集成光电板及制造方法

专利名称：集成光电板及制造方法
技术领域：
本发明是有关小型可视显示器领域的，更具体地说是有关一种将电气和光学部件集成在一起并使用扫描技术以在观看者的视野内形成一个完整的图像的光电板的。
人们视觉系统是一个复杂系统，它具有很强能力以吸收来自包括可视显示器在内的许多不同格式的来源的大量信息。当前世界上的可视显示器的尺寸和样式差异很大，自机场中用于宣告调度信息的大型可视显示屏，至例如用在袖珍计算器中的那种小型可视显示器，都用于显示很多类型的信息。影响可视显示器，尤其是用在例如便携式通信设备或类似便携式电子设备中的可视显示器减小尺寸的因素有电气连线的数量和复杂性，显示分辨质量，最小维持功耗和低的制造成本。
与可视显示器尺寸的减小和分辨质量的保持有关的因素是人们视系统处理和集成信息的能力和视觉系统能进行处理的速度。人们视觉系统处理信息的速度不能快于60Hz。因此，一个在可视显示器内在六十分之一秒之内投射和扫描至不同位置的图像在人眼看来成为一幅放大的完整图像。例如，以60Hz的速度将一个“A”的图像连续移动至可视显示器内六个不同位置时，观看者看见一个由六个“A”组成的完整图像。如果与此同时图像内容被调制，例如，如果六个字母“A”、“B”、“C”、“D”、“E”和“F”的图像以60Hz的速度个别地而顺序地移至六个不同位置，则观看者将看见一个由六个字母组成的完整图像。这一过程，更通常地称为时分成像，可通过使用扫描器而用于显示技术领域中，更具体地说可用于开发在提高分辨率的小型可视显示器中所用的光电板。
人们曾化费大量努力于开发紧凑、重量轻、低功率可视显示器。当显示技术将可视显示器尺寸减小时，很难保持这类显示器的分辨率。在开发这类小型可视显示器的过程中最重要的因素是生产费用。已经知道，当显示器的有效面积减小时，图像源的像素尺寸必须减小以保持分辨率。由于希望得到更高分辨率，因此图像源的像素数及材料和制造费用增加了，其部分原因是由于像素数的增加导致所需电气连线数量的增加。
一般说来，一个图像源，更具体地说一块由电气和光学部件和一块半导体芯片或集成电路组成的光电板安装于一块印刷电路板或类似元件上，及用于将芯片连至外部驱动/控制电路的现成方法是使用标准焊线技术。然而，当连接一个具有在其上形成相对地大的电气部件或装置的阵列的半导体芯片时，标准焊线技术变得非常困难。
当前可实现的最好方案是用其间距为4.8毫英寸的焊片形成的焊线连接。因此在一个由100×100个发光装置组成的标准阵列中，半导体芯片周边上焊片的最小间距为4.8毫英寸，有50个焊片排列于周边的每一条边缘。当阵列包括更多装置时，需要更多焊片而用于容纳附加焊片的周边尺寸增大得甚至更快。就是说，由于焊片的最小间距4.8毫英寸，则阵列中装置的间距可大如2.4毫英寸或大约61微米而不影响芯片尺寸。因此，即使装置能做得小于61微米，焊片最小间距也不允许芯片周边做得更小。很快可以看出，半导体芯片尺寸由焊线技术的局限所严格地限制住。
现在所知的扫描装置用于在图像源的最少像素数的情况下提高可视显示器的分辨率。这些扫描装置具有多种形式，最常用的为带有反光镜的机电式扫描器，例如电流计式扫描器和多边形扫描器。这种类型的扫描器通常尺寸很大，因此不适合用于显示装置中，因后者体积小、重量轻、运行功耗低和本质上应是可携式。此外，机械式扫描器制造费用昂贵和消耗大量功率。
因此，要求互连和封装结构和技术能够显著地减小对封装板尺寸的限制，其方法是在一块基底上直接安装众多于阵列，同时在基底上这些子阵列间直接安装众多驱动/控制装置，从而可对这些子阵列扫描以生成一幅最终图像，因此可少用些像素和连线，从而增加生产产量并减少生产费用。
因此非常希望提供一种以下法形成的光电板将单独的子阵列直接装到基底上并在子阵列间安装众多驱动/控制装置。该光电板或图像源在操作中使用一个放于外部的相空间光调制扫描器以在空间内调制该板所发射光束以用于扫描子阵列，因而生成一个提高分辨率的最终低功率小型可视显示器。
本发明一个目的是提供一个用于在小型可视显示器中提高显示分辨率的新的改善的集成光电板。
本发明另一个目的是提供一个在可视显示系统中用于提高显示分辨率的新的改善的光电板，它使用装在一块基底上众多子阵列和位于每块子阵列间的众多驱动/控制装置，它们与一个位于外部的相空间光调制扫描器一起使用，对由光电板发射的光束进行空间调制，从而减少所用光电板的像素数和与一个可视显示系统的连线数。
本发明又一个目的是提供一种光电板和制造方法，该光电板使用众多子阵列和最少的电连线并扫描这些子阵列以生成一个最终完整图像，它可以装入一个小型可视显示器中。
