KR101829781B1 - 이미지 디스플레이 및 감지 기기 - Google Patents

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마이클 이 밀러
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글로벌 오엘이디 테크놀러지 엘엘씨
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Abstract

이미지 디스플레이 및 감지 기기는 디스플레이 기판(10)과 복수의 전계발광 픽셀들(30)을 포함한다. 복수의 픽셀 컨트롤 칩렛들(20,20A)과 하나 이상의 센서 칩렛들(20,20A,20B)은 디스플레이 영역에서 디스플레이 기판(10)의 디바이스측(9)에 부착된다. 투명 커버(40)는 디스플레이 기판(10)의 디바이스측(9)으로부터 이격되어 이에 부착되고, 커버 안에 또는 표면에 형성된 복수의 이미징 렌즈들(42)을 가지며, 각 이미징 렌즈(42)는 해당 이미지 센서 어레이(23,23A,23B)상에 이미지면을 형성하기 위한 센서 칩렛(20,20A,20b)에서 이미지 센서 어레이(23,23A,23B)로부터 이격되어 있으며 이에 대응한다.

Description

이미지 디스플레이 및 감지 기기{Apparatus for Displaying and Sensing Images}
윈터스 등(Winters et al)이 2008년 8월 14일자로 출원한 발명의 명칭이 "OLED device with embedded chip driving" 이며 공동으로 양도되고 동계류중인 미국 특허출원번호 No. 12/191,478, 및 2009년 10월 29일자로 출원한 발명의 명칭이 "ACTIVE MATRIX ELECTROLUMINESCENT DISPLAY WITH SEGMENTED ELECTRODE"이며 공동으로 양도되고 동계류중인 미국 특허출원번호 No. 12/608,049를 참조하며, 상기 개시들은 본 명세서에 참조로 합체되어 있다.
본 발명은 이미지 디스플레이와 이미지 캡쳐 기능 모두를 제공하는 통합된 캡쳐 및 디스플레이용 기기에 관한 것이다.
평판 디스플레이 디바이스들이 컴퓨팅 디바이스와 함께, 휴대용 디바이스에서, 그리고 텔레비전과 같은 오락 디바이스들용으로 광범위하게 사용된다. 이런 디스플레이들은 일반적으로 이미지를 디스플레이하기 위해 기판 위에 분포된 복수의 픽셀들을 이용한다. 각 픽셀은 각 이미지 요소를 나타내기 위해 일반적으로 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 통상 서브픽셀이라고 하는 다수의 다른 컬러의 발광소자들을 포함한다. 여기서 픽셀 및 서브픽셀을 구분하지 않는다; 모든 발광소자들을 픽셀이라 한다. 다양한 평판 디스플레이, 가령, 플라즈마 디스플레이, 액정 디스플레이, 및 발광 다이오드 디스플레이 기술들이 공지되어 있다.
평판 디스플레이 디바이스는 화상통신 시스템에 사용될 수 있다. 일반적으로 상업용으로 이용가능한 시스템은 유사한 원격 시스템과 통신하는 디스플레이의 중심 위 또는 아래에 위치된 디지털 카메라와 같은 이미지 디바이스와 함께 디스플레이를 이용한다. 각 이미지 디바이스는 디스플레이 앞에 위치한 사람의 이미지를 만든다. 마이크가 동시에 말을 녹음한다. 이미지와 말은 가령 인터넷, 컴퓨터 네트워크 또는 전화 네트워크를 통해 이미지가 디스플레이되고 말이 화자(話者)에 전해지는 원격 시스템으로 전송된다. 이런 식으로, 두 명의(또는 그 이상) 개인들이 한 쌍의 디스플레이에서 동시에 서로 볼 수 있고 서로 멀리 떨어져 있는 분리된 위치로부터 시청각적으로 서로 대화할 수 있다. 이런 비디오 인터랙션은 커뮤니케이션을 강화시킨다.
개개인이 응시하는 지점에 이미징 디바이스가 위치됨으로써 눈맞춤 인상을 주는 것이 화상통신 시스템에 바람직하다. 그러나, 통화하는 사람은 원격 위치의 상대방에 말을 걸면서, 이에 따라 통화자가 그 또는 그녀가 말하는 사람을 보고 있지 않는 모습을 하며 디스플레이를 보는 경향이 있기 때문에 어렵다.
이 문제는 가령 공동으로 양도된 US 2008/0106628 및 US 2008/0106629에서 디스플레이에 투명 개구를 제공하고 디스플레이 뒤에 하나 이상의 디지털 카메라를 위치시킴으로써 디스플레이에 응시를 지향하는 사람도 또한 적어도 한 대의 카메라를 향해 응시하게 되어 원격 위치의 상대방과 눈맞춤 인상을 줌으로써 해결된다.
마찬가지로, US 7,034,866은 산재된 디스플레이 및 카메라 요소들과 결합된 디스플레이 카메라를 기술하고 있다. US 5,340,978은 LCD 패널과 고체상태 이미지 센서를 기술하고 있다. US 7,535,468은 이미지 감지 소자들과 통합된 디스플레이 소자들을 갖는 통합된 감지 디스플레이를 개시하고 있다. US 2009/0146967은 디스플레이 부분; 광복사 부분; 복수의 광수렴 렌즈; 및 복수의 수광 소자들을 포함한 디스플레이 기기를 개시하고 있다. WO 2004/107301은 디스플레이 픽셀들과 서로 섞인 마이크로렌즈들을 개시하고 있다.
이들 다양한 개시들에서, 이미지 센서들은 일반적으로 상대적으로 복잡한 구조로 조립되어야 하는 다수의 별개의 소자들과 함께 상대적으로 두꺼운 통합된 구조를 이루며 디스플레이 뒤에 위치된다. 몇몇 경우, 이용된 디지털 카메라는 더 높은 품질의 이미징을 제공하는 적절히 긴 광축을 제공하기 위해 상대적으로 두껍다. 다른 경우, 렌즈소자는 캡쳐된 이미지의 품질을 악화시킬 수 있는 이미징 소자에 아주 가까이 또는 이미징 소자 위에 위치된다. 다른 경우, 상대적으로 적은 이미지 센싱소자들이 제공되어, 형성된 이미지들의 해상도가 떨어진다. 따라서, 종래기술의 이미지 캡쳐 및 디스플레이 시스템들은 일반적으로 이미지 품질(가령, 해상도 및 선명도)이 저하되거나 요망하는 것보다 더 두꺼워진다.
발광소자들을 형성하는 발광재료로 된 박막을 포함하는 발광다이오드들(LEDs)이 평판 디스플레이 디바이스에 많은 이점을 가지며 광학 시스템에 유용하다. 가령, 유기 LED 컬러 디스플레이는 유기 LED 발광소자 어레이를 포함한다. 대안으로, 무기재료들이 이용될 수 있고 다결정 반도체 매트릭스에 인광결정 또는 양자도트를 포함할 수 있다. 다른 유기 또는 무기재료로 된 박막들도 또한 전하주입, 수송, 또는 발광박막재료에 대한 블로킹을 통제하는데 이용될 수 있으며 해당기술분야에 공지되어 있다. 재료들은 캡슐화 커버층 또는 커버판과 함께 전극들 사이 기판 위에 배치된다. 전류가 발광재료를 통과하면 광이 픽셀로부터 방출된다. 방출된 광의 주파수는 사용된 재료의 특성에 따른다. 이런 디스플레이에서, 광은 기판(하단 이미터), 또는 캡슐화 커버(상단 이미터), 또는 둘 다를 통해 방출될 수 있다.
LED 디바이스는 전류가 재료를 통과할 때 다른 컬러의 광을 방출하도록 다른 재료들이 패턴으로 이용되는 패턴화 발광층을 포함할 수 있다. 대안으로, 풀컬러 디스플레이를 형성하기 위한 컬러필터들과 함께 단일 발광층, 가령, 백색광 이미터를 이용할 수 있다. 컬러필터를 포함하지 않은 백색 서브픽셀을 이용하는 것이 또한 공지되어 있다. 적색, 녹색 및 청색 컬러필터들과 서브픽셀들을 포함한 4컬러 픽셀 및 디바이스의 효율을 향상시키기 위해 필터되지 않은 백색 서브픽셀과 함께 비패턴화 백색 이미터를 이용한 설계가 제안되었다.
평판 디스플레이 디바이스에서 픽셀들을 컨트롤하기 위한 2개의 다른 방법들, 즉, 액티브-매트릭스 컨트롤 및 패시브-매트릭스 컨트롤이 일반적으로 공지되어 있다. 액티브-매트릭스 디바이스에서, 컨트롤 소자들은 평판 기판 위에 분포되어 있다. 일반적으로, 각 서브픽셀은 하나의 컨트롤 소자에 의해 통제되고 각 컨트롤 소자는 적어도 하나의 트랜지스터를 포함한다. 예컨대, 간단한 액티브-매트릭스 유기발광(OLED) 디스플레이에서, 각 컨트롤 소자는 2개의 트랜지스터(셀렉트 트랜지스터 및 파워 트랜지스터) 및 서브픽셀의 휘도를 명시하는 전하를 저장하기 위한 하나의 커패시터를 포함한다. 각 발광소자는 일반적으로 별개의 컨트롤 전극들과 하나의 공통 전극을 이용한다.
종래기술의 액티브-매트릭스 컨트롤 소자들은 일반적으로 트랜지스터로 형성되는 실리콘과 같은 박막 반도체 재료들과 포토리소그래피 공정을 통한 커패시터들을 포함한다. 박막 실리콘은 비정질 또는 다결정일 수 있다. 비정질 또는 다결정 실리콘으로 제조된 박막 트랜지스터들은 상대적으로 크고 결정 실리콘 웨이퍼로 제조된 종래 트랜지스터들보다 성능이 떨어진다. 더욱이, 이런 박막 디바이스들은 일반적으로 국소적 또는 대형 불균일을 나타내어 이런 재료를 이용한 디스플레이에 불균일이 감지된다. 제조 및 재료 공정에서의 향상이 이루어지는 반면에, 제조공정들은 고가이고 박막 디바이스 성능은 결정 실리콘 디바이스의 성능보다 계속 더 낮아진다.
