CN103582948A - 用于显示和感测图像的设备 - Google Patents

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Abstract

用于显示和感测图像的设备包括显示基板（10）和多个电致发光像素（30）。多个像素控制小芯片（20、20A）和一个或更多个传感器小芯片（20、20A、20B）被固定到显示区域中的显示基板（10）的器件侧（9）。透明盖（40）与显示基板（10）的器件侧（9）隔开并固定到显示基板（10）的器件侧（9），并且多个成像透镜（42）形成在透明盖（40）上或透明盖（40）内，每个成像透镜（42）与传感器小芯片（20、20A、20B）中的图像传感器阵列（23、23A、23B）隔开并且对应于图像传感器阵列（23、23A、23B），以在对应的图像传感器阵列（23、23A、23B）上形成成像平面。

Description

用于显示和感测图像的设备
相关申请的交叉引用
参考Winters等人在2008年8月14日提交的名称为“OLED device with embeddedchip driving”的共同受让的未决美国专利申请序列号12/191,478，以及在2009年10月29日提交的名称为“ACTIVE MATRIX ELECTROLUMINESCENT DISPLAY WITHSEGMENTED ELECTRODE”的共同受让的未决美国专利申请序列号12/608,049，其内容在此通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于提供图像显示功能和图像拍摄功能的集成了拍摄和显示的设备。
背景技术
平板显示装置广泛地与便携式装置中的计算装置结合使用，并用于娱乐装置，例如电视机。这种显示器件典型地采用分布于基板上的多个像素来显示图像。每个像素包含数个一般称为子像素的不同颜色的发光元件，典型地为发红光、绿光和蓝光，以表示每个图像元素。本文中并未区分像素和子像素；所有发光元件都被称为像素。已知有多种平板显示技术，例如等离子显示器、液晶显示器以及发光二极管显示器。
平板显示装置可用于视频通信系统。通常市售的系统采用具有成像装置（诸如数字相机）的显示器，所述成像装置位于显示器中心的上方或下方，与类似的远程系统通信。每个成像系统形成坐在显示器前的人的图像。麦克风同时记录语音。图像和语音例如经由因特网、计算机网络、或者电话网络发送到远程系统，在远程系统处，在显示器上显示图像，并且在扬声器上提供语音。这样，两个（或者更多个）个体可以在一对显示器上同时看见彼此，并且从彼此远离的不同位置可视且可听地彼此通信。这种视频交互增强了通信。
在视频通信系统中期望具有位于个人凝视的点处的成像装置，从而具有眼神接触的印象。然而，这是困难的，因为通信中的人在与相隔很远的人讲话时将会注视显示器，因而给出该人没有注视他或她正在通话的人的印象。
这个问题在例如共同受让的US2008/0106628和US2008/0106629中得到解决，其中，在显示器中设置透明开口并且将一个或更多个数字相机设置在显示器后方，使得凝视方向被导向显示器的人也将凝视至少一个相机，给出与相隔很远的人进行眼神接触的印象。
类似地，US7,034,866描述一种具有穿插的显示和相机元件的组合的显示器相机。US5,340,978描述了一种LCD板和固态图像传感器。US7,535,468公开了一种具有与图像感测元件集成的显示元件的集成感测显示器。US2009/0146967公开了一种显示设备，其包括显示部；光照射部；多个光汇聚透镜；以及多个光接收元件。WO2004/107301公开了与显示器像素混合的微透镜。
在这些不同公开中，图像传感器通常位于显示器后方，被形成得相对厚、集成的结构，该结构具有必须被组装成相对复杂结构的多个单独元件。在一些情况下，所采用的数字相机相对厚以提供适当长的光轴以提供较高的成像。在其它情况下，透镜元件被设置得非常接近于成像元件或者设置在成像元件上，这会使得拍摄的图像的质量劣化。在其它情况下，设置相对少的图像感测元件，降低了所形成的图像的分辨率。因此，相关技术拍摄和显示系统通常遭受降低的图像质量（例如，分辨率和锐度）的问题或厚度超过可能期望的问题。
包含形成发光元件的发光材料的薄膜的发光二极管（LED）在平板显示装置中具有很多优点并且在光学系统中有用。例如，有机LED彩色显示器包括有机LED发光元件的阵列。另选地，可采用无机材料，并且无机材料可包括磷光晶体或者多晶半导体矩阵中的量子点。还可采用其它有机或者无机材料薄膜以控制向发光薄膜材料的电荷注入、输送、或者阻挡，并且是本领域已知的。材料利用封装盖层或者板被布置在电极之间的基板上。当电流流过发光材料时，光从像素发射出来。发射的光的频率取决于所使用的材料的性质。在这种显示器中，可透过基板（底发射器）或透过封装盖（顶发射器）或两者发光。
LED装置可包括构图的发光层，其中在图案中采用不同材料以当电流经过这些材料时发射不同颜色的光。另选地，可采用单个发光层（例如，白光发射器）与滤色器一起形成全彩色显示器。还已知采用不包括滤色器的白子像素。已经提出了一种设计，该设计采用无构图的白光发射器以及包括红、绿、蓝滤色器和子像素以及不滤色的白子像素的四色像素以提高器件效率。
已知的两种用以控制平板显示器件的像素的不同方法：有源矩阵控制和无源矩阵控制。在有源矩阵控制中，控制元件分布在平板基板上。典型地，每个子像素由一个控制元件控制，并且每个控制元件包括至少一个晶体管。例如，在单个有源矩阵有机发光（OLED）显示器件中，每个控制元件包括两个晶体管（一个选择晶体管和一个供电晶体管）以及一个用于存储确定子像素亮度的电荷的电容器。每个发光元件典型地采用一个独立的控制电极和一个公共电极。
现有技术有源矩阵控制元件典型地包括通过光刻工艺而形成晶体管和电容器的薄膜半导体材料，例如硅。薄膜硅可为非晶或多晶。由非晶或多晶硅制成的薄膜晶体管相对较大，且性能比由结晶硅片制成的传统晶体管要低。此外，该薄膜装置典型地表现出局部或大面积的不均匀性，导致采用该材料的显示器件中的明显的不均匀性，并且其制造工艺成本高。
Matsumura等人于美国2006/0055864中讨论了与液晶显示器共同使用的结晶硅基板。Matsumura描述了一种将由第一半导体基板制成的像素控制装置选择性地转移且附加于第二平面显示基板上的方法。并示出该像素控制装置内的线路互联以及从总线和控制电极到像素控制装置的连接。文章“A hemispherical electronic eye camerabased on compressible silicon optoelectronics”in"Nature"vol.454August2008p.748描述了一种基于单个晶体硅的高性能、半球电子眼相机。然而，这些公开未提供集成的图像拍摄和显示设备。