一种使用装在一块基底上的子阵列和位于其间的众多驱动/控制装置的集成光电板能基本上解决上述和其它问题并实现上述和其它目的。该光电板尺寸小，因此可装入一个由该光电板或图像源，一个相空间光调制扫描器，例如液晶相空间光调制扫描器及光学元件组成的可视显示系统。
该光电板是将包括光发射装置的整个阵列划分为较小子阵列而形成的。接着将这些子阵列直接安装在一块基底上，从而决定了此图像源的可为任何数的非有效区与有效区之比。在子阵列间安装的众多驱动/控制装置用于驱动和控制那些形成子阵列的光发射装置。运行中由子阵列发射的光束通过一个相空间光调制扫描器进行扫描以填充位于子阵列间的非有效区，从而生成一个具有高分辨率的最终完整图像。由于使用能减少所需光发射装置数量的子阵列和扫描技术，由光发射装置连至驱动/控制装置的电连线的数量和复杂性是最小的，这导致生产产量的增加和生产费用的下降。
运行中使用一种相空间光调制扫描器，例如液晶相空间光调制扫描器，其中一种液晶材料用于将由通常为发光二极管或垂腔面发射激光器(VCSEL)的发光装置的子阵列所生成的光束的相位因而是方向在空间内进行调制，因而生成一个最终完整图像并提高所看到完整图像的分辨率。可以理解能够使用其它光束或图像生成装置，例如有机发光装置(LED)，阴极射线管(CRT)，场发射显示器(FED)，电发光显示器，等离子体显示器，液晶显示器(LCD)等，但为简化起见在本公开材料中都使用通用名称“发光装置”。
扫描器通常用于将生成的光波的相位在空间内调制以改变通过其中光束的方向。在使用液晶相空间光调制扫描器的事例中，所依据的原理如下组成液晶材料的分子的结构组织不是刚性的，这意味着外部刺激的直接结果可以容易地将分子重定向。在合适条件下，在液晶材料上施加的这种外部刺激导致液晶分子结构的重定向，从而使通过其中的光束经受相位变化。应该理解，施加于液晶上的不同电压量会产生不同相位调制，因而改变通过其中的光束的前进方向。
在扫描器的操作中，对扫描器施加一个电压，从而造成光学特性的改变，如双折射/双折射效应、旋光性、二向色性或光学散射。这种对施加电压的反应转换为孔径比的可见到的变化和/或由观察者观看到的所生成最终完整图像的像素数的变化。更具体地说，由子阵列生成的光波相位在空间内被调制，产生由观察者观看到的最终完整图像。该完整图像看上去具有高分辨率和较高孔径比，但图像源上的有效像素数仍保持不变。
在操作中扫描器将由在光电板中形成的子阵列所发射光束进行扫描，从而通过调相生成一个整体图像，对于观看者该图像看上去填充了子阵列间的看作物理间隙的非有效区。扫描器用于在空间内将光束的相位或前进方向加以调制，从而将所扫描的每个单独子阵列所发射的光束方向改变以便连续产生完整图像的缺少部分。图像源上的有效像素数仍然不变，也即并未使用附加的有效区或像素等，然而所生成的完整图像的分辨率和孔径比却能通过扫描过程而剧增。
一般而言，将基底上的驱动/控制装置放在发光装置的子阵列之间并与基底做成一个整体，再结合使用扫描技术，可减少为形成最终整体图像所需像素数，也就减少了连线数。减少像素和连线的数量即可减小板的尺寸，因而制造出更为价廉的产品，也即增加生产产量和减低生产费用。
本发明的新型特征、可信的特性在权利要求书中得到阐述。参照附图阅读下面的详细描述，可以很好地理解本发明本身和它的其它特征和优点，附图中有

图1是用于阐述根据本发明的子阵列和驱动/控制装置的位置和图形地阐述子阵列的方向性扫描的光电板或发光显示装置主表面简化顶视图；图2是安装在基底上的发光装置的部分子阵列的顶视图中一个放大视图；图3是用于显示安装于阵列的非有效区内的有效子阵列和驱动/控制装置的位置及在其间布置的连线的在光学透明基底上形成的发光装置的众多子阵列的简化顶视图；图4是用于阐述图1-3的部件的相对位置的透视图；图5是从图1中线5-5看到的组成一个完整板的图1部件的一部分的放大剖面图；图6是一个包括本发明的光电板的小型可视图像显示器的简化原理图；图7、8和9分别阐述一个使用本发明的光电板的图像表现装置的前视图、侧面立视图和顶视图；图10是图7中使用本发明光电板的装置的放大四倍的侧面立视图；图11是一个包括图7的小型可视图像显示器的可携式通信接收机的透视图；图12是从图11中线12-12看到的简化图；图13是另一个包括图7的小型可视图像显示器的可携式通信接收机的透视图；图14是从图13中线14-14看到的简化图；以及图15是图11的可携式通信接收机操作员所看到的典型透视图。