마쓰무라 등(Matsumura et al)은 US 2006/0055864에서 LCD 디스플레이와 함께 사용된 결정 실리콘 기판을 거론한다. 마쓰무라는 선택적으로 제 1 반도체 기판으로 제조된 픽셀 컨트롤 디바이스들을 제 2 평면 디스플레이 기판으로 운송 및 부착시키는 방법을 기술하고 있다. 픽셀-컨트롤 디바이스내 와이어링 상호연결과 버스 및 컨트롤 전극들로부터 픽셀-컨트롤 디바이스로의 연결이 나타나 있다. "네이처"지 vol. 454, 2008년 8월, 748 페이지 논문"A hemispherical electronic eye camera based on compressible silicon optoelectronics"은 단결정 실리콘에 기반한 고성능, 반구체형 전자 아이 카메라를 기술하고 있다. 그러나, 이들 개시들은 통합된 이미지 캡쳐 및 디스플레이 기기를 제공하지 못한다.
WO2010046643은 칩렛을 이용한 광센서를 기술하고 있다.
따라서, 향상된 이미지 성능을 갖는 컴팩트하고 강건한 구조의 액티브-매트릭스 발광소자를 포함한 통합된 이미지 캡쳐 및 디스플레이 기기의 성능을 향상시키는 것이 필요하다.
본 발명에 따르면,
a) 디스플레이 기판의 디바이스측에 디스플레이 영역을 갖는 디스플레이 기판;
b) 디스플레이 기판의 디바이스측에 있는 디스플레이 영역에 위치되고, 컨트롤 전극, 상기 컨트롤 전극으로부터 이격된 투명전극, 및 상기 컨트롤 전극과 상기 투명전극 사이에 위치된 적어도 하나의 발광재료층을 각각 포함하는 복수의 픽셀들;
c) 적어도 하나의 픽셀에 연결되고, 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스측 위에 위치되고 이에 부착되는 디스플레이 기판과 별개의 칩렛 기판을 가지며, 각각이 적어도 하나의 연결패드와 적어도 하나의 픽셀 컨트롤 회로를갖는 복수의 픽셀 컨트롤 칩렛들;
d) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스측 위에 위치되고 이에 부착되는 디스플레이 기판과 별개의 칩렛 기판을 가지며, 각각이 적어도 하나의 연결패드와 이미지를 감지하고 감지된 이미지 신호를 형성하기 위한 이미지 센서 어레이를 갖는 적어도 하나의 센서 칩렛들; 및
e) 투명커버 상에 또는 투명커버 내에 형성되고, 각각이 해당 센서 어레이에 이미징 면을 형성하기 위한 이미지 센서 어레이로부터 이격되며 이에 대응하는 복수의 이미징 렌즈들을 갖는 디스플레이 기판의 디바이스측으로부터 이격되고 이에 부착되는 투명 커버를 구비하고,
f) 발광재료가 투명전극을 통해 광을 방출하게 하도록 각 픽셀 컨트롤 회로는 컨트롤 전극을 구동시키기 위한 연결패드들 중 하나를 통해 관련된 픽셀(들)의 컨트롤 전극에 전기연결되는 이미지 디스플레이 및 감지 기기가 제공된다.
본 발명의 이점은 통합된 디스플레이 및 이미지 감지 기기의 투명 커버내에 또는 투명 커버 표면에 렌즈를 위치시킴으로써, 기기의 전체 두께가 줄어들 수 있는 한편, 동시에 충분히 긴 광축을 유지해 향상된 이미징 품질을 제공한다는 것이다. 별개의 소자들이 더 적게 필요로 해, 복잡도와 비용을 줄인다. 칩렛에서 고도의 회로 집적으로 향상된 디스플레이 이미지 품질 및 고해상도 이미지 센서 어레이 기회뿐만 아니라 다른 속성들을 갖는 다양한 이미지들과 비디오 시퀀스들의 캡쳐를 가능하게 하는 다수의 이미징 센서 어레이가 제공된다. 예컨대, 장면의 중요 영역만의 고해상도 캡쳐와 나머지 장면의 저해상도 캡쳐를 수행함으로써 대역폭이 줄어들 수 있다. 복잡한 렌즈 또는 미러 구조들을 필요로 하지 않고도 3차원 정보 또는 몇몇 실시예에서 스테레오 캡쳐들이 쉽게 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통합된 캡쳐 및 디스플레이 기기의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합된 캡쳐 및 디스플레이 기기의 개략 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통합된 캡쳐 및 디스플레이 기기의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통합된 캡쳐 및 디스플레이 기기의 또 다른 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통합된 캡쳐 및 디스플레이 기기에 유용한 렌즈소자들을 포함한 커버의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 및 칩렛 레이아웃의 부분 개략도이다.
도 7은 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 통합된 캡쳐 및 디스플레이 기기의 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 통합된 캡쳐 및 디스플레이 기기와 보는 시청자의 횡단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 통합된 캡쳐 및 디스플레이 기기의 간략화된 횡단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 어레이, 픽셀 컨트롤 칩렛 어레이, 및 2개의 오프셋트 센서-칩렛 매트릭스의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이, 픽셀 컨트롤 칩렛 어레이, 및 2개의 오프셋트 센서-칩렛 매트릭스의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 센서 칩렛을 갖는 기판과 이미징 렌즈들을 갖는 커버의 횡단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 픽셀 어레이, 픽셀 컨트롤 칩렛 어레이, 및 2개의 오프셋트 센서-칩렛 매트릭스의 평면도이다.
도면에서 층 두께 범위가 크기 때문에, 도면은 비율에 따르지 않는다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 이미지 디스플레이 및 감지 기기는 디스플레이 기판(10)의 디바이스측(9)에 디스플레이 영역(11)을 갖는 디스플레이 기판(10)을 포함한다. 복수의 픽셀들(30)(도 3)이 디스플레이 기판(10)의 디바이스측(9) 상의 디스플레이 영역(11)에 위치해 있고, 각 픽셀(30)(도 3)은 투명전극(16)과 이격되어 있는 컨트롤 전극(12A,12B)을 포함하고, 적어도 하나의 발광재료층(14)이 컨트롤 전극(12A,12B)과 투명전극(16) 사이에 위치해 있다. 적어도 하나의 픽셀에 픽셀 컨트롤을 제공하고 디스플레이 기판(10)과 별개의 칩렛 기판(28)을 갖는 복수의 칩렛들(20) 각각이 디스플레이 영역(11)에 있는 디스플레이 기판(10)의 디바이스측(9) 위에 위치되어 부착되고, 각 칩렛(20)은 적어도 하나의 연결패드(26)와 적어도 하나의 픽셀 컨트롤 회로(50)를 갖는 픽셀 컨트롤을 제공한다. 픽셀 컨트롤 회로(50)(도 2)는 발광재료층(14)이 투명전극(16)을 통해 광(6A,6B)을 방출하게 하는 컨트롤 전극(12A,12B)을 구동시키기 위한 연결패드(26)를 통해 관련된 픽셀들의 컨트롤 전극(12A,12B)에 전기연결된다. 하나 이상의 센서 어레이들(23)이 칩렛(20)에 형성될 수 있다(도 1 및 도 2).
대안으로, 센서 어레이를 갖는 별개의 센서 칩렛들(20B)이 사용될 수 있고(도 3), 각 센서 칩렛(20B)은 디스플레이 기판(10)과 별개의 칩렛 기판(28)을 갖고, 픽셀 컨트롤 칩렛은 디스플레이 영역(11)에 디스플레이 기판(10)의 디바이스측(9) 위에 위치되어 부착된다. 각 센서 칩렛(20B)은 적어도 하나의 연결패드(26)와, 이미지를 감지하고 감지된 이미지 신호를 형성하기 위한 이미지 센서 어레이(23)를 포함한다. 감지된 이미지 또는 감지된 이미지 신호에 대한 이미지 처리 동작을 수행하도록 이미지 센서회로(52)가 포함될 수 있다.
상단측(41A)과 상기 상단측보다 센서에 더 가까운 맞은편 하단측(41B)을 갖는 투명 커버(40)(도 1)가 투명 커버(40) 상에 또는 투명 커버(40)내에 형성된 복수의 이미징 렌즈들(42)을 갖는 디스플레이 기판(10)의 디바이스측(9)으로부터 떨어져 있다 부착되며, 각 이미징 렌즈(42)는 해당 이미지 센서 어레이(23)에 이미징 면을 형성하기 위해 이미지 센서 어레이(23)로부터 떨어져 대응한다. 평탄화 및 절연층(18)이 칩렛(20)을 박아 넣어 전극(12A,12B,16) 및 발광층(14)을 형성하기 위해 평탄면을 제공할 수 있다. 전극(12A,12B)은 반사하며 가령 금속으로 형성될 수 있는 반면, 공통전극(16)은 투명하고 가령 인듐주석산화물 또는 알루미늄아연산화물과 같은 금속산화물로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 평탄화 및 절연층(18)은 굴절률이 2 미만 및 바람직하게는 1.6 미만인 재료로 형성될 것이다. 센서 칩렛들은 일반적으로 굴절률이 3보다 큰 결정 실리콘으로 형성될 것이다. 본 발명의 실시예에서, 평탄화 및 절연층의 굴절률은 이미지 센서 어레이(23) 영역에 있는 센서 칩렛의 전면의 굴절률보다 적을 것이며, 바람직하게는 상당히 적을 것이다. 이들 실시예에서, 광은 발광층에 의해 방출되고 디스플레이 디바이스내에 갇혀져 기판, 발광층, 및 디바이스의 다른 층들을 통해 측면으로 지나가게 될 것이다. 평탄화 또는 절연층의 굴절률과 칩렛의 굴절률 간의 큰 차로 인해 일반적으로 작은 입사각으로 칩렛에 부딪히는 이 광은 센서 칩렛에 의해 흡수되지 않고 이미지 센서 어레이(23)로 들어가는 것이 방지된다. 그러나, 평탄화 및 절연층(18)의 굴절률이 센서 칩렛의 굴절률과 거의 같으면, 평탄화 및 절연층내에 갇힌 광이 센서 칩렛내 이미지 센서 어레이(23)에 들어가 매우 많은 광자들을 이미지 센서 어레이(23)에 제공해 노이즈 플로어를 높이고 이에 따라 이미지 센서 어레이(23)의 신호 대 잡음비를 낮춘다. 하지만, 센서 칩렛의 표면에서 굴절률의 변화가 커짐으로써, 이런 갇힌 광 중 아주 적은 량이 센서 칩렛에 들어가게 된다. 렌즈가 주변 환경에서의 광을 센서 칩렛에 집속시키기 때문에, 대부분의 이런 광은 높은 입사각을 가지고, 센서 칩렛의 표면에서 굴절률의 이런 큰 변화에도 불구하고, 센서 칩렛내에 부딪히며 피감지 센서 칩렛에 들어갈 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 더 상세한 횡단면인 반면, 도 2는 픽셀 컨트롤회로(50)와 이미지 센서회로(52) 모두를 갖는 칩렛(20)의 간략한 횡단면도를 제공한다. 도 2는 또한 이미지 센서 어레이(23) 위에 형성된 선택적 렌즈렛(43)을 나타낸다. 도 3의 평면도는 픽셀(30)을 둘러싼 디스플레이 영역(11), 픽셀 컨트롤 칩렛(20A), 센서 칩렛(20B)을 갖고 컨트롤러(60) 및 컨트롤 회로(62)를 포함한 본 발명의 실시예에 따른 전체 이미지 캡쳐 및 디스플레이 기기를 나타낸다.
