專利名稱：帶攝像裝置的顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶攝像裝置的顯示裝置，其中具有與有機EL、液晶、等離子體方式等較薄型的顯示設備形成為一體的攝像設備。更詳細地說，涉及帶可視電話等實時雙向通信等中適用的帶攝像裝置的顯示裝置。
背景技術：
近年來，隨著通信網(wǎng)驚人的發(fā)展，可視電話等實時雙向通信已成為可能?？梢曤娫捰砂驯粩z物體像變換成電圖像信號的攝像單元、和把電圖像信號變換成光信號并進行顯示的顯示單元構(gòu)成?？梢曤娫挼挠脩粢贿吙粗陲@示單元的畫面上映出的對方的臉一邊進行會話，同時利用攝像單元拍攝用戶的臉并在變換成電信號之后送到對方側(cè)。但是，在現(xiàn)有的可視電話等雙向通信中使用的設備中，把攝像單元設置在顯示單元附近或者作為另一個獨立的裝置設置，結(jié)果，是從斜的方向拍攝看著顯示單元的收話人。因此，在顯示單元上映出的對方的臉的視線向著別的地方，互相談話也顯得不靈活，與對面談話的情況相比較，存在著感到不諧調(diào)的問題。另外，必須分別制造攝像裝置和顯示裝置再裝配或者必須作成分開的裝置，存在著制造成本提高的問題。
因此，在特開平10-70713號公報中，公開了在顯示單元的顯示區(qū)域內(nèi)設有攝像單元的結(jié)構(gòu)。圖33、34、35為示出該現(xiàn)有例的圖，圖33示出整體斜視圖，圖34示出圖33中的A-A’剖面的放大圖，圖35示出被攝物體的攝像原理。如圖33、34所示，透射型攝像裝置一體型顯示裝置由顯示裝置1和透射型攝像裝置2構(gòu)成。顯示裝置1是透射型的液晶顯示裝置，由照明光5從背后進行照明。透射型攝像裝置2由排列成格子狀的窗部3、和配置在窗與窗的交點上的微透鏡4構(gòu)成。由照射光5照射的、顯示裝置1的圖像，通過透射型攝像裝置2的窗部3被觀察到。而且，在顯示裝置1的TFT10上部設有透射型攝像裝置的微透鏡4、和光電二極管26等。因此，可以同時進行攝像和顯示。而且，成為利用1個微透鏡4和光電二極管26得到1個攝像信號的結(jié)構(gòu)。
下面，用圖35說明這樣的復眼方式攝像元件的被攝物體的攝像原理。圖35為透射型攝像裝置2的垂直剖面圖，在透明玻璃基板21之上以恒定間隔配置光電二極管26以形成光電二極管陣列38，每一個光電二極管26分別被遮光層30覆蓋，在遮光層30上開有針孔31。在光電二極管陣列38前配置由對應于每一個光電二極管26的微透鏡4構(gòu)成的微透鏡陣列35。被攝物體39位于微透鏡陣列35的前方，示出來自被攝物體39的外光37入射到每一個光電二極管26上的情況。在此，把微透鏡陣列35配置在到遮光層30的距離為微透鏡4的焦距f的位置上。因此，只有連結(jié)針孔31與微透鏡4的光學中心的特定方向上的光37可入射到光電二極管26。而且，如果使通過微透鏡陣35的外光37全部成為互相平行的光，就可以把位于透射型攝像裝置2前方的被攝物體39拍攝成約為攝像裝置2的大小。
在上述那樣的結(jié)構(gòu)中，能夠拍攝看著顯示單元的原樣，而且，能夠使視線與顯示單元上顯示的對方一致。此外，通過在顯示單元前面設置薄型的攝像單元，整個裝置也不大型化。
但是，在上述現(xiàn)有例中，存在著下述的問題。
(1)拍攝圖像的像素數(shù)與顯示裝置的像素數(shù)大致同等，不能進行顯示像素數(shù)以上的高像素化。
(2)由于在顯示裝置那樣的大版面基板尺寸上形成制造成品率低的光電二極管，故在1塊基板上可以形成的個數(shù)少，且成本提高。
(3)為了形成窗部而離散地設置光電變換部，產(chǎn)生了莫爾條紋(波紋)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明正是鑒于上述問題而提出的，其目的在于，在帶攝像裝置的顯示裝置中，以簡單的結(jié)構(gòu)可使視線一致，與此同時，實現(xiàn)高像素化、低成本化、薄型化。
進而，作到可以得到?jīng)]有莫爾條紋的高清晰度圖像。
為了解決上述問題而達到目的，按照本發(fā)明的第一方面提供一種帶攝像裝置的顯示裝置，其特征在于，包括顯示單元，它具有多個顯示像素、和配置在該多個顯示像素的各顯示像素間的遮光構(gòu)件；以及配置在該顯示單元背部的攝像單元，上述遮光構(gòu)件在一部分上具有用于把光引導到上述攝像單元上的開口部，上述攝像單元在對應于上述開口部的位置上具有成像單元。