WO2010046643描述了使用小芯片的光学传感器。
因此，存在提高包括具有改进的成像性能的、在紧凑和鲁棒的结构中包含有源矩阵发光元件的集成图像拍摄和显示设备的性能的需要。
发明内容
根据本发明，提供一种用于显示和感测图像的设备，该设备包括：
a）显示基板，其具有位于所述显示基板的器件侧的显示区域；
b）多个像素，所述多个像素位于所述显示基板的所述器件侧的所述显示区域中，每个像素包括控制电极、与所述控制电极隔开的透明电极、以及位于所述控制电极与所述透明电极之间的至少一个发光材料层；
c）多个像素控制小芯片，每个像素控制小芯片与至少一个像素关联并具有独立于所述显示基板的小芯片基板，所述小芯片基板位于所述显示区域中的所述显示基板的器件侧并固定到所述显示区域中的所述显示基板的所述器件侧，每个像素控制小芯片具有至少一个连接焊盘和至少一个像素控制电路；
d）其中，每个像素控制电路通过所述连接焊盘中的一个电连接到关联的像素的所述控制电极，以驱动所述控制电极使所述发光材料透过所述透明电极发射光；
e）一个或者更多个传感器小芯片，每个传感器小芯片具有独立于所述显示基板的小芯片基板，所述小芯片基板位于所述显示区域中的所述显示基板的所述器件侧并且固定到所述显示区域中的所述显示基板的所述器件侧，每个传感器小芯片具有至少一个连接焊盘和用于感测图像并形成感测图像信号的图像传感器阵列；以及
f）透明盖，其与所述显示基板的所述器件侧隔开并固定到所述显示基板的所述器件侧，在所述透明盖上或所述透明盖中形成多个成像透镜，每个成像透镜与图像传感器阵列隔开并对应于图像传感器阵列以在对应的图像传感器阵列上形成像平面。
本发明的优点是在集成显示和图像感测设备的透明盖内或者上设置透镜，可减小设备的整体厚度，并且同时保持充分长的光轴以提供改进的图像质量。要求更少的单独元件，减少复杂度和成本。小芯片中的高度电路集成提供改进的显示图像质量和高分辨率图像传感器阵列的机会，以及使得能够捕捉具有不同属性的多个图像和视频序列的多个成像传感器阵列。例如，通过仅对场景的重要区域进行高分辨率拍摄并且对场景的其余部分进行低分辨率拍摄，可降低带宽。在不要求复杂的透镜或反射镜结构的情况下，可以容易进行三维信息或者在一些实施方式中的立体拍摄。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的集成的拍摄和显示设备的截面图；
图2是根据本发明实施方式的集成的拍摄和显示设备的示意截面图；
图3是根据本发明实施方式的集成的拍摄和显示设备的顶视图；
图4是根据本发明实施方式的集成的拍摄和显示设备的另一个顶视图；
图5是在根据本发明实施方式的集成的拍摄和显示设备中有用的包含透镜元件的盖的截面图；
图6是根据本发明实施方式的像素和小芯片布局的局部示意例示图；
图7是根据本发明另选实施方式的集成的拍摄和显示设备的截面图；
图8是观看者和根据本发明实施方式的集成的拍摄和显示设备的截面例示图；
图9是根据本发明实施方式的集成的拍摄和显示设备的简化截面图；
图10是根据本发明实施方式的像素阵列、像素控制小芯片阵列、以及两个偏移传感器-小芯片矩阵的顶视图；
图11是根据本发明另选实施方式的像素阵列、像素控制小芯片阵列、以及两个偏移的传感器-小芯片矩阵的顶视图；
图12是根据本发明实施方式的具有两个传感器小芯片的基板和具有成像透镜的盖的截面图；以及
图13是根据本发明又一个另选实施方式的像素阵列、像素控制小芯片阵列、以及两个偏移的传感器-小芯片矩阵的顶视图。
因为附图中层厚度的范围很大，所以附图不表示大小。
具体实施方式
参照图1至图3，用于显示和感测图像的设备包括显示基板10，显示基板10具有位于显示基板10的器件侧9的显示区域11。多个像素30（图3）位于显示基板10的器件侧9的显示区域11中，每个像素30（图3）包括与透明电极16隔开的控制电极12A、12B，以及位于控制电极12A、12B与透明电极16之间的至少一个发光材料层14。多个小芯片20，每个多个小芯片20对至少一个像素提供像素控制并且具有独立于显示基板10的小芯片基板28，多个小芯片20位于显示区域11中的显示基板10的器件侧9上并固定到显示区域11中的显示基板10的器件侧9，提供像素控制的每个小芯片20具有至少一个连接焊盘26和至少一个像素控制电路50。像素控制电路50（图2）通过连接焊盘26电连接到关联的像素的控制电极12A、12B以驱动控制电极12A、12B，使得发光材料层14透过透明电极16发射光6A、6B。可在小芯片20中形成一个或更多个传感器阵列23（图1和图2）。另选地，可使用具有传感器阵列的单独的传感器小芯片20B（图3），每个传感器小芯片20B具有独立于显示基板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位于显示区域11中的显示基板10的器件侧9并固定到显示区域11中的显示基板10的器件侧9。每个传感器小芯片20B包括至少一个连接焊盘26，以及用于感测图像并形成感测图像信号的图像传感器阵列23。图像传感器电路52可以被包括以对感测的图像或感测图像信号执行图像处理操作。
具有顶侧41A和与所述顶侧相背且比所述顶侧更接近传感器的底侧41B的透明盖40（图1）与显示基板10的器件侧9隔开并固定到显示基板10的器件侧，多个成像透镜42形成在透明盖40上或透明盖40中，每个成像透镜42与图像传感器阵列23隔开并且对应于图像传感器阵列23，用于在对应的图像传感器阵列23上形成图像平面。平坦化和绝缘层18可以将小芯片20嵌入并提供用于形成电极（12A、12B、16）和发光层14的光滑表面。电极12A、12B可以是反射的并且例如由金属形成，而公共电极16可以是透明的并且例如由诸如氧化铟锡或氧化铟锌的金属氧化物形成。
在本发明的实施方式中，平坦化和绝缘层18将由具有低于2、优选地低于1.6的折射率的材料形成。传感器小芯片将通常由具有大于3的折射率的晶体硅形成。在本发明的实施方式中，平坦化和绝缘层的折射率将小于、优选地远小于图像传感器阵列23的区域中的传感器小芯片的前表面的折射率。在这些实施方式中，光将由发光层发射并且束缚在显示器件中使得横向行进通过基板、发光层和器件的其它层。平坦化或绝缘层的折射率和小芯片的折射率之间的大的差异防止光（通常将以小的入射角撞击在小芯片上）被传感器小芯片吸收而进入图像传感器阵列23。然而，如果平坦化和绝缘层18的折射率几乎等于传感器小芯片的折射率，则在平坦化和绝缘层内束缚的光将进入传感器小芯片内的图像传感器阵列23并且提供大量的光子到图像传感器阵列23，提高噪声基底，并且因此降低图像传感器阵列23的信噪比。然而，通过在传感器小芯片的表面处具有折射率的大的变化，被束缚的光几乎不进入传感器小芯片。尽管在传感器小芯片的表面处的折射率的这个大的变化，因为透镜将来自周围环境的光汇聚到传感器小芯片上，光的大部分将以高入射角撞击传感器小芯片并且进入传感器小芯片以被感测。