연결패드(26)가 연결와이어(32)(도 1)를 통해 칩렛을 서로 그리고 외부 컨트롤러(60)(도 3)에 전기 연결시킬 수 있다. 연결패드도 또한 가령 적색 픽셀을 구동시키기 위한 연결패드(26R), 녹색 픽셀을 구동시키기 위한 연결패드(26G), 청색 픽셀을 구동시키기 위한 연결패드(26B), 및 백색 픽셀을 구동시키기 위한 연결패드(26W)를 통해 픽셀 컨트롤회로(50)를 픽셀 전극(12A,12B)에 연결시킨다. 이런 픽셀 어레이는 풀컬러 디스플레이를 형성한다. 컬러필터(24)(도 1 및 도 7)가 각 픽셀(30)의 발광영역 위에 위치되어 가령 발광층으로부터 방출된 광이 백색인 경우 발광층(14)으로부터 방출된 광을 필터시킬 수 있다.
칩렛(20)은 센서를 포함할 수 있다. 이런 실시예에서, 픽셀 컨트롤 회로(50) 및 칩렛(20)내 이미지 센서회로(52)가 공통 기판(28)상에 그리고 공통 칩렛(20)내에 형성된다. 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이 대안으로, 픽셀 컨트롤 칩렛(20A)은 센서 칩렛(20B)으로부터 분리된 칩렛일 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 별개의 센서 칩렛(20B)은 이미징 렌즈(42)를 통한 장면으로부터 이미지광(8A,8B)에 노출될 경우 디지털 이미지들을 형성할 수 있는 이미지 센서 어레이(23)를 형성하는 이미지 센서 소자 어레이(22)를 포함한다(도 8). 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 칩렛(20B)은 행렬로 배열될 수 있다. 센서 칩렛들(20B) 중 하나가 측면 감지에 있어 2 이상의 픽셀 컨트롤 칩렛들(20A) 사이에 위치될 수 있어 센서 칩렛들(20B)이 디스플레이 영역(11)에서 픽셀 컨트롤 칩렛(20A)과 서로 섞이게 된다. 복수의 픽셀 컨트롤 칩렛들(20A)은 디스플레이 영역(11)에서 제 1 어레이를 형성하고 픽셀 센서 칩렛들(20B)은 제 1 어레이와 함께 산재된 디스플레이 영역(11)에 센서-칩렛 매트릭스를 형성한다. 픽셀 컨트롤 칩렛(20A)의 개수는 픽셀 센서 칩렛들(20B)의 개수와 다를 수 있고, 가령 픽셀 컨트롤 칩렛(20A)보다 픽셀 센서 칩렛들(20B)이 더 적을 수 있다. 대안으로, 픽셀 컨트롤 칩렛은 픽셀 센서 칩렛과 같은 칩렛(20)일 수 있다.
이미지 센서(42)는 상단면(41A) 또는 하단면(41B) 중 어느 하나 또는 상단면(41A) 또는 하단면(41B) 모두 위의 커버(40)에 직접 몰딩될 수 있다. 대안으로, 이미지 렌즈(42)가 도 5에 도시된 바와 같이 별개의 렌즈필름(44)에 형성될 수 있다. 렌즈필름(44)은 이미지 센서 어레이(23)와 정렬해서 (발광층(14) 맞은편 커버(40)의 상단면(41A) 위의) 커버(40)의 외부에 또는 (발광층(14)에 인접한 커버(40)의 하단면(41B) 위의) 커버(40)의 내부에 또는 커버(40) 외부와 커버(40) 내부 모두에 위치될 수 있다.
칩렛(20) 및 특히 이미지 센서 어레이(23)는 상기 칩렛(20) 및 이미지 센서 어레이(23)의 가시도(visibility)가 감소되는 식으로 디스플레이 영역(11)에 픽셀들(30)과 함께 배열될 수 있다. 칩렛은 픽셀들 사이에 측면으로 위치될 수 있다. 가령 컨트롤 전극(12A,12B)이 공통층 내에서 이격될 수 있고 센서 칩렛(20)이 (도 7에 도시된 바와 같이) 2개의 컨트롤 전극들(12A,12B) 사이에서 측면에 위치될 수 있다. 측면에 위치된다는 것은 기판(10) 위에서 다른 위치에 있는 것을 말한다. 센서 칩렛(20B)은 기판(10) 맞은편의 2개의 컨트롤 전극들(12A,12B) 중 일측 상의 한 층에 또는 2개의 컨트롤 전극들(12A,12B)과 기판(10) 사이 한 층에 있는 2개의 컨트롤 전극들(12A,12B)과 동일 면내에 있을 수 있다. 따라서, 센서 칩렛(20B)은 2개의 컨트롤 전극들(12A,12B)과 동일 평면상에 있을 수 있으나 반드시 그럴 필요는 없다. 이들 실시예들 중 어느 하나에서, 광이 센서 칩렛(20B)으로 지나가게 전극층내의 2개의 컨트롤 전극들(12A,12B) 사이에 공간이 제공되어 유기재료층(14)에 의해 방출된 광이 센서 칩렛(20B)에 의해 가려지지 않게 된다. 대안으로, 컨트롤 전극들(12A,12B) 중 적어도 일부는 부분적으로 투명할 수 있고 센서 칩렛이 기판(10)과 컨트롤 전극들(12A,12B) 사이의 부분적으로 투명한 부분 아래에 위치될 수 있다.
본 발명의 통합된 디스플레이 및 이미지 캡쳐 기기의 또 다른 실시예로, 디스플레이 영역내 컨트롤 전극이 센서 칩렛의 적어도 두 측면들에 인접해 측면에 위치된다. 가령, 도 6에 도시된 바와 같이, 픽셀(30) 영역이 이미지 센서(23)의 3면에 인접할 수 있고, 칩렛 연결패드(26)를 포함할 수 있다. 이런 배열은 또한 이미지 센서 어레이(23) 위에 컬러필터(24)의 위치를 가능하게 하는 유용한 효과를 가질 수 있고 따라서 이미지 감지광 뿐만 아니라 공통필터로 방출된 광을 필터할 수 있다. 대안으로, 이미지 센서(23)는 어떠한 컬러필터도 사용되지 않도록 백색광 이미터를 갖는 RGBW 수단에서 백색픽셀에 의해 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 그러므로, 이미지 센서에 의해 형성된 이미지는 컬러 이미지일 수 있고, 반드시 이미지 센서 어레이(23) 그 자체에 직접 컬러필터를 형성할 필요가 없으므로, 이미지 센서 어레이(23)의 비용을 줄인다. 하나 이상의 칩렛들(20) 상에 다수의 이미지 센서 어레이들(23)이 다른 컬러필터들(24) 아래에 위치되어 풀컬러 디지털 이미지를 형성할 수 있다.