另外，按照本發(fā)明的第二方面提供一種帶攝像裝置的顯示裝置，其特征在于，包括顯示單元，它具有多個顯示像素、和配置在該多個顯示像素的各顯示像素間的遮光構(gòu)件；以及配置在該顯示單元背部的多個攝像單元，上述遮光構(gòu)件在一部分上具有用于把光引導到上述攝像單元上的多個開口部，以上述顯示像素的整數(shù)倍間距來配設上述多個開口部。
從下面的結(jié)合附圖所作的描述中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將更加明顯，在全部附圖中，類似的標號表示相同或類似的部件。


圖1為簡單矩陣方式的有機EL顯示裝置的局部剖面圖。
圖2為從陽極側(cè)看到的有機EL顯示裝置的平面圖。
圖3為從陰極側(cè)看到的有機EL顯示裝置的平面圖。
圖4為把第1實施方式中的帶攝像裝置的顯示裝置的一部分放大后的概略剖面圖。
圖5為從陽極側(cè)看到的圖4中的顯示單元的平面圖。
圖6為從陰極側(cè)看到的圖4中的顯示單元的平面圖。
圖7為從透鏡部側(cè)看到的攝像元件的平面圖。
圖8為從斜上方看到的，把布線基板與攝像元件接合起來的狀態(tài)的斜視圖。
圖9為把圖4示出的攝像單元的光學系統(tǒng)簡單模型化的圖。
圖10為帶攝像裝置的顯示裝置的外觀斜視圖。
圖11為示出實現(xiàn)實時雙向圖像通信的系統(tǒng)的框圖。
圖12為更詳細地示出帶攝像裝置的顯示裝置的電結(jié)構(gòu)的框圖。
圖13為示出在顯示屏上顯示應用軟件的狀態(tài)的概略圖。
圖14為示出應用軟件起動時的工作的流程圖。
圖15為從陽極側(cè)看到的第2實施方式中的顯示單元的平面圖。
圖16為從陰極側(cè)看到的第2實施方式中的顯示單元的平面圖。
圖17為把第3實施方式中的帶攝像裝置的顯示裝置的一部分放大后的概略剖面圖。
圖18為從陽極側(cè)看到的圖17中的顯示單元的平面圖。
圖19為從陰極側(cè)看到的圖17中的顯示單元的平面圖。
圖20為從顯示單元側(cè)看到的第3實施方式中的攝像元件的平面圖。
圖21為從顯示單元側(cè)看到的墊片的平面圖。
圖22為把圖16的光學系統(tǒng)周圍簡單模型化的圖。
圖23為把第4實施方式中的帶攝像裝置的顯示裝置的一部分放大后的概略剖面圖。
圖24為從頂面?zhèn)瓤吹降膱D23中的主要構(gòu)件的平面圖。
圖25為黑矩陣的平面圖。
圖26為示出顯示單元的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。
圖27為示出顯示像素的等價電路的圖。
圖28為把第5實施方式中的帶攝像裝置的顯示裝置的一部分放大后的概略剖面圖。
圖29為示出具有多個攝像單元的帶攝像裝置的顯示裝置的顯示屏的平面圖。
圖30為示出在顯示屏上顯示應用軟件的狀態(tài)的概略圖。
圖31為從側(cè)面?zhèn)瓤吹降膱D29中的顯示屏的平面圖。
圖32為從頂面或底面?zhèn)瓤吹降膱D29中的顯示屏的平面圖。
圖33為現(xiàn)有例中的帶攝像裝置的顯示裝置的整體斜視圖。
圖34為圖33中的A-A’剖面上的放大圖。
圖35為示出現(xiàn)有例中的被攝物體的攝像原理的圖。
具體實施例方式
下面，說明本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。
首先，說明本發(fā)明實施方式的概要。
實施方式的帶攝像裝置的顯示裝置，其特征在于，包括顯示單元，它具有多個顯示像素、和配置在該多個顯示像素的各顯示像素間的遮光構(gòu)件；以及配置在該顯示單元背部的攝像單元，上述遮光構(gòu)件在一部分上具有用于把光引導到上述攝像單元上的開口部，上述攝像單元在對應于上述開口部的位置上具有成像單元。
此外，另一實施方式的帶攝像裝置的顯示裝置，其特征在于，包括顯示單元，它具有多個顯示像素、和配置在該多個顯示像素的各顯示像素間的遮光構(gòu)件；以及配置在該顯示單元背部的多個攝像單元，上述遮光構(gòu)件在一部分上具有用于把光引導到上述攝像單元上的多個開口部，以上述顯示像素的整數(shù)倍間距來配設上述多個開口部。
此外，在該實施方式的帶攝像裝置的顯示裝置中，其特征在于，上述開口部附近的上述顯示像素的一部分開有缺口。
此外，在該實施方式的帶攝像裝置的顯示裝置中，其特征在于，上述多個攝像單元對于規(guī)定距離的被攝物體進行像素偏離(pixel-shift)拍攝。
下面，參照附圖，詳細地說明本發(fā)明的實施方式。
