JPH08137409A - 光電パッケージに一体化された二重画像表示装置 - Google Patents

光電パッケージに一体化された二重画像表示装置

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JPH08137409A
JPH08137409A JP7275131A JP27513195A JPH08137409A JP H08137409 A JPH08137409 A JP H08137409A JP 7275131 A JP7275131 A JP 7275131A JP 27513195 A JP27513195 A JP 27513195A JP H08137409 A JPH08137409 A JP H08137409A
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JP
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JP7275131A
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Michael S Lebby
マイケル・エス・レビー
Karen E Jachimowicz
カレン・イー・ジャチモワイズ
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Motorola Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が比較的容易で安価な、 直視型表示装
置および大きな視覚的表示装置を含む、小型二重画像表
示装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 二重画像表示装置は、取り付け構造（６
６）上に取り付けられ少なくとも１つの実像を発生する
実像発生手段（６５）と、取り付け構造上に支持され画
像を光入力で受け光出力（７５）で直視可能な拡大画像
を発生する低倍率光学系（６４）と、取り付け構造上に
支持され画像を光入力で受け、光出力（６７）に拡大虚
像を発生する高倍率光学系（６２）とを含む。画像発生
手段用電気接続部（８１，８２）が、取り付け構造を通
じて設けられる。この装置は、ページャ、セルラ電話機
等と共に動作するように設計されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置(image m
anifestation apparatus)に関し、更に特定すれば、一
体化光学パッケージ内に形成された二重画像表示装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】デジタル信号を用い送信する周波数を更
に高めることによって、遠隔地にある携帯用装置に送信
可能なメッセージは、増々大量かつ複雑になっている。
携帯用通信受信機ならびにセルラおよびコードレス電話
機、ページャ、データ・バンク等のようなその他の携帯
用電子機器は、増々普及しつつある。ある場合には、新
規なページャによって、英数字および／またはグラフィ
ックを含む完全なメッセージを送ることも可能となって
いる。このように、例えば、ページャによって、完全な
メッセージを特定の受信者(recipients)に送ることでき
る。
【０００３】また、多くの場合、通信用トランシーバ上
に視覚的表示装置(visual display)を備え、受信したメ
ッセージ、実際にダイアルした番号、およびその他の些
細であるが重要な情報を操作者に供給することが望まし
い。問題は、従来の通信用受信機上の視覚的表示装置は
サイズが過度に限定されており、しかも実用的な表示を
行うために比較的高い電気エネルギと十分に大きな面積
とを必要とすることである。このように、現行の視覚的
表示装置は一般的に短い情報を表示するには十分である
ものの、大きな英数字および／またはグラフィックによ
るメッセージを表示することはできない。
【０００４】従来技術では、例えば、液晶表示装置、直
視型発光ダイオード等を利用して視覚的表示を発生する
のが一般的である。これらを用いると非常に大きくかさ
ばる表示装置となるので、トランシーバのサイズがかな
り大型化し、しかも比較的大量の電力を必要とする。更
に、かかる表示装置をページャ上で用いる場合、受信可
能なメッセージの量、そして多くの場合メッセージの形
式が非常に限定される。
【０００５】携帯用電子装置内の少量の空間を利用しつ
つ、長いメッセージを表示可能にしたある種の装置が提
案されている。一例では、従来技術は走査ミラー(scann
ingmirror)を備えて視覚的表示を生成するものがある
が、この場合も比較的大量の電力を必要とし、非常に複
雑で衝撃に敏感である。また、走査ミラーが装置内に振
動を起こし、表示を見る際の快適性や容認性(acceptabi
lity)を大きく損ねている。
【０００６】単一半導体チップ上に発光ダイオード・ア
レイを用いて表示を生成する試みが行われている。一般
的に、半導体チップ即ち集積回路は、プリント回路基板
等の上に実装され、外部回路にチップを接続するために
受け入れられている方法は、標準のワイヤ・ボンド技術