픽셀이 광을 출력하지 않을 때 이미지가 감지되고, 이로써 주변광만이 이미지를 형성하는데 이용되는 것을 보장하도록 이미지 센서 및 픽셀 컨트롤 회로들이 컨트롤될 수 있다. 대안으로, 픽셀들이 광을 출력할 경우 이미지가 감지되고 캡쳐된 이미지가 방출된 광에 대해 조절되게 보상될 수 있도록 이미지 센서 및 픽셀 컨트롤 회로가 컨트롤될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 기판(20)이 위치되는 디바이스측(9) 맞은편 기판(10) 면 상에 이미징 렌즈(42)를 갖는 렌즈필름(44)을 또한 위치시킬 수 있다. 칩렛(20)은 가령 발광층(14)을 통해 전류를 공통전극(16)으로 전도시키기 위해 픽셀전극(12A,12B)을 구동시키는데 이용되는 연결패드(26,26R,26W) 등을 포함한다. 이 경우, 공통전극(16)은 반사적일 수 있다. 컬러필터(24)는 (도시된 바와 같이) 기판(10)의 외부에 또는 칩렛(20)내 공통 디바이스측(9)에 위치될 수 있다
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 다수의 이미지 센서 어레이들(23)이 이용될 경우, 이미지 센서 어레이들(23) 또는 이미지 렌즈들, 또는 둘 다 다를 수 있다. 예컨대, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 위치된 2개의 다른 칩렛들(20)은 다른 이미지 센서 어레이(23A,23B) 및 렌즈(42A,42B)를 가질 수 있다. 이미지 센서(23A,23B)는 다른 이미징 속성 범위, 또는 속성들의 조합에 걸칠 수 있고, 크기, 해상도, 초점길이, 이미지 센서 소자 크기, 어레이 크기, 비트 깊이, 노출시간, 스펙트럼 감도, 광축, 초점면, 캡쳐 시계(視界), 확대, 광감도, 또는 임의의 다른 이미징 특징들에 있어 다를 수 있다. 가령, 이미지 센서 어레이(23A,23B)의 스펙트럼 감도는 가시광 스펙트럼 내와 그 범위 밖 둘 다의 범위에 이를 수 있다. 이미지 캡쳐 디바이스에 다른 기술들, 가령, 해당기술분야에 공지된 바와 같이 CMOS 또는 CCD 기술들이 이용될 수 있다. 렌즈(42A,42B)는 또한 크기, 초점길이, 시야각, 및 임의의 다른 렌즈 특징들에 있어 다를 수 있다. 렌즈필름(44)에 형성되거나 기판(10)의 일측에서 기판(10)에 몰딩된 이미지 렌즈(42A,42B)도 또한 하나 또는 다수의 다른 센서 칩렛들에 대한 다른 소정의 광경로들에 소정의 이미징 특징들을 제공하기 위해 다를 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서, 제 1 이미징 렌즈 및 제 1 센서 칩렛이 제 1 광경로를 정의할 수 있고 제 2 센서 칩렛과 제 2 이미징 렌즈는 제 1 광경로와는 다른 제 2 광경로를 정의할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광소자들이 다르거나, 다른 실시예에서는 광경로에 있는 광소자의 개수가 다르거나, 광소자의 타입과 개수 모두가 다른 센서 칩렛들과 관련된 다른 광경로에서 다르다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 센서 칩렛(20B)은 상기 제 1 센서 칩렛(20B)의 이미지 센서 어레이(23A)에 장면의 제 1 이미지를 형성할 수 있고 제 2 센서 칩렛(20C)에 해당하는 이미징 렌즈는 상기 제 2 센서 칩렛(20C)의 이미지 센서 어레이(23B)에 동일한 장면의 제 1 이미지와 다른 제 2 이미지를 형성할 수 있거나 상기 제 2 센서 칩렛(20C)의 광센서에 동일한 장면의 제 1 이미지의 제 2 이미지를 형성한다. 따라서, 다르지만 관련된 공통 장면의 이미지들이 만들어질 수 있다. 대안으로, 다른 이미지 센서들은 가령 시야각, 디스플레이 기판 상에 이미지 센서의 위치을 제어하거나, 다른 광축을 이용함으로써 비중첩 시계를 이용해 다른 장면의 이미지들을 형성할 수 있다.
멀티 이미지 센서들의 사용이 이점적이다. 2개의 이미지 센서들로 형성된 디지털 이미지들은 고해상도 디지털 이미지 또는 더 낮은 노이즈를 갖는 디지털 이미지, 또는 함께 스티치된(stitched-together) 파노라마 장면을 형성하도록 결합될 수 있다. 또한, 다른 광학 시스템을 이용해, 다른 타입의 디지털 이미지들이 형성될 수 있고 합성 이미지들이 형성될 수 있다. 동일한 영역 또는 대상물의 다른 보기(시각)는 공통 디스플레이내 다른 지점들 또는 다른 광축에 위치된 이미지 센서들로 형성될 수 있다. 이는 가령 칩렛내에 또는 외부 컴퓨팅 디바이스내에 제공된 이미지 처리 회로에 의해 다른 시각의 이미지들로부터 3차원 이미지의 형성을 가능하게 한다. 장면에 있는 다른 지점들에 집속된 이미지들은 배경 및 전경 모두에서 선명한 디지털 이미지를 형성하도록 조합될 수 있고 각 이미지의 선명도는 장면내 지점들까지의 거리에 대한 정보를 제공할 수 있다. 필요에 따라 광각 또는 협소각 이미지들이 형성되고 이용될 수 있다. 가령 장면내 중앙 위치의 고해상도 이미지와 더 큰 장면의 저해상도 이미지를 조합함으로써 가변 해상도를 갖는 이미지들이 형성될 수 있다. 이는 더 큰 해상도를 필요로 하는 이들 부분들에 대한 이미지 부분들의 해상도를 제한함으로써 대역폭 또는 이미지 크기를 줄이는데 유용할 수 있다.
동작시, 컨트롤러는 디스플레이 디바이스의 필요에 따라 정보신호를 수신 및 처리하고 처리된 신호와 컨트롤 정보를 기기내 각 칩렛과 픽셀 컨트롤 회로로 전송한다. 처리된 신호는 각 발광픽셀소자에 대한 휘도 정보를 포함한다. 휘도정보는 각 발광픽셀소자에 대응하는 아날로그 또는 디지털 기억소자에 저장될 수 있다. 그런 후 칩렛들은 연결되는 픽셀 전극들을 활성화시킨다. 동시에, 또는 신호에 응답해, 이미지 센서들이 활성화될 수 있어 디스플레이 전에 장면의 디지털 이미지를 형성한다. 디지털 이미지는 디스플레이된 이미지를 제공하는 동일한 신호 와이어를 통해 컨트롤러에 보내질 수 있다. 하나 이상의 이미지가 형성되면, 각각은 컨트롤로에 보내질 수 있다. 컨트롤러는 이미지들을 결합하거나 아니면 처리할 수 있거나 이들을 원격 컴퓨팅 디바이스로 전송할 수 있다.
본 발명은 고성능 픽셀 구동회로와 고성능 이미지 감지 기기 모두를 제공하는 이점을 갖는다. 가령 결정 실리콘 기판을 갖는 칩렛을 이용함으로써, 가령 컨트롤, 처리 또는 통신용의 매우 빠르고 작은 회로들이 구성될 수 있다. 대조적으로, 박막회로들은 너무 크고 느려서 이런 이점들을 제공하지 못한다. 더욱이, 발광픽셀들이 형성된 기판의 디바이스측에 칩렛들을 집적함으로써, 공통 칩렛이 픽셀들을 제어하고 이미지 신호를 형성하도록 이용될 수 있어, 디바이스 복잡도를 줄이고 집적을 크게 향상시키며 기기의 두께 줄인다. 이는 고성능 및 향상된 강건도를 모두 제공한다. 본 발명의 특히 중요한 특징은 시스템에 이미지 렌즈들의 집적이다. 커버 안에 또는 커버 위에 렌즈들을 집적시킴으로써, 기계적으로 강건하고 매우 얇은 구조가 형성된다. 동시에, 이미지 렌즈들은 더 긴 광축을 제공하는 이미지 센서들로부터 떨어져 있어, 이미지 센서 어레이(23)에 고품질의 이미지를 형성하게 한다. 이는 이미지 센서들에 직접 렌즈를 위치시켜 이미지 품질을 저하시키거나, 디스플레이 기기 외부에 렌즈를 위치시켜, 두께를 증가시키고 기계적 강건도를 떨어뜨리는 렌징 시스템과 대조적이다.
또한, 고성능의 이미지 감지 기기와 통합된 매우 큰 디스플레이내 고성능 픽셀구동회로들을 갖는 것은 다른 이점들과 기회를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 이미지 감지 기기에 컨트롤 신호를 제공하면서 동시에 픽셀구동회로에 컨트롤 신호들이 제공될 수 있어 이미지 감지 기기에 대한 조명 조건이 컨트롤된다. 가령, 고성능 픽셀구동회로들은 이미지 감지 기기가 활성화되는 시간주기 동안 디스플레이의 발광소자들에 전류의 흐름을 차단할 수 있어, 발광소자들로부터 방출된 광으로 인한 플레어가 이미지 캡쳐동안 감소된다. 대안으로, 고성능 픽셀구동회로들은 이미지 감지 기기가 센서를 비추기 위해 환경내 더 큰 조명을 제공하도록 활성화되는 시간주기 동안 매우 높은 수준의 조명을 제공할 수 있다. 이들 또는 다른 조건들 중 하나가 전체 디스플레이에 대해 동시에 수행될 수 있거나 디스플레이의 다른 영역들에 대해 수행될 수 있다. 가령, 몇몇 실시예에서, 픽셀구동회로들은 디스플레이의 일측에 매우 높은 수준의 조명을 제공할 수 있는 반면, 디스플레이의 타측에 있는 이미지 감지 기기는 특정 그림자 패턴을 제공하거나 적목(赤目)과 같은 소정의 이미징 인위물을 제거하도록 활성화된다.
본 발명의 이미지 디스플레이와 캡쳐 기기는 가령 디스플레이 장치에 상업적으로 사용되는 것과 같이 유리기판과 같은 기판을 제공함으로써 만들어질 수 있다. 접착층이 기판에 형성될 수 있고 칩렛이 가령 동계류중인 공동으로 양도된 미국특허출원 US 12/191,478에 개시된 프로세서를 이용해 접착층에 프린트될 수 있다. 접착층은 그런 후 경화되고 연속 매립층이 칩렛 위에 형성된다. 종래 포토리소그래피 공정들이 이용되어 공도를 통해 칩렛 상의 연결패드에 연결된 와이어를 형성할 수 있다. 가령 스퍼터링 또는 증발에 의해 ITO 또는 금속이 전극을 형성하는데 사용될 수 있고 포토리소그개피 공정을 이용해 칩렛에 전기연결될 수 있다. 그런 후 증기증착공정이 유기층을 증착시킬 수 있다. 가령 금속 또는 금속 산화물로 된 상단 전극이 유기층 위에 증착되어 유기 발광다이오드를 형성할 수 있다.
