用于顯示和感測圖像的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】用于顯示和感測圖像的設(shè)備包括顯示基板（10）和多個電致發(fā)光像素（30）。多個像素控制小芯片（20、20A）和一個或更多個傳感器小芯片（20、20A、20B）被固定到顯示區(qū)域中的顯示基板（10）的器件側(cè)（9）。透明蓋（40）與顯示基板（10）的器件側(cè)（9）隔開并固定到顯示基板（10）的器件側(cè)（9），并且多個成像透鏡（42）形成在透明蓋（40）上或透明蓋（40）內(nèi)，每個成像透鏡（42）與傳感器小芯片（20、20A、20B）中的圖像傳感器陣列（23、23A、23B）隔開并且對應于圖像傳感器陣列（23、23A、23B），以在對應的圖像傳感器陣列（23、23A、23B）上形成成像平面。
【專利說明】用于顯不和感測圖像的設(shè)備
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]參考Winters等人在2008年8月14 日提交的名稱為“OLED device with embeddedchip driving”的共同受讓的未決美國專利申請序列號12/191,478，以及在2009年10月 29 日提交的名稱為 “ACTIVE MATRIX ELECTROLUMINESCENT DISPLAY WITH SEGMENTEDELECTRODE ”的共同受讓的未決美國專利申請序列號12/608, 049，其內(nèi)容在此通過弓I用并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及用于提供圖像顯示功能和圖像拍攝功能的集成了拍攝和顯示的設(shè)備。【背景技術(shù)】
[0004]平板顯示裝置廣泛地與便攜式裝置中的計算裝置結(jié)合使用，并用于娛樂裝置，例如電視機。這種顯示器件典型地采用分布于基板上的多個像素來顯示圖像。每個像素包含數(shù)個一般稱為子像素的不同顏色的發(fā)光元件，典型地為發(fā)紅光、綠光和藍光，以表示每個圖像元素。本文中并未區(qū)分像素和子像素；所有發(fā)光元件都被稱為像素。已知有多種平板顯示技術(shù)，例如等離子顯示器、液晶顯示器以及發(fā)光二極管顯示器。
[0005]平板顯示裝置可用于視頻通信系統(tǒng)。通常市售的系統(tǒng)采用具有成像裝置(諸如數(shù)字相機)的顯示器，所述成像裝置位于顯示器中心的上方或下方，與類似的遠程系統(tǒng)通信。每個成像系統(tǒng)形成坐在顯示器前的人的圖像。麥克風同時記錄語音。圖像和語音例如經(jīng)由因特網(wǎng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、或者電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠程系統(tǒng)，在遠程系統(tǒng)處，在顯示器上顯示圖像，并且在揚聲器上提供語音。這樣，兩個(或者更多個)個體可以在一對顯示器上同時看見彼此，并且從彼此遠離的不同位置可視且可聽地彼此通信。這種視頻交互增強了通信。
[0006]在視頻通信系統(tǒng)中期望具有位于個人凝視的點處的成像裝置，從而具有眼神接觸的印象。然而，這是困難的，因為通信中的人在與相隔很遠的人講話時將會注視顯示器，因而給出該人沒有注視他或她正在通話的人的印象。
[0007]這個問題在例如共同受讓的US2008/0106628和US2008/0106629中得到解決，
其中，在顯示器中設(shè)置透明開口并且將一個或更多個數(shù)字相機設(shè)置在顯示器后方，使得凝視方向被導向顯示器的人也將凝視至少一個相機，給出與相隔很遠的人進行眼神接觸的印象。
[0008]類似地，US7，034，866描述一種具有穿插的顯示和相機元件的組合的顯示器相機。US5, 340, 978描述了一種IXD板和固態(tài)圖像傳感器。US7, 535，468公開了一種具有與圖像感測元件集成的顯示元件的集成感測顯示器。US2009/0146967公開了一種顯示設(shè)備，其包括顯示部；光照射部；多個光匯聚透鏡；以及多個光接收元件。W02004/107301公開了與顯示器像素混合的微透鏡。
[0009]在這些不同公開中，圖像傳感器通常位于顯示器后方，被形成得相對厚、集成的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有必須被組裝成相對復雜結(jié)構(gòu)的多個單獨元件。在一些情況下，所采用的數(shù)字相機相對厚以提供適當長的光軸以提供較高的成像。在其它情況下，透鏡元件被設(shè)置得非常接近于成像元件或者設(shè)置在成像元件上，這會使得拍攝的圖像的質(zhì)量劣化。在其它情況下，設(shè)置相對少的圖像感測元件，降低了所形成的圖像的分辨率。因此，相關(guān)技術(shù)拍攝和顯示系統(tǒng)通常遭受降低的圖像質(zhì)量(例如，分辨率和銳度)的問題或厚度超過可能期望的問題。
[0010]包含形成發(fā)光元件的發(fā)光材料的薄膜的發(fā)光二極管(LED)在平板顯示裝置中具有很多優(yōu)點并且在光學系統(tǒng)中有用。例如，有機LED彩色顯示器包括有機LED發(fā)光元件的陣列。另選地，可采用無機材料，并且無機材料可包括磷光晶體或者多晶半導體矩陣中的量子點。還可采用其它有機或者無機材料薄膜以控制向發(fā)光薄膜材料的電荷注入、輸送、或者阻擋，并且是本領(lǐng)域已知的。材料利用封裝蓋層或者板被布置在電極之間的基板上。當電流流過發(fā)光材料時，光從像素發(fā)射出來。發(fā)射的光的頻率取決于所使用的材料的性質(zhì)。在這種顯示器中，可透過基板(底發(fā)射器)或透過封裝蓋(頂發(fā)射器)或兩者發(fā)光。
[0011]LED裝置可包括構(gòu)圖的發(fā)光層，其中在圖案中采用不同材料以當電流經(jīng)過這些材料時發(fā)射不同顏色的光。另選地，可采用單個發(fā)光層(例如，白光發(fā)射器)與濾色器一起形成全彩色顯示器。還已知采用不包括濾色器的白子像素。已經(jīng)提出了一種設(shè)計，該設(shè)計采用無構(gòu)圖的白光發(fā)射器以及包括紅、綠、藍濾色器和子像素以及不濾色的白子像素的四色像素以提聞器件效率。
[0012]已知的兩種用以控制平板顯示器件的像素的不同方法:有源矩陣控制和無源矩陣控制。在有源矩陣控制中，控制元件分布在平板基板上。典型地，每個子像素由一個控制元件控制，并且每個控制元件包括至少一個晶體管。例如，在單個有源矩陣有機發(fā)光(OLED)顯示器件中，每個控制元件包括兩個晶體管(一個選擇晶體管和一個供電晶體管)以及一個用于存儲確定子像素亮度的電荷的電容器。每個發(fā)光元件典型地采用一個獨立的控制電極和一個公共電極。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)有源矩陣控制元件典型地包括通過光刻工藝而形成晶體管和電容器的薄膜半導體材料，例如硅。薄膜硅可為非晶或多晶。由非晶或多晶硅制成的薄膜晶體管相對較大，且性能比由結(jié)晶硅片制成的傳統(tǒng)晶體管要低。此外，該薄膜裝置典型地表現(xiàn)出局部或大面積的不均勻性，導致采用該材料的顯示器件中的明顯的不均勻性，并且其制造工藝成本高。
[0014]Matsumura等人于美國2006/0055864中討論了與液晶顯示器共同使用的結(jié)晶娃基板。Matsumura描述了一種將由第一半導體基板制成的像素控制裝置選擇性地轉(zhuǎn)移且附加于第二平面顯示基板上的方法。并示出該像素控制裝置內(nèi)的線路互聯(lián)以及從總線和控制電極到像素控制裝置的連接。文章“A hemispherical electronic eye camera based oncompressible silicon optoelectronics，，in〃Nature〃vol.454August2008p.748 描述了一種基于單個晶體硅的高性能、半球電子眼相機。然而，這些公開未提供集成的圖像拍攝和顯示設(shè)備。
