專利名稱：迭層平板型圖像傳感與顯示的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種新型的平板型光學(xué)影像圖像傳感與顯示裝置及相應(yīng)的新掃描顯示方法。
現(xiàn)有的平板型圖像傳感和顯示器，雖都實現(xiàn)了平板化、固體化，但全部像素都制作在同一個平板表面上，受到很大限制。使用電荷耦合器件CCD面陣的固體攝像器件作為平板型圖像傳感器，雖然分辨率可以做得很高，但因制作的集成度很高，難度大，價格昂貴，而且，還要另行解決三原色分別傳感與合成問題。同時，除了串行掃描，也無法直接在其上開發(fā)其它功能。各種平板型顯示器，特別是彩色平板顯示器，全部三原色發(fā)光像素都得制作在一個平板表面上，為每個像素配置的發(fā)光器件、掃描與開關(guān)電路等也都重疊擠在一起，立體集成度要求很高，制造困難，很難普及，而且大大限制了分辨率的提高，也就更談不上開發(fā)其它功能了。同時，現(xiàn)有平板型圖像傳感器與顯示器之間只能通過重復(fù)掃描轉(zhuǎn)換，不能直接連在一起方便地觀看并進(jìn)行圖像處理和編碼等。此外圖像的幀掃描顯示一直沒有成功的方法。
本發(fā)明的目的，就是提供一種便于分解分布制作極小像素并在與圖像傳感及顯示的受光面或發(fā)光面垂直的方向上展開布置集成制作為每個像素配置的以及其它必要的各種功能性元器件與電路的迭層平板型圖像傳感與顯示裝置，便于制造，可以達(dá)到超高分辨率，并直接在其體內(nèi)開發(fā)有用功能，包括解決幀掃描顯示問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用共同構(gòu)思的迭層構(gòu)造設(shè)計平板型光電像素列陣和發(fā)光像素列陣作為圖像傳感和顯示裝置。這利裝置用迭層薄片粘迭成平板狀的平面，迭層薄片用絕緣材料(其上沉積單晶硅層)或硅片作基片制成。在所有迭層薄片的同一側(cè)邊緣上都制作一排光敏器件作為光電像素，構(gòu)成迭層平板的受光面上的光電像素點陣，制成迭層平板光電像素列陣圖像傳感裝置；在所有迭層薄片的同一側(cè)邊緣上都制作一排發(fā)光器件作為發(fā)光像素，構(gòu)成迭層平板的發(fā)光面上的發(fā)光像素點陣，制成迭層平板發(fā)光像素列陣顯示裝置。還可以將光敏器件和發(fā)光器件分別制作在所有的同一塊迭層薄片的兩側(cè)邊緣上，制成受光面與發(fā)光面背朝背連體的迭層平板像素列陣，將投影到受光面上的圖像經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和電致發(fā)光，在發(fā)光面上顯示出來。這樣，就可以在很薄的迭層薄片的正反兩個平面上集成制作為每個像素配置的以及其它各種功能性元器件和電路，用簡單的方法實現(xiàn)高度立體集成，得到超高分辨率，并可以直接在迭層平板體內(nèi)配置掃描與存貯等功能。
迭層平板光電像素列陣的受光面上的所有光敏器件上都要分別要蒙上三原色紅、綠、蘭色的濾色片，并以固定順序間隔分布。為此，每個迭層薄片的一側(cè)邊緣上的光敏器件所蒙濾色片顏色都要相同，而三種顏色的迭層薄片間隔排列。所有迭層薄片上的光敏器件大小一樣，間隔相同，并都要一、一對準(zhǔn)或按一定規(guī)律準(zhǔn)確錯開對應(yīng)。這樣，分別感受紅、綠、蘭三原色光的光敏器件在受光面上便可以以一定規(guī)律構(gòu)成三原色合成的真彩色光電像素點陣。在每個迭層薄片的平面上為所有光敏器件間配置移出移位寄存器，以便將它們的光電信號掃描輸出用于外存，成為掃描型迭層平板光電像素列陣。而同時再為每個光敏器件配置一個循環(huán)移位寄存器作為光電像素內(nèi)存貯器，將整幀圖像的光電信號同時存貯起來以備提取掃描輸出，則成為掃描-內(nèi)存型迭層平板光電像素列陣。
迭層平板發(fā)光像素列陣的發(fā)光面上的所有發(fā)光器件分別經(jīng)電致發(fā)光發(fā)出三原色紅、綠、蘭色光，并以固定順序間隔分布。為此，每個迭層薄片一側(cè)邊緣上的發(fā)光器件都要發(fā)出相同顏色的光，而三種顏色的迭層薄片間隔排列。所有迭層薄片上的發(fā)光器件大小一樣，間隔相同，并都要一、一對準(zhǔn)或按一定規(guī)律準(zhǔn)確錯開對應(yīng)。這樣，發(fā)出紅、綠、蘭三原色光的發(fā)光器件在發(fā)光面上便可以以一定規(guī)律構(gòu)成三原色合成真彩色發(fā)光像素點陣。在迭層薄片的平面上，為每個發(fā)光器件配置開關(guān)電路和鎖存器等。同時，為每個迭層薄片上的所有發(fā)光器件間配置移入移位寄存器，以便掃描顯示輸入的圖像視頻信號，成為掃描型迭層平板發(fā)光像素列陣。而同時再為每個發(fā)光器件配置一個循環(huán)移位寄存器作為發(fā)光像素內(nèi)存貯器，將整幀圖像的視頻信號同時存貯起來以備提取發(fā)光顯示，則成為掃描-內(nèi)存型迭層平板發(fā)光像素列陣。