图1是本发明实施方式的更详细的截面图，图2提供具有像素控制电路50和图像传感器电路52的小芯片20的简化截面图。图2还例示可选的形成在图像传感器阵列23上的小透镜43。图3的顶视图例示了根据本发明实施方式的整个图像拍摄和显示设备，该图像拍摄和显示设备具有包围像素30、像素控制小芯片20A、传感器小芯片20B的显示区域11，并且包括控制器60和控制电路62。
连接焊盘26可将小芯片彼此电连接并且通过连接导线32（图1）连接到外部控制器60（图3）。连接焊盘还将像素控制电路50连接到像素电极（12A、12B），例如，通过用于驱动红色像素的连接焊盘26R、用于驱动绿色像素的连接焊盘26G、用于驱动蓝色像素的连接焊盘26B和用于驱动白色像素的连接焊盘26W。这些像素的阵列形成全彩色显示器。滤色器24（图1和图7）可位于每个像素30的发光区域以过滤从发光层14发射的光，例如，如果从发光层发射的光是白色的。
小芯片20可包括传感器。在这种实施方式中，小芯片20内的像素控制电路50和图像传感器电路52形成在公共基板28上和公共小芯片20内。另选地（如图3和图7所示），像素控制小芯片20A可以是与传感器小芯片20B分开的小芯片。如图4所示，单独的传感器小芯片20B包括形成图像传感器阵列23的图像传感器元件22的阵列，当暴露于来自场景的透过成像透镜42的图像光8A、8B时，图像传感器阵列23可以形成数字图像（图8）。如图3所示，传感器小芯片20B可以按行和列排列。传感器小芯片20B中的一个可以在两个或更多个像素控制小芯片20A之间横向地设置，使得传感器小芯片20B在显示区域11中与显示控制小芯片20A混合。多个像素控制小芯片20A可形成显示区域11中的第一阵列，并且多个传感器小芯片20B在显示区域11中形成与第一阵列穿插的传感器小芯片矩阵。像素控制小芯片20A的数量可以不同于传感器小芯片20B的数量，例如可以存在比像素控制小芯片20A少的传感器小芯片20B。另选地，像素控制小芯片可以是与传感器小芯片相同的小芯片20。
图像传感器42可被直接模制到位于顶侧41A或底侧41B中的任一侧上、或者在顶侧41A和底侧41B两者上的盖40。另选地，图像透镜42可形成为单个透镜膜44，如图5所示。透镜膜44可与图像传感器阵列23对准地位于盖40的外侧（在盖的与发光层14相背的顶侧41A上）、或者在盖的内侧（在盖40的与发光层14相邻的底侧41B），或者在盖40的外侧和盖40的内侧两者。
小芯片20，并且具体地图像传感器阵列23可以在显示区域11按照使得小芯片20和图像传感器阵列23的可见性降低的方式与像素30布置。小芯片可横向地位于像素之间，例如，控制电极12A、12B可以在公共层内分开并且传感器小芯片20在两个控制电极12A、12B之间横向地设置（如图7所示）。所谓横向设置表示在基板10上的不同位置。传感器小芯片20B可以在与基板10相背的两个控制电极12A、12B侧的层中、或者在两个控制电极12A、12B和基板10之间的层中，与两个控制电极12A、12B处于同一平面内。因而，传感器小芯片20B可以是但是不必须与两个控制电极12A、12B共面。在这些实施方式的任一个中，在电极层内的控制电极12A、12B之间设置有空间，以使光传递到传感器小芯片20B中并且使得有机发光层14发射的光不被传感器小芯片20B遮挡。另选地，控制电极12A、12B的至少一部分可部分透明，并且传感器小芯片在基板10和控制电极12A、12B之间位于部分透明部分下方。
在本发明的集成的显示和图像拍摄设备的另一实施方式中，显示区域内的控制电极与传感器小芯片的至少两个侧面相邻地横向设置。例如，如图6所示，像素30的区域可以与图像传感器23的三个侧面相邻并且可以包括小芯片连接焊盘26。这种布置还可以具有使得滤色器24设置在图像传感器阵列23上并因此使用公共滤色器过滤场景图像光以及发射的光的有用效果。另选地，在具有白光发射器而使得不使用滤色器的RGBW实现方式中，图像传感器23可以被白色像素部分地围绕。图像传感器形成的图像因此可以是彩色图像，并且不必须直接在图像传感器阵列23自身上形成滤色器，因而减少图像传感器阵列23的成本。位于一个或更多个小芯片20上的多个图像传感器阵列23可以位于不同的滤色器24下方以形成全彩色数字图像。
图像传感器和像素控制电路可以被控制为使得图像在像素不输出光时被感测到，由此确保仅仅周围光被用于形成图像。另选地，图像传感器和像素控制电路可被控制使得图像在像素输出光时被感测到，并且拍摄的图像可被补偿以针对发射的光进行调整。
如图7所示，还能够将具有成像透镜42的透镜膜44设置在基板10的与小芯片20所在的器件侧9相背的一侧。小芯片20包括连接焊盘26、26R、26W等被采用以驱动像素电极12A、12B，例如以引导电流通过发光层14到公共电极16。在此情况下，公共电极16可以是反射的。滤色器24可以位于基板10的外部（如所示出的）或者与小芯片20在公共器件侧9。
根据本发明的另一个实施方式，当使用多个图像传感器阵列23时，图像传感器阵列23或图像透镜或者两者可以不同。例如，如图8和图9所示，位于基板10上的两个不同小芯片20可以具有不同的图像传感器阵列23A、23B和透镜42A、42B。图像传感器23A、23B可以具有一系列不同的成像属性或属性的组合，并且可以在大小、分辨率、焦距、图像传感器元件大小、阵列大小、比特深度、曝光时间、光谱灵敏度、光轴、焦平面、拍摄视场、放大率、光灵敏度或任何其它成像特性上不同。例如，图像传感器阵列23A、23B的光谱灵敏度可以在可见光光谱内和光谱外。在图像拍摄装置中可以采用不同的技术，例如，本领域已知的CMOS或CCD技术。透镜42A、42B也可以在大小、焦距、视角和任何其它透镜属性上不同。在基板10的任一侧形成在透镜膜44中的或模制到基板10中的图像透镜42A、42B也可以不同以针对一个或者多个不同传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，在本发明的实施方式中，第一成像透镜和第二传感器小芯片可限定第一光路，第二传感器小芯片和第二成像透镜可限定不同于第一光路的第二光路。在一些实施方式中，光学元件是不同的，或者在其它实施方式中，光路中的光学元件的数量是不同的，或者光学元件的类型和数量两者在与不同传感器小芯片关联的不同光路中均不同。
