(cè)像素的每一個(gè)具有設(shè)置在所述顯示像素的相鄰行之間和所述顯示像素的相鄰列之間的中心。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明參考下圖進(jìn)行描述，其中相同的參考編號(hào)標(biāo)示實(shí)質(zhì)上相似的組件：

圖1是安裝至一副眼鏡的示例頭戴式顯示器(HMD)的透視圖；

圖2A是圖1的HMD的俯視圖(去除外殼)，其顯示了顯示器的操作；

圖2B是圖1的HMD的俯視圖(去除外殼)，其顯示了圖像傳感器的操作；

圖2C是圖1的HMD的俯視圖，其顯示了投影透鏡模塊的操作；

圖3是以更加詳細(xì)方式顯示圖2A至圖2C的顯示/圖像傳感器的框圖；

圖4是顯示在圖2A至圖2C的顯示/圖像傳感器上的像素布局的框圖；

圖5是顯示在顯示/圖像傳感器上的像素的功能布局的示意圖；

圖6A至圖6C是示出形成顯示/圖像傳感器的硅晶片的處理的剖面圖；

圖7是顯示所完成的顯示/圖像傳感器的剖面圖；

圖8是總結(jié)制造顯示/圖像傳感器的示例方法的流程圖；以及

圖9是總結(jié)在基板上布置顯示像素和圖像感測(cè)像素的示例方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明通過(guò)提供設(shè)置在單硅裸片上的集成顯示/圖像傳感器克服了與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的問(wèn)題，其中有利地布置顯示像素和圖像感測(cè)像素，來(lái)避免現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。在隨后的描述中，列出數(shù)個(gè)具體細(xì)節(jié)(如，特定的材料、光束的偏振方向、像素幾何尺寸等)，以提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道本發(fā)明可以脫離這些具體細(xì)節(jié)而實(shí)踐。在其他例子中，已知的微芯片制造實(shí)踐和組件的細(xì)節(jié)已被省略，從而不會(huì)不必要地混淆本發(fā)明。

圖1顯示了安裝到一副眼鏡102上的示例頭戴式顯示器(HMD)100。HMD 100包括：光源104；光學(xué)組件106(大部分在圖1的視圖中被隱藏)；投影透鏡模塊108；以及顯示/圖像傳感器(圖1中未示出)。光源104將可見(jiàn)光發(fā)射至HMD 100中。光學(xué)組件106將來(lái)自光源104的可見(jiàn)光引導(dǎo)至調(diào)制可見(jiàn)光的顯示器/成像器，并且從顯示器/成像器引導(dǎo)至用戶的眼睛。投影透鏡模塊108將來(lái)自顯示/圖像傳感器的調(diào)制后的光投影至位于用戶前面的表面上。

眼鏡102包括框架110、透鏡112、以及鏡臂114?？蚣?10收納透鏡112并耦合至鏡臂114。鏡臂114牢靠地將眼鏡102固定在用戶的臉上。在替代實(shí)施例中，HMD 100可安裝于任何類型的頭戴商品，包括但不局限于帽子和頭帶。

圖2A至圖2C顯示執(zhí)行HMD 100的各種功能的HMD 100的內(nèi)部組件。HMD 100可以(且通常)同時(shí)執(zhí)行這些功能中的一個(gè)或多個(gè)。然而，為了清楚起見(jiàn)分開(kāi)描述每個(gè)功能。

圖2A顯示HMD 100執(zhí)行顯示功能。光源104引導(dǎo)可見(jiàn)光進(jìn)入偏振光束分光器200中，偏振光束分光器200透射第一偏振方向的光(示例中的P-狀態(tài))并朝向顯示/圖像傳感器202反射第二偏振方向的光(示例中的S-方向)。顯示/圖像傳感器202調(diào)制來(lái)自光源104的光以形成調(diào)制光束，該調(diào)制光束被反射回來(lái)朝向光束分光器200。光束分光器200透射調(diào)制光的P-狀態(tài)部分以形成成像光束204且引導(dǎo)成像光束204往分光鏡206。分光鏡206朝向第二偏振光束分光器208反射成像光束204的一部分。分光鏡對(duì)成像光束206的反射將成像光束204的反射部分的偏振改變成S-狀態(tài)。光束分光器208朝向凹反射面210透射成像光束204，該凹反射面210聚焦成像光束204且將成像光束204朝向光束分光器208反射回來(lái)。凹反射面210對(duì)成像光束的反射將偏振狀態(tài)改變回P-狀態(tài)，所以成像光束204接著自光束分光器208反射且朝向用戶的眼睛。以此方式，HMD 100將圖像投影至用戶的眼睛上。