迭層平板像素列陣則是將迭層平板光電像素列陣與迭層平板發(fā)光像素列陣合并連體制作，即在迭層薄片受光面一側(cè)邊緣制作的一排光敏器件與發(fā)光面一側(cè)邊緣制作的一排發(fā)光器件一、一對應(yīng)，其光敏器件所蒙濾色片的顏色與對應(yīng)的發(fā)光器件的發(fā)光顏色相同，不同三原色的迭層薄片間隔排列，其間所有光敏器件與發(fā)光器件都要一、一對準(zhǔn)或按一定規(guī)律錯開對應(yīng)。這樣，迭層平板像素列陣便由光電像素列陣和發(fā)光像素列陣兩部分組成。在受光面上的光敏器件形成的光電像素點陣與發(fā)光面上的發(fā)光器件形成的發(fā)光像素點陣相對應(yīng)，將投影到受光面上的圖像經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和電致發(fā)光在發(fā)光面上顯示出來。為此，要為每個發(fā)光器件配置開關(guān)電路和鎖存器等。這樣制成的便是直顯型迭層平板像素列陣。而在迭層薄片的平面上，在光敏器件與對應(yīng)的發(fā)光器件之間配置循環(huán)移位寄存器作為像素內(nèi)存貯器，將整幀圖像的視頻信號同時存貯起來，需要時再提取出來發(fā)光顯示，便是內(nèi)存型迭層平板像素列陣。在直顯型迭層平板像素列陣中，再為每排光敏器件配置移出移位寄存器，并為每排發(fā)光器件配置移入移位寄存器，便成為直顯一掃描型迭層平板像素列陣，即可除直顯外，又能將圖像視頻信號輸出外存和將圖像視頻信號掃描輸入發(fā)光顯示出來。而在內(nèi)存型迭層平板像素列陣中，再為每排光敏器件配置移出移位寄存器，并為每排發(fā)光器件配置移入移位寄存器，便成為內(nèi)存一掃描型迭層平板像素列陣，即可以除內(nèi)存外，又能將圖像視頻信號掃描輸出外存和將圖像視頻信號掃描輸入發(fā)光顯示出來。
幾種型式的迭層平板型圖像傳感與顯示裝置列于下表中
為移出移位寄存器和移入移位寄存器分別配置與之垂直的輸出移位寄存器和輸入移位寄存器，便可實現(xiàn)幀掃描顯示。
本發(fā)明由于采用了共同構(gòu)思的迭層構(gòu)造設(shè)計，將光敏器件、發(fā)光器件和各種功能性元器件與電路制作到迭層薄片上去，并可以用很薄的迭層薄片連續(xù)化生產(chǎn)，簡單地達(dá)到高度立體集成和超高分辨率，制造工藝簡單、可靠，造價較低。既可用于圖像傳感與攝像，又可用于電視和微機終端等顯示，還可進(jìn)行圖像處理與編碼等。在迭層平板像素列陣中的迭層薄片平面上制作的移入移位寄存器、移出移位寄存和循環(huán)移位寄存器實際上構(gòu)成了串并串回路的內(nèi)存貯器，增加了自存貯功能。這都充分利用了裝置體內(nèi)空間，大大提高了裝置的性能。此外，還解決了幀掃描顯示問題，提出了幀掃描顯示方法。
本發(fā)明構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)與功能獨特，用途廣泛，市場前景廣闊。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1迭層平板光電像素列陣及其迭層薄片示意2掃描型迭層平板光電像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意3掃描-內(nèi)存型迭層平板光電像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意4迭層平板發(fā)光像素列陣及其迭層薄片示意5掃描型迭層平板發(fā)光像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意6掃描-內(nèi)存型迭層平板發(fā)光像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意7迭層平板像素列陣及其迭層薄片示意8直顯型迭層平板像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意9直顯-掃描型迭層平板像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意10內(nèi)存型迭層平板像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意11內(nèi)存-掃描型迭層平板像素列陣結(jié)構(gòu)原理意12光敏器件與發(fā)光器件示意13光敏器件-移出移位寄存器傳感-掃描示意圖(以MOS電容光敏器件與四相CCD為例)圖14工作原理示意圖(以內(nèi)存-掃描型迭層平板像素列陣為例)圖15行掃描與幀掃描示意16迭層平板像素列陣應(yīng)用實例示意1為迭層平板光電像素列陣及其迭層薄片示意圖。其中圖1(a)為迭層平板光電像素列陣，由迭層薄片(1)粘迭而成，，所有迭層薄片(1)上的光敏器件(2)構(gòu)成受光點陣(3)。其中圖1(b)為迭層薄片(1)的A向視圖，在基片(4)的一側(cè)邊緣上制作一排光敏器件(2)，在基片(4)的平面上制作集成電路(5)(包括移位寄存器及相關(guān)輔助電路等)。