根据图8和图9所示的本发明的实施方式中，第一传感器小芯片20B可在第一传感器小芯片20B的图像传感器阵列23A上形成场景的第一图像，并且与第二传感器小芯片20C相对应的成像透镜可以在第二传感器小芯片20C的图像传感器阵列23B上形成相同场景的不同于第一图像的第二图像，或者可以在第二传感器小芯片20C的光学传感器上形成相同场景的第一图像的一部分的第二图像。因而，可以产生共同场景的不同但是相关的图像。另选地，不同的图像传感器可以例如通过使用不交叠的视场、或通过控制视角、图像传感器在显示基板上的位置，或者通过使用不同的光轴来形成不同场景的图像。
使用多个图像传感器具有优点。从两个图像传感器形成的数字图像可以组合以形成更高分辨率的数字图像或具有更低噪声的数字图像，或者拼接到一起的全景图像。另外，通过使用不同的光学系统，可以形成不同类型的数字图像，并且可形成合成图像。可以从位于公共显示或不同光轴上的不同点处的图像传感器形成场景内的相同区域或对象的不同视图（视角）。这使得能够例如通过设置在小芯片内或外部计算装置内的图像处理电路从不同视角的图像形成三维图像。聚焦在场景中的不同点处的图像可以组合以形成在背景和前景两者均锐利的数字图像，并且每个图像的锐度可提供关于到场景内的点的距离的信息。按照要求可形成并采用大角度或小角度的图像。例如，通过组合场景内的中心位置的高分辨率图像和更大场景的低分辨率图像，可以形成具有可变分辨率的图像。对于通过将图像部分的分辨率限制成要求更大分辨率的部分来降低带宽或减小图像尺寸，这可以是有用的。
在操作中，控制器根据显示器件的需要接收并处理信息信号，并且将经处理的信号和控制信息发送给设备中的各个小芯片和像素控制电路。经处理的信号包括各个发光像素元件的亮度信息。亮度信息可存储在与每个发光像素元件相对应的模拟或数字存储元件中。小芯片接着激活它们所连接的像素电极。同时或响应于信号，图像传感器可以被激活以在显示前形成场景的数字图像。该数字图像可以通过提供显示的图像的同一信号导线传递到控制器。如果形成了超过一个图像，则每个图像可以被传递到控制器。控制器可以组合或者以其它方式处理图像，或者可以将图像传递到远程计算装置。
本发明具有提供高性能像素驱动电路和高性能图像感测装置两者的优点。通过使用小芯片（例如，具有晶体硅基板），可以构造非常快且小的电路，例如，用于控制、处理或通信。相反，薄膜电路太大并且太慢以至于不能提供这些优点。此外，通过将小芯片集成在基板的形成了发光像素的器件侧，可以采用公共小芯片来控制像素并形成图像信号，降低装置复杂性并且极大地提高集成度并且减小设备的厚度。这提供了高性能和提高的鲁棒性两者。本发明的特别重要的特征是将图像透镜集成到系统中。通过将透镜到盖中或盖上，形成了机械鲁棒且非常薄的结构。同时，图像透镜与图像传感器隔开提供了更长的光轴，使得在图像传感器阵列23上形成更高质量的图像。这与直接将透镜设置在图像传感器上的透镜系统相反，降低了图像质量，或者将传感器设置在显示设备外部，增加了厚度并且降低了机械鲁棒性。
此外，在非常大的显示器内将高性能像素驱动电路与高性能图像感测装置集成为一体提供了其它优点和机会。在一些实施方式中，可以向像素驱动电路提供控制信号并同时与向图像感测装置提供控制信号，使得图像感测装置的照明条件被控制。例如，在图像感测装置活动的时间周期中，高性能像素驱动电路可中断电流到显示器的发光元件的流动，使得在图像拍摄期间减少由于从发光元件的发射的光而导致的闪烁。另选地，在图像感测装置活动的时间周期中，高性能像素驱动电路可提供非常高水平的照明，以在环境内提供更大的照明以照亮传感器。这些或它条件可针对整个显示器同时进行，或者可针对显示器的不同区域进行。例如，在一些实施方式中，像素驱动电路可以在显示器的一侧提供非常高水平的照明，而在显示器的另一侧的图像感测装置活动以提供特定阴影图案或消除诸如红眼的特定成像缺陷。
可通过提供基板（例如市场上用于显示器件的玻璃基板）来创建本发明的图像显示和拍摄设备。可以在基板上形成粘接层，并且小芯片通过利用例如在共同未决的共同受让的美国专利申请No.12/191,478中教导的工艺而印刷到粘接层上。粘接层接着被固化并且在小芯片上形成后续的掩埋层。可使用常规的光刻处理来形成通过通孔连接到小芯片上的连接焊盘的导线。可使用ITO或者金属例如通过溅射或蒸发来形成电极，并且通过使用光刻处理电连接到小芯片。气相沉积处理可接着沉积有机层。可在有机层上沉积顶部电极（例如金属或金属氧化物制成）以形成有机发光二极管。
附加的总线（例如，使用连接导线32）可提供各种信号，包括时序（例如，时钟）信号、数据信号、选择信号、电力连接或接地连接。信号可以是模拟的或数字的，例如数字地址或数据值。模拟数据值可以提供为电荷或电压。存储寄存器可以是数字的（例如，包括触发器（flip flop））或模拟的（例如，包括用于存储电荷的电容器）。
在本发明的一个实施方式中，显示装置是有机发光二极管（OLED）显示器。控制器可实现为小芯片并固定到基板。控制器可以位于基板的边缘，或者可以设置在基板外部并包括常规的集成电路。还要注意，可提供单独的控制器以向小芯片提供图像数据和获得且合成拍摄的图像。用于合成拍摄的图像的控制器将从多个传感器小芯片20接收图像数据并且从所述图像数据组成一个或更多个图像。这个控制器可利用这个数据进一步进行其它有用的动作，包括针对处在显示器面并与显示器交互的一个或更多个用户进行面部或其它生物特征识别、面部检测、姿势或视场确定、手和手指跟踪以及手势识别。
根据本发明的各个实施方式，可以按照多个方式构建小芯片，例如用沿着小芯片的长度维度的一行或两行连接焊盘。可以使用多种材料并且可使用在装置基板上沉积的各个方法来形成互联总线和导线。例如，互联总线和导线可以是金属的（通过蒸发或溅射），例如铝或铝合金、镁或者银。另选地，可由固化的导电墨水或金属氧化物制成互联总线和导线。在一个成本上有利的实施方式中，互联总线和导线在单个层中形成。
本发明对采用大的装置基板（例如，玻璃、塑料、或者箔）的多像素装置实施方式特别有用，其中在装置基板上以规则排列方式布置多个小芯片。每个小芯片20可以根据小芯片中的回路以及响应于控制信号而控制在装置基板上形成的多个像素。单独的像素组或多个像素组可以位于分块元件上，其可以被组装以形成整个显示器。
根据本发明，小芯片在基板上方提供分布式像素控制电路。小芯片与装置基板相比是相对小的集成电路并且包括电路，所述电路包括在独立的基板上形成的导线、连接焊盘、诸如电阻器或电容器的无源部件，或者诸如晶体管或二极管的有源部件。小芯片与显示基板分开制造并且接着应用于显示基板。这些工序的细节例如可在以下找到：US6,879,098、US7,557,367、US7,622,367、US20070032089、US20090199960和US20100123268。
优选地使用用于制造半导体器件的已知工艺使用硅或绝缘体上硅（SOI）晶片制造小芯片。每个小芯片接着在附接到装置基板之前被分离。因此每个小芯片的结晶基底可被认为是从器件基板分离的基板，并且之上布置有小芯片回路。因此，多个小芯片具有与器件基板分开并且彼此分离的对应的多个基板。具体地，独立基板与之上形成有像素的基板分离，并且独立的小芯片基板的面积总计小于器件基板的面积。