在描述过程中，相同数字用于标示阐述本发明的不同图形中的相同元件。本发明的依据是使用在二维阵列中形成的可单独地寻址的可视发光装置，后者与驱动/控制电路及光学元件一起组成本发明的一个发光显示装置或集成光电板。本发明的集成光电板使用的子阵列如此放置以便将由子阵列发射的光束进行扫描从而填充由于子阵列的分开而产生的非有效区或间隙以便生成一个最终完整图像。为在一定数量的光电板发光装置的条件下提高分辨率或在所需分辨率情况下减少所需发光装置数量，使用相空间光调制扫描器的子阵列扫描技术可供此用。光电板或发光显示装置用作可视显示系统的图像源，它将由众多子阵列发射的光束通过一种光调制材料进行扫描以将由子阵列发射的光束进行调相从而形成最终整体图像。此调相操作用于改变前进方向，主要是将光束“移”至显示芯片的非有效区。此扫描动作生成一个观察者看起来具有高分辨率的最终完整图像。熟悉技术的人知道，扫描技术可以用比实际需要少得多的显示装置来生成一幅满页显示画面，不论直接、投射或虚拟图像都如此。本发明中用作图像源的光电板或显示芯片的制造过程所依据的原理为减少像素数，也就减少用于自发光装置连至众多驱动/控制装置的电连线数，但仍能生成一个高分辨率最终完整图像。
如前所述，本公开材料的目的是提供一种在一块基底上安装众多子阵列并在它们中间放置众多驱动/控制装置的光电板或发光显示装置。位于光电板的外部但仍处于由显示芯片所发射光束的光路中的小型相空间光调制扫描器用于对所发射光束进行调相，可使光电板保持小尺寸并与液晶扫描部件和附加的光学元件一样装入可携式电子设备或类似设备中所用的小型可视显示器中。
现参照下面对所公开的根据本发明制造的光电板或二维发光显示装置的描述。具体地参照图1，在这个简化顶视图中阐述的是整个阵列10的一部分，它被阐述为划分成四个相同的四分体，此处称为单格12、13、14和15。虽然在整个描述中为了一致性阵列10是由四个单格组成的，但可以理解整个阵列10可根据所用子阵列的数量而包含任何数量的相同单格。每个单格包括的非有效区16对有效区18的比例近似于3∶1。每个非有效区16又进一步由第一非有效区20，第二非有效区21和第三非有效区22所定义。每个有效区18进一步由众多子阵列24、25、26和27所定义。
为简化阐述起见，只分析阵列10的一个代表部分。子阵列最初作为较大阵列的一部分制造出来，然后被划分并安装(当前所讨论的)于基底30的主表面28上，基底材料为光学透明材料，例如光学透明玻璃，光学透明塑料或类似材料。此外，基底30可由硅或带有有机绝缘材料的薄膜瓷片和金属化薄膜形成。
应该理解，在另一实施例中基底30是不透明的以及由子阵列24、25、26和27发射的光束沿着与安装至基底30的相反方向发射(当前所讨论的)。基底30由一个第一主表面和一个第二反面主表面组成。子阵列24、25、26和27中的每一个子阵列由一个发光装置的二维阵列所组成。应能知道，可使用不同光源或图像生成装置，例如无机的和有机的发光装置(LED)，阴极射线管(CRT)，场发射显示器(FED)，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，电发光显示器，等离子体显示器，液晶显示器(LCD)等等。为简化起见在此公开材料中都使用通用名词发光装置。
如前所述，阵列10的每个单格12、13、14和15制造成用于规定阵列10的非有效区16和有效区18。在此具体例子中由子阵列24、25、26和27所规定的每个单格12、13、14和15的有效区18显现为单格12、13、14和15的总面积的大约25％。
在基底30的主表面28上，在子阵列24、25、26和27之间放置着众多驱动/控制电路34、35、36和37。驱动/控制电路34、35、36和37一般做成较小集成电路并焊接至基底30主表面28上的电触点上(当前所讨论的)。众多电导线，更通常是称之为金属线连结或印刷线者(当前所讨论者)，用于形成子阵列24、25、26和27的发光装置与驱动/控制电咯34，35，36和37之间的电连线。
在子阵列24、25、26和27的扫描过程中不同外部电压被加至一个相空间光调制器，例如一个液晶相空间光调制扫描器，此后它被称为“液晶扫描器”(当前所讨论者)，它被装入一个可视显示系统，光电板的阵列10所发射光束通过它后即产生一个扫描动作，使每个单格12、13、14和15的有效区18扫描通过每个单格12、13、14和15的非有效区20、21和22，如图1中方向性箭头所示。一般而言，每个单格12、13、14和15的有效区18被扫描，这意味着由每个子阵列24、25、25和27所代表的图像部分或光束通过已加上一个电压或多个电压的液晶扫描器，已经受了相位改变的最终发射光束即改变前进方向以便用图像的一个特定部分填充整个阵列10的每个单格12、13、14和15的非有效区20、21和22。最终整体图像看上去具有更高分辨率，虽然实际上图像源的像素数并未增加，但由于扫描效应最终完整图像看上去具有子阵列24、25、26和27中包含的像素数的四倍。