圖2為掃描型迭層平板光電像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意圖。在迭層薄片的基片(6)的一側(cè)邊緣上制作光敏器件(7)，在基片(6)的平面上與光敏器件(7)平行制作轉(zhuǎn)移柵(8)和移出移位寄存器(9)。在時鐘脈沖(10)作用下，光敏器件(7)的光生電荷用轉(zhuǎn)移柵(8)控制轉(zhuǎn)移到移出移位寄存器(9)上，在時鐘脈沖(11)作用下，從(12)順序掃描輸出。電荷轉(zhuǎn)移有并行與串行二種不同方式，分別如圖2(a)和圖2(b)所示。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)移柵(8)便有如圖2(a)和圖2(b)中所示的不同配置。
圖3為掃描-內(nèi)存型迭層平板光電像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意圖。在迭層薄片的基片(13)一側(cè)邊緣上制作一排光敏器件(14)，在基片(13)的平面上與光敏器件(14)平行制作轉(zhuǎn)移柵(15)和移出移位寄存器(16)并對應(yīng)移出移位寄存器(16)的每一個單元制作一個循環(huán)移位寄存器(17)。在時鐘脈沖(18)作用下，光敏器件(14)的光生電荷用轉(zhuǎn)移柵(15)控制轉(zhuǎn)移到移出移位寄存器(16)上，在時鐘脈沖(19)作用下從(20)順序掃描輸出。電荷轉(zhuǎn)移有并行與串行二種不同方式，分別如圖3(a)和圖3(b)中所示。每個循環(huán)移位寄存器(17)則是將每個光敏器件(14)的光生電荷同時在時鐘脈沖(21)作用下由轉(zhuǎn)移柵(15)控制分別轉(zhuǎn)移存貯起來，循環(huán)進(jìn)行，并可隨機提取出來，由移出移位寄存器(16)從(20)順序掃描輸出。
圖4為迭層平板發(fā)光像素列陣及其迭層薄片示意圖。圖4(a)為迭層平板發(fā)光像素列陣，由迭層薄片(22)粘迭而成，所有迭層薄片(22)上的發(fā)光器件(23)構(gòu)成發(fā)光點陣(24)，圖4(b)為迭層薄片(22)的B向視圖。在基片(25)的一側(cè)邊緣上制作一排發(fā)光器件(23)，在基片(25)的平面上制作集成電路(26)(包括移位寄存器及相關(guān)輔助電路等)。
圖5為掃描型迭層平板發(fā)光像素列陣示意圖。在迭層薄片的基片(27)一側(cè)邊緣上制作一排發(fā)光器件(28)，在基片(27)的平面上與發(fā)光器件(28)平行地分別并排對應(yīng)地制作一排開關(guān)電路(29)，一排鎖存器(30)和移入移位寄存器(31)。在時鐘脈沖(32)作用下，圖像視頻信號(33)輸入移入移位寄存器(31)，并由其每個單元分別在鎖存信號(34)作用下鎖存到鎖存器(30)中，待清除信號(35)通過開關(guān)電路(29)清除發(fā)光器件(28)的原顯示狀態(tài)后，再通過開關(guān)電路(29)，在受驅(qū)動源(36)驅(qū)動的發(fā)光器件(28)上掃描發(fā)光顯示出來。
圖6為掃描-內(nèi)存型迭層平板發(fā)光像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意圖。在迭層薄片的基片(37)一側(cè)邊緣上制作一排發(fā)光器件(38)，在基片(37)的平面上與發(fā)光器件(38)平行地分別并排對應(yīng)地制作一排開關(guān)電路(39)，一排鎖存器(40)和移入移位寄存器(41)，再對應(yīng)移入移位寄存器(41)的每個單元制作一個循環(huán)移位寄存器(42)。在時鐘脈沖(43)作用下，圖像視頻信號(44)由移入移位寄出器(41)掃描輸入，并由其每個單元分別在鎖存信號(45)作用下鎖存到鎖存器(40)中，待清除信號(46)通過開關(guān)電路(39)清除發(fā)光器件(38)原顯示狀態(tài)后，再通過開關(guān)電路(39)在受驅(qū)動源(47)驅(qū)動的發(fā)光器件(38)上掃描發(fā)光顯示出來。與此同時，移入移位寄存器(41)中的圖像視頻信號在時鐘脈沖(48)作用下，順序掃描輸入到每個循環(huán)移位寄存器(42)中存貯起來，循環(huán)進(jìn)行，并可隨機提取出來，按與上述同樣的原理，在發(fā)光器件(38)上發(fā)光顯示出來。還可以改變移入移位寄存器(41)的方向，將循環(huán)移位寄存器(42)中存貯的圖像視頻信號(44)從(49)順序掃描輸出。