(第1實施方式)第1實施方式為，作為顯示單元使用了有機EL(電致發(fā)光)元件的例子。有機EL元件為自發(fā)光型的元件，在用于顯示裝置的情況下，具有(1)發(fā)光效率高；(2)驅(qū)動電壓低；(3)通過選擇發(fā)光材料，可以顯示各種色(綠、紅、藍、黃等)；(4)不需要背照光源；(5)是面發(fā)光，無視角依賴性；以及(6)薄型、重量輕等良好的特征。因此，近年來，作為代替CRT或LCD的顯示裝置，使用有機EL元件的顯示裝置受到重視。下面，在說明本實施方式之前，首先，說明有機EL顯示裝置。
在用配置成矩陣的點(點)進行顯示的點矩陣有機EL顯示裝置中，有簡單矩陣方式和有源矩陣方式。
簡單矩陣方式是從外部與掃描信號同步地對于在顯示屏上配置成矩陣的各像素的有機EL元件直接進行驅(qū)動的方式，只用有機EL元件來構(gòu)成顯示裝置的顯示屏。因此，存在著當掃描行數(shù)增大時分配到1個像素的驅(qū)動時間(能率)減少，對比度降低的問題，但是，具有能夠簡化制造工藝，并能低成本化的優(yōu)點。
圖1至圖3示出簡單矩陣方式的有機EL顯示裝置。圖1為簡單矩陣方式的有機EL顯示裝置101的局部剖面圖。
在由玻璃或合成樹脂等構(gòu)成的透明絕緣基板102上，由ITO(銦錫氧化物)等透明電極構(gòu)成的多個陽極103、第1空穴輸送層104、第2空穴輸送層105、發(fā)光層106、電子輸送層107、由鎂銦合金構(gòu)成的多個陰極108，以此順序?qū)盈B形成。這樣，各層104～107由有機化合物構(gòu)成，由該各層104～107與陽極103和陰極108構(gòu)成有機EL元件109。
此外，在從各陽極103之間露出的透明絕緣基板102上，形成作為遮光構(gòu)件的、由具有絕緣性的遮光膜構(gòu)成的黑矩陣110。即，黑矩陣110以被埋入到各陽極103之間的狀態(tài)形成。作為黑矩陣110的材質(zhì)，有包含具有遮光性的微粒(碳黑等)的涂布絕緣膜(硅系樹脂膜、聚酰亞胺系樹脂膜、SOG(在玻璃上旋涂)膜等)、或具有遮光性的高分子膜等，只要是對陽極103不造成壞影響的材質(zhì)，哪種材質(zhì)都可以。
在有機EL元件109中，從陽極103注入的空穴與從陰極108注入的電子在發(fā)光層106的內(nèi)部再結(jié)合，激發(fā)形成發(fā)光層106的有機分子而產(chǎn)生激發(fā)子。該激發(fā)子在輻射去活的過程中從發(fā)光層106發(fā)光，如箭頭γ所示，該光從透明的陽極103通過透明絕緣基板102向外部發(fā)射。
在此，各空穴輸送層104、105具有使空穴容易從陽極103注入的功能和阻擋從陰極108注入的電子的功能。此外，電子輸送層107具有使電子容易從陰極108注入的功能。
按照這樣構(gòu)成的有機EL顯示裝置101，可以得到發(fā)光效率高的發(fā)單色光的有機EL元件109，能夠使有機EL顯示裝置101的亮度提高。
而且，為了實現(xiàn)全彩色的有機EL顯示裝置101，提出了下述的5種方法。(1)把發(fā)白色光的有機EL元件與RGB濾色器組合。(2)利用CCM(變色換媒體)色變換層使發(fā)B(藍)色光的有機EL元件變換成發(fā)RGB光。(3)使用保護掩模有選擇地形成RGB各有機層。(4)在垂直方向上層疊RGB各有機EL元件，使每一個EL元件獨立地發(fā)光。(5)利用噴墨印刷分開涂敷RGB各有機層，使之發(fā)RGB光。
圖2為從陽極103側(cè)看到的有機EL顯示裝置101的平面圖。圖2中省略了陽極103和陰極108以外的其它構(gòu)件。各陽極103分別平行地配置，各陰極108也分別平行地配置。而且配置成使各陽極103與各陰極108分別正交。
在有機EL元件109中，在交叉的各陽極103(103a～103c)與各陰極108(108a～108c)之間分別夾住的區(qū)域、即圖中用斜線部示出的區(qū)域中形成各發(fā)光區(qū)域A，該發(fā)光區(qū)域A通過上述的作用而發(fā)光。即，配置成矩陣的各發(fā)光區(qū)域A成為有機EL顯示裝置101的各顯示像素。
在簡單矩陣方式中，把驅(qū)動電源的正側(cè)與和將被控制成發(fā)光的發(fā)光區(qū)域A對應的陽極103連接，把驅(qū)動電源的負側(cè)與和該發(fā)光區(qū)域A對應的陰極108連接，對該陽極103和陰極108通電。
例如，在想使位于陽極103與陰極108a的交叉點上的發(fā)光區(qū)域A發(fā)光的情況下，把陽極103作為正側(cè)，把陰極108a作為負側(cè)通電。于是，正向電流如箭頭α所示流動。