具体地参照图2，它是由众多发光装置32组成的子阵列24的一部分的顶部的放大视图。为阐述简便起见，只显示子阵列24的代表部分。应理解本发明的众多子阵列24、25、26和27是类似地形成的。如阐述的那样，每个子阵列24、25、26和27定义了众多像素，发光装置32按行和按列放置，其行/列寻址触点相似于电荷耦合装置(CCD)阵列所用者。连至发光装置32的触点用常规淀积和/或蚀刻技术形成，例如，如技术中所周知的，形成公共行总线和列总线触点以便单独地对每个发光装置32寻址。众多驱动/控制电路34、35、36和37具有数据输入端口以及进一步具有通过众多连接/安装片和电导线连至发光装置子阵列24、25、26和27的控制信号输出端口(未示出)，用于激励和控制子阵列24、25、26和27的每个发光装置32以便根据加至数据输入端口的数据信号生成一个图像。
如图2中所阐述的，每个发光装置32定义一个像素，而众多发光装置32如前所述地按行和按列地放置着。每个发光装置32具有向其提供激励电压的第一和第二电极(未示出)，其中每个发光装置32的第一电极接至众多水平电导线40中的一条及每个发光装置32的第二电极接至众多垂直电导线42中的一条。众多外部连接/安装片44位于它附近的外边缘。通过电导线40连至第一众多外部连接/安装片44的发光装置32的第一电极用于定义行的像素，而通过电导线42连至第二众多外部连接/安装片44的发光装置32的第二电极用于定义列的像素。为了将连接/安装片44完全地分布在每个子阵列24、25、26和27的周边，连接/安装片44间隔地接到水平电导线40和间隔地接至垂直电导线42。因此，相邻连接、安装片44之间的可用间隔为2P，其中P代表发光装置32中心间的间距。
参照图3，它阐述了由众多子阵列24、25、26和27及众多驱动/控制电路34、35、36和37组成的阵列10的另一种视图。在此阐述中，众多的通常被称为金属线连接或印制线的电导线46形成于基底30的主表面28上。当子阵列24、25、26和27在基底30主表面28上适当地安装和对准时，从与子阵列24、25、26和27的连结/安装片44对准的众多连接/安装片(未示出)中扇出电导线46。当驱动/控制电路34、35、36和37在基底30主表面28上适当地安装和对准时，电导线46自众多连线/安装片延伸至用作驱动/控制电路34、35、36和37的电触点的众多连结/安装片(未示出)。
在基底30由玻璃形成的事例中，可使用标准金属化薄膜，其中金属层用例如溅射操作实行淀积。在典型金属化系统中，使用溅射镀上的第一层铬用作玻璃上的粘合层。在铬层上所镀的第二层铜提供所需电气传导及在铜层上所镀的一层金为焊点或进一步的连接提供一个阻挡和粘合层。应该理解，金属化可为一个附加法也可为相减法，可用技术上熟知的不同方法形成模型和完成蚀刻以提供所需最终结构。
此外，在基底30由玻璃形成的事例中，所选玻璃具有与在其上形成发光装置32的基底差不多相同的热膨胀系数，以便当发光装置32的子阵列24、25、26和27固定焊至基底30上时周围温度的变化产生基本上相同的膨胀或收缩量，因而子阵列24、25、26和27不受损伤。当然可以理解，如果在结构的运行温度范围内子阵列24、25、26和27与基底30的膨胀/必缩量的差别并不大到足以损伤子阵列24、25、26和27，则产生膨胀/收缩量小差别的温度系数小差别是可以容忍的。
图4中的透视图用于阐述图1-3的部件与包括在光电板50中的附加部件之间的相对位置。图5是用于组装成一个完整的光电板50的图4的部件一部分放大剖面图。在组装过程中，每个子阵列24、25、26和27倒过来安装在基底30主表面28上以使每个子阵列的发光面向下，从而使由众多发光装置32发射的光束通过基底30。在基底30不透明的事例中。子阵列24、25、26和27安装时使每个子阵列24、25、26和27的发光面向上，从而使由众多发光装置32发射的光束向与基底30相反的方向发射。当每个子阵列24、25、26和27在基底30主表面28上适当地对准时，每个子阵列24、25、26和27的众多连接/安装片44如此定位以使每一片都与基底30上的个别连接/安装片48接触。每个子阵列24、25、26和27都具有淀积在连接/安装片48上的接触材料焊点52，用于在电气上和物理上将子阵列24、25、26和27连至基底30。用于形成焊点52的材料是一种较好的导电体，并至少能部分地熔解和重定型以形成良好的物理连接。可用于此目的的材料包括金、铜、焊剂，尤其是高温焊剂；导电树脂等。在直径为20微米的方形或圆形连接/安装片上可形成高度达80微米的焊点。某些相容的金属可改善组装过程，例如，在光学透明基底30的连接/安装片48上的敷金或镀金。