[0015]W02010046643描述了使用小芯片的光學傳感器。
[0016]因此，存在提高包括具有改進的成像性能的、在緊湊和魯棒的結(jié)構(gòu)中包含有源矩陣發(fā)光元件的集成圖像拍攝和顯示設(shè)備的性能的需要。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于顯示和感測圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0018]a)顯示基板，其具有位于所述顯示基板的器件側(cè)的顯示區(qū)域；
[0019]b)多個像素，所述多個像素位于所述顯示基板的所述器件側(cè)的所述顯示區(qū)域中，每個像素包括控制電極、與所述控制電極隔開的透明電極、以及位于所述控制電極與所述透明電極之間的至少一個發(fā)光材料層；
[0020]c)多個像素控制小芯片，每個像素控制小芯片與至少一個像素關(guān)聯(lián)并具有獨立于所述顯示基板的小芯片基板，所述小芯片基板位于所述顯示區(qū)域中的所述顯示基板的器件側(cè)并固定到所述顯示區(qū)域中的所述顯示基板的所述器件側(cè)，每個像素控制小芯片具有至少一個連接焊盤和至少一個像素控制電路；
[0021]d)其中，每個像素控制電路通過所述連接焊盤中的一個電連接到關(guān)聯(lián)的像素的所述控制電極，以驅(qū)動所述控制電極使所述發(fā)光材料透過所述透明電極發(fā)射光；
[0022]e) —個或者更多個傳感器小芯片，每個傳感器小芯片具有獨立于所述顯示基板的小芯片基板，所述小芯片基板位于所述顯示區(qū)域中的所述顯示基板的所述器件側(cè)并且固定到所述顯示區(qū)域中的所述顯示基板的所述器件側(cè)，每個傳感器小芯片具有至少一個連接焊盤和用于感測圖像并形成感測圖像信號的圖像傳感器陣列；以及
[0023]f)透明蓋，其與所述顯示基板的所述器件側(cè)隔開并固定到所述顯示基板的所述器件側(cè)，在所述透明蓋上或所述透明蓋中形成多個成像透鏡，每個成像透鏡與圖像傳感器陣列隔開并對應于圖像傳感器陣列以在對應的圖像傳感器陣列上形成像平面。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點是在集成顯示和圖像感測設(shè)備的透明蓋內(nèi)或者上設(shè)置透鏡，可減小設(shè)備的整體厚度，并且同時保持充分長的光軸以提供改進的圖像質(zhì)量。要求更少的單獨元件，減少復雜度和成本。小芯片中的高度電路集成提供改進的顯示圖像質(zhì)量和高分辨率圖像傳感器陣列的機會，以及使得能夠捕捉具有不同屬性的多個圖像和視頻序列的多個成像傳感器陣列。例如，通過僅對場景的重要區(qū)域進行高分辨率拍攝并且對場景的其余部分進行低分辨率拍攝，可降低帶寬。在不要求復雜的透鏡或反射鏡結(jié)構(gòu)的情況下，可以容易進行三維信息或者在一些實施方式中的立體拍攝。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的集成的拍攝和顯示設(shè)備的截面圖；
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式的集成的拍攝和顯示設(shè)備的示意截面圖；
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施方式的集成的拍攝和顯示設(shè)備的頂視圖；
[0028]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施方式的集成的拍攝和顯示設(shè)備的另一個頂視圖；
[0029]圖5是在根據(jù)本發(fā)明實施方式的集成的拍攝和顯示設(shè)備中有用的包含透鏡元件的蓋的截面圖；
[0030]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施方式的像素和小芯片布局的局部示意例示圖；
[0031]圖7是根據(jù)本發(fā)明另選實施方式的集成的拍攝和顯示設(shè)備的截面圖；
[0032]圖8是觀看者和根據(jù)本發(fā)明實施方式的集成的拍攝和顯示設(shè)備的截面例示圖；
[0033]圖9是根據(jù)本發(fā)明實施方式的集成的拍攝和顯示設(shè)備的簡化截面圖；
[0034]圖10是根據(jù)本發(fā)明實施方式的像素陣列、像素控制小芯片陣列、以及兩個偏移傳感器-小芯片矩陣的頂視圖；
[0035]圖11是根據(jù)本發(fā)明另選實施方式的像素陣列、像素控制小芯片陣列、以及兩個偏移的傳感器-小芯片矩陣的頂視圖；
[0036]圖12是根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有兩個傳感器小芯片的基板和具有成像透鏡的蓋的截面圖；以及
[0037]圖13是根據(jù)本發(fā)明又一個另選實施方式的像素陣列、像素控制小芯片陣列、以及兩個偏移的傳感器-小芯片矩陣的頂視圖。
[0038]因為附圖中層厚度的范圍很大，所以附圖不表示大小。
【具體實施方式】
[0039]參照圖1至圖3,用于顯不和感測圖像的設(shè)備包括顯不基板10,顯不基板10具有位于顯示基板10的器件側(cè)9的顯示區(qū)域11。多個像素30 (圖3)位于顯示基板10的器件側(cè)9的顯示區(qū)域11中，每個像素30(圖3)包括與透明電極16隔開的控制電極12A、12B，以及位于控制電極12A、12B與透明電極16之間的至少一個發(fā)光材料層14。多個小芯片20,每個多個小芯片20對至少一個像素提供像素控制并且具有獨立于顯示基板10的小芯片基板28，多個小芯片20位于顯示區(qū)域11中的顯示基板10的器件側(cè)9上并固定到顯示區(qū)域11中的顯示基板10的器件側(cè)9，提供像素控制的每個小芯片20具有至少一個連接焊盤26和至少一個像素控制電路50。像素控制電路50 (圖2)通過連接焊盤26電連接到關(guān)聯(lián)的像素的控制電極12A、12B以驅(qū)動控制電極12A、12B,使得發(fā)光材料層14透過透明電極16發(fā)射光6A、6B。可在小芯片20中形成一個或更多個傳感器陣列23(圖1和圖2)。另選地，可使用具有傳感器陣列的單獨的傳感器小芯片20B (圖3)，每個傳感器小芯片20B具有獨立于顯不基板10和像素控制小芯片的小芯片基板28的小芯片基板28,小芯片基板28位于顯示區(qū)域11中的顯示基板10的器件側(cè)9并固定到顯示區(qū)域11中的顯示基板10的器件側(cè)9。每個傳感器小芯片20B包括至少一個連接焊盤26，以及用于感測圖像并形成感測圖像信號的圖像傳感器陣列23。圖像傳感器電路52可以被包括以對感測的圖像或感測圖像信號執(zhí)行圖像處理操作。
[0040]具有頂側(cè)41A和與所述頂側(cè)相背且比所述頂側(cè)更接近傳感器的底側(cè)41B的透明蓋40 (圖1)與顯示基板10的器件側(cè)9隔開并固定到顯示基板10的器件側(cè)，多個成像透鏡42形成在透明蓋40上或透明蓋40中，每個成像透鏡42與圖像傳感器陣列23隔開并且對應于圖像傳感器陣列23，用于在對應的圖像傳感器陣列23上形成圖像平面。平坦化和絕緣層18可以將小芯片20嵌入并提供用于形成電極(12八、1213、16)和發(fā)光層14的光滑表面。電極12A、12B可以是反射的并且例如由金屬形成，而公共電極16可以是透明的并且例如由諸如氧化銦錫或氧化銦鋅的金屬氧化物形成。