小芯片可以具有用以提供性能较高的有源元件的结晶基板，该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。小芯片的厚度最好为100μm或更薄，更好地为20μm或更薄。这样有助于将可采用传统旋涂或幕涂技术来涂覆的粘合剂和平坦化材料形成于小芯片上方。根据本发明的一实施方式，形成于结晶硅基板上的小芯片排列成几何阵列，并以粘合剂或平坦化材料与器件基板接合。小芯片的表面上的连接焊盘用于将每个小芯片连接至信号线路、电源总线和电极以驱动像素。小芯片可以控制至少四个像素。
由于小芯片形成于半导体基板中，所以小芯片的电路可使用现代光刻工具来形成。利用这种工具，可容易获得0.5微米或更小的特征尺寸。例如，现代半导体制造生产线可实现线宽90nm或45nm，并可用于制作本发明的小芯片。但是，在将小芯片装配到显示基板上后，该小芯片仍需要用于实现与设置在小芯片上方的线路层电连接的连接焊盘。这些连接焊盘的尺寸基于显示基板上所使用的光刻工具的特征尺寸（如5μm）和小芯片与线路层的对准状况（如±5μm）来决定。因此，连接焊盘可为例如15μm宽且焊盘之间的间隔为5μm。这表明这种焊盘一般会明显大于形成于小芯片中的晶体管电路。可总体上在晶体管上方的chiplet上的金属化层中形成焊盘。期望制造具有尽量小的表面面积的小芯片以得到低的制造成本。
这种焊盘一般可形成在晶体管上方的小芯片上的金属化层中。期望使小芯片的表面积尽可能地小以能够降低制造成本。
通过采用具有独立基板（如含结晶硅）的小芯片可获得性能较高的器件，而该基板具有性能高于直接形成于基板（如非晶硅或多晶硅）上的电路的电路，提供了具有更高性能的器件。由于结晶硅不仅具有较高的性能还具有较小的有源元件（如晶体管），所以电路尺寸被大大缩小。有用的小芯片也可以采用微机电（MEMS）结构来形成，如Yoon,Lee,Yang和Jang于Digest of Technical Papers of the Society forInformation Display,2008,3.4p.13的“A novel use of MEMs switches in drivingAMOLED”中所描述的。
器件基板可包括玻璃以及线路层，该线路层由汽化/溅镀金属或金属合金（如铝或银）制成，并形成于以该领域中公知的光刻技术进行构图的平坦化层（如树脂）的上方。小芯片可采用集成电路领域中非常确定的传统技术来形成。
通过恰当地组织传感器小芯片矩阵，结合所选择的用于对应的图像传感器阵列23的光路，利用本发明可解决各种各样的有用应用。
参照图10，在本发明的一个实施方式在，传感器小芯片被组织为传感器小芯片（例如，20B、20C）的两个传感器小芯片矩阵25A、25B，每个传感器小芯片具有图像传感器阵列（例如，图9的23A、23B）。图10、图11和图13中的传感器小芯片矩阵25A、25仅包括虚线矩形内的小芯片。两个传感器小芯片矩阵中的一个（例如，25A）在行方向或列方向上与另一个传感器小芯片矩阵（例如，25B）横向偏移，使得能够感测到共同场景的具有略微不同视角的不同图像。这些有关的图像包括立体图像对。
显示基板10上的传感器小芯片20B可以布置在第一水平多行和第一竖直多列而形成第一传感器小芯片矩阵，第二水平多行和第二竖直多列第二小芯片20C形成第二传感器小芯片矩阵，使得第一竖直列和第二竖直列彼此水平偏移。总体上，第一列和第二列在不与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对第一列和第二列45度角，其中第一列和第二列平行。行和列的位置可以简单地互换，使得行变成列并且列变成行。行和列可以是正交或非正交。传感器小芯片20B和20C可以穿插在像素控制小芯片20A之间。
参照图11，在另一实施方式中，传感器小芯片20B可以全部横向地位于传感器小芯片20C的一侧。在这个布局中，传感器小芯片20B和20C可以模仿人的头部的左眼和右眼。
因为传感器小芯片20B与传感器小芯片20C在显示基板10上具有略微不同的物理位置，所以各个传感器小芯片矩阵感测到的图像可以形成立体图像对。
在另一有用的应用中，被各个图像小芯片矩阵感测到的图像可被拼接到一起以形成全景图像。感测到的图像可包括部分交叠的场景信息。这种交叠使得交叠图像能够被正确地接合并且场景的不交叠的部分用于增加组合的图像的大小。
通过采用通过通信链路连接的两个集成的成像设备，可以在常规的二维视频会议系统中使用在拍摄场景的图像的同时显示图像的集成的成像设备。第一观看者在一个设备所捕捉到的图像被传递到另一个设备的显示器并且在该另一个显示器由第二观看者观看，并且反之亦然。
参照图12，在成像设备的这种排布方式的实施方式中，形成观看者的立体图像对的两个不同视角的图像可以被各个显示器中的图像传感器拍摄到。两个图像被传递到远程成像显示设备并且交替地呈现。观看者佩戴主动切换型眼镜，这种眼镜允许立体图像对的两个图像中的一个图像被一只眼睛感知，并且两个图像中的另一个图像被另一只眼睛感知。在另一个另选方式中，可在成像设备的像素上方设置柱状透镜，以在立体图像对的每个图像相对于柱状透镜被显示器呈现以发射光到单独的眼睛时提供无需眼镜的3D图像。因而，本发明可有效地用于3D显示和视频会议系统。
在本发明的另一个实施方式中，图像显示和感测设备包括选择的设计观看距离74。与第一传感器小芯片矩阵25A关联的第一成像透镜阵列45A具有多个成像透镜42C，每个成像透镜42C具有第一光轴46A。与第二传感器小芯片矩阵25B关联的第二成像透镜阵列45B具有多个成像透镜42D，每个成像透镜42D具有第二光轴46B。每个成像透镜的相应光轴被优选地对准以对应于相应的传感器小芯片矩阵中的恰好一个图像传感器阵列；例如，每个传感器小芯片具有自己的成像透镜。这有利地减少了传感器小芯片矩阵之间的串扰。
第一光轴46A、第二光轴46B在显示器前面的观看距离74处交叉，观看距离74优选的是2到20英尺（0.6096米至6.096米）。该交叉距离是针对该显示器的设计观看距离74。通过这个布局，所产生的立体图像对将模仿用户的眼睛汇聚到位于显示器的设计观看距离处的物平面。对于不同的图像传感器阵列，可使用不同的透镜来形成多个立体图像对。
参照图11，在另一个实施方式中，与第一传感器小芯片矩阵25A中的第一传感器小芯片20B的图像传感器阵列（未示出）相对应的成像透镜可具有和与第二传感器小芯片矩阵25B中的第二传感器小芯片20C的图像传感器矩阵（未示出）相对应的成像透镜不同的焦距。这个焦距的差异允许利用一个传感器小芯片矩阵25A聚焦感测相对较近的场景并且利用另一个传感器小芯片矩阵25B聚焦感测相对较远的场景。