가령 연결 와이어(32)를 이용한 추가 버스들이 타이밍(가령, 클록)신호, 데이터 신호, 셀렉트 신호, 전원 연결, 또는 접지 연결을 포함한 다양한 신호들을 공급할 수 있다. 신호들은 아날로그 또는 디지털, 가령 디지털 어드레스 또는 데이터 값일 수 있다. 아날로그 데이터 값들은 전하 또는 전압으로서 공급될 수 있다. 기억 레지스터는 (가령, 플립플롭을 포함한) 디지털 또는 (가령 전하를 저장하기 위한 커패시터를 포함한) 아날로그일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 디스플레이 디바이스는 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이이다. 컨트롤러가 칩렛으로서 구현되고 기판에 부착될 수 있다. 컨트롤러는 기판 외주에 위치될 수 있거나, 기판 외부에 있을 수 있고 종래 집적회로를 포함할 수 있다. 또한 별개의 컨트롤러들이 칩렛에 이미지 데이터를 제공하고 캡쳐된 이미지를 얻고 합성하기 위해 제공될 수 있는 것에 유의하라. 캡쳐된 이미지를 합성하기 위한 컨트롤러들이 다수의 센서 칩렛들(20)로부터 이미지 데이터를 수신하고 이 이미지 데이터로부터 하나 이상의 이미지들을 구성할 것이다. 이 컨트롤러는 이 데이터와 더불어, 얼굴 또는 다른 생체식별, 안면검출, 포즈 또는 시야 판단, 손과 손가락 트래킹, 및 하나 이상의 사용자들에 대한 제스처 식별을 수행하는 것을 포함한 다른 유용한 동작을 더 수행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 칩렛은 다양한 방식으로, 가령 칩렛의 길이방향 치수를 따라 1행 또는 2행의 연결패드들로 구성될 수 있다. 상호연결 버스 및 와이어는 다양한 재료로부터 형성될 수 있고 디바이스 기판에 증착을 위해 다양한 방법들을 이용할 수 있다. 가령, 상호연결 버스 및 와이어는 금속, 예컨대 증발되거나 스퍼터링된 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 마그네슘 또는 은일 수 있다. 대안으로, 상호연결 버스 및 와이어는 경화성 도전성 잉크 또는 금속 산화물로 제조될 수 있다. 한가지 비용이점적인 실시예에서, 상호연결 버스 및 와이어는 단일층으로 형성된다.
본 발명은 큰 디바이스 기판, 가령 유리, 플라스틱, 또는 호일을 이용한 멀티픽셀 디바이스 실시예들에 특히 유용하며, 복수의 칩렛들이 디바이스 기판 위에 규칙적 배열로 갖추어져 있다. 각 칩렛은 칩렛에 있는 회로에 따라 그리고 컨트롤 신호에 응답해 디바이스 기판 위에 형성된 복수의 픽셀들을 컨트롤할 수 있다. 개개의 픽셀그룹들 또는 멀티픽셀 그룹들이 타일식 소자들에 위치될 수 있고, 상기 타일식 소자들은 전체 디스플레이를 형성하기 위해 조립될 수 있다.
본 발명에 따르면, 칩렛들은 기판 위에 분배된 픽셀 컨트롤 회로를 제공한다. 칩렛은 상대적으로 디바이스 기판에 비해 작은 집적회로이고 와이어, 연결패드, 레지스터 또는 커패시터와 같은 패시브 소자 또는 트랜지스터나 다이오드와 같은 액티브 소자를 포함한 별도의 기판 위에 형성된 회로를 구비한다. 칩렛은 디스플레이 기판으로부터 별도로 제조되고 그런 후 디스플레이 기판에 부착된다. 이들 공정의 상세한 내용은 가령 US 6,879,098; US 7,557,367; US 7,622,367; US20070032089; US20090199960 및 US20100123268에서 찾을 수 있다.
칩렛은 바람직하게는 반도체 디바이스를 제조하기 위한 공지의 공정들을 이용해 실리콘 또는 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼를 이용해 제조된다. 각 칩렛은 그런 후 디바이스 기판에 부착하기 전에 분리된다. 따라서, 각 칩렛의 결정 베이스는 디바이스 기판으로부터 분리되고 칩렛 회로가 배치되는 기판인 것으로 고려될 수 있다. 그러므로 복수의 칩렛들이 디바이스 기판과 서로로부터 별개의 대응하는 복수의 기판들을 갖는다. 특히, 별개의 기판들은 픽셀들이 형성되는 기판과 분리되어 있고 함께 취해지는 별도의 칩렛 기판들의 영역들은 디바이스 기판보다 더 작다.
칩렛들은 가령 박막 비정질 또는 다결정 실리콘 디바이스에서 발견되는 것보다 더 큰 성능의 액티브 소자들을 제공하는 결정 기판을 가질 수 있다. 칩렛들은 두께가 바람직하게는 100㎛ 이하, 더 바람직하게는 20㎛ 이하일 수 있다. 이는 종래의 스핀 또는 커튼코팅 기술을 이용해 도포될 수 있는 칩렛 위에 접착 및 평탄화 재료의 형성을 용이하게 한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 결정 실리콘 기판에 형성된 칩렛들은 기하학적 어레이로 배열되고 접착제 또는 평탄화 재료로 디바이스 기판에 부착된다. 칩렛의 표면상에서 연결패드들은 각 칩렛을 신호 와이어, 전원 버스 및 전극에 연결해 픽셀을 구동시키는데 이용된다. 칩렛들은 적어도 4개의 픽셀들을 컨트롤할 수 있다.
칩렛들은 반도체 기판에 형성되기 때문에, 칩렛의 회로는 현대식 리소그래피 툴을 이용해 형성될 수 있다. 이런 툴들로, 0.5 마이크론 이하의 피처 크기들이 쉽게 가능해진다. 가령, 현대 반도체 제조라인들은 90㎚ 또는 45㎚ 선폭을 달성할 수 있고, 본 발명의 칩렛들을 제조하는데 이용될 수 있다. 그러나, 칩렛은 또한 디스플레이 기판에 조립된 다음 칩렛 위에 제공된 와이어링 층에 전기연결을 하기 위한 연결패드를 필요로 한다. 연결패드는 디스플레이 기판에 사용된 리소그래피 툴의 피처크기(가령 5㎛) 및 와이어링층에 칩렛의 정렬(가령, ±5㎛)을 기초로 한 크기여야 한다. 그러므로, 연결패드는 가령 패드들 간에 5㎛ 간격을 가지며 폭이 15㎛일 수 있다. 이는 패드들이 일반적으로 칩렛에 형성된 트랜지스터 회로도보다 상당히 더 큰 것을 의미한다.
연결패드는 일반적으로 트랜지스터 위의 칩렛 상의 금속화층에 형성될 수 있다. 가능한 한 낮은 제조단가를 가능하게 하기 위해 표면적이 작은 칩렛을 만드는 것이 바람직하다.
기판 (가령, 비정질 또는 다결정 실리콘)에 직접 형성된 회로보다 성능이 더 좋은 회로도를 갖는 별개의 기판(가령, 결정 실리콘)을 갖는 칩렛들을 이용함으로써, 더 큰 성능을 갖는 디바이스가 제공된다. 결정 실리콘은 성능이 더 나을 뿐만 아니라 액티브 소자들(가령, 트랜지스터들)이 더 작기 때문에, 회로 크기가 훨씬 줄어든다. 유용한 칩렛이, 가령, 2008년 3월 4일자 Digest of Technical Papers of the Society for Information Display, p. 13에 기재된 윤(Yoon), 이(Lee), 양(Yang), 및 장(Jang)의 논문 "A novel use of MEMs switches in driving AMOLED"에 기술된 바와 같은 마이크로전자기계(MEMS) 구조들을 이용해 또한 형성될 수 있다.
디바이스 기판은 유리를 포함할 수 있고, 와이어링층들은 해당기술분야에 공지된 포토리소그래피 기술로 패턴화된 평탄화층(가령, 수지) 위에 형성된 증발되거나 스퍼터링된 금속 또는 금속 합금, 가령, 알루미늄 또는 은으로 제조될 수 있다. 칩렛들은 집적회로 산업에 확립된 종래 기술들을 잘 이용해 형성될 수 있다.
해당 이미지 센서 어레이(23)에 대해 선택된 광경로들과 결부해 센서-칩렛 매트릭스를 적절히 구성함으로써, 매우 다양한 유용한 애플리케이션들이 본 발명으로 해결될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에서, 센서 칩렛들은 센서 칩렛(가령, 20B,20C)의 2개의 센서-칩렛 매트릭스(25A,25B)로 구성되고, 각 센서 칩렛은 이미지 센서 어레이(가령, 도 9a의 23A, 23B)를 갖는다. 도 10, 11, 및 13에서 센서-칩렛 매트릭스(25A,25B)는 점선 직사각형내에 칩렛들을 단지 포함한다. 2개의 센서 칩렛-매트릭스 중 하나(예컨대, 25A)가 다른 센서-칩렛 매트릭스(25B)으로부터 행 또는 열 방향으로 측면으로 오프셋트되어 있어, 공통 장면 중에 약간 다른 시각을 갖는 다른 이미지들이 감지되게 한다. 이들 관련된 이미지들은 스테레오스코픽 쌍(stereoscopic pair)을 포함한다.
디스플레이 기판(10) 상에 센서 칩렛들(20B)이 제 1 센서-칩렛 매트릭스를 이루는 제 1 수평행과 제 1 수직열에 그리고 제 2 센서-칩렛 매트릭스를 이루는 센서 칩렛(20C)의 제 2수평행과 제 2수직열에 배열될 수 있어, 제 1 및 제 2 수직열들이 서로 수평으로 오프셋트된다. 일반적으로, 제 1 및 제 2 수직열은 상기 제 1 및 제 2 수직열에 나란하지 않은 방향으로 가령, 제 1 및 제 2 수직열이 평행인 제 1 및 제 2 수직열에 대해 수직이거나 45도로 서로 오프세트되어 있다. 행렬의 위치는 쉽게 서로 바꿔질 수 있어 행이 열이 되고 그 반대로도 된다. 행렬은 직각이거나 직각이 아닐 수 있다. 센서 칩렛들(20B 및 20C)은 픽셀 컨트롤 칩렛들(20A) 사이에 산재될 수 있다.
도 11을 참조하면, 또 다른 실시예에서, 센서 칩렛들(20B) 모두는 센서 칩렛(20C)의 일측에 측면으로 위치될 수 있다. 이 배열에서, 센서 칩렛들(20B 및 20C)은 사람 머리에서 좌우 눈을 흉내낼 수 있다.