圖7為迭層平板像素列陣及其迭層薄片示意圖。圖7(a-1)為迭層平板像素列陣受光面視圖，圖7(a-2)為迭層平板像素列陣發(fā)光面視圖。迭層平板像素列陣由迭層薄片(50)粘迭而成，所有迭層薄片(50)上的光敏器件(51)構(gòu)成受光面上的光電像素點陣(52)。所有迭層薄片(50)上的發(fā)光器件(53)構(gòu)成發(fā)光面上的發(fā)光像素點陣(54)，圖7(b)為迭層薄片(50)的C向視圖，在基片(55)的一側(cè)邊緣上制作一排光敏器件(51)，在其另一側(cè)邊緣上制作一排發(fā)光器件(53)。光敏器件(51)與發(fā)光器件(53)一、一對應(yīng)準(zhǔn)確。在基片(55)的平面上制作集成電路(56)(包括移位寄存器及相關(guān)輔助電路等)。
圖8為直顯型迭層平面板像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意圖。在迭層薄片的基片(57)的一側(cè)邊緣上制作一排光敏器件(58)，在其另一側(cè)邊緣上制作一排發(fā)光器件(59)，在基片(57)的平面上，與發(fā)光器件(59)平行地并排對應(yīng)制作一排開關(guān)電路(60)，一排鎖存器(61)。在時鐘脈沖(62)作用下，光敏器件(58)中的光電信號在鎖存信號(63)作用下鎖存到鎖存器(61)中，待清除信號(64)通過開關(guān)電路(60)清除發(fā)光器件(59)原顯示狀態(tài)后，再通過開關(guān)電路(60)在受驅(qū)動源(65)驅(qū)動的發(fā)光器件(59)上發(fā)光顯示出來。
圖9為直顯-掃描型迭層平板像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意圖。在迭層薄片的基片(66)的一側(cè)邊緣上制作一排光敏器件(67)，在另一側(cè)邊緣上制作一排發(fā)光器件(68)，在基片(66)的平面上，與光敏器件(67)平行制作轉(zhuǎn)移柵(69)和移出移位寄存器(70)，與發(fā)光器件(68)平行制作一排開關(guān)電路(71)，一排鎖存器(72)和移入移位寄存器(73)。在時鐘脈沖(74)作用下，光敏器件(67)上的光生電荷用轉(zhuǎn)移柵(69)控制轉(zhuǎn)移到移出移位寄存器(70)中，在時鐘脈沖(75)作用下，從(76)掃描輸出。光敏器件(67)中的光電信號還可在鎖存信號(79)作用下直接鎖存到鎖存器(72)中，待清除信號(80)通過開關(guān)電路(71)清除發(fā)光器件(68)中原顯示狀態(tài)后，再通過開關(guān)電路(71)在受驅(qū)動源(81)驅(qū)動的發(fā)光器件(68)上發(fā)光顯示出來。在時鐘脈沖(77)作用下，圖像視頻信號(78)則輸入到移入移位寄存器(73)中，并由其每個單元分別在鎖存信號(79)作用下掃描鎖存到鎖存器(72)中，待清除信號(80)通過開關(guān)電路(71)清除發(fā)光器件(68)中原顯示狀態(tài)后，再通過開關(guān)電路(71)在受驅(qū)動源(81)驅(qū)動的發(fā)光器件(68)上掃描發(fā)光顯示出來。
圖10為內(nèi)存型迭層平板像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意圖。在迭層薄片的基片(82)的一側(cè)邊緣上制作一排光敏器件(83)，在另一側(cè)邊緣上制作一排發(fā)光器件(84)，在基片(82)的平面上，與光敏器件(83)平行制作轉(zhuǎn)移柵(85)，并為每個光敏器件(83)相應(yīng)制作一個循環(huán)移位寄存器(86)，與發(fā)光器件(84)平行制作一排開關(guān)電路(87)和一排鎖存器(88)。在時鐘脈沖(89)和(90)作用下，光敏器件(83)上的光生電荷用轉(zhuǎn)移柵(85)控制轉(zhuǎn)移到循環(huán)移位寄存器(86)中。光敏器件(83)中的光電信號或循環(huán)移位寄存器(86)中存貯的圖像視頻信號都可以在鎖存信號(91)作用下鎖存到鎖存器(88)中，待清除信號(92)通過開關(guān)電路(87)清除發(fā)光器件(84)中原顯示狀態(tài)后，再通過開關(guān)電路(87)在受驅(qū)動源(93)驅(qū)動的發(fā)光器件(84)上發(fā)光器件(84)上發(fā)光顯示出來。