参照图13，在一个实施方式中，第一传感器小芯片矩阵25A具有比第二传感器小芯片矩阵25B更多的传感器小芯片，以感测分辨率较高的一个场景。基板10上位于控制像素30的像素控制小芯片20A之间的传感器小芯片20C的数量比传感器小芯片20B的数量大。
参照图9，在一个实施方式中，与第一传感器小芯片矩阵（例如，图10中的25A）相对应的成像透镜42A具有比与第二传感器小芯片矩阵（例如，图10的25B）相对应的成像透镜42B小的的视角。
在另一个实施方式中，传感器小芯片可在例如通过在不同频率利用图像传感器阵列获取场景的图像以不同的时间速率对场景进行采样，使得第一传感器小芯片矩阵具有第一图像采样率并且第二传感器小芯片矩阵具有与第一图像采样率不同的第二图像采样率。这可以例如在具有迅速变化的部分（即，空间分布区域）和相对静止的部分的场景中有用。例如，在具有高程度的手势信息（例如，符号语言解释）的场景中，场景中的人的手、手指和面部迅速改变，并且背景缓慢改变。通过以比缓慢改变的部分快得多的图像采样速率来拍摄场景的迅速变化部分，与以较快的图像采样率采样整个场景相比，减少了带宽，但是保留了场景中的重要信息的真实度。
在本发明的其它实施方式中，例如，如图10所示，提供了多组传感器小芯片，每个组中的传感器小芯片按照水平行和竖直列排列，形成传感器小芯片矩阵25A、25B，其中每个图像传感器阵列（未示出）感测光的不同频率以产生多颜色图像的不同颜色的帧。在这个布局中，使传感器小芯片矩阵25A、25B在水平或竖直方向上穿插以使得到传感器小芯片矩阵25A、25B在可能的情况下提供类似的场景视角，这可以是很有用的。图10例示了两个穿插的传感器小芯片矩阵25A、25B。然而，可使用超过两个传感器小芯片矩阵来获取用于全彩色图像的颜色平面（未示出）。例如，与红、绿和蓝色传感器小芯片矩阵中的其它两种传感器相比，红传感器小芯片矩阵可以对红光更灵敏，绿传感器小芯片矩阵可以对绿光更灵敏，并且蓝传感器小芯片矩阵可以对蓝光更灵敏。“红”、“绿”和“蓝”可按本领域已知的那样以不同方式定义。例如，“红”可以是指具有作为其最高的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。另选地，“红”可以是指具有大于570nm的主波长的光。“蓝”可以是指具有小于490nm的主波长的光，并且“绿”是指具有570nm和490nm之间的主波长的光。
绿传感器小芯片矩阵的成像透镜可以具有比红或蓝传感器小芯片矩阵中的任一个的成像透镜窄的视角，或者绿传感器小芯片矩阵的传感器小芯片的数量可以大于红或蓝传感器小芯片矩阵中的任一个的成像透镜的数量。在一个实施方式中，这些特征一起使用。绿传感器小芯片矩阵中的每个图像传感器阵列提供小场景区域的高分辨率绿色帧，红传感器小芯片矩阵和蓝传感器小芯片矩阵中的每个图像传感器阵列提供大场景区域的低分辨率红色帧或绿色帧。
在各个实施方式中，这两个特征可以独立使用。在一个实施方式中，绿传感器小芯片矩阵中的传感器小芯片的数量分别与红传感器小芯片矩阵和蓝传感器小芯片矩阵中的传感器小芯片的数量相同，但是绿传感器小芯片矩阵中的每个图像传感器阵列提供小场景区域的高分辨率绿色帧，而红传感器小芯片矩阵和蓝传感器小芯片矩阵中的每个图像传感器阵列提供大场景区域的低分辨率的红色帧或蓝色帧。在另一个实施方式中，绿传感器小芯片矩阵中的传感器小芯片的数量分别大于红传感器小芯片矩阵中的传感器小芯片的数量和蓝传感器小芯片矩阵中的传感器小芯片的数量，并且红、绿和蓝传感器小芯片矩阵中的每个图像传感器阵列提供与各个图像传感器阵列相同大小的场景区域的相应帧。与在全部三个颜色阵列中使用相同数量和视角的传感器小芯片相比，使用这些特征中任一个或者两者一起使用，以减少的带宽成本提供亮度细节的改进的分辨率（其与绿光最紧密相关）。
在另一个实施方式中，传感器小芯片的第四个水平行和第四个竖直列可形成宽带传感器小芯片矩阵。宽带传感器小芯片矩阵的传感器小芯片可以穿插有红、绿和蓝小传感器小芯片矩阵的传感器小芯片，并且可对宽带（具有两个或者更多个光谱峰值）光或白光灵敏。在这种情况下，宽带传感器小芯片矩阵的成像透镜可具有与红、绿或蓝传感器小芯片矩阵的成像透镜不同的视角，并且宽带传感器小芯片矩阵中的传感器小芯片的数量可以与红、绿或蓝传感器小芯片矩阵中的小芯片的数量不同。
在另一个实施方式中，例如如图8和图9所示，在第一传感器小芯片20B中的第一图像传感器阵列23A的上方设置了具有第一焦距7A的第一成像透镜42A，并且在第二传感器小芯片20C的第二图像传感器阵列23B的上方设置了具有第二焦距7B的第二成像透镜42B。传感器小芯片、成像透镜和图像传感器阵列可以自己形成为阵列。在这个实施方式中，提供用于针对每个像素确定由第一图像传感器阵列23A捕捉的图像数据和由第二图像传感器阵列23B捕捉的图像数据的相对锐度的电路，接着使用这个相对锐度来确定到由每个传感器小芯片矩阵捕捉的一个或更多个对象的相对距离。
例如，如果第一焦距7A小于第二焦距7B并且在图像的第一场景区域72A内由第一图像传感器阵列23A捕捉的图像数据被确定为比由第二图像传感器阵列23B捕捉的图像数据更锐利，则图像的场景区域72A中的对象处在比第二焦距7B更接近第一焦距7A的距离处。在同一图像的第二场景区域72B中，如果由第二图像传感器阵列23B捕捉的图像数据比由第一图像传感器阵列23A捕捉的对应的图像数据更锐利，则图像的第二场景区域72B中的对象处在比第一焦距7A更接近第二焦距7B的距离处，因此比图像的第一场景区域72A中的对象更远。
可以采用具有其它焦距的附加透镜以进一步区分场景内的距离。如图9所示，不同的透镜42A、42B可以被用于每个传感器小芯片矩阵（未示出）中的每个传感器小芯片20B、20C中的每个图像传感器阵列23A、23B，或者如图1所示，单个透镜42可以被用于特定传感器小芯片矩阵中的多个小芯片20中的图像传感器阵列23。
换句话说，返回参照图8，可使用相对锐度的程度来近似图像的区域中的对象的距离。也就是说，可以使用由第一图像传感器阵列23A和第二图像传感器阵列23B捕捉的边缘的相对宽度来近似焦距7A、7B之间的距离。例如，针对图像的区域中的对象，如果该对象被第二传感器小芯片20C中的图像传感器阵列23B捕捉时的边缘的宽度是利用第一传感器小芯片20B中的图像传感器阵列23A捕捉时的边缘的宽度的三分之一，则该对象被确定为在第一焦距7A和第二焦距7B之间的距离的3/4位置处。
本发明可在具有多像素结构的装置中采用。具体地，本发明可用于有机或无机LED装置，并且在信息显示设备中特别有用。在优选实施方式中，在例如在US4,769,292和US5,061,569中公开的由小分子或聚合物OLED构成的平板OLED装置中采用本发明，但不限于此。可采用例如US2007/0057263中教导的采用在多晶半导体矩阵中形成的量子点、并且采用有机或者无机电荷控制层的的无机装置、或者混合有机/无机器件。有机或无机发光显示器的很多组合和变型可用于制造这种装置，包括具有顶部发射器架构的有源矩阵显示器。