を用いることである。しかしながら、比較的大きな電気
的構成物または素子のアレイが形成された半導体チップ
を接続する場合、標準ワイヤ・ボンド技術では非常に困
難になる。例えば、発光素子の比較的大きなアレイ（例
えば、１０，０００個、即ち１００ｘ１００よりも大き
なアレイ）が、ピッチ（中心対中心の分離距離）Ｐで半
導体チップ上に形成されている場合、半導体チップの周
囲に設けられるボンド用パッドは２Ｐのピッチを有する
ことになる。２Ｐという値になるのは、ボンド・パッド
間の距離をできるだけ大きくするために、外周の対向縁
まで到達する行および列をそれぞれ一つ置きの行および
列としているためである。
【０００７】現時点では、４．８ミリインチのピッチを
有するボンド・パッドからのワイヤ・ボンド相互接続部
が、実施可能な最良のものである。したがって、上述の
１００ｘ１００個の発光ダイオード・アレイでは、半導
体チップ外周上のボンド・パッドは、最少ピッチが４．
８ミリインチとなり、５０個のボンド・パッドが外周の
各縁に沿って位置付けられることになる。アレイの中に
含まれる素子が増えるに連れて、より多くのボンド・パ
ッドが必要となり、そのために追加されるボンド・パッ
ドを収容するための外周のサイズは更に大きな比率で増
大する。即ち、ボンド・パッドの最少ピッチが４．８ミ
リインチであるので、チップのサイズに影響を与えない
ようにすると、アレイ内の素子のピッチはせいぜい２．
４ミリインチ即ち約６１ミクロンにしかできない。した
がって、素子を６１ミクロンより小さく製造することが
できても、ボンディング・パッドの最少ピッチが規定さ
れているためチップの外周をこれ以上小さくすることは
できない。半導体チップのサイズがワイヤ・ボンディン
グ技術の限界によって厳しく制限されていることがすぐ
に理解できる。
【０００８】更に、半導体チップとインターフェース回
路を単一基板上に実装するというのが、一般的な実施形
態であった。ここで生じる問題は、種々の素子を実装し
かつ接続するためには、かなり広い表面積が必要となる
ということである。
【０００９】このように、画像表示装置、相互接続、お
よびパッケージング構造の改良、ならびに画像表示装置
およびその中に用いられる半導体チップのサイズに対す
る制約を大幅に減少させることができる技術が必要とさ
れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、光電パッケージ(electro-optical package)に
一体化された新規で改良された二重画像表示装置を提供
することである。
【００１１】本発明の他の目的は、直視型表示装置と大
きな仮想表示装置とを含み、光電パッケージに一体化さ
れた新規で改良された二重画像表示装置を提供すること
である。
【００１２】本発明の更に他の目的は、直視型表示装置
と大きな仮想表示装置とを含み、光電パッケージに一体
化された、小型にパッケージされた新規で改良された二
重画像表示装置を提供することである。
【００１３】本発明の更に他の目的は、製造が比較的容
易で安価であり、直視型表示装置および大きな仮想表示
装置を含み、光電パッケージに一体化された新規で改良
された二重画像表示装置を提供することである。
【００１４】本発明の更に他の目的は、容易に携帯用電
子機器に内蔵可能な単一の一体化された光電パッケージ
内に製造され、直視型表示装置および大きな仮想表示装
置を含む、新規で改良された二重画像表示装置を提供す
ることである。
【００１５】本発明の別の目的は、直視型表示装置およ
び大きな視覚的表示装置を含む二重画像表示装置を備え
た、新規で改良された通信用受信機を提供することであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上述のおよびその他の問
題の少なくとも部分的な解決、ならびに上述のおよびそ
の他の目的の実現は、光電パッケージに一体化された二
重画像表示装置において達成される。この二重画像表示
装置は、取り付け構造(mounting structure)上に取り付
けられ少なくとも１つの実像を発生する実像発生手段
と、取り付け構造に支持され、光入力において１つの実
像を受け、光出力において直視可能な拡大実像を発生す
る低倍率光学系と、前記取り付け構造上に支持され、光
入力において１つの実像を受け光出力において拡大目視
画像を発生する高倍率光学系とを含む。
【００１７】画像発生手段のために電気接続部が取り付
け構造を介して設けられ、実施例によっては、この取り
付け構造は、画像発生器から拡大光学系まで画像を案内
する光導波路を形成する、光学的に透明な部分(optical
ly clear portion)を含む。
【００１８】
【実施例】具体的に図１を参照すると、本発明による二
重画像表示装置１０全体の簡略構成図が示されている。
二重画像表示装置１０は、大きな虚像を発生するように
構成された第１画像表示装置１２と、直視画像を発生す
るように構成された第２画像表示装置１４とを含む。装
置１２は、光導波路１６の光入力上に位置する関係で取
り付けられた実像発生器１５を含む。光導波路１６の光
出力は、外部から使用可能となるように位置付けられて