[0041]在本發(fā)明的實施方式中，平坦化和絕緣層18將由具有低于2、優(yōu)選地低于1.6的折射率的材料形成。傳感器小芯片將通常由具有大于3的折射率的晶體硅形成。在本發(fā)明的實施方式中，平坦化和絕緣層的折射率將小于、優(yōu)選地遠小于圖像傳感器陣列23的區(qū)域中的傳感器小芯片的前表面的折射率。在這些實施方式中，光將由發(fā)光層發(fā)射并且束縛在顯示器件中使得橫向行進通過基板、發(fā)光層和器件的其它層。平坦化或絕緣層的折射率和小芯片的折射率之間的大的差異防止光(通常將以小的入射角撞擊在小芯片上)被傳感器小芯片吸收而進入圖像傳感器陣列23。然而，如果平坦化和絕緣層18的折射率幾乎等于傳感器小芯片的折射率，則在平坦化和絕緣層內(nèi)束縛的光將進入傳感器小芯片內(nèi)的圖像傳感器陣列23并且提供大量的光子到圖像傳感器陣列23，提高噪聲基底，并且因此降低圖像傳感器陣列23的信噪比。然而，通過在傳感器小芯片的表面處具有折射率的大的變化，被束縛的光幾乎不進入傳感器小芯片。盡管在傳感器小芯片的表面處的折射率的這個大的變化，因為透鏡將來自周圍環(huán)境的光匯聚到傳感器小芯片上，光的大部分將以高入射角撞擊傳感器小芯片并且進入傳感器小芯片以被感測。
[0042]圖1是本發(fā)明實施方式的更詳細的截面圖，圖2提供具有像素控制電路50和圖像傳感器電路52的小芯片20的簡化截面圖。圖2還例示可選的形成在圖像傳感器陣列23上的小透鏡43。圖3的頂視圖例示了根據(jù)本發(fā)明實施方式的整個圖像拍攝和顯示設(shè)備，該圖像拍攝和顯示設(shè)備具有包圍像素30、像素控制小芯片20A、傳感器小芯片20B的顯示區(qū)域11，并且包括控制器60和控制電路62。
[0043]連接焊盤26可將小芯片彼此電連接并且通過連接導線32 (圖1)連接到外部控制器60 (圖3)。連接焊盤還將像素控制電路50連接到像素電極(12A、12B)，例如，通過用于驅(qū)動紅色像素的連接焊盤26R、用于驅(qū)動綠色像素的連接焊盤26G、用于驅(qū)動藍色像素的連接焊盤26B和用于驅(qū)動白色像素的連接焊盤26W。這些像素的陣列形成全彩色顯示器。濾色器24 (圖1和圖7)可位于每個像素30的發(fā)光區(qū)域以過濾從發(fā)光層14發(fā)射的光，例如，如果從發(fā)光層發(fā)射的光是白色的。
[0044]小芯片20可包括傳感器。在這種實施方式中，小芯片20內(nèi)的像素控制電路50和圖像傳感器電路52形成在公共基板28上和公共小芯片20內(nèi)。另選地(如圖3和圖7所示)，像素控制小芯片20A可以是與傳感器小芯片20B分開的小芯片。如圖4所示，單獨的傳感器小芯片20B包括形成圖像傳感器陣列23的圖像傳感器元件22的陣列，當暴露于來自場景的透過成像透鏡42的圖像光8A、8B時，圖像傳感器陣列23可以形成數(shù)字圖像(圖8)。如圖3所示，傳感器小芯片20B可以按行和列排列。傳感器小芯片20B中的一個可以在兩個或更多個像素控制小芯片20A之間橫向地設(shè)置，使得傳感器小芯片20B在顯示區(qū)域11中與顯示控制小芯片20A混合。多個像素控制小芯片20A可形成顯示區(qū)域11中的第一陣列，并且多個傳感器小芯片20B在顯示區(qū)域11中形成與第一陣列穿插的傳感器小芯片矩陣。像素控制小芯片20A的數(shù)量可以不同于傳感器小芯片20B的數(shù)量，例如可以存在比像素控制小芯片20A少的傳感器小芯片20B。另選地，像素控制小芯片可以是與傳感器小芯片相同的小芯片20。
[0045]圖像傳感器42可被直接模制到位于頂側(cè)41A或底側(cè)41B中的任一側(cè)上、或者在頂側(cè)41A和底側(cè)41B兩者上的蓋40。另選地，圖像透鏡42可形成為單個透鏡膜44，如圖5所示。透鏡膜44可與圖像傳感器陣列23對準地位于蓋40的外側(cè)(在蓋的與發(fā)光層14相背的頂側(cè)41A上)、或者在蓋的內(nèi)側(cè)(在蓋40的與發(fā)光層14相鄰的底側(cè)41B)，或者在蓋40的外側(cè)和蓋40的內(nèi)側(cè)兩者。
[0046]小芯片20，并且具體地圖像傳感器陣列23可以在顯示區(qū)域11按照使得小芯片20和圖像傳感器陣列23的可見性降低的方式與像素30布置。小芯片可橫向地位于像素之間，例如，控制電極12A、12B可以在公共層內(nèi)分開并且傳感器小芯片20在兩個控制電極12A、12B之間橫向地設(shè)置(如圖7所示)。所謂橫向設(shè)置表示在基板10上的不同位置。傳感器小芯片20B可以在與基板10相背的兩個控制電極12A、12B側(cè)的層中、或者在兩個控制電極12A、12B和基板10之間的層中，與兩個控制電極12A、12B處于同一平面內(nèi)。因而，傳感器小芯片20B可以是但是不必須與兩個控制電極12A、12B共面。在這些實施方式的任一個中，在電極層內(nèi)的控制電極12A、12B之間設(shè)置有空間，以使光傳遞到傳感器小芯片20B中并且使得有機發(fā)光層14發(fā)射的光不被傳感器小芯片20B遮擋。另選地，控制電極12A、12B的至少一部分可部分透明，并且傳感器小芯片在基板10和控制電極12A、12B之間位于部分透明部分下方。
[0047]在本發(fā)明的集成的顯示和圖像拍攝設(shè)備的另一實施方式中，顯示區(qū)域內(nèi)的控制電極與傳感器小芯片的至少兩個側(cè)面相鄰地橫向設(shè)置。例如，如圖6所示，像素30的區(qū)域可以與圖像傳感器23的三個側(cè)面相鄰并且可以包括小芯片連接焊盤26。這種布置還可以具有使得濾色器24設(shè)置在圖像傳感器陣列23上并因此使用公共濾色器過濾場景圖像光以及發(fā)射的光的有用效果。另選地，在具有白光發(fā)射器而使得不使用濾色器的RGBW實現(xiàn)方式中，圖像傳感器23可以被白色像素部分地圍繞。圖像傳感器形成的圖像因此可以是彩色圖像，并且不必須直接在圖像傳感器陣列23自身上形成濾色器，因而減少圖像傳感器陣列23的成本。位于一個或更多個小芯片20上的多個圖像傳感器陣列23可以位于不同的濾色器24下方以形成全彩色數(shù)字圖像。
[0048]圖像傳感器和像素控制電路可以被控制為使得圖像在像素不輸出光時被感測到，由此確保僅僅周圍光被用于形成圖像。另選地，圖像傳感器和像素控制電路可被控制使得圖像在像素輸出光時被感測到，并且拍攝的圖像可被補償以針對發(fā)射的光進行調(diào)整。
[0049]如圖7所示，還能夠?qū)⒕哂谐上裢哥R42的透鏡膜44設(shè)置在基板10的與小芯片20所在的器件側(cè)9相背的一側(cè)。小芯片20包括連接焊盤26、26R、26W等被采用以驅(qū)動像素電極12A、12B，例如以引導電流通過發(fā)光層14到公共電極16。在此情況下，公共電極16可以是反射的。濾色器24可以位于基板10的外部(如所示出的)或者與小芯片20在公共器件側(cè)9。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，當使用多個圖像傳感器陣列23時，圖像傳感器陣列23或圖像透鏡或者兩者可以不同。例如，如圖8和圖9所示，位于基板10上的兩個不同小芯片20可以具有不同的圖像傳感器陣列23A、23B和透鏡42A、42B。圖像傳感器23A、23B可以具有一系列不同的成像屬性或?qū)傩缘慕M合，并且可以在大小、分辨率、焦距、圖像傳感器元件大小、陣列大小、比特深度、曝光時間、光譜靈敏度、光軸、焦平面、拍攝視場、放大率、光靈敏度或任何其它成像特性上不同。例如，圖像傳感器陣列23A、23B的光譜靈敏度可以在可見光光譜內(nèi)和光譜外。在圖像拍攝裝置中可以采用不同的技術(shù)，例如，本領(lǐng)域已知的CMOS或CXD技術(shù)。透鏡42A、42B也可以在大小、焦距、視角和任何其它透鏡屬性上不同。在基板10的任一側(cè)形成在透鏡膜44中的或模制到基板10中的圖像透鏡42A、42B也可以不同以針對一個或者多個不同傳感器小芯片提供具有期望成像特性的不同的期望的光路。因而，在本發(fā)明的實施方式中，第一成像透鏡和第二傳感器小芯片可限定第一光路，第二傳感器小芯片和第二成像透鏡可限定不同于第一光路的第二光路。在一些實施方式中，光學兀件是不同的，或者在其它實施方式中，光路中的光學元件的數(shù)量是不同的，或者光學元件的類型和數(shù)量兩者在與不同傳感器小芯片關(guān)聯(lián)的不同光路中均不同。