圖11為內(nèi)存-掃描型迭層平板像素列陣結(jié)構(gòu)原理示意圖。在迭層薄片的基片(94)的一側(cè)邊緣上制作一排光敏器件(95)，在另一側(cè)邊緣上制作-排發(fā)光器件(96)，在基片(94)的平面上，與光敏器件(95)平行制作轉(zhuǎn)移柵(97)和移出移位寄存器(98)，并為移出移位寄存器(98)的每一個單元制作一個循環(huán)移位寄存器(99)，與發(fā)光器件(96)平行制作一排開關(guān)電路(100)、一排鎖存器(101)和移入移位寄存器(102)。
(1)在時鐘脈沖(103)作用下，每個光敏器件(95)中的光電信號分別在鎖存信號(109)作用下鎖存到相應(yīng)鎖存器(101)中，待清除信號(110)通過開關(guān)電路(100)清除發(fā)光器件(96)中原顯示狀態(tài)后，再通過開關(guān)電路(100)在驅(qū)動源(111)驅(qū)動的發(fā)光器件(96)上發(fā)光顯示出來；也可以在時鐘脈沖(103)、(106)作用下，用轉(zhuǎn)移柵(97)控制將光敏器件(95)中的光生電荷轉(zhuǎn)移到循環(huán)移位寄存器(99)中。
(2)在時鐘脈沖(103)作用下，每個光敏器件(95)中的光生電荷用轉(zhuǎn)移柵(97)控制轉(zhuǎn)移到移出移位寄存器(98)中，在時鐘脈沖(104)作用下從(105)掃描輸出移出移位寄存器(98)的每個單元中的轉(zhuǎn)移電荷還可以在時鐘脈沖(106)作用下存貯到相應(yīng)的循環(huán)移位寄存器(99)中。
(3)在時鐘脈沖(107)作用下，輸入的圖像視頻信號(108)經(jīng)移入移位寄存器(102)掃描到其每個單元對應(yīng)的鎖存器(101)上，在鎖存信號(109)作用下分別鎖存起來，待清除信號(110)通過開關(guān)電路(100)清除發(fā)光器件(96)中原顯示狀態(tài)后，再通過開關(guān)電路(100)在受驅(qū)動源(111)驅(qū)動的發(fā)光器件(96)上掃描發(fā)光顯示出來，也可以經(jīng)掃描分別存貯到相應(yīng)的循環(huán)移位寄存器(99)中。
(4)循環(huán)移位寄存器(99)中存貯的圖像視頻信號(108)，可以由移出移位寄存器(98)從(105)端掃描輸出；也可以改變移入移位寄存器(102)的方向，將其從(112)端掃描輸出；還可以經(jīng)相應(yīng)過程在發(fā)光器件(96)上發(fā)光顯示出來。
圖12為光敏器件和發(fā)光器件示意圖。圖12(a)為光敏器件示決圖。(a-1)為MOS電容光敏器件例，在基片(113)一側(cè)邊緣上制作MOS電容(114)作為光敏器件，緊接著的是轉(zhuǎn)移柵(115)和移位寄存器(116)。(a-2)為P-N結(jié)光敏器件例，在基片(117)的一側(cè)邊緣上制作P-N結(jié)(118)作為光敏器件，用MOS電容(119)存貯光生電荷，緊接著的是轉(zhuǎn)移柵(120)和移位寄存器(121)。(a-3)為蒙有濾色片的光敏器件例，在基片(122)的一側(cè)邊緣上制作光敏器件(123)，在其上蒙三原色之一的濾色片(124)，同一迭層薄片上光敏器件所蒙濾色片顏色要相同，蒙有不同三原色顏色濾色片的迭層薄片要按一定順序間隔排列，以獲得彩色攝象。黑白攝象光敏器件上不蒙三原色濾色片。圖12(b)為發(fā)光器件示意圖，以電致發(fā)光為例。(b-1)為直流無機粉末電致發(fā)光器件例，在基片(125)的一側(cè)邊緣上順序制作陰極(Al或金屬膜)(126)、無機粉末發(fā)光層(ZnSMn，Cu)(127)和陽極(透明導(dǎo)電薄膜SnO2或In2O3)(128)。(b-2)為直流有機薄膜電致發(fā)光器件例，在基片(129)的一側(cè)邊緣上順序制作陰極(Al，Ca，Mn等)(130)，有機薄膜發(fā)光材料(131)，陽極(透明導(dǎo)電膜ITO)(132)。有機薄膜發(fā)光材料種類很多，常見的有PPV(聚對苯乙炔)及其衍生物，Alq3(8-羥基喹啉鋁螯合物)以及DCM、TPB等。不同的陰極、發(fā)光材料、陽極組合可以構(gòu)成不同的有機電致發(fā)光器件，發(fā)光層也有不同材料的多層構(gòu)造。(b-3)為交流無機薄膜電致發(fā)光器件例，在基片(133)的一側(cè)邊緣上順序制作陰極(Al)(134)，絕緣層(Y2O3)(135)、無機薄膜發(fā)光層(ZnS∶Mn或堿土硫化物摻雜)(136)、絕緣層(Y2O3)(137)和陽極(透明導(dǎo)電膜In2O3)(138)。以上均為由發(fā)光材料直接發(fā)出三原色紅、綠、蘭色光或白色光的電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)，白色發(fā)光器件用于黑白發(fā)光顯示。(b-4)為裝有濾色片的電致發(fā)光器件例，在基片(139)一側(cè)邊緣上的發(fā)光器件(140)發(fā)出白光，在其上再蒙一層濾色片(141)，濾色片的顏色分別為三原色紅、綠、蘭色，使發(fā)光器件的發(fā)光分別成為三原色紅、綠、蘭色光，同樣用作三原色發(fā)光器件。