圖3為從陰極108側(cè)看到的有機EL顯示裝置101，省略了黑矩陣110和陽極103以外的其它構(gòu)件。而且，由于陽極103a～103c設置在黑矩陣110的下側(cè)，故圖中用虛線示出。在黑矩陣110上，與圖2中的發(fā)光區(qū)域A對應的區(qū)域作為開口區(qū)域B來形成。而且，構(gòu)成為各發(fā)光區(qū)域A以外的區(qū)域遮光，以起到了防止光泄漏的作用。
這樣，由于本實施方式的有機EL顯示裝置具有黑矩陣110，故很難產(chǎn)生EL元件的漏泄電流特性引起的光學串擾或EL元件的結(jié)構(gòu)導致的光散射引起的光學串擾。因此，由于有機EL顯示裝置101的對比度變得良好且分辨率提高，故能夠得到高精細的圖像。而且，在應用于全彩色的有機EL顯示裝置的情況下，可以得到色“拖尾”少的鮮艷的圖像。
上面是有機EL顯示裝置的結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，把這樣的有機EL顯示裝置作為顯示單元來使用。
圖4為把第1實施方式中的帶攝像裝置的顯示裝置的一部分放大后的概略剖面圖。
圖4中，111為由攝像單元112和顯示單元113構(gòu)成的帶攝像裝置的顯示裝置。作為顯示單元113使用圖1的有機EL顯示裝置101，同樣，在由玻璃或合成樹脂等構(gòu)成的透明絕緣基板102上，形成由ITO(銦錫氧化物)等透明電極構(gòu)成的多個陽極103，在各陽極103之間形成黑矩陣110。114為在陽極103、黑矩陣110上表面層疊的有機層，由圖1中的第1空穴輸送層104、第2空穴輸送層105、發(fā)光層106、電子輸送層107構(gòu)成。而且，在有機層114的上表面上層疊形成由鎂銦合金構(gòu)成的多個陰極108。以上是顯示單元113的結(jié)構(gòu)，與使用圖1至圖3說明了的有機EL顯示裝置101一樣。
其次，說明攝像單元112的結(jié)構(gòu)。在陰極108的上表面上層疊一體地具有透鏡部115a的復制層115。復制層115一般使用紫外線硬化型樹脂等通過金屬模成形來制作，作成成像透鏡等高精度的面、球面和非球面形狀、甚至排列密集的透鏡陣列，都可以容易地實現(xiàn)。再有，作為成像透鏡一般優(yōu)選使用丙烯酸系樹脂。
但是，在有機EL元件109中，電極因極少量的氧氣和水分就容易地被氧化而形成稱為氧化黑斑的不發(fā)光部，隨著時間推移擴大開來變成不發(fā)光的現(xiàn)象，成為問題。在本實施方式中，是用透明絕緣基板102和復制層115把由陽極103、有機層114、陰極108構(gòu)成的有機EL元件109完全密封的結(jié)構(gòu)。因此，復制層115不僅為了形成透鏡部115a，還起到密封的作用。再有，由于復制層115是樹脂的，故為了完全密封外部空氣要求115有某種程度的厚度，但是，在只用復制層115不能完全密封的情況下，可以在復制層115上進行涂覆，用金屬膜包覆透鏡部115a以外，密封整個裝置。
返回到圖4，透鏡部115a為由非球面形狀構(gòu)成的成像透鏡，L1示出透鏡部115a的光軸。而且，在與光軸L1交叉的黑矩陣110上設有開口部110a。該開口部110a起到透鏡部115a的開口光闌的作用。
通過這樣作，通過透明絕緣基板102、開口部110a、有機層114的光線利用透鏡部115a成像。再有，有機層114為薄膜，可視光線透射得多，但不是這樣時在有機層114上再設置開口部即可。在本實施方式中，為了盡可能消除制造工藝的麻煩，作成在有機層114上不設置開口部的結(jié)構(gòu)。
其次，圖5從陽極103側(cè)看到的圖4中的顯示單元113的平面圖。圖5中，省略了陽極103和陰極108以外的其它構(gòu)件。圖中，用虛線示出的圓對應于透鏡部115a，在用陽極103a、103b、陰極108a、108b夾住的區(qū)域上以光軸L1為中心來形成該圓。而且，陽極103a～103c與陰極108a～108c重疊的斜線部區(qū)域A用作發(fā)光區(qū)域。即，配置成矩陣的各發(fā)光區(qū)域A成為顯示單元113的各顯示像素。
同樣，圖6為從陰極108側(cè)看到的圖4中的顯示單元113的平面圖。再有，圖6中，省略了陽極103和黑矩陣110以外的其它構(gòu)件。黑矩陣110的對應于發(fā)光區(qū)域A的區(qū)域作為開口區(qū)域B形成，其它區(qū)域形成為可遮光。而且，在對應于用虛線示出的透鏡部115a的、以光軸L1為中心的位置上形成了圓形的開口部110a。在此，可知，圖4為圖5和圖6中的水平方向的剖面圖。