[0051]根據(jù)圖8和圖9所不的本發(fā)明的實施方式中，第一傳感器小芯片20B可在第一傳感器小芯片20B的圖像傳感器陣列23A上形成場景的第一圖像，并且與第二傳感器小芯片20C相對應的成像透鏡可以在第二傳感器小芯片20C的圖像傳感器陣列23B上形成相同場景的不同于第一圖像的第二圖像，或者可以在第二傳感器小芯片20C的光學傳感器上形成相同場景的第一圖像的一部分的第二圖像。因而，可以產(chǎn)生共同場景的不同但是相關(guān)的圖像。另選地，不同的圖像傳感器可以例如通過使用不交疊的視場、或通過控制視角、圖像傳感器在顯示基板上的位置，或者通過使用不同的光軸來形成不同場景的圖像。
[0052]使用多個圖像傳感器具有優(yōu)點。從兩個圖像傳感器形成的數(shù)字圖像可以組合以形成更高分辨率的數(shù)字圖像或具有更低噪聲的數(shù)字圖像，或者拼接到一起的全景圖像。另夕卜，通過使用不同的光學系統(tǒng)，可以形成不同類型的數(shù)字圖像，并且可形成合成圖像。可以從位于公共顯示或不同光軸上的不同點處的圖像傳感器形成場景內(nèi)的相同區(qū)域或?qū)ο蟮牟煌晥D(視角)。這使得能夠例如通過設(shè)置在小芯片內(nèi)或外部計算裝置內(nèi)的圖像處理電路從不同視角的圖像形成三維圖像。聚焦在場景中的不同點處的圖像可以組合以形成在背景和前景兩者均銳利的數(shù)字圖像，并且每個圖像的銳度可提供關(guān)于到場景內(nèi)的點的距離的信息。按照要求可形成并采用大角度或小角度的圖像。例如，通過組合場景內(nèi)的中心位置的高分辨率圖像和更大場景的低分辨率圖像，可以形成具有可變分辨率的圖像。對于通過將圖像部分的分辨率限制成要求更大分辨率的部分來降低帶寬或減小圖像尺寸，這可以是有用的。
[0053]在操作中，控制器根據(jù)顯示器件的需要接收并處理信息信號，并且將經(jīng)處理的信號和控制信息發(fā)送給設(shè)備中的各個小芯片和像素控制電路。經(jīng)處理的信號包括各個發(fā)光像素元件的亮度信息。亮度信息可存儲在與每個發(fā)光像素元件相對應的模擬或數(shù)字存儲元件中。小芯片接著激活它們所連接的像素電極。同時或響應于信號，圖像傳感器可以被激活以在顯示前形成場景的數(shù)字圖像。該數(shù)字圖像可以通過提供顯示的圖像的同一信號導線傳遞到控制器。如果形成了超過一個圖像，則每個圖像可以被傳遞到控制器?？刂破骺梢越M合或者以其它方式處理圖像，或者可以將圖像傳遞到遠程計算裝置。
[0054]本發(fā)明具有提供高性能像素驅(qū)動電路和高性能圖像感測裝置兩者的優(yōu)點。通過使用小芯片(例如，具有晶體硅基板)，可以構(gòu)造非常快且小的電路，例如，用于控制、處理或通信。相反，薄膜電路太大并且太慢以至于不能提供這些優(yōu)點。此外，通過將小芯片集成在基板的形成了發(fā)光像素的器件側(cè)，可以采用公共小芯片來控制像素并形成圖像信號，降低裝置復雜性并且極大地提高集成度并且減小設(shè)備的厚度。這提供了高性能和提高的魯棒性兩者。本發(fā)明的特別重要的特征是將圖像透鏡集成到系統(tǒng)中。通過將透鏡到蓋中或蓋上，形成了機械魯棒且非常薄的結(jié)構(gòu)。同時，圖像透鏡與圖像傳感器隔開提供了更長的光軸，使得在圖像傳感器陣列23上形成更高質(zhì)量的圖像。這與直接將透鏡設(shè)置在圖像傳感器上的透鏡系統(tǒng)相反，降低了圖像質(zhì)量，或者將傳感器設(shè)置在顯示設(shè)備外部，增加了厚度并且降低了機械魯棒性。
[0055]此外，在非常大的顯示器內(nèi)將高性能像素驅(qū)動電路與高性能圖像感測裝置集成為一體提供了其它優(yōu)點和機會。在一些實施方式中，可以向像素驅(qū)動電路提供控制信號并同時與向圖像感測裝置提供控制信號，使得圖像感測裝置的照明條件被控制。例如，在圖像感測裝置活動的時間周期中，高性能像素驅(qū)動電路可中斷電流到顯示器的發(fā)光元件的流動，使得在圖像拍攝期間減少由于從發(fā)光元件的發(fā)射的光而導致的閃爍。另選地，在圖像感測裝置活動的時間周期中，高性能像素驅(qū)動電路可提供非常高水平的照明，以在環(huán)境內(nèi)提供更大的照明以照亮傳感器。這些或它條件可針對整個顯示器同時進行，或者可針對顯示器的不同區(qū)域進行。例如，在一些實施方式中，像素驅(qū)動電路可以在顯示器的一側(cè)提供非常高水平的照明，而在顯示器的另一側(cè)的圖像感測裝置活動以提供特定陰影圖案或消除諸如紅眼的特定成像缺陷。
[0056]可通過提供基板(例如市場上用于顯示器件的玻璃基板)來創(chuàng)建本發(fā)明的圖像顯示和拍攝設(shè)備?？梢栽诨迳闲纬烧辰訉?，并且小芯片通過利用例如在共同未決的共同受讓的美國專利申請N0.12/191,478中教導的工藝而印刷到粘接層上。粘接層接著被固化并且在小芯片上形成后續(xù)的掩埋層。可使用常規(guī)的光刻處理來形成通過通孔連接到小芯片上的連接焊盤的導線?？墒褂肐TO或者金屬例如通過濺射或蒸發(fā)來形成電極，并且通過使用光刻處理電連接到小芯片。氣相沉積處理可接著沉積有機層?？稍谟袡C層上沉積頂部電極(例如金屬或金屬氧化物制成)以形成有機發(fā)光二極管。
[0057]附加的總線(例如，使用連接導線32)可提供各種信號，包括時序(例如，時鐘)信號、數(shù)據(jù)信號、選擇信號、電力連接或接地連接。信號可以是模擬的或數(shù)字的，例如數(shù)字地址或數(shù)據(jù)值。模擬數(shù)據(jù)值可以提供為電荷或電壓。存儲寄存器可以是數(shù)字的(例如，包括觸發(fā)器(f I ip flop))或模擬的(例如，包括用于存儲電荷的電容器)。
[0058]在本發(fā)明的一個實施方式中，顯示裝置是有機發(fā)光二極管(OLED )顯示器?？刂破骺蓪崿F(xiàn)為小芯片并固定到基板。控制器可以位于基板的邊緣，或者可以設(shè)置在基板外部并包括常規(guī)的集成電路。還要注意，可提供單獨的控制器以向小芯片提供圖像數(shù)據(jù)和獲得且合成拍攝的圖像。用于合成拍攝的圖像的控制器將從多個傳感器小芯片20接收圖像數(shù)據(jù)并且從所述圖像數(shù)據(jù)組成一個或更多個圖像。這個控制器可利用這個數(shù)據(jù)進一步進行其它有用的動作，包括針對處在顯示器面并與顯示器交互的一個或更多個用戶進行面部或其它生物特征識別、面部檢測、姿勢或視場確定、手和手指跟蹤以及手勢識別。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式，可以按照多個方式構(gòu)建小芯片，例如用沿著小芯片的長度維度的一行或兩行連接焊盤?？梢允褂枚喾N材料并且可使用在裝置基板上沉積的各個方法來形成互聯(lián)總線和導線。例如，互聯(lián)總線和導線可以是金屬的(通過蒸發(fā)或濺射)，例如鋁或鋁合金、鎂或者銀。另選地，可由固化的導電墨水或金屬氧化物制成互聯(lián)總線和導線。在一個成本上有利的實施方式中，互聯(lián)總線和導線在單個層中形成。
[0060]本發(fā)明對采用大的裝置基板(例如，玻璃、塑料、或者箔)的多像素裝置實施方式特別有用，其中在裝置基板上以規(guī)則排列方式布置多個小芯片。每個小芯片20可以根據(jù)小芯片中的回路以及響應于控制信號而控制在裝置基板上形成的多個像素。單獨的像素組或多個像素組可以位于分塊元件上，其可以被組裝以形成整個顯示器。