圖13為光敏器件一移出移位寄存器傳感-掃描示意圖(以MOS電容光敏器件與四相結(jié)構(gòu)CCD為例)。迭層薄片的基片(142)一側(cè)邊緣上的光敏器件(143)為MOS電容結(jié)構(gòu)，其光柵(144)用低阻多晶硅條作為MOS電容光敏器件(143)的共同電極，在基片(142)的硅表面每相鄰兩光敏器件(143)間用高濃度擴(kuò)散的溝阻隔開，以保證每個MOS電容光敏器件(143)下的勢阱互相獨立。轉(zhuǎn)移柵(145)也是多品硅條，用來控制光敏器件(143)勢阱中的信號電荷向CCD(電荷耦合器件)移位寄存器(146)中轉(zhuǎn)移。CCD移位寄存器(146)為四相結(jié)構(gòu)，第1相(147)、第3相(149)為轉(zhuǎn)移相，第2相(148)、第4相(150)為存貯相，CCD移位寄存器(146)的每一單元與每個光敏器件(143)一、一對齊，各光敏器件(143)通向CCD移位寄存器(146)的各單元的轉(zhuǎn)移溝道有溝阻隔開，并且只通向CCD移位寄存器(146)每個單元的第2相(148)，以防止各信號電荷包轉(zhuǎn)移時可能引起的混亂。輸入柵(151)用來注入＂胖零＂信號，以減少界面影響，提高轉(zhuǎn)移效率。最靠近輸出柵(152)的光敏器件(143)為第一位。
圖14為工作原理示意圖(以內(nèi)存-掃描型迭層平板像素列陣為例)。時鐘脈沖發(fā)生器發(fā)出的時鐘脈沖驅(qū)動光敏器件中的光電信號向移出移位寄存器、循環(huán)移位寄存器或發(fā)光器件轉(zhuǎn)移，存貯起來、掃描輸出或發(fā)光顯示出來；驅(qū)動移入移位寄存器、循環(huán)移位寄器掃描輸入或存貯圖像視頻信號，并由驅(qū)動器驅(qū)動鎖存器，開關(guān)電路和發(fā)光器件掃描顯示出來。I/O接口用于控制所有迭層薄片上的信號輸出或輸入的順序，并與刷新線路和地址譯碼器用于移位寄存器組成的串并串回路內(nèi)存貯器的數(shù)據(jù)輸入、輸出，刷新與導(dǎo)址等。微處理器除控制上述全部過程外，還用于圖像處理、編碼和發(fā)光器件三原色發(fā)光的白平衡與同步控制以及功能轉(zhuǎn)換等。
圖15為行掃描與幀掃描示意圖。以6×3列陣18個像素為例。每圖中上部為光電像素列陣，下部為發(fā)光像素列陣。上部的光電像素列陣掃描輸出圖像視頻信號，下部的發(fā)光像素列陣掃描輸入圖像視頻信號發(fā)光顯示。圖15(a)中光電像素列陣(153)和發(fā)光像素列陣(154)的迭層薄片(155)、(156)都是水平排列。光電像素列陣(153)上的視頻信號沿迭層薄片(155)由移出移位寄存器(157)一排排經(jīng)控制器(158)輸出，再經(jīng)控制器(159)一排排沿迭層薄片(156)由移入移位寄存器(160)輸入到發(fā)光像素列陣(154)上，轉(zhuǎn)移到位發(fā)光顯示，完成輸出、輸入的行掃描發(fā)光顯示。圖15(b)中光電像素列陣(161)和發(fā)光像素列陣(162)的迭層薄片(163)和(164)都是垂直排列。為移出移位寄存器(165)配置輸出移位寄存器(166)，為移入移位寄存器(167)配置輸入移位寄存器(168)。移出移位寄存器(165)與輸出移位寄存器(166)之間，以及移入移位寄存器(167)與輸入移位寄存器(168)之間，都要保證電荷轉(zhuǎn)移準(zhǔn)確無誤，為此，要在基片(169)和(170)上分別制作輸出移位寄存器(166)和輸入移位寄存器(168)，并用耦合器(171)連接移出移位寄存器(165)和輸出移位寄存器(166)，用耦合器(172)連接移入移位寄存器(167)和輸入移位寄存器(168)。光電像素列陣(161)上的視頻信號同時沿各迭層薄片(163)在各移出移位寄存器(165)中同時垂直轉(zhuǎn)移到輸出移位寄存器(166)上，再一排排掃描輸出，再經(jīng)輸入移位寄存器(168)一排排掃描輸入到發(fā)光像素列陣(162)上，同時沿各迭層薄片(164)在各移入移位寄存器(167)中同時垂直轉(zhuǎn)移到位后發(fā)光顯示，完成輸出、輸入的幀掃描發(fā)光顯示。
圖16為迭層平板像素列陣應(yīng)用實例示意圖。將照像機設(shè)計成大畫面型式，將迭層平板像素列陣(173)置于成像面(174)處，在其受光面(175)上成像，而其發(fā)光面(176)位于機背，聲頻信號與視頻信號同時存入內(nèi)存貯器中，即成為照像機式內(nèi)存背顯攝像機。用這種攝像機既可即時觀看取景，又可內(nèi)存隨機重放觀看，并可提出外存。