おり、１枚のレンズ１７で表されたレンズ系がそこに取
り付けられている。
【００１９】画像発生器１５は、例えば、データ処理回
路によって駆動される二次元発光素子（ＬＥＤ）アレイ
のような、半導体電子部品を含む。ＬＥＤアレイは、公
知の発光素子のいずれでも含むことができる。かかる公
知の発光素子には、発光ダイオード（有機または無
機）、電子蛍光素子(electroluminescent device)、真
空フィールド放出素子(vacuum field emission devic
e)、垂直空洞表面放出レーザ(vertical cavity surface
emitting laser)等が含まれるが、これらに限定される
訳ではない。データ処理回路は、例えば、ＬＥＤアレイ
内の各ＬＥＤを制御する、論理および切り替え回路アレ
イを含む。この論理および切り替え回路アレイに加え
て、またはその代わりに、データ処理回路は、入力信号
を処理しＬＥＤアレイのような装置上に所望の実像を生
成する、マイクロプロセッサまたは同様の回路を含む。
用途によっては、データ処理回路とＬＥＤアレイは、同
一半導体チップ上に形成できることは理解されよう。
【００２０】この特定実施例では、非常に小型化できる
こと、ならびに構成および動作が簡単なことを理由に、
ＬＥＤアレイを利用する。ＬＥＤは、単一基板または半
導体チップ上に、規則的な行および列から成るアドレス
可能なパターンに形成され、動作中に利用される他の回
路の多くも同一基板またはチップ上に含むことができる
ことは理解されよう。公知の方法で特定のＬＥＤの行お
よび列をアドレスすることによって、その特定のＬＥＤ
が付勢され、実像を生成する。デジタルまたはアナログ
・データが入力端子で受け取られ、データ処理回路によ
って、選択されたＬＥＤを付勢可能な信号に変換され、
所定の実像を発生する。
【００２１】画像発生器１５は実際には図１に描かれて
いるものよりもかなり小さいことは、当業者には理解さ
れよう。通常、基板、例えば、ＬＥＤアレイを支持する
半導体チップは、各辺約２センチメートルから各辺１ミ
リメートルの範囲であり、本発明の好適実施例では、ア
レイのサイズは、１辺１．０センチメートルから１辺
０．１センチメートルの範囲である。更に、各発光素子
即ち画素のサイズは、１辺が約５０．０ミクロンから
０．２５ミクロンの範囲であるあり、好適な範囲は２
０．０ミクロンから０．５ミクロンである。また、ボン
ディング・パッド等のために各辺上で数ミリメートルの
領域が加算されるので、実際の発光素子アレイは大幅に
小さいことは理解されよう。一般的に、サイズが大きい
基板は、アレイ内に用いられている発光素子が多く、よ
り高い精度(definition)、より多い色等が得られること
を単純に意味する。
【００２２】半導体および有機技術によって基板サイズ
が小型化されるに連れて、倍率が大きくしかも小型のレ
ンズ系が必要となる。レンズの倍率を高める一方で小型
化を図ると、その結果、視野が大幅に制限され、瞳距離
(eye relief)がかなり減少され、更にレンズ系の作用距
離(working distance)が短くなる。一般的に、光導波路
１６は、１つ以上の光学素子１８，１９を含み、これら
はフレネル・レンズ、反射素子、屈折素子、回折素子等
とすることができる。素子１８，１９は、ある程度の拡
大をもたらし、様々なタイプの歪みを低減させるもので
ある。レンズ系１７は、光導波路１６からの画像を受
け、それを更に所定量拡大し、虚像を見るための開口を
形成するように取り付けられる。本実施例では、光導波
路１６およびレンズ系は、合計で約２０倍に画像を拡大
する。一般的に、画像発生器１５によって発生された実
像を、人間の目で十分に知覚できるようにするには、１
０倍（１０ｘ）以上の拡大が必要である。
【００２３】レンズ系１７は、望ましければ、合焦する
ためや更に倍率を高めるために調節可能としたり、ある
いは簡素化のために筐体内に固定してもよいことは、勿
論理解されよう。光導波路１６からレンズ系１７によっ
て受け取られる画像は、画像発生器１５における画像よ
りもかなり大きくなっているため、レンズ系１７が全て
の拡大を担う必要はないので、レンズ系１７は大型化さ
れかつ低い倍率に構成されている。このようにレンズ系
のサイズが大きいため、視野も広く作動距離(working d
istance)も長い。したがって、よりよい瞳距離が得られ
ることになる。
【００２４】ここで理解すべきことは、レンズ系１７を
通じて操作者が見る虚像は、比較的大きく（例えば、
８．５インチｘ１１インチ）、操作者には二重画像表示
装置１０から数フィート後ろに見えることである。この
画像表示装置１２によって生成される虚像のサイズのた
めに、多種多様の英数字および／またはグラフィック画
像を容易にしかも都合良く見ることができる。更に、画
像表示装置１２は非常に小型軽量であるので、実質的に
サイズまたは電力に対する要件に影響を与えることな
く、ページャ、双方向無線機、セルラ電話機、データ・
バンク等のような携帯用電子装置内に容易に内蔵するこ
とができる。
【００２５】直視画像を発生するように構成された第２
画像表示装置１４は、画像発生器２０、光導波路２２、
光学素子２４、および直視画面２５を含む。画像発生器