此外，显示装置可以是传统的二维显示器，或者可以是立体显示器，包括用于将发光元件成像到空间中的不同位置的透镜（例如在共同受让共同未决的美国专利申请No.12/608,049中所讨论的）。在这些实施方式中，可以类似于成像透镜42的形成来形成用于将发光元件成像的透镜。这些用于在发光元件上成像的透镜可以形成在与成像透镜42相同的基板上，并且与显示基板10的器件侧9隔开并固定到显示基板10的器件侧9。
参照特定优选实施方式详细描述了本发明，但是应理解，可在本发明的实质和范围内进行各种变型和修改。
部件列表
6A、6B      发射的光
7A、7B      焦距
8、8A、8B   图像光
9           显示基板器件侧
10          显示基板
11          显示区域
12A、12B    像素控制电极
14          发光层
16          公共透明电极
18          绝缘平坦化层
20          小芯片
20A         像素控制小芯片
20B         传感器小芯片
20C         传感器小芯片
22          图像传感器元件
23          图像传感器阵列
23A、23B    图像传感器阵列
24          滤色器
25A、25B    传感器-小芯片矩阵
26          小芯片互联焊盘
26R         红像素连接焊盘
26G         绿像素连接焊盘
26B         蓝像素连接焊盘
26W         白像素连接焊盘
28          小芯片基板
30          像素
32          连接导线
40          盖
41A         盖侧面
41B         盖侧面
42、42A、42B、42C、42D  成像透镜
43          小透镜
44          透镜膜
45A、45B    成像透镜阵列
46A、46B    光轴
50          像素控制电路
52          图像传感器电路
60          控制器
62          控制电路
70          个人
72A、72B    场景区域
74          观看距离

Claims (37)

1.一种用于显示和感测图像的设备，该设备包括：
a）显示基板，其具有位于所述显示基板的器件侧的显示区域；
b）多个像素，所述多个像素位于所述显示基板的所述器件侧的所述显示区域中，每个像素包括控制电极、与所述控制电极隔开的透明电极、以及位于所述控制电极与所述透明电极之间的至少一个发光材料层；
c）多个像素控制小芯片，每个像素控制小芯片与至少一个像素关联并且具有独立于所述显示基板的小芯片基板，所述小芯片基板位于所述显示区域中的所述显示基板的所述器件侧上方并且附接到所述显示基板的所述器件侧，每个像素控制小芯片具有至少一个连接焊盘和至少一个像素控制电路；
d）其中，每个像素控制电路通过所述连接焊盘中的一个电连接到所关联的像素的所述控制电极，以驱动所述控制电极使所述发光材料透过所述透明电极发射光；
e）一个或更多个传感器小芯片，每个传感器小芯片具有独立于所述显示基板的小芯片基板，每个传感器小芯片的小芯片基板位于所述显示区域中的所述显示基板的所述器件侧上方，并且附接到所述显示区域中的所述显示基板的所述器件侧，每个传感器小芯片具有至少一个连接焊盘和用于感测图像并形成感测的图像信号的图像传感器阵列；以及
f）透明盖，其与所述显示基板的所述器件侧分开并且固定到所述显示基板的所述器件侧，在所述透明盖上或所述透明盖中形成多个成像透镜，每个成像透镜与图像传感器阵列隔开并且对应于所述图像传感器阵列以在对应的图像传感器阵列上形成成像平面。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，至少一个像素控制小芯片还包括传感器小芯片。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器小芯片中的至少一个横向地设置在所述像素控制小芯片中的两个或更多个之间。
4.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括至少一个滤色器，所述滤色器过滤由至少一个像素发射的光并且过滤由所述至少一个图像传感器感测到的光。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，多个传感器小芯片在所述显示区域中按行和列布置。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述透明盖具有顶侧和与所述顶侧相背的比所述顶侧更接近所述传感器小芯片的底侧，所述设备还包括形成在所述透明盖的所述顶侧或所述底侧中的至少一个成像透镜。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述透明盖具有顶侧和与所述顶侧相背的比所述顶侧更接近所述传感器小芯片的底侧，所述设备还包括位于所述透明盖的所述顶侧或位于所述透明盖的所述底侧的其中形成有成像透镜的第一膜。
8.根据权利要求5所述的设备，其中，所述透明盖具有顶侧和与所述顶侧相背的比所述顶侧更接近所述传感器小芯片的底侧，所述设备还包括位于所述盖的与所述第一膜相背侧上的其中形成有成像透镜的第二膜。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，像素控制小芯片的数量不同于传感器小芯片的数量。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器小芯片横向地设置在两个控制电极之间。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，控制电极的至少一部分部分透明，并且传感器小芯片位于该部分透明部分下方。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述显示区域内的控制电极与传感器小芯片的至少两个侧面横向地相邻设置。
13.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括第一成像透镜和第二成像透镜，并且其中，与第一传感器小芯片相对应的所述第一成像透镜不同于与第二传感器小芯片相对应的所述第二成像透镜。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一成像透镜具有比所述第二成像透镜宽的视角。