這樣，在對應于透鏡部105a的位置上的黑矩陣110上，利用各發(fā)光區(qū)域A間的在顯示中不需要的區(qū)域形成圓形的開口部110。因此，使顯示質(zhì)量不降低。
陰極108由于是金屬膜，故不透射光。在本實施方式中，由于把透鏡部115a和開口部110a設置在陰極108a、108b間的不存在金屬膜的區(qū)域上，故不需要在金屬膜上形成開口部，但是，在該區(qū)域中有陰極等遮光性構(gòu)件的情況下，當然必須適當設置開口部。在本實施方式中，為了消除工藝的麻煩使透鏡部115a的光軸L1位于不存在金屬膜的區(qū)域中。進而，由于開口部110a是圓形的，故通過把光軸L1這樣設定在4個顯示像素的中心，還可以更加增大開口部110a的直徑。因此，能夠提高F數(shù)值的設計自由度。
作為攝像單元112側(cè)的光學性能，擔心通過除圖6示出的開口部110a以外的例如開口部110a附近的開口區(qū)域B的光線進入利用透鏡部115a形成的被攝物體像中，作為重影、閃爍而使像性能惡化。在本實施方式中，作成由于在開口區(qū)域B上存在著由金屬膜構(gòu)成的陰極108而把這樣的光線完全遮住的結(jié)構(gòu)，但是，為了把利用有機層114發(fā)射的光高效率地取出到顯示面?zhèn)?，大多用反射率高的金屬膜來形成陰極108，這也有引起重影、閃爍的可能性。在此情況下，只要把黑矩陣110形成得較厚，以便完全分開有機層114即可。進而，在陰極108的復制層115側(cè)，且在攝像單元112的附近形成低反射率膜，極力消除在陰極108的復制層115側(cè)上的光反射。再有，由于陰極108的復制層115側(cè)與顯示的光量無關，故即使作成這樣的結(jié)構(gòu)，也沒有問題。
返回到圖4，把由攝像元件116、布線基板117、蓋玻璃118構(gòu)成的攝像元件封裝單元119，通過粘接劑層120設置在透鏡部115a的成像位置附近。而且，在蓋玻璃118的入射面?zhèn)韧ㄟ^多層膜涂覆形成紅外截止層121來阻擋對攝像造成環(huán)影響的紅外光。
圖7為從透鏡部115a側(cè)看到的攝像元件116的平面圖。在攝像元件116上，以格子狀形成多個受光像素116a，利用該多個受光像素116a對利用透鏡部115a成像的被攝物體像進行光電變換。而且，在受光像素116a中每1個像素分別具有濾色器(未圖示)、微透鏡(未圖示)，作為濾色器的排列通過使用例如公知的拜耳(Bayer)排列，可以攝彩色圖像。而且，116b為由定時發(fā)生部、A/D變換部等構(gòu)成的芯片上的周邊電路，在攝像元件116上與受光像素116a一體地設置。進而，在這些周邊部上，以圓環(huán)狀形成電極焊區(qū)116c。在電極焊區(qū)116c上形成金凸點(未圖示)，通過各向異性導電漿料或熱和超聲波接合，把金凸點與布線基板117的電極部(未圖示)電連接。而且，可以通過布線基板117讀出攝像信號。
圖8為從斜上方看到的，把布線基板117與攝像元件116接合起來的狀態(tài)的斜視圖。在布線基板117上設置開口部117a，露出受光像素116a以便能夠?qū)Ρ粩z物體像進行光電變換。而且，在該布線基板117的、與攝像元件116對置的一側(cè)，通過開口部117a配置蓋玻璃118。因此，在攝像元件116的受光像素116a與蓋玻璃118間存在著微量空氣層，可發(fā)揮在受光像素116a上形成的微透鏡(未圖示)的光學效果。再有，在各構(gòu)件的界面上形成紫外線和熱硬化型的粘接密封劑層，在保持機械強度的同時，與各向異性導電漿料一并構(gòu)成把攝像元件116的受光面與外部空氣隔斷的密封結(jié)構(gòu)。
但是，專利第3207319號公報中公開了這樣的攝像元件封裝單元119的詳細結(jié)構(gòu)，本實施方式中使用該攝像元件封裝。作為這樣的封裝的特征，由于把用于取出攝像信號的布線基板117設置在受光像素116a與透鏡部115a之間即攝像光學系統(tǒng)的光路中，故可實現(xiàn)更薄型的攝像裝置。
而且，攝像元件封裝單元119在經(jīng)過傾斜、旋轉(zhuǎn)等位置調(diào)整以使利用透鏡部115a形成的被攝物體像在攝像元件116的受光面上成像之后，利用粘接劑層120加以固定。
如上所述，用開口部110a、透鏡部115a、攝像元件封裝單元119來構(gòu)成攝像單元112。而且，圖中用C、D示出的線表示在攝像元件106的受光區(qū)域邊緣上成像的光線，可以對規(guī)定視角的被攝物體攝像。
作為一例，試計算攝像單元112周圍的尺寸。圖9為把圖4示出的攝像單元112的光學系統(tǒng)簡單模型化的圖，使用該圖進行計算。