２０は画像発生器１５に類似するので、ここでは詳しく
説明しない。画像発生器２０は、光導波路２２の光入力
上に位置する関係で、取り付けられている。画像発生器
２０からの画像は、光学素子２１によって光学素子２４
に反射、および／または、方向付けられる。素子２４は
別個の素子として図示されているが、光導波路２２の一
部として組み込み可能であることは理解されよう。望ま
しければ、光学素子２４も、合焦および／または拡大の
ために、フレネル・レンズ等を含んでもよい。光学素子
２４からの画像は画面２５に向けられ、操作者は直接そ
れを見ることができる。
【００２６】画像表示装置１４は直視画像を発生し、画
面２５に投写する。この直視画像は画面２５より大きく
することはできない。直視画像のサイズが大幅に小さい
ために、必要な倍率量はかなり小さく、約１０倍未満で
ある。一般的に、直視画像は画像表示装置１２によって
生成される虚像よりもかなり小さいが、画像を画面２５
に投写するためにより多くの光が必要なため、直視画像
を発生するには虚像を発生するよりも多くの電力が必要
となる。しかしながら、直視画像が小さいので、この直
視画像に含まれるあらゆるメッセージが操作者に知覚さ
れるためには、拡大しなければならない。したがって、
最終虚像（例えば）では、画像発生器１５のアレイの中
の各ＬＥＤが１つの画素を生成するのに対して、画像発
生器２０のアレイでは、数個のＬＥＤが協同して、画面
２５上の直視画像内の１つの画素を生成する。数個のＬ
ＥＤが１つの画素を生成するので、多くの場合、高出力
の要求は自動的に解決される。ある用途において更に高
い出力が必要な場合、一例として、ＬＥＤアレイへの駆
動電流を増大させることができる。
【００２７】具体的に図２を参照すると、光電パッケー
ジに一体化された二重画像表示装置１０の断面図が示さ
れている。図１に関して先に論じた素子と同様の図２の
素子は、同様の番号で示されている。本実施例では、取
り付け構造３０に、それを貫通するリード３１が設けら
れている。一般的に、取り付け構造３０は、プラスチッ
ク等で成形され、リード３１は成形処理中にその中に埋
め込まれる可撓性リードフレームである。多少異なる実
施例では、取り付け構造３０の垂直方向外側部分は成形
リングとなっており、水平方向内側部分はＦＲ４プリン
ト回路基板となっている。成形処理中に、プリント回路
基板は成形リングと（物理的および電気的に）一体化さ
れる。取り付け構造３０は接続および取り付けピン３２
を有し、これらは、例えば、標準電子取り付けピンであ
り、携帯用電子装置のプリント回路基板３３上に二重画
像表示装置を実装するために外側リングの下側表面に取
り付けられる。
【００２８】画像発生器１５，２０は、バンプ・ボンデ
ィングのような都合の良い手段によって、取り付け構造
３０の下側表面に、取り付け構造３０を貫通する一対の
開口の上に位置する関係で接続される。画像発生器１
５，２０は、それらによって発生される画像が上側に向
けられ、開口を通じて取り付け構造３０の上面側に向か
うように、方向付けられている。複数の駆動回路３５
が、本実施例ではバンプ・ボンディングによって、取り
付け構造３０の上側表面上に取り付けられており、リー
ド３１を介して画像発生器１５，２０および接続ピン３
２に接続されている。入力３７（データ、電力、等）も
取り付け構造３０の上側表面上の種々の地点に設けられ
ており、回路の残りの部分にリード３１を介して接続さ
れている。画像発生器１５，２０および駆動回路３５
は、保護のために、公知の方法で封入される。
【００２９】一般的に、茸型の光導波路部分４０，４１
が、光学的に透明な物質によって成形され、取り付け構
造３０内の開口に容易に嵌入(snap)するように形成され
ている。次に、光導波路１６が、スナップ嵌め(snap-fi
tting)または接着剤による接着等のいずれかによって、
部分４０と光学的に連通し画像発生器１５からの発生画
像を受けるように、部分４０上に位置付けられている。
同様に、光導波路２２も、スナップ嵌めまたは接着剤に
よる接着等のいずれかによって、部分４１と光学的に連
通し画像発生器２０からの発生画像を受けるように、部
分４１上に位置付けられている。本実施例では、画面２
５は直接光導波路２２の表面に形成され、所望であれば
更に高い倍率を得るために、拡大レンズ２６がその上に
配置される。
【００３０】具体的に図３を参照すると、光電パッケー
ジ内に一体化された二重画像表示装置１０が、典型的な
筐体４５に収容されている様子の斜視図が示されてい
る。画面２５は筐体４５の前面にある開口を通じて目視
可能となっており、その上の画像を直視することができ
る。また、筐体４５の前部にレンズ系１７を受容する開
口が設けられ、画像表示装置１２によって生成される虚
像が容易に見ることができる。任意に、虚像内のカーソ
ルを制御するための接触パッド４６を、筐体４５の前面
上に設ける。このカーソルは更に表示されたキーボード
の制御および／またはその他の制御を行うことができ
る。筐体４５の上表面上に更に別の制御部４８が設けら
れており、一般的にオン／オフ・スイッチのような構造
を含み、それに接続されているあらゆる電子素子の制御
を行う。