[0061]根據(jù)本發(fā)明，小芯片在基板上方提供分布式像素控制電路。小芯片與裝置基板相比是相對小的集成電路并且包括電路，所述電路包括在獨立的基板上形成的導線、連接焊盤、諸如電阻器或電容器的無源部件，或者諸如晶體管或二極管的有源部件。小芯片與顯示基板分開制造并且接著應用于顯示基板。這些工序的細節(jié)例如可在以下找到:US6, 879，098、US7, 557，367、US7, 622，367、US20070032089、US20090199960 和US20100123268。
[0062]優(yōu)選地使用用于制造半導體器件的已知工藝使用硅或絕緣體上硅(SOI)晶片制造小芯片。每個小芯片接著在附接到裝置基板之前被分離。因此每個小芯片的結(jié)晶基底可被認為是從器件基板分離的基板，并且之上布置有小芯片回路。因此，多個小芯片具有與器件基板分開并且彼此分離的對應的多個基板。具體地，獨立基板與之上形成有像素的基板分離，并且獨立的小芯片基板的面積總計小于器件基板的面積。
[0063]小芯片可以具有用以提供性能較高的有源元件的結(jié)晶基板，該有源元件的性能高于例如薄膜非晶硅或薄膜多晶硅中的有源元件。小芯片的厚度最好為ΙΟΟμπι或更薄，更好地為20 μ m或更薄。這樣有助于將可采用傳統(tǒng)旋涂或幕涂技術(shù)來涂覆的粘合劑和平坦化材料形成于小芯片上方。根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，形成于結(jié)晶硅基板上的小芯片排列成幾何陣列，并以粘合劑或平坦化材料與器件基板接合。小芯片的表面上的連接焊盤用于將每個小芯片連接至信號線路、電源總線和電極以驅(qū)動像素。小芯片可以控制至少四個像素。
[0064]由于小芯片形成于半導體基板中，所以小芯片的電路可使用現(xiàn)代光刻工具來形成。利用這種工具，可容易獲得0.5微米或更小的特征尺寸。例如，現(xiàn)代半導體制造生產(chǎn)線可實現(xiàn)線寬90nm或45nm，并可用于制作本發(fā)明的小芯片。但是，在將小芯片裝配到顯示基板上后，該小芯片仍需要用于實現(xiàn)與設(shè)置在小芯片上方的線路層電連接的連接焊盤。這些連接焊盤的尺寸基于顯示基板上所使用的光刻工具的特征尺寸(如5 μ m)和小芯片與線路層的對準狀況(如±5μπι)來決定。因此，連接焊盤可為例如15μπι寬且焊盤之間的間隔為5μπι。這表明這種焊盤一般會明顯大于形成于小芯片中的晶體管電路?？煽傮w上在晶體管上方的chiplet上的金屬化層中形成焊盤。期望制造具有盡量小的表面面積的小芯片以得到低的制造成本。
[0065]這種焊盤一般可形成在晶體管上方的小芯片上的金屬化層中。期望使小芯片的表面積盡可能地小以能夠降低制造成本。
[0066]通過采用具有獨立基板(如含結(jié)晶硅)的小芯片可獲得性能較高的器件，而該基板具有性能聞于直接形成于基板(如非晶娃或多晶娃)上的電路的電路，提供了具有更高性能的器件。由于結(jié)晶硅不僅具有較高的性能還具有較小的有源元件(如晶體管)，所以電路尺寸被大大縮小。有用的小芯片也可以采用微機電(MEMS)結(jié)構(gòu)來形成，如Yoon, Lee, Yang和 Jang于Digest of Technical Papers of the Society for InformationDisplay, 2008，3.4p.13 的 “A novel use of MEMs switches in driving AMOLED” 中所描述的。
[0067]器件基板可包括玻璃以及線路層，該線路層由汽化/濺鍍金屬或金屬合金(如鋁或銀)制成，并形成于以該領(lǐng)域中公知的光刻技術(shù)進行構(gòu)圖的平坦化層(如樹脂)的上方。小芯片可采用集成電路領(lǐng)域中非常確定的傳統(tǒng)技術(shù)來形成。
[0068]通過恰當?shù)亟M織傳感器小芯片矩陣，結(jié)合所選擇的用于對應的圖像傳感器陣列23的光路，利用本發(fā)明可解決各種各樣的有用應用。
[0069]參照圖10，在本發(fā)明的一個實施方式在，傳感器小芯片被組織為傳感器小芯片(例如，20B、20C)的兩個傳感器小芯片矩陣25A、25B，每個傳感器小芯片具有圖像傳感器陣列(例如，圖9的23A、23B)。圖10、圖11和圖13中的傳感器小芯片矩陣25A、25僅包括虛線矩形內(nèi)的小芯片。兩個傳感器小芯片矩陣中的一個(例如，25A)在行方向或列方向上與另一個傳感器小芯片矩陣(例如，25B)橫向偏移，使得能夠感測到共同場景的具有略微不同視角的不同圖像。這些有關(guān)的圖像包括立體圖像對。[0070]顯示基板10上的傳感器小芯片20B可以布置在第一水平多行和第一豎直多列而形成第一傳感器小芯片矩陣，第二水平多行和第二豎直多列第二小芯片20C形成第二傳感器小芯片矩陣，使得第一豎直列和第二豎直列彼此水平偏移?？傮w上，第一列和第二列在不與第一列或第二列平行的方向上彼此偏移，例如垂直于第一列和第二列或者對第一列和第二列45度角，其中第一列和第二列平行。行和列的位置可以簡單地互換，使得行變成列并且列變成行。行和列可以是正交或非正交。傳感器小芯片20B和20C可以穿插在像素控制小芯片20A之間。
[0071]參照圖11,在另一實施方式中，傳感器小芯片20B可以全部橫向地位于傳感器小芯片20C的一側(cè)。在這個布局中，傳感器小芯片20B和20C可以模仿人的頭部的左眼和右眼。
[0072]因為傳感器小芯片20B與傳感器小芯片20C在顯示基板10上具有略微不同的物理位置，所以各個傳感器小芯片矩陣感測到的圖像可以形成立體圖像對。
[0073]在另一有用的應用中，被各個圖像小芯片矩陣感測到的圖像可被拼接到一起以形成全景圖像。感測到的圖像可包括部分交疊的場景信息。這種交疊使得交疊圖像能夠被正確地接合并且場景的不交疊的部分用于增加組合的圖像的大小。
[0074]通過采用通過通信鏈路連接的兩個集成的成像設(shè)備，可以在常規(guī)的二維視頻會議系統(tǒng)中使用在拍攝場景的圖像的同時顯示圖像的集成的成像設(shè)備。第一觀看者在一個設(shè)備所捕捉到的圖像被傳遞到另一個設(shè)備的顯示器并且在該另一個顯示器由第二觀看者觀看，并且反之亦然。
[0075]參照圖12，在成像設(shè)備的這種排布方式的實施方式中，形成觀看者的立體圖像對的兩個不同視角的圖像可以被各個顯示器中的圖像傳感器拍攝到。兩個圖像被傳遞到遠程成像顯示設(shè)備并且交替地呈現(xiàn)。觀看者佩戴主動切換型眼鏡，這種眼鏡允許立體圖像對的兩個圖像中的一個圖像被一只眼睛感知，并且兩個圖像中的另一個圖像被另一只眼睛感知。在另一個另選方式中，可在成像設(shè)備的像素上方設(shè)置柱狀透鏡，以在立體圖像對的每個圖像相對于柱狀透鏡被顯示器呈現(xiàn)以發(fā)射光到單獨的眼睛時提供無需眼鏡的3D圖像。因而，本發(fā)明可有效地用于3D顯示和視頻會議系統(tǒng)。
[0076]在本發(fā)明的另一個實施方式中，圖像顯示和感測設(shè)備包括選擇的設(shè)計觀看距離74。與第一傳感器小芯片矩陣25A關(guān)聯(lián)的第一成像透鏡陣列45A具有多個成像透鏡42C，每個成像透鏡42C具有第一光軸46A。與第二傳感器小芯片矩陣25B關(guān)聯(lián)的第二成像透鏡陣列45B具有多個成像透鏡42D，每個成像透鏡42D具有第二光軸46B。每個成像透鏡的相應光軸被優(yōu)選地對準以對應于相應的傳感器小芯片矩陣中的恰好一個圖像傳感器陣列；例如，每個傳感器小芯片具有自己的成像透鏡。這有利地減少了傳感器小芯片矩陣之間的串擾。
[0077]第一光軸46A、第二光軸46B在顯示器前面的觀看距離74處交叉，觀看距離74優(yōu)選的是2到20英尺(0.6096米至6.096米)。該交叉距離是針對該顯示器的設(shè)計觀看距離74。通過這個布局，所產(chǎn)生的立體圖像對將模仿用戶的眼睛匯聚到位于顯示器的設(shè)計觀看距離處的物平面。對于不同的圖像傳感器陣列，可使用不同的透鏡來形成多個立體圖像對。