15.根据权利要求1所述的设备，其中，第一传感器小芯片中的所述图像传感器阵列不同于第二传感器小芯片中的所述图像传感器阵列。
16.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括第一成像透镜、第二成像透镜、第一传感器小芯片和第二传感器小芯片，其中，所述第一成像透镜和第一传感器小芯片限定第一光路，并且所述第二成像透镜和所述第二传感器小芯片限定不同于所述第一光路的第二光路。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述第一图像传感器阵列具有与所述第二图像传感器阵列不同的分辨率、大小、光谱灵敏度、光轴、焦平面或灵敏度。
18.根据权利要求1所述的设备，其中，与第一传感器小芯片相对应的所述成像透镜在所述第一传感器小芯片的所述图像传感器阵列上形成场景的第一图像，并且与第二传感器小芯片相对应的所述成像透镜在所述第二传感器小芯片的所述图像传感器阵列上形成同一场景的不同于所述第一图像的第二图像，或者在所述第二传感器小芯片的所述光学传感器上形成同一场景的所述第一图像的一部分的第二图像。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述第一图像和所述第二图像包括公共对象的图像，并且所述设备还包括图像处理电路，所述图像处理电路计算所述公共对象的三维图像。
20.根据权利要求1所述的设备，其中，与第一传感器小芯片相对应的所述成像透镜在所述第一传感器小芯片的所述图像传感器阵列上形成第一场景的第一图像，并且与第二传感器小芯片相对应的所述成像透镜在所述第二传感器小芯片的所述图像传感器阵列上形成不同于所述第一场景的第二场景的第二图像。
21.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括位于所述基板上方的平坦化层，并且其中，所述传感器小芯片被嵌入所述平坦化层中，所述平坦化层具有第一折射率，所述传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.根据权利要求1所述的设备，其中，多个传感器小芯片布置在第一多行和第一多列中而形成第一传感器小芯片矩阵，并且第二多行和第二多列小芯片形成第二传感器小芯片矩阵，并且其中，所述第一传感器小芯片矩阵和所述第二传感器小芯片矩阵在不与所述第一多列或所述第二多列平行的方向上彼此偏移。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述第一传感器小芯片矩阵的所述图像传感器阵列感测场景信息的第一图像，并且所述第二传感器小芯片矩阵的所述图像传感器阵列感测场景信息的第二图像，并且所述第一图像和所述第二图像一起形成立体图像对。
24.根据权利要求22所述的设备，其中，所述第一传感器小芯片矩阵的所述图像传感器阵列感测与所述第二传感器小芯片矩阵的所述图像传感器阵列感测到的图像的场景信息部分交叠的场景信息的图像。
25.根据权利要求22所述的设备，其中，所述第一传感器小芯片矩阵的所述传感器小芯片横向地穿插在所述第二传感器小芯片矩阵的所述传感器小芯片之间。
26.根据权利要求22所述的设备，其中，所述第一传感器小芯片矩阵的全部所述传感器小芯片横向设置在所述第二传感器小芯片矩阵的所述传感器小芯片的一侧。
27.根据权利要求22所述的设备，其中，所述设备具有在显示器前的2到20英尺的选择的设计观看距离，所述设备还包括：
g）包括多个成像透镜的第一成像透镜阵列，每个成像透镜具有恰好与所述第一传感器小芯片矩阵中的所述图像传感器阵列中的一个相对应的第一光轴；
h）包括多个成像透镜的第二成像透镜阵列，每个成像透镜具有恰好与所述第二传感器小芯片矩阵中的所述图像传感器阵列中的一个相对应的第二光轴；并且
i）其中，所述第一光轴和所述第二光轴在针对所述显示器的所述设计观看距离交叉。
28.根据权利要求22所述的设备，其中，与所述第一传感器小芯片矩阵的所述图像传感器阵列相对应的所述成像透镜的焦距不同于与所述第二传感器小芯片矩阵的所述图像传感器阵列相对应的所述成像透镜的焦距。
29.根据权利要求22所述的设备，其中，所述第一传感器小芯片矩阵具有比所述第二传感器小芯片矩阵多的传感器小芯片。
30.根据权利要求29所述的设备，其中，所述第一传感器小芯片矩阵的所述成像透镜具有比所述第二传感器小芯片矩阵的所述成像透镜窄的视角。
31.根据权利要求29所述的设备，其中，所述第一传感器小芯片矩阵具有第一图像采样率，并且所述第二传感器小芯片矩阵具有不同于所述第一图像采样率的第二图像采样率。
32.根据权利要求1所述的设备，其中，
a）多个传感器小芯片布置在第一多个水平行和第一多个竖直列中而形成红传感器小芯片矩阵，第二多个水平行和第二多个竖直列传感器小芯片形成绿传感器小芯片矩阵，并且第三多个水平行和第三多个竖直列传感器小芯片形成蓝传感器小芯片矩阵，所述红传感器小芯片矩阵、所述绿传感器小芯片矩阵和所述蓝传感器小芯片矩阵的所述传感器小芯片在水平或竖直方向上彼此穿插；以及
b）所述红传感器小芯片矩阵、所述绿传感器小芯片矩阵和所述蓝传感器小芯片矩阵中的所述图像传感器阵列分别对于红光、绿光和蓝光比其它两个传感器小芯片矩阵中的所述图像传感器阵列更灵敏。
33.根据权利要求32所述的设备，其中，所述绿传感器小芯片矩阵的所述成像透镜具有比所述红传感器小芯片矩阵或所述蓝传感器小芯片矩阵的所述成像透镜窄的视角。
34.根据权利要求32所述的设备，其中，所述绿传感器小芯片矩阵的传感器小芯片的数量大于所述红传感器小芯片矩阵或所述蓝传感器小芯片矩阵中的小芯片的数量。
35.根据权利要求32所述的设备，该设备还包括：形成宽带传感器小芯片矩阵的第四水平行和第四竖直列的传感器小芯片，所述宽带传感器小芯片矩阵的所述传感器小芯片与所述第一传感器小芯片矩阵、第二传感器小芯片矩阵和第三传感器小芯片矩阵的所述传感器小芯片穿插，并且其中，所述宽带传感器小芯片矩阵的所述图像传感器阵列对宽带光或白光灵敏。
36.根据权利要求35所述的设备，其中，所述宽带传感器小芯片矩阵的所述成像透镜具有与所述红传感器小芯片矩阵、所述绿传感器小芯片矩阵或所述蓝传感器小芯片矩阵的所述成像透镜不同的视角。
37.根据权利要求32所述的设备，其中，所述宽带传感器小芯片矩阵中的所述传感器小芯片的数量与所述红传感器小芯片矩阵、所述绿传感器小芯片矩阵或所述蓝传感器小芯片矩阵中的小芯片的数量不同。
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