센서 칩렛(20B)은 디스플레이 기판(10) 상에서 센서 칩렛(20C)과는 약간 다른 물리적 위치를 가질 수 있기 때문에, 각각의 센서-칩렛 매트릭스들에 의해 감지된 이미지들은 스테레오스코픽 이미지 쌍을 형성할 수 있다.
또 다른 유용한 애플리케이션에서, 각각의 센서-칩렛 매트릭스들에 의해 감지된 이미지들은 파노라마 이미지를 형성하기 위해 함께 스티치될 수 있다. 감지된 이미지들은 부분적으로 중복된 장면 정보를 포함할 수 있다. 중복은 중복된 이미지들이 정확하게 결합되게 하고 중복되지 않은 장면 부분은 결합된 이미지 크기를 크게 하는데 이용된다.
장면의 이미지를 캡쳐하면서 이미지를 디스플레이하기 위한 통합된 이미징 기기가 통신링크에 의해 연결된 2개의 통합된 이미징 기기를 이용해 종래 2차원 화상회의 시스템에 사용될 수 있다. 한 기기에서 제 1 시청자의 캡쳐된 이미지가 제 2 시청자에 의해 보여지는 다른 기기의 디스플레이에 그리고 그 반대로도 보내진다.
도 12를 참조하면, 이와 같은 이미징 기기의 배열의 실시예에서, 시청자의 스테레오스코픽 이미지 쌍을 형성하는 2개의 다른 시각 이미지들이 각 디스플레이내 이미지 센서들에 의해 캡쳐될 수 있다. 2개의 이미지들은 원격 이미징 디스플레이 기기에 보내지고 번갈아 나타내진다. 시청자들은 스테레오스코픽 이미지 쌍의 2개 이미지들중 하나가 한 쪽 눈에 의해 감지되게 하고 2개의 이미지들 중 다른 하나는 다른 눈에 인식되게 하는 액티블리-스위칭(actively switching) 안경을 착용한다. 또 다른 대안으로, 렌티큘라 렌즈들이 광을 개개의 눈들에 방출하도록 렌티큘러에 대해 디스플레이에 의해 스테레오스코픽 이미지 쌍의 각 이미지가 나타내질 때 안경없이 3D 보기를 제공하기 위해 이미징 기기의 픽셀들 위에 위치될 수 있다. 따라서, 본 발명은 3D 디스플레이 및 화상회의 시스템에 효과적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 이미지 디스플레이 및 감지 기기는 선택된 디자인 보기 거리(74)를 포함한다. 제 1 센서-칩렛 매트릭스(25A)와 관련된 제 1 이미징 렌즈 어레이(45A)는 복수의 이미징 렌즈들(42C)를 갖고, 각 이미징 렌즈(42C)는 제 1 광축(46A)을 갖는다. 제 2 센서-칩렛 매트릭스(25B)와 관련된 제 2 이미징 렌즈 어레이(45B)는 복수의 이미징 렌즈들(42D)를 갖고, 각 이미징 렌즈(42D)는 제 2 광축(46B)을 갖는다. 각 이미징 렌즈의 각각의 광축은 바람직하게는 해당 센서-칩렛 매트릭스에 있는 정확히 하나의 이미지 센서 어레이에 대응하도록 배열된다; 가령, 각 센서 칩렛은 그 자신의 이미징 렌즈를 갖는다. 이는 이점적으로 산재된 센서-칩렛 매트릭스들 간에 누화를 이점적으로 줄인다.
제 1 및 제 2 광축(46A,46B)은 디스플레이 정면의 시청 거리(74)에서 교차되며, 시청거리는 바람직하게는 2 내지 20 피트(0.6096m-6.096m)이다. 이 교차거리는 디스플레이에 대한 디자인 보기 거리(74)이다. 이 배열을 통해, 만들어진 스테레오스코픽 이미지 쌍은 디스플레이의 디자인 보기 거리에 있는 대물면에 사용자의 눈의 수렴을 모방하게 된다. 다른 렌즈들은 다른 이미지 센서 어레이들과 사용되어 다수의 스테레오스코픽 쌍을 형성할 수 있다.
도 11을 다시 참조하면, 또 다른 실시예에서, 제 1 센서-칩렛 매트릭스(25A)에서 제 1 센서 칩렛(20B)의 이미지 센서 어레이(미도시)에 대응하는 이미징 렌즈들은 제 2 센서-칩렛 매트릭스(25B)에서 제 2 센서 칩렛(20C)의 이미지 센서 어레이(미도시)에 대응하는 이미징 렌즈와는 초점길이가 다를 수 있다. 초점길이에서 이런 차이는 제 1 센서-칩렛 매트릭스(25A)로 상대적으로 더 가까운 장면들의 포커싱된 감지 및 제 2 센서-칩렛 매트릭스(25B)로 상대적으로 더 먼 장면들의 포커싱된 감지를 가능하게 한다.
도 13을 참조하면, 일실시예에서, 제 1 센서-칩렛 매트릭스(25A)는 제 2 센서-칩렛 매트릭스(25B)보다 더 많은 센서 칩렛들을 가져 제 2 센서-칩렛 매트릭스보다 더 높은 해상도로 한 장면을 감지한다. 팩셀(30)을 컨트롤하기 위한 픽셀 컨트롤 칩렛들(20A) 사이의 기판(10)에 있는 센서 칩렛들(20C)의 개수는 센서 칩렛들(20B)의 개수 보다 더 많다.
도 9를 참조하면, 일실시예에서, 제 1 센서-칩렛 매트릭스(가령, 도 10의 25A)에 해당하는 이미징 렌즈(42A)는 제 2 센서-칩렛 매트릭스(가령, 도 10의 25B)에 해당하는 이미징 렌즈(42B)보다 더 좁은 시야각을 갖는다.
또 다른 실시예에로, 센서 칩렛들은 가령 제 1 센서-칩렛 매트릭스들은 제 1 이미지 샘플링 레이트를 갖고 제 2 센서-칩렛 매트릭스들은 제 1 이미지 샘플링 레이트와 다른 제 2 이미지 샘플링 레이트를 갖도록 다른 주파수의 이미지 센서 어레이로 장면의 이미지를 획득함으로써 다른 시간 비율로 장면을 샘플링할 수 있다. 이는 가령, 급격히 변하는 부분들(즉, 공간적으로 분포된 영역들)과 상대적으로 정적인 부분들을 갖는 장면에서 유용할 수 있다. 예컨대, 고도의 제스처 정보, 가령 사인 언어 해석이 있는 장면에서, 상기 장면애 사람의 손, 손가락 및 얼굴은 급격히 변하고 배경은 천천히 변한다. 더 느리게 변하는 부분들보다 더 빠른 이미지 샘플링 레이트로 장면의 급격히 변하는 부분들을 캡쳐함으로써, 더 빠른 이미지 샘플링 레이트로 전체 이미지를 샘플링하는 것에 비해 대역폭이 줄어드나, 장면내 중요한 정보의 정확도가 보존된다.
가령 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에서, 센서 칩렛들의 그룹이 제공되며, 각 그룹에 있는 센서 칩렛들은 수평 행들과 수직 열들로 배열되어 센서-칩렛 매트릭스(25A,25B)를 형성하고, 각 이미지 센서 어레이(미도시)는 다른 주파수의 광을 감지하여 멀티컬러 이미지의 다른 컬러 프레임들을 만든다. 이 배열에서, 센서-칩렛 매트릭스들(25A,25B)을 수평 또는 수직방향 중 어느 하나로 서로 산재시키는 것이 유용할 수 있어 가능하게는 그 정도로 센서-칩렛 매트릭스들(25A,25B)이 유사한 장면 시각을 제공한다. 도 10은 2개의 산재된 센서-칩렛 매트릭스들(25A,25B)을 나타낸다. 그러나, 2이상의 센서-칩렛 매트릭스들이 풀컬러 이미지(미도시)용 컬러 면들을 얻기 위해 사용될 수 있다. 가령, 적색, 녹색, 및 청색 센서-칩렛 매트릭스들 중 다른 2개보다 적색 센서-칩렛 매트릭스는 적색광에, 녹색 센서-칩렛 매트릭스는 녹색광에, 그리고 청색 센서-칩렛 매트릭스는 청색광에 각각 더 민감할 수 있다. "적색", "녹색", 및 "청색"은 해당기술분야에 공지된 바와 같이 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 가령, "적색"은 가장 큰 (즉, Y 또는 Z보다 더 큰) CIE1931 3자극치로서 X를 갖는 광을, "녹색"은 가장 큰 Y를 갖는 광을, "청색"은 가장 큰 Z를 갖는 광을 말한다. 대안으로, "적색"은 570nm보다 더 큰 지배적 파장을 갖는 광을, 청색은 490nm 미만의 광을, 그리고 녹색은 이들 사이에 있는 광을 말한다.
녹색 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 렌즈들은 적색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 렌즈들 중 어느 하나의 이미징 렌즈들보다 더 좁은 시야각을 가질 수 있거나 녹색 센서-칩렛 매트릭스에 있는 센서 칩렛들의 개수는 적색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스 주 어느 하나에 있는 칩렛들의 개수보다 더 많을 수 있다. 일실시예에서, 이들 특징들은 함께 이용된다. 녹색 센서-칩렛 매트릭스에 있는 각 이미징 센서 어레이는 작은 장면 영역의 고해상도 녹색 프레임을 제공하는 반면, 적색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스에 있는 각 이미지 센서 어레이는 큰 장면 면적의 저해상도 적색 또는 청색 프레임을 제공한다.