[0078]參照圖11，在另一個實施方式中，與第一傳感器小芯片矩陣25A中的第一傳感器小芯片20B的圖像傳感器陣列(未示出)相對應的成像透鏡可具有和與第二傳感器小芯片矩陣25B中的第二傳感器小芯片20C的圖像傳感器矩陣(未示出)相對應的成像透鏡不同的焦距。這個焦距的差異允許利用一個傳感器小芯片矩陣25A聚焦感測相對較近的場景并且利用另一個傳感器小芯片矩陣25B聚焦感測相對較遠的場景。
[0079]參照圖13,在一個實施方式中，第一傳感器小芯片矩陣25A具有比第二傳感器小芯片矩陣25B更多的傳感器小芯片，以感測分辨率較高的一個場景?；?0上位于控制像素30的像素控制小芯片20A之間的傳感器小芯片20C的數(shù)量比傳感器小芯片20B的數(shù)量大。
[0080]參照圖9,在一個實施方式中，與第一傳感器小芯片矩陣(例如，圖10中的25A)相對應的成像透鏡42A具有比與第二傳感器小芯片矩陣(例如，圖10的25B)相對應的成像透鏡42B小的的視角。
[0081]在另一個實施方式中，傳感器小芯片可在例如通過在不同頻率利用圖像傳感器陣列獲取場景的圖像以不同的時間速率對場景進行采樣，使得第一傳感器小芯片矩陣具有第一圖像采樣率并且第二傳感器小芯片矩陣具有與第一圖像采樣率不同的第二圖像采樣率。這可以例如在具有迅速變化的部分(即，空間分布區(qū)域)和相對靜止的部分的場景中有用。例如，在具有高程度的手勢信息(例如，符號語言解釋)的場景中，場景中的人的手、手指和面部迅速改變，并且背景緩慢改變。通過以比緩慢改變的部分快得多的圖像采樣速率來拍攝場景的迅速變化部分，與以較快的圖像采樣率采樣整個場景相比，減少了帶寬，但是保留了場景中的重要信息的真實度。
[0082]在本發(fā)明的其它實施方式中，例如，如圖10所示，提供了多組傳感器小芯片，每個組中的傳感器小芯片按照水平行和豎直列排列，形成傳感器小芯片矩陣25A、25B，其中每個圖像傳感器陣列(未示出)感測光的不同頻率以產(chǎn)生多顏色圖像的不同顏色的幀。在這個布局中，使傳感器小芯片矩陣25A、25B在水平或豎直方向上穿插以使得到傳感器小芯片矩陣25A、25B在可能的情況下提供類似的場景視角，這可以是很有用的。圖10例示了兩個穿插的傳感器小芯片矩陣25A、25B。然而，可使用超過兩個傳感器小芯片矩陣來獲取用于全彩色圖像的顏色平面(未示出)。例如，與紅、綠和藍色傳感器小芯片矩陣中的其它兩種傳感器相t匕，紅傳感器小芯片矩陣可以對紅光更靈敏，綠傳感器小芯片矩陣可以對綠光更靈敏，并且藍傳感器小芯片矩陣可以對藍光更靈敏。“紅”、“綠”和“藍”可按本領(lǐng)域已知的那樣以不同方式定義。例如，“紅”可以是指具有作為其最高的CIE1931三刺激值的X (即，大于其Y或Z)的光，“Y”是指具有Y最大的光，并且“Z”是指具有Z最大的光。另選地，“紅”可以是指具有大于570nm的主波長的光?！八{”可以是指具有小于490nm的主波長的光，并且“綠”是指具有570nm和490nm之間的主波長的光。
[0083]綠傳感器小芯片矩陣的成像透鏡可以具有比紅或藍傳感器小芯片矩陣中的任一個的成像透鏡窄的視角，或者綠傳感器小芯片矩陣的傳感器小芯片的數(shù)量可以大于紅或藍傳感器小芯片矩陣中的任一個的成像透鏡的數(shù)量。在一個實施方式中，這些特征一起使用。綠傳感器小芯片矩陣中的每個圖像傳感器陣列提供小場景區(qū)域的高分辨率綠色幀，紅傳感器小芯片矩陣和藍傳感器小芯片矩陣中的每個圖像傳感器陣列提供大場景區(qū)域的低分辨率紅色幀或綠色幀。
[0084]在各個實施方式中，這兩個特征可以獨立使用。在一個實施方式中，綠傳感器小芯片矩陣中的傳感器小芯片的數(shù)量分別與紅傳感器小芯片矩陣和藍傳感器小芯片矩陣中的傳感器小芯片的數(shù)量相同，但是綠傳感器小芯片矩陣中的每個圖像傳感器陣列提供小場景區(qū)域的高分辨率綠色幀，而紅傳感器小芯片矩陣和藍傳感器小芯片矩陣中的每個圖像傳感器陣列提供大場景區(qū)域的低分辨率的紅色幀或藍色幀。在另一個實施方式中，綠傳感器小芯片矩陣中的傳感器小芯片的數(shù)量分別大于紅傳感器小芯片矩陣中的傳感器小芯片的數(shù)量和藍傳感器小芯片矩陣中的傳感器小芯片的數(shù)量，并且紅、綠和藍傳感器小芯片矩陣中的每個圖像傳感器陣列提供與各個圖像傳感器陣列相同大小的場景區(qū)域的相應幀。與在全部三個顏色陣列中使用相同數(shù)量和視角的傳感器小芯片相比，使用這些特征中任一個或者兩者一起使用，以減少的帶寬成本提供亮度細節(jié)的改進的分辨率(其與綠光最緊密相關(guān))。
[0085]在另一個實施方式中，傳感器小芯片的第四個水平行和第四個豎直列可形成寬帶傳感器小芯片矩陣。寬帶傳感器小芯片矩陣的傳感器小芯片可以穿插有紅、綠和藍小傳感器小芯片矩陣的傳感器小芯片，并且可對寬帶(具有兩個或者更多個光譜峰值)光或白光靈敏。在這種情況下，寬帶傳感器小芯片矩陣的成像透鏡可具有與紅、綠或藍傳感器小芯片矩陣的成像透鏡不同的視角，并且寬帶傳感器小芯片矩陣中的傳感器小芯片的數(shù)量可以與紅、綠或藍傳感器小芯片矩陣中的小芯片的數(shù)量不同。
[0086]在另一個實施方式中，例如如圖8和圖9所75,在第一傳感器小芯片20B中的第一圖像傳感器陣列23A的上方設(shè)置了具有第一焦距7A的第一成像透鏡42A，并且在第二傳感器小芯片20C的第二圖像傳感器陣列23B的上方設(shè)置了具有第二焦距7B的第二成像透鏡42B。傳感器小芯片、成像透鏡和圖像傳感器陣列可以自己形成為陣列。在這個實施方式中，提供用于針對每個像素確定由第一圖像傳感器陣列23A捕捉的圖像數(shù)據(jù)和由第二圖像傳感器陣列23B捕捉的圖像數(shù)據(jù)的相對銳度的電路，接著使用這個相對銳度來確定到由每個傳感器小芯片矩陣捕捉的一個或更多個對象的相對距離。
[0087]例如，如果第一焦距7A小于第二焦距7B并且在圖像的第一場景區(qū)域72A內(nèi)由第一圖像傳感器陣列23A捕捉的圖像數(shù)據(jù)被確定為比由第二圖像傳感器陣列23B捕捉的圖像數(shù)據(jù)更銳利，則圖像的場景區(qū)域72A中的對象處在比第二焦距7B更接近第一焦距7A的距離處。在同一圖像的第二場景區(qū)域72B中，如果由第二圖像傳感器陣列23B捕捉的圖像數(shù)據(jù)比由第一圖像傳感器陣列23A捕捉的對應的圖像數(shù)據(jù)更銳利，則圖像的第二場景區(qū)域72B中的對象處在比第一焦距7A更接近第二焦距7B的距離處，因此比圖像的第一場景區(qū)域72A中的對象更遠。
[0088]可以采用具有其它焦距的附加透鏡以進一步區(qū)分場景內(nèi)的距離。如圖9所示，不同的透鏡42A、42B可以被用于每個傳感器小芯片矩陣(未示出)中的每個傳感器小芯片20B、20C中的每個圖像傳感器陣列23A、23B，或者如圖1所示，單個透鏡42可以被用于特定傳感器小芯片矩陣中的多個小芯片20中的圖像傳感器陣列23。
[0089]換句話說，返回參照圖8，可使用相對銳度的程度來近似圖像的區(qū)域中的對象的距離。也就是說，可以使用由第一圖像傳感器陣列23A和第二圖像傳感器陣列23B捕捉的邊緣的相對寬度來近似焦距7A、7B之間的距離。例如，針對圖像的區(qū)域中的對象，如果該對象被第二傳感器小芯片20C中的圖像傳感器陣列23B捕捉時的邊緣的寬度是利用第一傳感器小芯片20B中的圖像傳感器陣列23A捕捉時的邊緣的寬度的三分之一，則該對象被確定為在第一焦距7A和第二焦距7B之間的距離的3/4位置處。