圖2B顯示了HMD 100執(zhí)行圖像感測(cè)功能。IR光源211將IR光照到用戶的眼睛上。IR光自眼睛反射并朝向光束分光器208。光束分光器208朝向反射面210反射IR光的一部分(P-狀態(tài))，反射面210反轉(zhuǎn)偏振方向且將S-狀態(tài)IR光反射回來(lái)通過(guò)光束分光器208。在偏振方向反轉(zhuǎn)的情況下，光束分光器208透射IR光并引導(dǎo)該IR光往鏡206。鏡206反射IR光，再一次將偏振狀態(tài)改變成P-狀態(tài)，且引導(dǎo)該IR光往光束分光器200，其透射該IR光至顯示/圖像傳感器202。顯示/圖像傳感器202采集用戶的眼睛的圖像，該圖像然后被分析以確定用戶的眼睛的狀態(tài)/位置。HMD 100的圖像分析、顯示數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)控制功能、以及其他的功能通過(guò)控制器執(zhí)行，該控制器可選擇地與顯示/圖像傳感器202集成地形成。

圖2C顯示了HMD 100執(zhí)行投影功能。光源104將可見(jiàn)光發(fā)射至光束分光器200中，該光束分光器200透射第一偏振方向的光并朝向顯示/圖像傳感器202反射第二偏振方向的光(S-狀態(tài))。顯示/圖像傳感器202調(diào)制來(lái)自光源104的光并將光反射回來(lái)朝向光束分光器200，其使調(diào)制光的P-狀態(tài)分量通過(guò)以形成成像光束204。成像光束204的一部分穿過(guò)鏡206和投影透鏡模塊212。投影透鏡模塊212將成像光束204聚焦至表面214上，以形成可見(jiàn)圖像。投影透鏡模塊212可由用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)，以將所投影的圖像聚焦在表面214上。

在替換實(shí)施例中，光束分光器200和208可適于透射或反射相反偏振方向的光。在當(dāng)前示例中，光源104為白光發(fā)光二極管(LED)。在替換實(shí)施例中，光源104可為多個(gè)有色LED、有色激光二極管或單色激光二極管。光源104還可包括彩色濾光器以利于彩色圖像的產(chǎn)生。

在上述示例中，已在HMD 100的上下文中描述顯示/圖像傳感器202。然而，可以理解的是，顯示/圖像傳感器202可被利用在需要顯示和采集圖像的任意設(shè)備中。例如，觸控屏幕信息站可利用顯示/圖像傳感器202來(lái)響應(yīng)于用戶在它面前走過(guò)而修改顯示的圖像。另一個(gè)示例是通過(guò)姿態(tài)操作的智能電話或膝上計(jì)算機(jī)。顯示/圖像傳感器202的以下描述與在任何可應(yīng)用技術(shù)中的顯示/圖像傳感器202的使用一致，且前面的示例不意在以任何方式限制。

圖3是以更加詳細(xì)地方式顯示顯示/圖像傳感器202的框圖，包括：顯示像素和圖像感測(cè)像素的交錯(cuò)陣列302、控制器304、以及用戶/數(shù)據(jù)接口306。用戶/數(shù)據(jù)接口306經(jīng)由用戶輸入/輸出308從一組用戶輸入設(shè)備(未顯示)接收用戶指令(如，命令、選擇等等)。用戶/數(shù)據(jù)接口306也經(jīng)由數(shù)據(jù)輸入310從一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)源(未顯示)接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)(如，視頻、圖片等等)。用戶輸入308和數(shù)據(jù)輸入310都可為有線或無(wú)線。用戶/數(shù)據(jù)接口306經(jīng)由一組控制線312和一組數(shù)據(jù)線314分別將所接收的用戶指令和圖像數(shù)據(jù)提供給控制器304?？刂破?04及/或用戶/數(shù)據(jù)接口306可在與交錯(cuò)陣列302相同的硅芯片上、或在獨(dú)立的設(shè)備上形成。