圖9中，102’對應于透明絕緣基板102，105’對應于復制層115。而且，球面透鏡部115a’對應于透鏡部115a，為了使計算簡單，設球面是在102’與115’的界面上具有中心點E、半徑為r的球面。此外，在d為相當于開口部110a的球面透鏡部115a’的光闌孔徑，設102’、115’的折射率一律為n。進而，H為形成攝像元件116的受光像素116a的區(qū)域的對角線尺寸，光線C’、D’為在H的端部成像并通過中心點E的光線。因此，光線C’、D’只由102’的入射面折射，不由其它邊界面折射。
這樣，通過減弱入射面的功率、增強射出面的功率，即通過在平凸結(jié)構(gòu)的光學系統(tǒng)中在球面的半徑r中心配置光闌，能夠減少像面彎曲。再有，在實際中，通過把球面作成非球面，更好地校正彎曲像差、色像差等各種像差。
θ為光線C’、D’的夾角，即拍攝視角，θ’為由光學系統(tǒng)折射后的拍攝視角。
現(xiàn)在，在攝像元件116的像素數(shù)為例如320×240的QVGA尺寸，像素間距為0.003mm時，對角線尺寸H如下所示。
H＝0.003×(3202+2402)1/2＝1.20mm……(1)拍攝現(xiàn)場角θ可任意地設定，但本實施例中由于顯示裝置與用戶的距離在某種程度上較近，故希望設定為廣角，若θ＝60°，折射率n＝1.5時，根據(jù)斯涅爾定律θ’如下所示。
θ’＝2×asin(sin(θ/2)/n)＝38.94°……(2)因此，從中心點E到H的距離l如下所示。
l＝(H/2)/tan(θ’/2)＝1.70mm……(3)而且，由于透明絕緣基板102的厚度一般為0.7mm，攝像元件116是晶片標準尺寸時也約為0.7mm，故整體厚度約為3.10mm。
另一方面，在球面透鏡部115a’的焦距為f時，被攝物體位置與焦距相比為充分遠、大致可近似為無限遠，且在折射率n＝1.5的情況下，由于f＝2r，l＝3r，故可以按f＝1.13mm，r＝0.57mm來計算。而且，在球面透鏡部115a’的F數(shù)值為F8.0時，光闌孔徑d＝0.14mm。
再有，在圖9的簡單模型中，省略了陽極103、有機層114、陰極108，進行說明。這是因為，這些層是薄膜，總厚度約為幾微米，考慮將其省略也無妨。此外，把透鏡部115a作為忽略了各種像差的球面透鏡考慮，這樣計算概略尺寸時也沒有問題。
另一方面，在顯示單元113的顯示屏的對角線為15英寸時，水平長度為12英寸(304.8mm)，垂直長度為9英寸(228.6mm)。而且，在顯示像素數(shù)為640×480像素的VGA對應顯示裝置時，顯示像素的水平和垂直間距都是0.476mm。在顯示像素的開口率為60％時，黑矩陣110的寬度可如下計算。
開口的1邊長度(0.4762×0.6)1/2＝0.369mm……(4)各顯示像素間的黑矩陣寬度0.476-0.369＝0.107mm ……(5)4個顯示像素間的黑矩陣的對角線尺寸0.107×2=0.152mm...(6)]]>而且，該黑矩陣對角線尺寸是圖6中的尺寸F，對于形成光闌孔徑0.14mm是十分可能的。再有，極力收縮光闌孔徑時，高頻帶的對比度因衍射的影響而降低。這是因為，從光闌開口邊緣發(fā)出的周邊波引起的衍射條紋的強度增大。為了減小衍射條紋，在開口部附加中央部是透明的且隨著朝向周邊濃度增大的濾色器即可。這種方法稱為變跡法，通過蒸鍍或濺射鎳鉻鐵耐熱合金、鉻鎳合金、鉻等薄膜可以形成該濾色器。
如上所述，通過在黑矩陣110上形成孔徑0.14mm的孔，可實現(xiàn)厚度為3.10mm的超薄型帶攝像裝置的顯示裝置。
圖10為這樣的帶攝像裝置的顯示裝置111的外觀斜視圖。
130為顯示單元113的顯示屏，用戶目視在該顯示屏130上顯示的信息。而且，把攝像單元112如圖中用虛線所示埋入顯示屏130的中央附近。再有，由于攝像單元112的開口部110a是微小的，故從顯示屏130側(cè)目視是困難的，圖中也省略了。131為支撐本實施方式的帶攝像裝置的顯示裝置111的筐體。
圖11為示出利用本實施方式的帶攝像裝置的顯示裝置111實現(xiàn)實時雙向圖像通信的系統(tǒng)的框圖。在本實施方式中，說明把帶攝像裝置的顯示裝置111與PC(個人計算機)等信息處理裝置141連接，通過利用信息處理裝置進行控制來實現(xiàn)的例子。
140為包含帶攝像裝置的顯示裝置111的信息終端，由帶攝像裝置的顯示裝置111和信息處理裝置141構(gòu)成。