驱动/控制电路34、35、36和37如此放置以使驱动/控制电路34、35、36和37的众多连接/安装片47通过类似于焊点52的接触材料焊点54与位于基底30上的众多连接/安装片49相接触。子阵列24、25、26和27通过连接/安装片44、48、47和49，接触材料焊点52和54及延伸于其间的众多电导线46在电气上与驱动/控制电路34、35、36和37交接。
在另一种制造技术中，子阵列24、25、26和27被热缩焊至基底30上。在图4中所阐述的子阵列24、25、26和27和驱动/控制电路34、35、36和37焊至基底30的情况下，在进一步组装该板之前可以容易地将子阵列24、25、26和27测试和烧成。提供中间测试步骤的能力在封装过程中可显著地节省费用和时间。
本发明中由于采用扫描技术，需要由子阵列24、25、26和27定义的像素数较少，因而所需电导线和连接的数量也就较少。由于减少了连线数量，因此提高了光电板50的生产产量，因而减低生产成本。转让于同一受让人并包括为参考资料的于1995年7月11日授权的名为“集成光电板”的美国专利号5,432,358中有关于与本发明的子阵列24、25、26和27相似的发光装置二维阵列所组成的图像源的更详细描述。
光电板50中最后附加的部件是一个透镜56，它在与子阵列24、25、26和27与驱动/控制电路34、35、36和37的覆盖于基底30上安装面相反的另一面上。透镜56设计成为众多折射和衍射透镜或光学元件中的一个，用于将由发光装置32的子阵列24、25、26和27生成的图像放大和/或校正。在所阐述的实施例中，透镜56用一些常规手段例如光学透明树脂或类似材料粘附于基底下表面并用于简单地覆盖于光学透明基底的发射光束所通过的部分上。在另外的基底30不透明和子阵列24、25、26和27所发射光束的方向与基底30相反的事例中，透镜56放置于基底30的一面上以允许所发射光来通过其中。
应该理解，在所阐述的实施例中子阵列24、25、26和27及驱动/控制电路34、35、36和37一般都用顶部覆盖层58保护。为得到最好结果，子阵列24、25、26和27，基底30和透镜56应该都具有实际上尽量接近的折射率。例如，如果基底30与透镜56的折射率显著不同，则光束将会在交接面处反射回子阵列24、25、26和27从而使光电板50的效率减低。
如前所述，由子阵列24、25、26和27发射的光束被扫描，从而将图像“移”至每个单格12、13、14和15的非有效区16，也即通过第一非有效区20、第二非有效区21和第三非有效区22。本发明的扫描装置如前所述地使用一个相空间光调制扫描器，更具体地是一个液晶扫描器。此处包括作为参考资料的、转让于同一受让人的、于同日提出申请的名为“用于提高显示分辨率的可视显示系统”的美国专利申请中有关于包括液晶扫描器在内的可视显示系统使用的更详细描述。如前所述，公开了包括本发明的光电板50及一个使用液晶材料作为一种光调制介质从而将通过其中的光束在空间内调相的扫描器在内的一个可视显示系统。应该理解，在本公开材料中凡谈到液晶扫描器时，这包括对加在其上的不同信号或电压作出响应以不同模式操作的不同液晶材料和铁电液晶材料。此外，应该理解，可使用其它不同相空间光调制扫描器，例如一个光电扫描器和一个声光扫描器。
液晶扫描器的操作模式和使用的扫描技术决定于本发明的可视显示系统中所包括的图像源的发光装置阵列的制作和光学系统(现正讨论中)的配置这两项。本发明的液晶扫描器可操作于反射模式或发射模式。
本发明的可视显示系统中包括至少一个偏振部件或元件。偏振部件如此放置，以使由相似地偏振的图像源所发射光束在经受相位变化之前先通过偏振部件。例如，如偏振部件是水平地偏振的，则所有相似地偏振的光束会通过其中，而不同偏振方向的光束将被阻挡。如果偏振部件是垂直地偏振的，则将出现类似结果。
因此提供了一个由安装在基底上的众多子阵列和驱动/控制电路组成的以及具有至少一个作为部件的光学元件的新的改善的光电板。本发明的光电板拟装入可视显示系统，更具体地说装入光电系统，后者附加地由一个相空间光调制扫描器、驱动/控制电路和光学元件(当前所讨论者)组成。该可视显示系统包括不同附加光学部件，同时方便地将电连线与部件组装成一个整体并向其提供外部连线。光源、偏振镜、漫射镜和如果需要时的附加光学部件被方便地结合入该系统，后者可容易地与可携式电子设备结合成为整体。进一步公开的附加光学部件，例如偏振板或层、折射元件、衍射元件等都可容易地放置于可视显示系统外部。