權(quán)利要求
1 掃描型迭層平板光電像素列陣，由迭層薄片(6)粘迭而成，在每個迭層薄片(6)的同一側(cè)邊緣上都有一排光敏器件(7)，所有光敏器件(7)構(gòu)成光電像素點陣，在每個迭層薄片(6)的平面上與光敏器件(7)平行都有轉(zhuǎn)移柵(8)和移出移往寄存器(9)，其每個單元都與每個光敏器件(7)對應(yīng)，其特征在于，將投影到光電像素點陣上的光學(xué)影像在每個光敏器件(7)上所產(chǎn)生的光生電荷轉(zhuǎn)移到移出移位寄存器(9)中，再由移出移位寄存器(9)掃描輸出。
2 掃描一內(nèi)存型迭層平板光電像素列陣，由迭層薄片(13)粘迭而成，在每個迭層薄片(13)的同一側(cè)邊緣上都有一排光敏器件(14)，所有光敏器件(14)構(gòu)成光電像素點陣，在每個迭層薄片(13)的平面上與光敏器件(14)平行都有轉(zhuǎn)移柵(15)和移出移位寄存器(16)，移出移位寄存器(16)的每個單元都與每個光敏器件(14)對應(yīng)，移出移位寄存器(16)的每個單元又都有一個循環(huán)移位寄存器(17)與之對應(yīng)，其特征在于，將投影到光電像素點陣上的光學(xué)影像在每個光敏器件(14)上所產(chǎn)生的光生電荷轉(zhuǎn)移到移出移位寄存器(16)中，再由移出移位寄存器(16)掃描輸出，也能將每個光敏器件(14)上所產(chǎn)生的光生電荷轉(zhuǎn)移存貯到相應(yīng)的循環(huán)移位寄存器(17)中存貯起來，通過移出移位寄存器(16)再行掃描輸出。
3 掃描型迭層平板發(fā)光像素列陣，由迭層薄片(27)粘迭而成，在每個迭層薄片(27)的同一側(cè)邊緣上都有一排發(fā)光器件(28)，所有發(fā)光器件(28)構(gòu)成發(fā)光像素點陣，在每個迭層薄片(27)的平面上與發(fā)光器件(28)平行都有移入移位寄存器(31)，每個發(fā)光器件(28)與移入移位寄存器(31)的每個單元之間都有開關(guān)電路(29)和鎖存器(30)使之相通，其特征在于，圖像的視頻信號通過移入移位寄存器(31)的每個單元掃描輸入到每個發(fā)光器件(28)上發(fā)光顯示出來。
4 掃描-內(nèi)存型迭層平板發(fā)光像素列陣，由迭層薄片(37)粘迭而成，在每個迭層薄片(37)的同一側(cè)邊緣上都有一排發(fā)光器件(38)，所有發(fā)光器件(38)構(gòu)成發(fā)光像素點陣，每個迭層薄片(37)的平面上與發(fā)光器件(38)平行都有移入移位寄存器(41)，每個發(fā)光器件(38)與移入移位寄存器(41)的每個單元之間都有開關(guān)電路(39)和鎖存器(40)使之連通，對應(yīng)移入移位寄存器(41)的每個單元又有一個循環(huán)移位寄存器(42)與之相通，每個循環(huán)移位寄存器(42)還都直接連接相應(yīng)的鎖存器(40)與開關(guān)電路(39)，其特征在于，圖像視頻信號通過移入移位寄存器(41)的每個單元掃描輸入到每個發(fā)光器件(38)上發(fā)光顯示出來，并可掃描輸入到相應(yīng)的每個循環(huán)移位寄存器(42)中存貯起來，再通過相應(yīng)的發(fā)光器件(38)發(fā)光顯示出來，或再由移入移位寄存器(41)掃描輸出。
5 直顯型迭層平板像素列陣，由迭層薄片(57)粘迭而成，在每個迭層薄片(57)的同一側(cè)邊緣上都有一排光敏器件(58)，所有光敏器件(58)構(gòu)成光電像素點陣，在每個迭層薄片(57)的另一側(cè)邊緣上都有一排發(fā)光器件(59)與每個光敏器件(58)對應(yīng)，所有發(fā)光器件(59)構(gòu)成發(fā)光像素點陣，在每個光敏器件(58)與相應(yīng)的每個發(fā)光器件(59)之間都有鎖存器(61)和開關(guān)電路(60)與之相通，其特征在于，將投影到光電像素點陣上的光學(xué)影像在每個光敏器件(58)上產(chǎn)生的光電信號在相應(yīng)的發(fā)光器件(59)上發(fā)光顯示出來。
6 直顯一掃描型迭層平板像素列陣，由迭層薄片(66)粘迭而成，在每個迭層薄片(66)的同一側(cè)邊緣上都有一排光敏器件(67)，所有光敏器件(67)構(gòu)成光電像素點陣，在每個迭層薄片(66)的另一側(cè)邊緣上都有一排發(fā)光器件(68)與每個光敏器件(67)對應(yīng)，所有發(fā)光器件(68)構(gòu)成發(fā)光像素點陣，在每個迭層薄片(66)的平面上與光敏器件(67)平行都有轉(zhuǎn)移柵(69)和移出移位寄存器(70)，與發(fā)光器件(68)平行都有移入移位寄存器(73)，在移入移位寄存器(73)的每個單元與每個發(fā)光器件(68)之間，都有鎖存器(72)和開關(guān)電路(71)使之相通，其特征在于，將投影到光電像素點陣上的光學(xué)影像在每個光敏器件(67)上產(chǎn)生的光電信號在發(fā)光器件(68)上發(fā)光顯示出來，還可以將光敏器件(67)上產(chǎn)生的光生電荷轉(zhuǎn)移到移出移位寄存器(70)中，再由移出移位寄存器(70)掃描輸出，輸入的圖像視頻信號則通過移入移位寄存器(73)掃描到每個發(fā)光器件(68)上發(fā)光顯示出來。