信息處理裝置141為公知的結(jié)構(gòu)，包括中央運算處理部142、存儲器143、例如硬盤等大容量存儲媒體144。OS(操作系統(tǒng))存儲在大容量存儲媒體144中，利用程序控制進行信息處理裝置141的起動。此外，進行帶攝像裝置的顯示裝置111的各種工作控制的應用軟件也存儲在大容量存儲媒體144中，在OS的控制下進行攝像開始、通信開始等控制工作。此外，信息處理裝置141中包括用于進行聲音通信的話筒145、揚聲器146。進而，雖未圖示，但還連接有管理用戶接口的公知的鼠標、鍵盤。
信息處理裝置141一般通過電話線路或LAN線路與網(wǎng)絡147連接。而且，通過該網(wǎng)絡147與多臺信息終端140a、140b、140c連接。
利用上述結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)實時雙向圖像通信。
圖12為更詳細地示出帶攝像裝置的顯示裝置111的電結(jié)構(gòu)的框圖。
帶攝像裝置的顯示裝置111中包含顯示單元113和攝像單元112。
首先，在顯示單元113中，150為具有多個由圖4中的發(fā)光區(qū)域A構(gòu)成的顯示像素的顯示部，151為從圖11中的信息處理裝置141等外部連接設備接受顯示用信號的顯示用IF部。而且，152為基于通過顯示用IF部151送來的顯示用信號驅(qū)動多個顯示像素的顯示驅(qū)動電路。
其次，在攝像單元112中，在攝像元件116中具有由圖7示出的多個受光像素116a構(gòu)成的受光區(qū)域153，把利用各受光像素116a進行了光電變換的模擬信號變換成數(shù)字信號的A/D變換部154、和把各種定時信號送到A/D變換部154的TG(定時發(fā)生器)部155與攝像元件116形成為一體。156是對用A/D變換部變換成數(shù)字信號的圖像信號進行自動曝光、伽瑪校正、白平衡調(diào)整、濾波運算等各種圖像處理，生成在信息處理裝置141上能夠展開的圖像格式的圖像處理部。而且，157是把圖像送到信息處理裝置141，從信號處理裝置141接受攝像定時信號的攝像用IF部。
在此，構(gòu)成為顯示單元113和攝像單元112分別獨自地與信息處理裝置141連接。這是因為，顯示單元與信息處理裝置的連接接口通過標準規(guī)格確定，加上連接攝像信號的規(guī)格時就成為獨自的規(guī)格，而缺乏通用性。再有，攝像單元112的連接使用公知的USB、IEEE1394連接等動畫圖像傳送中適用的具有通用性的連接方式即可。
圖13為示出在圖10中的顯示屏130上顯示進行雙向通信的應用軟件的狀態(tài)的概略圖。再有，如上所述，該應用軟件存儲在信息處理裝置141的大容量存儲媒體144中，通過用戶的操作來起動。
圖中，160為應用窗，包括把用戶進行各種功能的設定或操作的指令按鈕多個并排起來的指令輸入部161；顯示利用攝像單元112攝像的圖像或用通信發(fā)送過來的圖像的圖像顯示窗162(圖中斜線部)；以及把指令輸入部161中具有的按鈕中與攝像或通信有關的多個指令按鈕精選并排起來以使用戶容易進行瞬間操作的攝像和通信指令輸入部163。再有，有關用戶的指令輸入部161和攝像和通信指令輸入部163中的設定和操作，利用公知的鼠標和鍵盤來進行。
164為示出攝像單元112的存在位置的攝像單元位置標記。該攝像單元位置標記能夠利用指令輸入部161與攝像和通信指令輸入部163任意地設定為顯示/不顯示。這樣的標記具有把用戶在進行攝像或雙向通信時最好注視顯示屏130的哪個地方來通知用戶的作用，如本實施方式那樣，開口部110的孔徑非常微小，在通過目視不能大致判別的情況下，該標記是有效果的。
進而，在應用窗160中具有自己圖像顯示窗165，使用戶能夠確認自己看上去什么樣。
圖14為示出上述那樣的應用軟件起動時的工作的流程圖。
首先，在STEP1401中，通過鼠標等的操作，在信息處理裝置141的OS控制下起動應用軟件。
其次，在STEP 1402中，把顯示信號從信息處理裝置141送到顯示單元113，在顯示屏130上顯示應用窗160。
其次，在STEP 1403中，判別攝像單元位置標記顯示標志是否變成ON了？所謂攝像單元位置標記顯示標志指，通過上述用戶能夠任意地設定的攝像單元位置標記164的顯示/不顯示的設定，顯示標志ON。而且，構(gòu)成為，在應用軟件結(jié)束時存儲該標志的狀態(tài)，在下一次起動時將其讀出。
其次，在攝像單元位置標記顯示標志為ON的情況下，進到STEP1404，把顯示信息從信息處理裝置141送到顯示單元113，在顯示屏130內(nèi)的最前面顯示攝像單元位置標記164。因此，即使起動了其它應用軟件，在本實施方式的應用軟件正使用的情況下，也在應用窗160的最前面顯示攝像單元位置標記164，因此，用戶能夠容易地識別攝像單元112的存在位置。