控制器304提供對(duì)HMD 100的功能性的整體協(xié)調(diào)控制。例如，控制器304提供顯示數(shù)據(jù)(經(jīng)由顯示數(shù)據(jù)線316)并且傳遞控制信號(hào)(經(jīng)由顯示控制線318)至交錯(cuò)陣列302的顯示像素，以在交錯(cuò)陣列302的顯示像素上呈現(xiàn)(assert)該顯示數(shù)據(jù)。類似地，控制器304傳遞控制信號(hào)(經(jīng)由傳感器控制線322)至交錯(cuò)陣列302，并且從交錯(cuò)陣列302接收感測(cè)數(shù)據(jù)(經(jīng)由感測(cè)數(shù)據(jù)線324)。

控制器304處理交錯(cuò)陣列302所采集的圖像、分析圖像、以及根據(jù)所分析圖像的內(nèi)容響應(yīng)。例如，控制器304可分析所采集的圖像以確定用戶的眼睛的狀態(tài)(如，位置、方向、移動(dòng)、眨眼等)并基于用戶的眼睛的狀態(tài)生成控制信號(hào)?？刂破?04接著可使用所生成的控制信號(hào)以引導(dǎo)HMD的內(nèi)部操作或經(jīng)由用戶輸入/輸出308提供控制信號(hào)至外部設(shè)備。

圖4是顯示在顯示/圖像傳感器202上的顯示像素和圖像感測(cè)像素的布局的框圖，包括：多個(gè)顯示像素400(m,n)和多個(gè)圖像感測(cè)像素402(m,n)(標(biāo)示為“IS”)。顯示像素400和圖像感測(cè)像素402以行404和列406布置，由在每個(gè)像素的索引后面的表達(dá)式(m,n)表示，這里，“m”指的是特定的行，“n”指的是特定的列。

因?yàn)檠刂@示/圖像傳感器202的邊緣的每一個(gè)像素為顯示像素400，所以在示例實(shí)施例中圖像感測(cè)像素402比顯示像素400少一行和少一列。然而，任一類型的像素可占用顯示/圖像傳感器202的任何邊緣。例如，初始列及/或最后一列可為圖像感測(cè)列，或者初始行及/或最后一行可為圖像感測(cè)行。在示例實(shí)施例中，顯示/圖像傳感器202的顯示部分具有1280x 720的分辨率，以及圖像感測(cè)部分具有1279x 719的分辨率。然而，顯示/圖像傳感器202可具有現(xiàn)存的或?qū)?lái)改進(jìn)的微芯片制造技術(shù)能力內(nèi)的任意分辨率。

與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的問(wèn)題已被圖像感測(cè)像素402相對(duì)于顯示像素400的布局所克服。顯示像素400以均勻的柵格對(duì)齊。每個(gè)圖像感測(cè)像素402設(shè)置在四個(gè)相鄰顯示像素400的截角之間。其結(jié)果是，圖像感測(cè)像素402也布置在均勻的柵格中。在示例實(shí)施例中，顯示像素400和圖像感測(cè)像素402的均勻柵格在行方向和列方向上均具有相同的間距，而且交錯(cuò)。這個(gè)有利的布局有助于均勻的圖像采集并降低顯示/圖像傳感器202顯示的圖像中的空白部分。因此，顯示/圖像傳感器202有助于高質(zhì)量圖像的顯示并允許用戶通過(guò)眼睛姿態(tài)有效地與HMD交互。

本發(fā)明的另一方面是顯示像素400和圖像感測(cè)像素402的相對(duì)尺寸。在示例實(shí)施例中，顯示像素400每個(gè)大約5μm寬(平行側(cè)之間)且圖像感測(cè)像素400大約1μm寬(平行側(cè)之間)。每個(gè)顯示像素400的角被截掉以提供圖像感測(cè)像素402的空間，同時(shí)最小化相鄰顯示像素400之間的空間。其結(jié)果是，每個(gè)顯示像素的面積為25μm²-1μm²＝24μm²，這里1μm²被減去以考慮每個(gè)顯示像素400的四個(gè)截角。四個(gè)截角中的每一個(gè)具有大約等于圖像感測(cè)像素402中的一個(gè)的面積(1.0μm²)的四分之一的面積(0.25μm²)。