[0090]本發(fā)明可在具有多像素結(jié)構(gòu)的裝置中采用。具體地，本發(fā)明可用于有機或無機LED裝置，并且在信息顯示設(shè)備中特別有用。在優(yōu)選實施方式中，在例如在US4，769，292和US5, 061，569中公開的由小分子或聚合物OLED構(gòu)成的平板OLED裝置中采用本發(fā)明，但不限于此。可采用例如US2007/0057263中教導的采用在多晶半導體矩陣中形成的量子點、并且采用有機或者無機電荷控制層的的無機裝置、或者混合有機/無機器件。有機或無機發(fā)光顯示器的很多組合和變型可用于制造這種裝置，包括具有頂部發(fā)射器架構(gòu)的有源矩陣顯示器。
[0091]此外，顯示裝置可以是傳統(tǒng)的二維顯示器，或者可以是立體顯示器，包括用于將發(fā)光元件成像到空間中的不同位置的透鏡(例如在共同受讓共同未決的美國專利申請N0.12/608, 049中所討論的)。在這些實施方式中，可以類似于成像透鏡42的形成來形成用于將發(fā)光元件成像的透鏡。這些用于在發(fā)光元件上成像的透鏡可以形成在與成像透鏡42相同的基板上，并且與顯示基板10的器件側(cè)9隔開并固定到顯示基板10的器件側(cè)9。
[0092]參照特定優(yōu)選實施方式詳細描述了本發(fā)明，但是應理解，可在本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)進行各種變型和修改。
[0093]部件列表
[0094]6A、6B發(fā)射的光
[0095]7A、7B 焦距
[0096]8>8A>8B 圖像光
[0097]9顯示基板器件側(cè)
[0098]10顯示基板
·[0099]11顯示區(qū)域
[0100]12AU2B 像素控制電極
[0101]14發(fā)光層
[0102]16公共透明電極
[0103]18絕緣平坦化層
[0104]20小芯片
[0105]20A像素控制小芯片
[0106]20B傳感器小芯片
[0107]20C傳感器小芯片
[0108]22圖像傳感器元件
[0109]23圖像傳感器陣列
[0110]23A、23B 圖像傳感器陣列
[0111]24濾色器
[0112]25A、25B 傳感器-小芯片矩陣
[0113]26小芯片互聯(lián)焊盤
[0114]26R紅像素連接焊盤
[0115]26G綠像素連接焊盤
[0116]26B藍像素連接焊盤
[0117]26W白像素連接焊盤
[0118]28小芯片基板[0119]30像素
[0120]32連接導線
[0121]40蓋
[0122]41A蓋側(cè)面
[0123]41B蓋側(cè)面
[0124]42、42A、42B、42C、42D 成像透鏡
[0125]43小透鏡
[0126]44透鏡膜
[0127]45A、45B 成像透鏡陣列
[0128]46A、46B 光軸
[0129]50像素控制電路
[0130]52圖像傳感器電路
[0131]60控制器
[0132]62控制電路
[0133]70個人
[0134]72A、72B 場景區(qū)域
[0135]74觀看距離
【權(quán)利要求】
1.一種用于顯示和感測圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括: a)顯示基板，其具有位于所述顯示基板的器件側(cè)的顯示區(qū)域； b)多個像素，所述多個像素位于所述顯示基板的所述器件側(cè)的所述顯示區(qū)域中，每個像素包括控制電極、與所述控制電極隔開的透明電極、以及位于所述控制電極與所述透明電極之間的至少一個發(fā)光材料層； c)多個像素控制小芯片，每個像素控制小芯片與至少一個像素關(guān)聯(lián)并且具有獨立于所述顯示基板的小芯片基板，所述小芯片基板位于所述顯示區(qū)域中的所述顯示基板的所述器件側(cè)上方并且附接到所述顯示基板的所述器件側(cè)，每個像素控制小芯片具有至少一個連接焊盤和至少一個像素控制電路； d)其中，每個像素控制電路通過所述連接焊盤中的一個電連接到所關(guān)聯(lián)的像素的所述控制電極，以驅(qū)動所述控制電極使所述發(fā)光材料透過所述透明電極發(fā)射光； e)—個或更多個傳感器小芯片，每個傳感器小芯片具有獨立于所述顯示基板的小芯片基板，每個傳感器小芯片的小芯片基板位于所述顯示區(qū)域中的所述顯示基板的所述器件側(cè)上方，并且附接到所述顯示區(qū)域中的所述顯示基板的所述器件側(cè)，每個傳感器小芯片具有至少一個連接焊盤和用于感測圖像并形成感測的圖像信號的圖像傳感器陣列；以及 f)透明蓋，其與所述顯示基板的所述器件側(cè)分開并且固定到所述顯示基板的所述器件偵牝在所述透明蓋上或所述透明蓋中形成多個成像透鏡，每個成像透鏡與圖像傳感器陣列隔開并且對應于所述圖像傳感器陣列以在對應的圖像傳感器陣列上形成成像平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，至少一個像素控制小芯片還包括傳感器小芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述傳感器小芯片中的至少一個橫向地設(shè)置在所述像素控制小芯片中的兩個或更多個之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括至少一個濾色器，所述濾色器過濾由至少一個像素發(fā)射的光并且過濾由所述至少一個圖像傳感器感測到的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，多個傳感器小芯片在所述顯示區(qū)域中按行和列布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述透明蓋具有頂側(cè)和與所述頂側(cè)相背的比所述頂側(cè)更接近所述傳感器小芯片的底側(cè)，所述設(shè)備還包括形成在所述透明蓋的所述頂側(cè)或所述底側(cè)中的至少一個成像透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述透明蓋具有頂側(cè)和與所述頂側(cè)相背的比所述頂側(cè)更接近所述傳感器小芯片的底側(cè)，所述設(shè)備還包括位于所述透明蓋的所述頂側(cè)或位于所述透明蓋的所述底側(cè)的其中形成有成像透鏡的第一膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述透明蓋具有頂側(cè)和與所述頂側(cè)相背的比所述頂側(cè)更接近所述傳感器小芯片的底側(cè)，所述設(shè)備還包括位于所述蓋的與所述第一膜相背側(cè)上的其中形成有成像透鏡的第二膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，像素控制小芯片的數(shù)量不同于傳感器小芯片的數(shù)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述傳感器小芯片橫向地設(shè)置在兩個控制電極之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，控制電極的至少一部分部分透明，并且傳感器小芯片位于該部分透明部分下方。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述顯示區(qū)域內(nèi)的控制電極與傳感器小芯片的至少兩個側(cè)面橫向地相鄰設(shè)置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括第一成像透鏡和第二成像透鏡，并且其中，與第一傳感器小芯片相對應的所述第一成像透鏡不同于與第二傳感器小芯片相對應的所述第二成像透鏡。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述第一成像透鏡具有比所述第二成像透鏡寬的視角。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，第一傳感器小芯片中的所述圖像傳感器陣列不同于第二傳感器小芯片中的所述圖像傳感器陣列。