7 內(nèi)存型迭層平板像素列陣，由迭層薄片(82)粘迭而成，在每個迭層薄片(82)的同一側(cè)邊緣上都有一排光敏器件(83)，所有光敏器件(83)構(gòu)成光電像素點陣，在每個迭層薄片(82)的另一側(cè)邊緣上都有一排發(fā)光器件(84)與每個光敏器件(83)對應(yīng)，所有發(fā)光器件(84)構(gòu)成發(fā)光像素點陣，在迭層薄片(82)的平面上與光敏器件(83)平行有轉(zhuǎn)移柵(85)，還有一排循環(huán)移位寄存器(86)與每個光敏器件(83)一、一對應(yīng)，與發(fā)光器件(84)平行有一排開關(guān)電路(87)和鎖存器(88)與每個發(fā)光器件(84)相通并與相應(yīng)的光敏器件(83)及循環(huán)移位寄存器(86)相通，其特征在于，將投影到光電像素點陣上的光學(xué)影像在每個光敏器件(83)上產(chǎn)生的光生電荷轉(zhuǎn)移到循環(huán)移位寄存器(86)中存貯起來，每個光敏器件(83)上的光電信號和存貯在循環(huán)移位寄存器(86)中的圖像視頻信號都可以在發(fā)光器件(84)上發(fā)光顯示出來。
8 內(nèi)存一掃描型迭層平板像素列陣，由迭層薄片(94)粘迭而成，在每個迭層薄片(94)的同一側(cè)邊緣上都有一排光敏器件(95)，所有光敏器件(95)構(gòu)成光電像素點陣，在每個迭層薄片(94)的另一側(cè)邊緣上都有一排發(fā)光器件(96)與每個光敏器件(95)對應(yīng)，所有發(fā)光器件(96)構(gòu)成發(fā)光像素點陣，在每個迭層薄片(94)的平面上，與光敏器件(95)平行都有轉(zhuǎn)移柵(97)和移出移位寄存器(98)，與發(fā)光器件(96)平行都有移入移位寄存器(102)，在移入移位寄存器(102)的每個單元與每個發(fā)光器件(96)之間都有鎖存器(101)和開關(guān)電路(100)使之相通，在移出移位寄存器(98)與移入移位寄存器(102)的相應(yīng)每個單元之間則有循環(huán)移位寄存器(99)使之相連，其特征在于，移入移位寄存器(102)與循環(huán)移位寄存器(99)和移出移位寄存器(98)一起構(gòu)成串并串回路內(nèi)存貯器，投影到光電像素點陣上的光學(xué)影像在每個光敏件(95)上產(chǎn)生的光電信號可以由移出移位寄存器(98)掃描輸出，每個光敏件(95)上產(chǎn)生的光電信號和輸入的視頻信號都可以在發(fā)光器件(96)上發(fā)光顯示出來，也都可以先存貯到循環(huán)移位寄存器(99)中，再通過移出移位寄存器(98)或移入移位寄存器(102)掃描輸出，也可以在發(fā)光器件(96)上發(fā)光顯示出來。
9 幀掃描顯示方法，在基片(170)上制作輸入移位寄存器(168)，在迭層平板發(fā)光像素列陣或迭層平板像素列陣中的發(fā)光像素列陣(162)的輸入端用耦合器(172)將輸入移位寄存器(168)的各單元分別連接到發(fā)光像素列陣(162)的各迭層薄片(164)上的各移入移位寄存器(167)的輸入端，其特征在于，將整幀視頻信號通過輸入移位寄存器(168)在發(fā)光像素列陣(162)的所有移入移位寄存器(167)上同時轉(zhuǎn)移到位后再發(fā)光顯示，完成視頻信號的幀掃描輸入，實現(xiàn)幀掃描顯示。
全文摘要
本發(fā)明屬于直顯—掃描—內(nèi)存型圖像傳感與顯示,可以用以改進(jìn)圖像的攝取、處理與顯示。分別位于粘迭構(gòu)成平板的很薄的迭層薄片兩側(cè)邊緣上的光敏器件、發(fā)光器件構(gòu)成光電像素點陣、發(fā)光像素點陣,迭層薄片平面上與此相應(yīng)的移出移位寄存器、循環(huán)移位寄存器、移入移位寄存器以不同組合將光電像素點陣上產(chǎn)生的視頻信號直接或經(jīng)掃描輸出、內(nèi)存、處理及掃描輸入,在發(fā)光像素點陣上發(fā)光顯示,提出了幀掃描顯示方法。用于超高分辨率圖像傳感、攝像、彩色顯示與圖像處理、編碼等。
文檔編號G03B7/099GK1258017SQ9912240
公開日2000年6月28日 申請日期1999年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月8日
發(fā)明者俞澤辰 申請人:俞澤辰