【００３１】この特定実施例では、フロッピ・ディスク
読み取り装置が筐体４５内に内蔵されており、フロッピ
・ディスクを受容するためのスロット４９が筐体４５の
側面に設けられている。フロッピ・ディスクからの映像
は、操作者が見るのに都合が良いように、画像表示装置
１２，１４のいずれかまたは双方に通信される。一般的
に、例えば、制御信号の名称等が、画面２５上の直視画
像内に現れ、より大きな英数字メッセージおよびグラフ
ィックがレンズ系１７における虚像に現れる。また、用
途によっては、画像表示装置１２を例えば線５０に沿っ
て画像表示装置１４から物理的に分離し、各々を別個に
使用可能とするように、二重画像表示装置１０を構成す
ることも考えられる。かかる実施例では、画像表示装置
１２は超低電力素子であり、一方画像表示装置１４はよ
り多くの電力を必要とし、例えば携帯用電子機器（例え
ば、通信用受信機）に固定的に取り付けることができ
る。
【００３２】次に図４を具体的に参照すると、本発明に
したがって構成され、参照番号６０で示された二重画像
表示装置の別の実施例を概略的に表わした、簡略構成図
が示されている。二重画像表示装置６０は、大きな虚像
を発生するように構成された第１画像表示装置６２と、
直視画像を発生するように構成された第２画像表示装置
６４とを含む。装置６２は、光導波路６６の光入力上に
位置する関係で取り付けられた実像発生器６５を含む。
全体的に、実像発生器６５は、先に説明した実像発生器
１５に類似しているので、これについては詳しく説明し
ない。光導波路６６の光出力は、外部から使用可能とな
るように位置付けられ、その上に単一のレンズ６７で表
されているレンズ系を有する。
【００３３】図１の実施例に関連して説明したように、
光導波路６６は、１つ以上の光学素子６８，６９を有す
る。これらは、フレネル・レンズ、反射素子、屈折素
子、回折素子等とすることができる。素子６８，６９
は、ある程度の拡大をもたらし、様々なタイプの歪みを
低減させるものである。レンズ系６７は、光導波路６６
からの画像を受けるように取り付けられ、それを更に所
定量拡大し、虚像を見るための開口を形成する。本実施
例では、光導波路６６およびレンズ系６７は、合計約２
０倍に画像を拡大する。一般的に、画像発生器６５によ
って発生された実像を、人間の目が知覚できる程度に十
分拡大するためには、１０倍（１０ｘ）以上の倍率が必
要である。
【００３４】第２画像表示装置６４は、直視画像を発生
するように構成され、先の実施例において別個の画像発
生器を利用した代わりに、画像発生器６５からの画像を
受ける。この機能を設けるために、光導波路６６は、画
像発生器６５からの画像を光学素子７４上に向ける光学
素子７０と、直視画面７５とを含む。本実施例では、光
学素子６８，７０は、画像を両方向に同時に送出する単
純な反射面（例えば、ハーフミラー）として図示されて
いる。単一の機械的に切り替え可能な鏡面を利用した
り、反射面を有する別個のプリズム等の利用が可能であ
ることは、勿論理解されよう。また、素子７４は別個の
要素として図示されているが、別個の切り替え可能ミラ
ーの一部、または光導波路６６の一部として内蔵可能で
あることも理解されよう。光学素子７４は、望ましけれ
ば、合焦および／または拡大ためのフレネル・レンズ等
を含むこともできる。光学素子７４からの画像は画面７
５に向けて射出され、操作者はこれを直接見ることがで
きる。
【００３５】画像拡大装置６４が、直視画像を発生し画
面７５上に投写する。画像はこの画面よりは大きくなり
得ないする。直視画像はかなり小さいため、必要な拡大
量もかなり小さくなる。具体的には約１０倍未満であ
る。一般的に、直視画像は画像表示装置６２によって生
成される虚像よりもかなり小さいが、画像を画面７５上
に投写するにはより多くの光が必要なので、直視画像を
発生するには虚像を発生するよりも多くの電力が必要と
される。しかしながら、直視画像のほうが小さいので、
この直視画像に含まれるあらゆるメッセージが操作者に
よって知覚されるように拡大しなければならない。した
がって、最終的な虚像では画像発生器６５のアレイの中
の各ＬＥＤが１つの画素を生成する（例えば）のに対し
て、直視画像では画像発生器６５のアレイの中の数個の
ＬＥＤが協同して画面７５上の１つの画素を生成すれば
よい。かかる構造は駆動用電子回路に内蔵し、操作者が
直視モードから虚像モードに動作を切り替えたとき、自
動的に切り替える即ち付勢することができる。数個のＬ
ＥＤが１つの画素を生成するので、多くの場合、高出力
の要求は自動的に解決される。ある用途において更に高
い出力が必要な場合、直視モードにおいてＬＥＤアレイ
への駆動電流も自動的に増大させることができる。
【００３６】次に具体的に図５を参照すると、光電パッ
ケージに一体化された二重画像表示装置６０の断面図が
示されている。また、図６は図５の二重画像表示装置の
上面図を示す。図５および図６の構成物で、図４に関連
して論じた構成物に類似するものは、同様の番号で示す
ことにする。本実施例では、取り付け構造８０には、そ
の下側表面に取り付けられたまたは埋め込まれたリード
８１が設けられている。全体的に、取り付け構造８０は
プラスチック等で成形され、リード８１は成形処理中に