다양한 실시예에서, 이들 2개의 특징들은 별개로 이용될 수 있다. 일실시에에서, 녹색 센서-칩렛 매트릭스에서 센서 칩렛들의 개수는 적색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스에서 센서 칩렛들과 각각 같은 개수이나, 녹색 센서-칩렛 매트릭스에서 각 이미지 센서 어레이는 더 작은 장면 면적의 고해상도 녹색 프레임을 제공하는 반면, 적색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스에서 각 이미지 센서 어레이는 큰 장면 면적의 저해상도 적색 또는 청색 프레임을 제공한다. 또 다른 실시예에서, 녹색 센서-칩렛 매트릭스에서 센서 칩렛들의 개수는 적색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스 각각에 있는 센서 칩렛들의 개수보다 더 많고, 적색, 녹색 및 청색 센서-칩렛 매트릭스에서 각 이미지 센서 어레이는 이미지 센서 어레이와 서로 동일한 크기의 장면 면적의 각각의 프레임을 제공한다. 이들 특징들 중 어느 하나 또는 모두를 이용해 모든 3가지 컬러 어레이들에서 센서 칩렛들의 시야각과 동일한 개수를 이용한 것에 비해 대역을 줄여 (녹색광과 거의 밀접하게 상관된) 휘도 세부내용의 향상된 해상도가 제공된다.
또 다른 실시예로, 센서 칩렛들의 4번째 수평행과 4번째 수직열이 광대역 센서-칩렛 매트릭스를 형성할 수 있다. 광대역 센서-칩렛 매트릭스의 센서 칩렛들이 적색, 녹색 및 청색 센서-칩렛 매트릭스들로 된 센서 칩렛들에 산재될 수 있고 (2 이상의 스펙트럼 피크를 갖는) 광대역 또는 백색광에 민감해질 수 있다. 이런 경우, 광대역 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 렌즈들은 적색, 녹색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 라인들과는 다른 시야각을 가질 수 있고 광대역 센서-칩렛 매트릭스에서 센서 칩랫들의 개수는 적색, 녹색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스에서 칩렛들의 개수와 다를 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 또 다른 실시예에서, 제 1 초점거리(7A)를 갖는 제 1 이미징 렌즈(42A)가 제 1 센서 칩렛(20B)에서 제 1 이미지 센서 어레이(23A) 위에 제공되고, 제 2 초점거리(7B)를 갖는 제 2 이미징 렌즈(42B)가 제 2 센서 칩렛(20CC)에서 제 2 이미지 센서 어레이(23B) 위에 제공된다. 센서 칩렛, 이미징 렌즈, 및 이미지 센서 어레이들은 자체적으로 어레이로 형성될 수 있다. 이 실시예에서, 제 1 이미지 센서 어레이(23A)에 의해 캡쳐된 이미지 데이터 및 제 2 이미지 센서 어레이(23B)에 의해 캡쳐된 이미지 데이터의 상대적 선명도를 결정한 후 각 센서-칩렛 매트릭스에 의해 캡쳐된 하나 이상의 대상물들까지 상대 거리를 결정하기 위해 상대적 선명도를 이용하기 위한 회로가 제공된다.
예컨대, 제 1 초점거리(7A)는 제 2 초점거리(7B)보다 적고 제 1 이미지 센서 어레이(23A)에 의해 캡쳐된 이미지 데이터는 이미지의 제 1 장면 영역(72A)내 제 2 이미지 센서 어레이(23B)에 의해 캡쳐된 이미지 데이터보다 더 선명해지도록 결정되면, 이미지의 제 1 장면 영역(72A)에 있는 대상물은 제 2 초점거리(7B)보다 제 1 초점거리(7A)에 더 가까운 거리에 있다. 동일한 이미지의 제 2 장면 영역(72B)에서, 제 2 이미지 센서 어레이(23B)에 의해 캡쳐된 이미지 데이터가 제 1 이미지 센서 어레이(23A)에 의해 캡쳐된 해당 이미지 데이터보다 더 선명하면, 이미지의 제 2 장면 영역(72B)에 있는 대상물은 제 1 초점거리(7A)보다 제 2 초점거리(7B)에 더 가까운 거리에 있고 따라서 이미지의 제 1 장면 영역(72A)에 있는 대상물보다 더 멀리 있다.
추가 초점길이를 갖는 추가 렌즈들이 장면내 거리를 더 구별하는데 이용될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 다른 렌즈들(42A,42B)이 각 센서-칩렛 매트릭스(미도시)에서 각 센서 칩렛(20B,20C)의 이미지 센서 어레이(23A,23B) 각각에 사용될 수 있거나, 도 1에 도시된 바와 같이, 단일 렌즈(42)가 특정 센서-칩렛 매트릭스에서 다수 칩렛들(20)의 이미지 센서 어레이(23)에 사용될 수 있다.
다시 도 8을 참조로 한 또 다른 실시예에서, 상대적 선명도 정도가 이미지 영역내 대상물까지의 거리를 어림잡는데 사용될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 이미지 센서 어레이(23A,23B)에 의해 캡쳐된 가장자리들의 상대적 폭이 초점거리(7A,7B) 간의 거리를 어림잡는데 사용될 수 있다. 예컨대, 제 1 센서 칩렛(20B)에서 이미지 센서 어레이(23A)로 캡쳐되었을 때 보다 제 2 센서 칩렛(20C)에서 이미지 센서 어레이(23B)로 캡쳐되었을 때 폭의 1/3인 가장자리를 갖는 이미지 영역내 대상물은 제 1 초점거리(7A)와 제 2 초점거리(7B) 간의 거리의 3/4인 것으로 판단된다.
본 발명은 멀티픽셀 기반구조를 갖는 디바이스에 이용될 수 있다. 특히, 본 발명은 유기 또는 무기의 LED 디바이스로 실시될 수 있고, 특히 정보 디스플레이 디바이스에 유용하다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 미국특허 No. 4,769,292 및 미국특허 No. 5,061,569에 개시되어 있으나 이에 국한되지 않는 작은 분자 또는 풀리머 OLED로 구성된 평판 OLED 디바이스에 이용된다. 가령, (예를 들어, US2007/0057263에 개시된 바와 같은) 다결정 반도체 매트릭스에 형성된 양자도트를 이용한 무기 EL 디스플레이나, 하이브리드 유기/무기 디바이스들이 이용될 수 있다. 유기 또는 무기 발광 디스플레이의 조합 및 변형들이 상단 또는 하단 이미터 아키텍처를 갖는 액티브-매트릭스 디스플레이를 포함한 이런 디바이스를 제조하는데 이용될 수 있다.
또한, 디스플레이 디바이스는 종래 2차원 디스플레이일 수 있거나 가령 공동으로 양도되고 동계류중인 미국특허출원 US 12/608,049에 논의된 바와 같이 공간내 다른 위치들에 발광소자들을 이미징하기 위한 렌즈들을 포함한 스테레오스코픽 디스플레이일 수 있다. 이런 실시예에서, 발광소자들을 이미징하기 위한 렌즈들은 이미징 렌즈들(42)의 형성과 유사하게 형성될 수 있다. 발광소자들을 이미징하기 위한 이들 렌즈들은 이미징 렌즈(42)와 같은 기판에 형성될 수 있고, 디스플레이 기판(10)의 디바이스측(9)과 떨어져 분리되고 이에 부착된다.
본 발명은 소정의 바람직한 실시예들을 특히 상세하게 참조하여 기술되었으나, 변형 및 변경들도 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 달성될 수 있음을 알아야 한다.