应该理解，由光电板或发光显示装置、相空间光调制扫描器、驱动/控制电路和不同光学元件组成的可视显示系统所生成最终完整图像对人眼观看讲太小(完全可理解)，因此通常需要放大至少十倍以供人眼舒适和完全地观看。透镜56可为一个带有外部系统所提供的附加光学放大的单透镜，透镜56也可用玻璃、塑料或任何其它材料或熟悉技术的人所熟知的方法制造出来。此外，在另一实施例中透镜56可与基底30塑注为一个整体。在有些应用场合，透镜56可为一个完全外部的放大系统及在物理上不安装为光电板50的一部分。因此，本发明的可视显示系统一般地在带有一个光学放大器的外壳内形成，从而整体地形成一个光学放大系统。该光学放大器通常由组成外壳的众多边界所限定。可能包括本发明光电板50在内的光学放大系统的数个例子在下面的图6至图10中被阐述。
参照图6，这是小型可视图像显示器60的简化原理图。小型可视图像显示器60包括一个类似于上面描述的光电板50用于提供图像的图像生成装置61。一个由透镜系统63代表的光学系统的位置离小型可视图像显示器60的图像生成装置61有一段距离。所放置的一个传导性相空间光调制扫描器65允许图像生成装置61所发射的光束通过其中，从而产生一个可供一段距离外的眼睛从窗口观看的图像。
在操作中，由图像生成装置61生成的光束通过透镜系统63和扫描器65。不同外部电压加至扫描器65上，从而使由图像生成装置61的类似于如上所描述的子阵列24、25、26和27的众多子阵列所发射的光束进行扫描。虽然图像生成装置61的像素数仍然未变，但由观察者眼睛67通过窗口68看到的最终完整图像看起来具有更多数量的像素和增大的孔径比。
由离图像生成装置61一段距离安装的光学元件所原理性代表的透镜系统63自图像生成装置61接收图像并按附加预定倍数将它放大。当然应该理解，必要时可调整透镜系统的焦距和附加放大倍数，也可为简便起见将它安装在另外一个外壳内。应注意可提供在小型可视图像显示器60外部的附加光学元件以供进一步放大和/或校正之用。
眼体视是眼睛67离观看窗口68的距离，在此距离上能清楚地观看图像，它在图6中标为“d”。由于透镜系统63的作用，眼体视或距离d足以使观看者舒眼地观看，在本实施例中它大得足以让观看者在必要时戴上普通眼镜。
所提供的与液晶扫描器65形成一体的光偏振部件如此放置以使所有射入和射出小型可视图像显示器60的光放大器69的光束都穿过它并被它偏振。当然能理解在另一实施例中偏振部件可放置于在其上装有图像生成装置61的安装用基底的表面上，或者也可将外部扫描器65放置于由小型可视图像显示器60所形成的光学路径中。
现参照图7、8和9，它们分别阐述了根据本发明的另一个小型可视图像显示器70的前视图、侧面立视图和顶视图。图7、8和9所阐述的小型可视图像显示器70的尺寸与实际尺寸差不多，从而显现出本发明能减小尺寸的程度。小型可视图像显示器70包括一个反射相空间光调制扫描器72，一个图像生成装置74，(通常类似于上面描述的光电板50)，众多驱动/控制电路75，及用以组成一个光学放大系统76的众多光学元件。图像生成装置74安装时与一个标准印制电路板78在电气上接口。反射相空间光调制扫描器72安装于光学放大系统76上，从而使图像生成装置74发射的光速通过液晶扫描器72并当它从自光学放大系统76形成的折合式光学放大器射出时被扫描器72反射回来。
具体地参照图10，其中清楚地阐述了图7的小型可视图像显示器70的放大四倍的侧面立视图。从视图可以看出，一个偏振部件80直接附着于在其上安装着图像生成装置74的安装用基底81的上表面。一个反射扫描器72安装于一个光学棱镜82上以使扫描器72所生成的图像通过一个折射面83。图像随后进入一个具有折射入射面85和折射出射面86的光学透镜84。图像再自光学透镜84进入一个具有折射入射面89和折射出射面90的光学透镜88。此外，本实施例中在一个折射面上例如折射入射面85上提供了至少一个衍射光学元件，用于校正色差和其它像差。操作人员从光学透镜88的折射出射面90看进去，看见一个大的容易辨别的看上去位于小型可视图像显示器70后面的可视图像。
本公开材料预期可将包括反射元件、折射元件、衍射元件、偏光镜、漫射镜、或全息透镜的图6-10中公开的众多光学元件可安装为与图像生成装置具有重叠关系，可放置于光学放大器的内部。进一步公开的是，包括反射元件、折射元件、衍射元件或漫射镜的众多光学元件可安装为与光学放大器表面具有重叠关系，光束或最终完整图像通过该表面输出并在位于外部的光束输出表面上形成一个光束的图像面，从而形成最终完整图像。