その中に埋め込まれた、または都合の良い接着剤等で取
り付け構造８０の下側表面に取り付けられた、可撓性リ
ードフレームである。
【００３７】取り付け構造８０の少なくとも一部（例え
ば左側の２／３）は光学的に透明なプラスチックで形成
され、残りの部分は、ＦＲ４プリント回路基板のような
都合の良い材料で形成でき、回路基板部分は、成形過程
の間に光学部分と（物理的および電気的に）一体化され
ることは理解されよう。取り付け構造８０には複数のフ
ィードスルー・ビア(feedthrough via)８２が貫通形成
され、下側表面上のリード８１と接続されている。
【００３８】画像発生器６５は、バンプ・ボンディング
のような都合の良い手段によって、光学的に透明な部分
の上に位置する関係で、かつリード８１と電気的に接触
した状態で、取り付け構造８０の下側表面に接続されて
いる。画像発生器６５は、それによって発生された画像
が直接上方向に射出され取り付け構造８０の光学的に透
明な部分に入り、更にその上面側に向かうように、方向
付けられている。ハーフミラー６８，７０（ここでもこ
の説明のために概略的に図示されている）が、光学的に
透明な部分の中で、それぞれ反対方向のレンズ系６７お
よび画面７５に向けて画像を導く。本実施例では、光学
的に透明な部分は、便宜上単一の光導波路６６内に形成
されている。また、望ましければ、光学素子８７，８８
（例えば、合焦および拡大用レンズ）を付加的に内蔵す
ることもできる。
【００３９】バンプ・ボンディング、ワイヤ・ボンディ
ング等のようないずれかの都合の良い手段で、複数の駆
動回路８５が支持構造８６上に取り付けられている。一
方、支持構造８６は、本実施例ではバンプ・ボンディン
グによって、取り付け構造８０の上側表面に取り付けら
れ、駆動回路８５が画像発生器６５および外部入出力端
子に電気的に接続されている。種々の入力（データ、電
力等）も、取り付け構造８０の下側表面上の種々の地点
において供給され、リード８１を通じて回路の残りの部
分に接続される。画像発生器６５および駆動回路８５
は、保護のために、公知の方法のいずれかで封入され
る。
【００４０】次に、具体的に図７および図８を参照す
る。これらの図は、本発明にしたがって構成された二重
画像表示装置の別の実施例を概略的に示す簡略構成図で
ある。ここでは、二重画像表示装置には参照番号１００
が付けられている。二重画像表示装置１００は、図７に
示された、大きな虚像を発生するように構成された第１
画像表示装置１０２と、図８に示された、直視画像を発
生するように構成された第２画像表示装置１０４とを含
む。説明のためにここでは別個の画像表示装置１０２，
１０４について述べるが、装置１００は本質的には２つ
の動作モードを有し、それらを１０２，１０４で表して
いるということは、当業者には理解されよう。装置１０
２は、光導波路１０６の光入力上に位置する関係で取り
付けられた実像発生器１０５を含む。全体的に、実像発
生器１０５は先に説明した実像発生器１５に類似してい
るので、ここでは詳しく説明しないことにする。光導波
路１０６の光出力は、外部から使用可能となるように位
置付けられ、その上に単一のレンズ１０７によって表さ
れたレンズ系が取り付けられている。
【００４１】図１に関連して説明したように、光導波路
１０６は１つ以上の光学素子１０８，１０９を含み、こ
れらは、フレネル・レンズ、反射素子、屈折素子、回折
素子等とすることができる。素子１０８，１０９はある
程度の拡大をもたらし、様々なタイプの歪みを低減させ
るものである。レンズ系１０７は、光導波路１０６から
の画像を受け、それを更に所定量拡大し、虚像を見るた
めの開口を形成する。本実施例では、光導波路１０６お
よびレンズ系１０７は、合計約２０倍に画像を拡大す
る。一般的に、画像発生器１０５によって発生された実
像を、人間の目が知覚できる程に十分拡大するには、１
０倍（１０ｘ）以上の拡大が必要である。
【００４２】第２画像表示装置１０４（図８）は、直視
画像を発生するように構成され、反射型光学素子１１４
と、二重画像表示装置１００の表面に軸支された画面１
１５とを内蔵している。反射型光学素子１１４および画
面１１５は、レンズ系１０７からの画像が画面１１５上
に合焦するように（虚像を受けるのではなく）位置付け
られている。したがって、反射型光学素子１１４および
画面１１５は、図８に示すモードに枢動されると、本質
的に虚像表示装置１０２を直視画像表示装置１０４に変
換する。光学素子１１４は、望ましければ、合焦および
／または拡大のために、フレネル・レンズ等を含むこと
もできる。
【００４３】画像表示装置１０４は直視画像を発生し画
面１１５上に投写する。画像はこの画面よりは大きくな
り得ない。直視画像はかなり小さいため、必要な拡大量
もかなり小さくて済む。具体的には約１０倍未満であ
る。この倍率の小さな拡大を達成するには、反射光学素
子１１４および画面１１５をレンズ系の焦点に位置付け
る。一般的に、直視画像は画像表示装置１０２によって
生成される虚像よりもかなり小さいが、画像を画面１１
５上に投写するにはより多くの光が必要なので、直視画
像を発生するには虚像を発生するよりも多くの電力が必
要とされる。しかしながら、画面１１５上の直視画像の