每個(gè)顯示像素400具有比每個(gè)圖像感測(cè)像素402的面積大24倍的面積的事實(shí)是有利的，因?yàn)楫?dāng)顯示像素400和圖像感測(cè)像素402被以相等比例使用時(shí)，顯示像素400占了顯示/圖像傳感器202的總功能面積的96％。的確，在示例實(shí)施例中，顯示像素400比圖像感測(cè)像素402更多，因此，由于圖像感測(cè)像素402吸收光，所以顯示/圖像傳感器202所顯示的圖像的低于4％會(huì)變黑。

圖5是顯示顯示/圖像傳感器202的組件之間互連的示意圖。顯示像素400和圖像感測(cè)像素402如圖4所示的方式布置，除了它們彼此隔開(kāi)以使互連更容易看出。放大的間隔僅是為了例示的目的。在實(shí)際中，顯示像素400和圖像感測(cè)像素402之間的空間被最小化成僅有它們的寬度的小部分。

每行顯示像素400經(jīng)由顯示行線502中相關(guān)聯(lián)的一個(gè)電耦合至顯示行控制器500。響應(yīng)于行地址，行控制器500在與行地址相關(guān)聯(lián)的顯示行線502中的一個(gè)上呈現(xiàn)使能信號(hào)。當(dāng)一行顯示像素400被使能時(shí)，所使能的行的顯示像素400將在顯示列線504上呈現(xiàn)的圖像數(shù)據(jù)鎖存。該鎖存的數(shù)據(jù)接著被相關(guān)聯(lián)的顯示像素400呈現(xiàn)并當(dāng)顯示器照亮?xí)r決定像素的亮度。

每行圖像感測(cè)像素402經(jīng)由三條圖像傳感器行線510電耦合至成像器行控制器508。圖像傳感器行線510傳遞控制信號(hào)至圖像感測(cè)像素402以協(xié)調(diào)三個(gè)功能：重置每個(gè)圖像感測(cè)像素至基本電荷、將累積的電荷傳送至圖像感測(cè)像素的內(nèi)部電路的隔離區(qū)、以及將圖像感測(cè)像素的內(nèi)部電路的該隔離區(qū)電耦合至圖像傳感器列線512中的一個(gè)。所采集的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由電耦合的圖像傳感器列線512從每個(gè)像素被讀取進(jìn)入圖像數(shù)據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)514中。響應(yīng)于經(jīng)由傳感器控制線322從控制器304(圖3)所接收的控制信號(hào)(如，行地址、使能信號(hào)等)，成像器行控制器508和圖像數(shù)據(jù)ADC 514合作地操作以從圖像感測(cè)像素402一次一行地讀取所采集的圖像數(shù)據(jù)。所采集的圖像數(shù)據(jù)然后經(jīng)感測(cè)數(shù)據(jù)線324提供至控制器304。

圖6A至圖6C是制造顯示/圖像傳感器202的過(guò)程的連續(xù)步驟期間的半導(dǎo)體晶片600的一部分的剖面圖。盡管為了清楚說(shuō)明起見(jiàn)而分開(kāi)，但是一些步驟可能會(huì)同時(shí)執(zhí)行或分成更多數(shù)目的步驟。此外，一些步驟可以不同的順序執(zhí)行。

圖6A顯示了制造過(guò)程中前面的四個(gè)步驟。在第一步驟中，提供硅晶片600。然后，在第二步驟中，通過(guò)用p型或n型摻雜物摻雜一定區(qū)域，并且在摻雜區(qū)域周圍形成導(dǎo)電和絕緣結(jié)構(gòu)以形成晶體管，來(lái)在晶片600中形成將包括在多個(gè)顯示像素400中的半導(dǎo)體器件602，所述晶體管為每個(gè)顯示像素400的功能組件。在第三步驟中，將包括在多個(gè)圖像感測(cè)像素402中的半導(dǎo)器件610形成在硅晶片600中。接下來(lái)，在第四步驟中，形成多個(gè)導(dǎo)電層614(金屬化)，以在形成于第二步驟和第三步驟中的電子器件之間產(chǎn)生電連接。導(dǎo)電層614的設(shè)計(jì)定義了圖像感測(cè)像素610的感光區(qū)域之上的開(kāi)口，以減少或消除可能照射(impinge)到圖像傳感器610上的任何光(如紅外線)的障礙物。