本发明的光电板50可以装入任何种类的可视图像显示系统中，它们之中有些已在前面描述过。这些类型的可视图像显示系统最终会用于不同类型的电子设备，即可携式通信设备，蜂窝式和可携式电话，智能卡读入装置或类似设备。应理解虽然下面描述的具体电子设备包括小型虚拟图像，但本发明的光电板50可用于可视图像显示系统中，作为生成直接的、虚拟的和/或投影的图像的装置的一部分。
现参照图11，其中阐述一个可携式电子设备，即一个可携式通信接收机100，它具有一个安装在其中的带有一个类似于图7的小型可视图像显示器的小型虚似图像显示器102的手持式话筒101。当然能理解该可携式通信接收机100可为任何大家熟知的可携式接收机，例如蜂窝式或无绳电话、双向无线电、寻呼电话接收机、数据库等。在本实施例中，只为了解释目的，可携式通信接收机100是一个通常由值勤警察或保安人员携带的那种可携式双向警察无线电。可携式通信接收机100包括一个用于启动呼叫的控制屏104和需要时用于指示被呼号码或呼出号码的标准可视显示器106。手持式话筒101具有一个按下通话开关108，一个输音器110和一个小型虚拟图像显示器102。
参照图12，它阐述了从图11的线12-12看到的手持式话筒101的简化剖面图。小型虚拟图像显示器102包括一个用于提供一个图像的类似于上面描述的光电板50的图像生成装置111。生成的图像通过一个光学系统112抵达一个相空间光调制扫描器113，后者就产生一个可由操作人员通过窗口114观看的虚拟图像。固定的光学系统112被构成以放大来自图像生成装置111的整个图像而不使用活动部件，因而通过窗口114看到的虚拟图像是一幅完整的帧或图画，它看上去非常大(通常为一页印刷页的尺寸)，因此便于操作人员辨别。该整个小型虚拟图像显示器102相对地小，因此实际上不增加手持或话筒101的体积。光学系统112除具有诸如聚焦、可变焦距透镜等的光学特征外，其结构中并无活动部件。此外，图像生成装置111和扫描器113一起生成图像时需要很小电功率，因此对可携式通信接收机100的功率要求非常小。
具体地参照用于阐述第二实施例的图13和14，其中与图11和12中描述的部件相似的部件用相同数字标示，但在不同实施例中在数字上加上一撇。在此实施例中一个可携式通信接收机100’具有一个包括在其主体内的小型虚拟图像显示器102’以代替手持式话筒。手持式话筒是可选的，以及在不使用手持式话筒或无法使用它或它用于寻呼电话接收机中或用于不发射信号的类似设备的事例中希望使用此具体实施例。小型虚拟图像显示器102’基本上类似于图11和12的小型虚拟图像显示器102，同时对于可携式通信接收机100’的尺寸、重量或功耗增加甚少。
图15是一个手持式话筒101的透视图，用于结合图11和12阐述操作人员通过小型虚拟图像显示器102的观看窗口122所看到的典型视图120。例如，视图120可为操作人员(一个警察)将要进入的建筑物的平面图。操作中该平面图存于警察局文件中以及当警察请求协助时，该局简单地将先前记录的平面视频图形发送出去。类似地，小型虚拟图像显示器102可用于发送失踪人员或通缉罪犯的照片、地图、特别长的消息等。许多其它方案，例如让消息出现在小型虚拟图像显示器102上而不出声的寂静接收机操作是可能的。
应该注意，在现有技术中需要可视显示器的寻呼电话接收机和其它小型接收机特别受到显示器尺寸的阻碍。通常这类显示器只限于一行短文或几个数字，但显示器的尺寸仍然决定着接收机的尺寸。现今的显示器阅读时更清楚更容易，由于它使用虚拟显示器，所以它的操作所需功率甚微。事实上，使用本发明的光电板的现有显示器所消耗功率比通常电子设备使用的直接观看显示器的功耗少得多，其结果是它可制造成非常小的尺寸。
因此，公开了一种由安装在基底上的众多子阵列和驱动装置组成的并具有安装于其上的至少一个光学元件的新的改善的光电板。光电板准备用于包括一个相空间光调制扫描器的虚拟显示系统中，该扫描器用于将由子阵列发射的光束相位在空间内进行调制并生成一个可看作直接的、虚拟的或投影的图像的最终完整图像。所公开的板制造起来比较容易和成本较低。光源，偏振镜，漫射镜和必要时所用附加光学元件可以方便地与小的可视显示系统结合成为一体，而又容易地作为整体做入外壳，从而形成一个用于可携式电子设备中的光学放大器。使用具有低孔径比的发光装置子阵列作为光源并使用相空间光调制扫描器将其扫描以生成一个以高分辨率为特征的最终完整图像，可以进一步减小系统尺寸和使所需电功率减至最小。
虽然我们已经显示和描述过本发明的具体实施例，但熟悉技术的人可以提出进一步的修改和改善。因此我们希望能理解，本发明不限于所显示的具体形式以及我们的意图是所附权利要求书包括所有不背离本发明的实质和范围的修改。
权利要求