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括第一成像透鏡、第二成像透鏡、第一傳感器小芯片和第二傳感器小芯片，其中，所述第一成像透鏡和第一傳感器小芯片限定第一光路，并且所述第二成像透鏡和所述第二傳感器小芯片限定不同于所述第一光路的第二光路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述第一圖像傳感器陣列具有與所述第二圖像傳感器陣列不同的分辨率、大小、光譜靈敏度、光軸、焦平面或靈敏度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，與第一傳感器小芯片相對應的所述成像透鏡在所述第一傳感器小芯片的所述圖像傳感器陣列上形成場景的第一圖像，并且與第二傳感器小芯片相對應的所述成像透鏡在所述第二傳感器小芯片的所述圖像傳感器陣列上形成同一場景的不同于所述第一圖像的第二圖像，或者在所述第二傳感器小芯片的所述光學傳感器上形成同一場景的所述第一圖像的一部分的第二圖像。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述第一圖像和所述第二圖像包括公共對象的圖像，并且所述設(shè)備還包括圖像處理電路，所述圖像處理電路計算所述公共對象的三維圖像。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，與第一傳感器小芯片相對應的所述成像透鏡在所述第一傳感器小芯片的所述圖像傳感器陣列上形成第一場景的第一圖像，并且與第二傳感器小芯片相對應的所述成像透鏡在所述第二傳感器小芯片的所述圖像傳感器陣列上形成不同于所述第一場景的第二場景的第二圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括位于所述基板上方的平坦化層，并且其中，所述傳感器小芯片被嵌入所述平坦化層中，所述平坦化層具有第一折射率，所述傳感器小芯片的前表面具有第二折射率，并且所述第二折射率大于所述第一折射率。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，多個傳感器小芯片布置在第一多行和第一多列中而形成第一傳感器小芯片矩陣，并且第二多行和第二多列小芯片形成第二傳感器小芯片矩陣，并且其中，所述第一傳感器小芯片矩陣和所述第二傳感器小芯片矩陣在不與所述第一多列或所述第二多列平行的方向上彼此偏移。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述第一傳感器小芯片矩陣的所述圖像傳感器陣列感測場景信息的第一圖像，并且所述第二傳感器小芯片矩陣的所述圖像傳感器陣列感測場景信息的第二圖像，并且所述第一圖像和所述第二圖像一起形成立體圖像對。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述第一傳感器小芯片矩陣的所述圖像傳感器陣列感測與所述第二傳感器小芯片矩陣的所述圖像傳感器陣列感測到的圖像的場景信息部分交疊的場景信息的圖像。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述第一傳感器小芯片矩陣的所述傳感器小芯片橫向地穿插在所述第二傳感器小芯片矩陣的所述傳感器小芯片之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述第一傳感器小芯片矩陣的全部所述傳感器小芯片橫向設(shè)置在所述第二傳感器小芯片矩陣的所述傳感器小芯片的一側(cè)。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備具有在顯示器前的2到20英尺的選擇的設(shè)計觀看距離，所述設(shè)備還包括: g)包括多個成像透鏡的第一成像透鏡陣列，每個成像透鏡具有恰好與所述第一傳感器小芯片矩陣中的所述圖像傳感器陣列中的一個相對應的第一光軸； h)包括多個成像透鏡的第二成像透鏡陣列，每個成像透鏡具有恰好與所述第二傳感器小芯片矩陣中的所述圖像傳感器陣列中的一個相對應的第二光軸；并且 i)其中，所述第一光軸和所述第二光軸在針對所述顯示器的所述設(shè)計觀看距離交叉。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，與所述第一傳感器小芯片矩陣的所述圖像傳感器陣列相對應的所述成像透鏡的焦距不同于與所述第二傳感器小芯片矩陣的所述圖像傳感器陣列相對應的所述成像透鏡的焦距。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述第一傳感器小芯片矩陣具有比所述第二傳感器小芯片矩陣多的傳感器小芯片。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，所述第一傳感器小芯片矩陣的所述成像透鏡具有比所述第二傳感器小芯片矩陣的所述成像透鏡窄的視角。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中，所述第一傳感器小芯片矩陣具有第一圖像采樣率，并且所述第二傳感器小芯片矩陣具有不同于所述第一圖像采樣率的第二圖像采樣率。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中， a)多個傳感器小芯片布置在第一多個水平行和第一多個豎直列中而形成紅傳感器小芯片矩陣，第二多個水平行和第二多個豎直列傳感器小芯片形成綠傳感器小芯片矩陣，并且第三多個水平行和第三多個豎直列傳感器小芯片形成藍傳感器小芯片矩陣，所述紅傳感器小芯片矩陣、所述綠傳感器小芯片矩陣和所述藍傳感器小芯片矩陣的所述傳感器小芯片在水平或豎直方向上彼此穿插；以及 b)所述紅傳感器小芯片矩陣、所述綠傳感器小芯片矩陣和所述藍傳感器小芯片矩陣中的所述圖像傳感器陣列分別對于紅光、綠光和藍光比其它兩個傳感器小芯片矩陣中的所述圖像傳感器陣列更靈敏。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述綠傳感器小芯片矩陣的所述成像透鏡具有比所述紅傳感器小芯片矩陣或所述藍傳感器小芯片矩陣的所述成像透鏡窄的視角。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述綠傳感器小芯片矩陣的傳感器小芯片的數(shù)量大于所述紅傳感器小芯片矩陣或所述藍傳感器小芯片矩陣中的小芯片的數(shù)量。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括:形成寬帶傳感器小芯片矩陣的第四水平行和第四豎直列的傳感器小芯片，所述寬帶傳感器小芯片矩陣的所述傳感器小芯片與所述第一傳感器小芯片矩陣、第二傳感器小芯片矩陣和第三傳感器小芯片矩陣的所述傳感器小芯片穿插，并且其中，所述寬帶傳感器小芯片矩陣的所述圖像傳感器陣列對寬帶光或白光靈敏。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，所述寬帶傳感器小芯片矩陣的所述成像透鏡具有與所述紅傳感器小芯片矩陣、所述綠傳感器小芯片矩陣或所述藍傳感器小芯片矩陣的所述成像透鏡不同的視角。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述寬帶傳感器小芯片矩陣中的所述傳感器小芯片的數(shù)量與所述紅傳感器小芯片矩陣、所述綠傳感器小芯片矩陣或所述藍傳感器小芯片矩陣中的小芯片的數(shù)量不同。
【文檔編號】H01L27/32GK103582948SQ201180071329
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月1日
【發(fā)明者】R·S·庫克, A·D·阿諾德, M·E·米勒, J·W·哈默 申請人:全球Oled科技有限責任公司