圖6B顯示了制造過(guò)程中的接下來(lái)的三個(gè)步驟。在第五步驟中，可選的光導(dǎo)616形成在由導(dǎo)電層614定義的開(kāi)口中，且電極層618形成在導(dǎo)電層614和光導(dǎo)616之上。然后，在第六步驟中，開(kāi)口622形成在電極層618中，以將電極層618分成多個(gè)獨(dú)立的像素電極(如，反射像素鏡)，每個(gè)像素電極經(jīng)由導(dǎo)電層614的相應(yīng)部分電耦合至相關(guān)聯(lián)的顯示像素400的電路602。電極層618中的開(kāi)口也設(shè)置在光導(dǎo)616之上，使得入射光有效地透射至感測(cè)像素402。接下來(lái)，在第七步驟中，鈍化層626(如，氧化層、氮化層、組合層等)形成在電極層618和光導(dǎo)616的頂部。鈍化層626用作保護(hù)屏障，以防止?jié)駳夂推渌髿馕廴疚锪踊姌O層618的像素電極。

圖6C顯示了制造過(guò)程的最終步驟。在第八步驟中，配向?qū)?30形成在鈍化層626上。配向?qū)?30有助于在下一層中的液晶的配向。在示例實(shí)施例中，配向?qū)?30由聚酰亞胺(polyimide)制成，當(dāng)裝配之前于特定方向摩擦?xí)r，聚酰亞胺使得液晶以可預(yù)測(cè)方式對(duì)齊。在第九步驟中，液晶層634在配向?qū)?30之上沉積。然后，液晶層634被覆蓋有公共電極，其包含玻璃基板636、形成在玻璃基板636上的透明導(dǎo)電層638(如，氧化銦錫)、以及形成在該配向?qū)由系牡诙湎驅(qū)?40(如聚酰亞胺)。

圖7顯示了完整的顯示/圖像傳感器202，包括來(lái)自晶片600的裸片700、公共電極702、以及設(shè)置在它們之間的墊片704。墊片704粘附至裸片700和公共電極702，以保持液晶層634，并且防止液晶層634的污染。顯示/圖像傳感器202還包括黑色光罩706，其允許光照射到顯示/圖像感測(cè)像素陣列302上，但遮蔽裸片700的其他部分(如，可能形成控制器304、用戶/數(shù)據(jù)接口306、或顯示/圖像傳感器202的任何其他電路的地方)免于雜散光。這種附加的電路代表性地顯示為圖7中的電路708。顯示/圖像傳感器202可為完全獨(dú)立的設(shè)備，或可包括電觸點(diǎn)710，以便于連接到其他設(shè)備。電觸點(diǎn)710也便于連接到電源(圖中未顯示)。

圖8是總結(jié)用于制造顯示/圖像傳感器的示例方法800的流程圖。在第一步驟802中，提供基板(如半導(dǎo)體晶片)。然后，在第二步驟804中，在基板上形成顯示像素的陣列。接著，在第三步驟806中，通過(guò)將圖像感測(cè)像素的陣列與顯示像素的陣列交錯(cuò)，也在相同的基板上形成圖像感測(cè)像素的陣列。

圖9是總結(jié)用于在基板上布置顯示像素和圖像感測(cè)像素的示例方法900的流程圖。在第一步驟902中，將顯示像素以行和列布置。然后，在第二步驟904中，將圖像感測(cè)像素以行和列布置。接下來(lái)，在第三步驟906中，將圖像感測(cè)像素的每一列定位在顯示像素的相鄰列之間。最終，在第四步驟908中，將圖像感測(cè)像素的每一行定位在顯示像素的相鄰行之間。這個(gè)方法是有利的，因?yàn)槠湓试S使用傳統(tǒng)的微芯片制造技術(shù)來(lái)生產(chǎn)顯示/圖像傳感器，同時(shí)大大提高了顯示圖像質(zhì)量和圖像傳感器分辨率。

本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述現(xiàn)在結(jié)束了。在不脫離發(fā)明的范圍下，所述的特征許多可被替代、改變或省略。例如，可使用替代數(shù)目的顯示和成像像素。舉另一個(gè)示例，可利用額外及/或替代的電路將數(shù)據(jù)加載至顯示像素400中，并且從圖像感測(cè)像素402讀取出數(shù)據(jù)。舉另一示例，組合顯示/圖像傳感器可用在除了頭戴式設(shè)備之外的設(shè)備中，頭戴式設(shè)備包括但不局限于顧客服務(wù)信息站、安全系統(tǒng)及廣告顯示。與所示的該具體實(shí)施例的這些和其他偏離對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的，尤其根據(jù)前述公開(kāi)可以了解到。