ほうが小さいので、この直視画像に含まれるあらゆるメ
ッセージが操作者によって知覚されるように拡大しなけ
ればならない。したがって、最終的な虚像では画像発生
器１０５のアレイの中の各ＬＥＤが１つの画素を生成す
る（例えば）のに対して、直視画像では画像発生器１０
５のアレイの中の数個のＬＥＤが協同して画面１１５上
の１つ画素を生成すればよい。かかる構造は駆動用電子
回路に内蔵することができ、操作者が素子１１４および
画面１１５を回動し、直視モードから虚像モードに動作
を切り替えたとき、自動的に切り替える即ち付勢するこ
とができる。数個のＬＥＤが１つの画素を生成するの
で、多くの場合、高出力の要求は自動的に解決される。
ある用途において更に高い出力が必要な場合、直視モー
ドにおいてＬＥＤアレイへの駆動電流も自動的に増大さ
せることができる。
【００４４】図９を具体的に参照すると、光電パッケー
ジに一体化された二重画像表示装置１００の断面図が示
されている。また、図１０は、図９の二重画像表示装置
の上面図を示す。図９および図１０において、図７およ
び図８に関連して論じた構成物と同様の構成物は、同様
の参照番号で示されている。本実施例では、取り付け構
造１２０にはリード１２１が設けられており、その下側
面に取り付けられているか、または埋め込まれている。
全体的に、取り付け構造１２０はプラスチック等で成
形され、リード１２１は成形処理中にその中に埋め込ま
れた、または都合の良い接着剤等で取り付け構造１２０
の下側表面に取り付けられた、可撓性リードフレームで
ある。
【００４５】取り付け構造１２０の少なくとも一部（例
えば右半分）は光学的に透明なプラスチックで形成さ
れ、残りの部分はＦＲ４プリント回路基板のような都合
の良い材料で形成でき、回路基板部分は、成形過程の間
に光学部分と（物理的および電気的に）一体化されるこ
とは理解されよう。取り付け構造１２０には複数のフィ
ードスルー・ビア１１２が貫通形成され、下側表面上の
リード１２１と接続されている。
【００４６】画像発生器１０５は、バンプ・ボンディン
グのような都合の良い手段によって、光学的に透明な部
分上に位置する関係で、かつリード１２１と電気的に接
触した状態で、取り付け構造１２０の下側表面に接続さ
れている。画像発生器１０５は、それによって発生され
た画像が直接上方向に射出され取り付け構造１２０の光
学的に透明な部分に入りその上面側に向かうように、方
向付けられている。光学素子１０８，１０９が、光学的
に透明な部分の中で画像がレンズ系１０７に向かうよう
に導く。本実施例では、光学的に透明な部分は、便宜上
単一の光導波路１０６内に形成されている。
【００４７】バンプ・ボンディング、ワイヤ・ボンディ
ング等のようないずれかの都合の良い手段で、複数の駆
動回路１３５が支持構造１３６上に取り付けられてい
る。一方、支持構造１３６は、本実施例ではバンプ・ボ
ンディングによって、取り付け構造１２０の上側表面に
取り付けられることにより、駆動回路１３５が画像発生
器１０５および外部入出力端子に電気的に接続されてい
る。種々の入力（データ、電力等）も、取り付け構造１
２０の下側表面上の種々の地点において供給され、リー
ド１２１を通じて回路の残りの部分に接続されている。
画像発生器１０５および駆動回路１３５は、保護のため
に、公知の方法のいずれかで封入される。
【００４８】以上、光電パッケージに一体化された新規
で改良された二重画像表示装置の実施例が数種類開示さ
れた。光電パッケージに一体化された新規で改良された
二重画像表示装置の各実施例は、直視型表示装置と大型
仮想表示装置とを含む。二重表示装置は、通信用受信機
等のような種々の携帯用電子装置に、これまでより格段
に大きな利便性を与えるものである。また、新規で改良
された二重画像表示装置は各々、開示された光電一体化
パッケージ内に、緻密に、容易に、そして安価に形成す
ることができ、更に、光電一体化パッケージは携帯用電
子機器に容易に内蔵することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による二重画像表示装置を全体的に示す
簡略構成図。
【図２】図１の光電パッケージに一体化された二重画像
表示装置の断面図。
【図３】図１の光電パッケージに一体化された二重画像
表示装置の斜視図。
【図４】本発明による二重画像表示装置の別の実施例を
概略的に示す簡略構成図。
【図５】図４の光電パッケージに一体化された二重画像
表示装置の断面図。
【図６】図４の光電パッケージに一体化された二重画像
表示装置の平面図。
【図７】本発明による二重画像表示装置の他の実施例に
おいて、その可動部分が第１位置にある場合を概略的に
示す簡略構成図。
【図８】可動部分が第２位置にある場合の図７と同様の
簡略構成図。
【図９】図７の光電パッケージに一体化された二重画像
表示装置の断面図。
【図１０】図７の光電パッケージに一体化された二重画
像表示装置の上面図。
【図１１】図１０の光電パッケージに一体化された二重
画像表示装置の一部の上面図。
【符号の説明】
１０，６０，１００ 二重画像表示装置 １２，６２，１０２ 第１画像表示装置 １４，６４，１０４ 第２画像表示装置 １５，６５ 画像発生器 １６，２２，１０６ 光導波路 １７，６７，１０７ レンズ系 １８，１９，２１，２４，６８，６９，７０，７４，１