1.一种集成光电板，其特征在于发光装置的至少一个子阵列用于生成一幅由众多像素组成的图像，每个发光装置具有用于激励发光装置的第一和第二电极，发光装置按行和按列放置以定义图像的众多像素并在操作上连至靠近至少一个子阵列的外边缘的众多外部连接/安装片，同时发光装置的第一电极连至第一众多外部连接/安装片及发光装置的第二电极连至第二众多外部连接/安装片；至少一个驱动/控制电路具有一个数据输入端口并进一步具有一个连至发光装置的第一和第二电极的控制信号输出端口，第一和第二电极用于根据加至数据输入端口的众多数据信号将发光装置激励以生成一个图像；以及一块用于定义一个主表面并在其上安装一部分主表面的基底，该至少一个子阵列从而定义至少一个有效区和至少一个非有效区，该至少一个驱动/控制电路安装在基底上所定义的至少一个非有效区内，该基底进一步具有在其中生成的众多电导线，每一条电导线在电气上与至少一个驱动/控制电路接口并自形成于该基底上的第一众多安装片延伸并扇出至基底上形成的第二众多安装片，从而在电气上与至少一个子阵列的第一和第二众多外部连接/安装片接口。
2.如权利要求1中所要求的集成光电板的又一个特征在于一个如此放置以使由发光装置发射的光束通过其中的光学放大系统用于放大由至少一个子阵列生成的图像。
3.如权利要求2中所要求的集成光电板，其中光学放大系统的又一个特征在于整体地形成于该基底上。
4.如权利要求2中所要求的集成光电板，其中光学放大系统的又一个特征在于至少一个单独地制造的光学元件。
5.如权利要求2中所要求的集成光电板，其中该至少一个驱动/控制电路的又一个特征在于安装于基底的非有效区内并具有与该基底的第一众多安装片在电气上接触的控制信号输出端口，该至少一个子阵列的第一和第二众多连接/安装片中的每一片与该基底的第二众多安装片接触。
6.如权利要求5中所要求的集成光电板，其中形成于该基底上的第一众多安装片的又一个特征在于安装焊点。
7.如权利要求6中所要求的集成光电板，其中安装焊点的又一个特征在于使用自包括焊剂、金和导电树脂的组内选用的材料所形成。
8.如权利要求5中所要求的集成光电板，其中该基底的又一个特征在于使用自包括玻璃、硅、薄膜瓷和带有有机绝缘物的瓷及金属化薄膜的组内选用的材料所形成。
9.一种制造光电板的方法的特征在于以下步骤形成一个发光装置阵列，该阵列具有用于激励发光装置的第一和第二电极，该发光装置定义按行和按列放置的众多像素。将该发光装置阵列划分为众多子阵列，由众多子阵列中每一个子阵列的发光装置阵列所定义的众多像素中每一个像素在被激励时共同操作以生成一个图像，众多子阵列中的每一个子阵列形成时带有位于它的外边缘附近的连结/安装片，其中发光装置的众多第一电极接连至用于定义行像素的第一众多外部连接/安装片及发光装置的众多第二电极接连至用于定义列像素的第二众多外部连接/安装片；提供一块具有第一主表面和第二反面主表面的基底；将众多子阵列安装于该基底的第一主表面和第二反面主表面中的一个表面上，从而定义众多单格以进一步定义众多有效区和众多非有效区；形成具有众多数据输入端口和进一步具有众多控制信号输出端口的众多驱动/控制电路，其中该众多控制信号输出端口适用于连至发光装置的第一和第二电极以激励发光装置从而根据加于众多数据输入端口上的众多数据信号生成图像；将众多驱动/控制电路安装至该基底的第一主表面和第二反面主表面中的一个表面上所定义的众多非有效区内；通过形成自在电气上与众多子阵列中的每一个子阵列的第一和第二众多外部连结/安装片接口的形成于该基底上的众多连结/安装片延伸至在电气上与众多驱动/控制电路中的每一个电路的众多控制信号输出端口接口的形成于该基底上的众多连结/安装片的众多电导线，从而在电气上将众多子阵列与众多驱动/控制电路接口；以及提供一个包括至少一个光学元件的光学放大系统，该光学元件如此放置以使众多子阵列的发光装置阵列所发射光束通过其中。
10.如权利要求9所要求的制造光电板的方法，其中形成众多发光装置的步骤的又一个特征在于形成众多有机发光二极管、无机发光二极管、场发射装置、液晶显示器和垂直腔面发射激光器中的一个。
全文摘要
一种包括一个由在其上定义众多单格的基底及有效和非有效区组成的阵列的集成光电板。基底在其上具有一个主表面，众多子阵列和驱动/控制电路。用于定义在每个单格内形成的有效区的子阵列由众多发光装置组成。驱动/控制电路装至基底上每个单格的非有效区内。光电板用于对每个单格的有效区进行扫描以建立一个提高的分辨率的最终完整图像而不增加由子阵列发光装置形成的像素数。
文档编号H01L27/15GK1166013SQ9710973
公开日1997年11月26日 申请日期1997年4月25日 优先权日1996年4月29日
发明者费尔·莱特, 刘庆, 福里德·V·理查德, 卡林·E·亚齐牟茨, 黄荣庭 申请人:摩托罗拉公司