6A,6B 방출광
7A,7B 초점거리
8,8A,8B 이미지광
9 디스플레이 기판 디바이스측
10 디스플레이 기판
11 디스플레이 영역
12A,12B 픽셀 컨트롤 전극
14 발광층
16 공통투명전극
18 절연 평탄화층
20 칩렛
20A 픽셀 컨트롤 칩렛
20B 센서 칩렛
20C 센서 칩렛
22 이미지 센서 소자
23 이미지 센서 어레이
23A,23B 이미지 센서 어레이
24 컬러필터
25A,25B 센서-칩렛 매트릭스
26 칩렛 연결패드
26R 적색 픽셀 연결패드
26G 녹색 픽셀 연결패드
26B 청색 픽셀 연결패드
26W 백색 픽셀 연결패드
28 칩렛 기판
30 픽셀
32 연결 와이어
40 커버
41A 커버측
41B 커버측
42, 42A, 42B, 42C, 42D 이미징 렌즈
43 렌즈렛
44 렌즈필름
45A,45B 이미징 렌즈 어레이
46A,46B 광축
50 픽셀 컨트롤 회로
52 이미지 센서 회로
60 컨트롤러
62 컨트롤 회로
70 개개
72 장면
72A,72B 장면 영역
74 보기 거리

Claims (37)

  1. a) 디스플레이 기판의 디바이스측에 디스플레이 영역을 갖는 디스플레이 기판;
    b) 디스플레이 기판의 디바이스측에 있는 디스플레이 영역에 위치되고, 컨트롤 전극, 상기 컨트롤 전극으로부터 이격된 투명전극, 및 상기 컨트롤 전극과 상기 투명전극 사이에 위치된 적어도 하나의 발광재료층을 각각 포함하는 복수의 픽셀들;
    c) 적어도 하나의 픽셀에 연결되고, 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스측 위에 위치되고 이에 부착되는 디스플레이 기판과 별개의 칩렛 기판을 가지며, 각각이 적어도 하나의 연결패드와 적어도 하나의 픽셀 컨트롤 회로를갖는 복수의 픽셀 컨트롤 칩렛들;
    d) 디스플레이 영역에 있는 디스플레이 기판의 디바이스측 위에 위치되고 이에 부착되는 디스플레이 기판과 별개의 칩렛 기판을 가지며, 각각이 적어도 하나의 연결패드와 이미지를 감지하고 감지된 이미지 신호를 형성하기 위한 이미지 센서 어레이를 갖는 적어도 하나의 센서 칩렛들; 및
    e) 투명커버 상에 또는 투명커버 내에 형성되고, 각각이 해당 센서 어레이에 이미징 면을 형성하기 위한 이미지 센서 어레이로부터 이격되며 이에 대응하는 복수의 이미징 렌즈들을 갖는 디스플레이 기판의 디바이스측으로부터 이격되고 이에 부착되는 투명 커버를 구비하고,
    f) 발광재료가 투명전극을 통해 광을 방출하게 하도록 각 픽셀 컨트롤 회로는 컨트롤 전극을 구동시키기 위한 연결패드들 중 하나를 통해 관련된 픽셀(들)의 컨트롤 전극에 전기연결되고,
    투명커버는 상단측과 상기 상단측보다 센서 칩렛에 더 가까운 맞은편 하단측을 갖고, 투명커버의 상단측에 위치되거나 투명커버의 하단측에 위치되어 형성된 이미징 렌즈들을 갖는 제 1 필름을 더 구비하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 픽셀 컨트롤 칩렛은 센서 칩렛을 더 포함하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    센서 칩렛들 중 적어도 하나는 2 이상의 픽셀 컨트롤 칩렛들 사이에 측면에 위치되는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 픽셀에 의해 방출된 광을 필터하고 적어도 하나의 이미지 센서에 의해 감지된 광을 필터하는 적어도 하나의 컬러 필터를 더 구비하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    다수의 센서 칩렛들이 디스플레이 영역에 행렬로 배열되는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    투명커버는 상단측과 상기 상단측보다 센서 칩렛에 더 가까운 맞은편 하단측을 갖고, 투명커버의 상단측 또는 하단측에 형성된 적어도 하나의 이미징 렌즈를 더 구비하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    투명커버는 상단측과 상기 상단측보다 센서 칩렛에 더 가까운 맞은편 하단측을 갖고, 제 1 필름 맞은편 커버의 측면에 위치되어 형성된 이미징 렌즈를 갖는 제 2 필름을 더 구비하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    픽셀 컨트롤 칩렛들의 개수가 센서 칩렛들의 개수와 다른 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    센서 칩렛은 2개의 컨트롤 전극들 사이에 측면에 위치된 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    컨트롤 전극의 적어도 일부는 부분적으로 투명하고 센서 칩렛이 부분적으로 투명한 부분 아래에 위치된 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    디스플레이 영역내 컨트롤 전극은 센서 칩렛의 적어도 2개 측면들에 인접해 측면에 위치된 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 이미징 렌즈를 더 구비하고, 제 1 센서 칩렛에 대응하는 제 1 이미징 렌즈는 제 2 센서 칩렛에 대응하는 제 2 이미징 렌즈와 다른 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    제 1 이미징 렌즈는 제 2 이미징 렌즈보다 시야각이 더 넓은 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    제 1 센서 칩렛에 있는 이미지 센서 어레이는 제 2 센서 칩렛에 있는 이미지 센서 어레이와 다른 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    제 1 이미징 렌즈, 제 2 이미징 렌즈, 제 1 센서 칩렛, 및 제 2 센서 칩렛을 더 구비하고, 제 1 이미징 렌즈와 제 1 센서 칩렛이 제 1 광경로를 정의하고, 제 2 이미징 렌즈와 제 2 센서 칩렛이 제 1 광경로는 다른 제 2 광경로를 정의하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 이미지 센서 어레이는 제 2 이미지 센서 어레이와는 해상도, 크기, 스펙트럼 감도, 광축, 초점면 또는 감도가 다른 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  18. 제 1 항에 있어서,
    제 1 센서 칩렛에 대응하는 이미징 렌즈는 제 1 센서 칩렛의 이미지 센서 어레이상에 장면의 제 1 이미지를 형성하고, 제 2 센서 칩렛에 대응하는 이미징 렌즈는 제 2 센서 칩렛의 이미지 센서 어레이 상에 동일 장면의 제 1 이미지와는 다른 제 2 이미지를 형성하거나 제 2 센서 칩렛의 광센서들 상에 동일 장면의 제 1 이미지의 일부분의 제 2 이미지를 형성하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 이미지는 공통 대상물의 이미지를 포함하고, 공통 대상물의 3차원 이미지를 계산하는 이미지 처리회로를 더 구비하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  20. 제 1 항에 있어서,
    제 1 센서 칩렛에 대응하는 이미징 렌즈는 제 1 센서 칩렛의 이미지 센서 어레이에 제 1 장면의 제 1 이미지를 형성하고, 제 2 센서 칩렛에 대응하는 이미징 렌즈는 제 2 센서 칩렛의 이미지 센서 어레이에 제 1 장면과는 다른 제 2 장면의 제 2 이미지를 형성하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  21. 제 1 항에 있어서,
    기판 위에 위치된 평탄화층을 더 구비하고, 센서 칩렛이 상기 평탄화층에 매립되며, 상기 평탄화층은 제 1 굴절률을 갖고, 센서 칩렛의 전면은 제 2 굴절률을 가지며, 제 2 굴절률은 제 1 굴절률보다 더 큰 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  22. 제 1 항에 있어서,
    다수의 센서 칩렛들은 제 1 센서-칩렛 매트릭스를 형성하는 제 1 행 및 제 1 열 센서 칩렛들 및 제 2 센서-칩렛 매트릭스를 형성하는 제 2 행 및 제 2 열 센서 칩렛들로 배열되고, 제 1 및 제 2 센서-칩렛 매트릭스들은 제 1 또는 제 2 열에 평행하지 않는 방향으로 서로 오프셋트되는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    제 1 센서-칩렛 매트릭스의 이미지 센서 어레이는 감지 정보의 제 1 이미지를 감지하고, 제 2 센서-칩렛 매트릭스의 이미지 센서 어레이는 감지 정보의 제 2 이미지를 감지하며, 제 1 및 제 2 이미지는 스테레오스코픽 이미지 쌍을 함께 형성하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  24. 제 22 항에 있어서,
    제 1 센서-칩렛 매트릭스의 이미지 센서 어레이는 제 2 센서-칩렛 매트릭스의 이미지 센서 어레이에 의해 감지된 이미지의 장면 정보와 부분적으로 겹치는 감지 정보의 이미지를 감지하는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  25. 제 22 항에 있어서,
    제 1 센서-칩렛 매트릭스의 센서 칩렛들은 제 2 센서 칩렛-매트릭스의 센서 칩렛들 간에 측면으로 산재된 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  26. 제 22 항에 있어서,
    제 1 센서-칩렛 매트릭스의 센서 칩렛들 모두가 제 2 센서-칩렛 매트릭스의 센서 칩렛들의 일측에 측면으로 위치되는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  27. 제 22 항에 있어서,
    기기는 디스플레이 앞에서 2 내지 20 피트의 선택된 디자인 보기 거리를 갖고,
    g) 제 1 센서-칩렛 매트릭스에 있는 이미지 센서 어레이들 중 정확하게 하나에 대응하는 제 1 광축을 각각 갖는 복수의 이미징 렌즈들을 포함하는 제 1 이미징 렌즈 어레이; 및
    h) 제 2 센서-칩렛 매트릭스에 있는 이미지 센서 어레이들 중 정확하게 하나에 대응하는 제 2 광축을 각각 갖는 복수의 이미징 렌즈들을 포함하는 제 2 이미징 렌즈 어레이를 더 구비하고,
    i) 제 1 및 제 2 광축은 디스플레이에 대한 디자인 보기 거리에서 교차되는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  28. 제 22 항에 있어서,
    제 1 센서-칩렛 매트릭스의 이미지 센서 어레이에 대응하는 이미징 렌즈들은 제 2 센서-칩렛 매트릭스의 이미지 센서 어레이에 대응하는 이미징 렌즈들과 초점길이가 다른 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  29. 제 22 항에 있어서,
    제 1 센서-칩렛 매트릭스는 제 2 센서-칩렛 매트릭스보다 센서 칩렛이 더 많은 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  30. 제 29 항에 있어서,
    제 1 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 렌즈들은 제 2 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 렌즈들보다 시야각이 더 협소한 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  31. 제 29 항에 있어서,
    제 1 센서-칩렛 매트릭스는 제 1 이미지 샘플링 레이트를 갖고 제 2 센서-칩렛 매트릭스는 제 1 이미지 샘플링 레이트와는 다른 제 2 이미지 샘플링 레이트를 갖는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  32. 제 1 항에 있어서,
    a) 다수의 센서 칩렛들은 적색 센서-칩렛 매트릭스를 형성하는 센서 칩렛의 제 1 수평행 및 제 1 수직열, 녹색 센서-칩렛 매트릭스를 형성하는 센서 칩렛의 제 2 수평행 및 제 2 수직열, 청색 센서-칩렛 매트릭스를 형성하는 센서 칩렛의 제 3 수평행 및 제 3 수직열로 배열되고, 적색, 녹색, 및 청색 센서-칩렛 매트릭스의 센서 칩렛들은 수평 또는 수직방향 중 어느 하나로 서로 산재되어 있으며,
    b) 적색, 녹색 및 청색 센서-칩렛 매트릭스들에서 이미지 센서 어레이들은 2개의 다른 센서-칩렛 매트릭스들에서 이미지 센서 어레이들보다 각각 적색, 녹색, 및 청색광에 더 민감한 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  33. 제 32 항에 있어서,
    녹색 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 렌즈는 적색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 렌즈보다 시야각이 더 협소한 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  34. 제 32 항에 있어서,
    녹색 센서-칩렛 매트릭스에서 센서 칩렛들의 개수는 적색 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스에서 칩렛들의 개수보다 더 많은 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  35. 제 32 항에 있어서,
    광대역 센서-칩렛 매트릭스를 형성하는 센서 칩렛들의 제 4 수평행 및 제 4 수직열을 더 구비하고, 광대역 센서-칩렛 매트릭스의 센서 칩렛들은 제 1, 제 2, 및 제 3 센서-칩렛 매트릭스의 제 2 센서 칩렛들에 산재되어 있고, 광대역 센서-칩렛 매트릭스의 이미지 센서 어레이는 광대역 또는 백색광에 민감한 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  36. 제 35 항에 있어서,
    광대역 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 렌즈들은 적색, 녹색, 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스의 이미징 렌즈들과는 다른 시야각을 갖는 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
  37. 제 32 항에 있어서,
    광대역 센서-칩렛 매트릭스에서 센서 칩렛의 개수는 적색, 녹색, 또는 청색 센서-칩렛 매트릭스에서 칩렛의 개수와 다른 이미지를 디스플레이하고 감지하는 기기.
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