０８，１０９ 光学素子 ２０ 画像発生器 ２５，７５ 直視画面 ３０，８０，１２９ 取り付け構造 ３５，８５，１３５ 駆動回路 ４５ 筐体 ４６ 接触パッド ４８ 制御部 ４９ スロット ８６，１３６ 支持構造 １０５ 実像発生器 １１４ 反射型光学素子 １１５ 画面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光電パッケージに一体化された二重画像表
    示装置であって：取り付け構造（６６）；前記取り付け
    構造上に取り付けられ、少なくとも１つの実像を発生す
    る実像発生手段（６５）；前記取り付け構造上に支持さ
    れ、光入力において前記１つの実像を受け、光出力（７
    ５）において直視可能な拡大実像を発生する、低倍率光
    学系（６４）；および前記取り付け構造上に支持され、
    光入力において前記１つの実像を受け、光出力（６７）
    に拡大虚像を発生する、高倍率光学系（６２）；から成
    ることを特徴とする二重画像表示装置。
  2. 【請求項２】光電パッケージに一体化された二重画像表
    示装置であって：取り付け構造（３０）；前記取り付け
    構造上に取り付けられ、第１および第２実像を発生する
    実像発生手段（１５，２０）；前記取り付け構造上に支
    持され、前記第１実像を光入力で受け、光出力（２５）
    に直視可能な実像を発生する、低倍率光学系（１４）；
    および前記取り付け構造上に支持され、前記第２実像を
    光入力で受け、拡大虚像を光出力（１７）に発生する、
    高倍率光学系（１２）；から成ることを特徴とする二重
    画像表示装置。
  3. 【請求項３】光電パッケージに一体化された二重画像表
    示装置であって：複数の端子および取り付けパッドを有
    する取り付け構造（３０）；直視型画像表示装置（１
    ４）であって：前記取り付け構造上に取り付けられ、発
    光素子の二次元アレイが形成され、協同して完全な実像
    を発生する、第１画像発生器（２０）であって、前記発
    光素子は行および列に配置され前記実像の全画素を規定
    し、前記第１画像発生器の外側縁に隣接する接続／取り
    付け用パッドに動作可能に結合され、前記接続／取り付
    け用パッドは前記取り付け構造の端子および取り付け用
    パッドに物理的かつ電気的に結合する、前記第１画像発
    生器（２０）；前記取り付け構造上に取り付けられ、前
    記取り付け構造上の前記端子および取り付け用パッドを
    介して、前記第１画像発生器の発光素子に結合された、
    複数の第１駆動回路（３５）；および前記取り付け構造
    および前記第１画像発生器に対して固定的に取り付けら
    れ、前記実像を受けて拡大し、容易に目視可能な直視実
    像を生成する第１レンズ系（４１，４２，２６）；を含
    む前記直視型画像表示装置（１４）；ならびに虚像表示
    装置（１２）であって：前記取り付け構造に取り付けら
    れ、発光素子の二次元アレイが形成され、協同して完全
    な実像を発生する第２画像発生器（２０）であって、前
    記発光素子は行および列に配置され前記実像の全画素を
    規定し、前記第２画像発生器の外側縁に隣接する接続／
    取り付け用パッドに動作可能に接続され、前記接続／取
    り付け用パッドは前記取り付け構造の端子および取り付
    け用パッドに物理的かつ電気的に結合された、前記第２
    画像発生器（２０）；前記取り付け構造上に取り付けら
    れ、前記取り付け構造上の端子および取り付け用パッド
    を介して前記第２画像発生基の発光素子に結合された、
    複数の第２駆動回路（２５）；および前記取り付け構造
    および前記第２画像発生器に対して固定的に取り付けら
    れ、前記実像を受けると共に拡大し、容易に目視可能な
    虚像を生成する第２レンズ系（４０，１６，１７）；を
    含む前記虚像表示装置（１２）；から成ることを特徴と
    する二重画像表示装置。
  4. 【請求項４】光電パッケージに一体化された二重画像表
    示装置の製造方法であって：取り付け構造を用意する段
    階；少なくとも１つの実像を発生する実像発生手段を形
    成し、該実像発生手段を前記取り付け構造上に取り付け
    る段階；前記１つの実像を光入力で受け、拡大実像を光
    出力において直視可能に発生するように、前記取り付け
    構造上に低倍率光学系を支持する段階；および前記１つ
    の実像を光入力で受け、拡大虚像を光出力に発生するよ
    うに、前記取り付け構造上に高倍率光学系を支持する段
    階；から成ることを特徴とする方法。
JP7275131A 1994-10-03 1995-09-29 光電パッケージに一体化された二重画像表示装置 Ceased JPH08137409A (ja)

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