另一方面，在攝像單元位置標記標志不是ON的情況下，不顯示攝像單元位置標記164，只顯示應用窗160。
上面是應用起動時的工作。而且，由于有關攝像或通信的工作是公知的，故省略了其說明。
利用上述那樣的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)實時雙向圖像通信。而且，具有在不從顯示裝置113伸出的狀態(tài)下的攝像單元112，進而，還在不損失顯示像素的情況下設置攝像單元112的開口部110a，孔徑也是微小的，基本上不能目視，因此顯示的清晰度也與通常的顯示裝置同等。
在本實施方式中，作成在攝像單元112中不設置低通濾波器的結(jié)構(gòu)。對低通濾波器進行薄型化時是非常高價的，如果插入厚的低通濾波器就不能產(chǎn)生薄型的特征了，因此將其省略，也可以設置低通濾波器。那時，把蓋玻璃118作成低通濾波器即可。
此外，如圖12所示，作成攝像單元112具有圖像處理部156的結(jié)構(gòu)，但如本實施方式那樣，也可以在與信息處理裝置141連接的顯示裝置中用應用軟件進行圖像處理部156中的運算處理。信息處理裝置141的中央運算處理部142的處理能力一般非常高，即使把圖像處理部156作成硬件的邏輯電路，信息處理裝置141的處理能力也是同等以上。本實施方式中，由于具有在處理能力比較低的移動式終端、例如筆記本PC、PDA等中也能夠使用的通用性，故在攝像單元112中具有圖像處理部156。因此，朝向信息處理裝置141以外的一般家電制品等的連接也是比較容易的，在未裝入應用軟件的情況下，例如在筐體131上設置操作按鈕即可。
進而，把顯示單元113和攝像單元112構(gòu)成為一體，但是，工作控制完全不同。因此，顯示與攝像不需要取得同步，例如把顯示熄滅了，但只進行攝像等的使用范圍還很寬，也可以作為監(jiān)視攝像機等來利用。
(第2實施方式)第2實施方式是第1實施方式的變形例，示出把顯示像素高密度化并使顯示的分辨率提高，即使增大顯示像素的開口率也能夠確保較大的光闌孔徑的例子。
圖15、16是在全彩色顯示單元中具有攝像單元的情況的一個例子，圖15為從陽極103側(cè)看到的第2實施方式中的顯示單元113的平面圖，圖16為從陰極108側(cè)看到的第2實施方式中的顯示單元113的平面圖，分別相當于第1實施方式的圖5、圖6。再有，圖15中省略了陽極103和陰極108以外的其它構(gòu)件，圖16中省略了黑矩陣110以外的其它構(gòu)件。再有，本實施方式可應用于在第1實施方式中有關全彩色方式說明了的5種方式中的全部方式中。
圖中，陽極103a～103i和陰極108a～108b配置成使其互相正交，形成縱長的發(fā)光區(qū)域A-R1～A-R6、AG1～A-G6、A-B1～A-B6(圖中斜線部)。而且，這些符號中，R、G、B分別表示是發(fā)射以紅色、綠色、藍色作為主波長的光的發(fā)光區(qū)域，關于序號1～6，用附加了同一序號的3個RGB發(fā)光區(qū)域表示形成1個像素。因此，例如用A-R1、A-G1、A-B1形成RGB3色的1個像素，通過排列多個這樣的像素實現(xiàn)全彩色顯示。
而且，在黑矩陣110上對應于上述發(fā)光區(qū)域形成縱長的開口區(qū)域B-R1～B-R6、B-G1～B-G6、B-B1～B-B6。此外，在開口區(qū)域B-B1、B-R2、B-B4、B-R5之間形成開口部110a。L1為透鏡部115a的光軸，與開口部110a的中心一致。
為了形成這樣的開口部110a，陽極103c、103d、陰極108a、108b以光軸L1為中心朝向外側(cè)發(fā)散的形狀來布線，因此，一部分發(fā)光區(qū)域的面積減小了。同樣，黑矩陣110也是一部分開口區(qū)域的面積減小了。即，成為顯示像素的一部分開有缺口的結(jié)構(gòu)。
但是，通過這樣做，可以形成孔徑更大的開口部110a，此外，即使密集地配置發(fā)光區(qū)域使顯示分辨率提高，也可以形成開口部110a。關于開口部110a附近的顯示像素，開口率多少有些降低，但是，由于顯示像素不一定完全損失掉，故對顯示造成的影響是極小的。關于開口率減小了的顯示像素，如果對發(fā)光量進行電校正就能夠使顯示質(zhì)量更加提高。在本實施方式中，開口率減小一點點，對顯示造成的影響小，因此成為不進行這樣的校正的結(jié)構(gòu)。
作為一例，計算全彩色顯示裝置中的開口部110a的尺寸。
在顯示屏130的對角線為15英寸時，水平長度為12英寸(304.8mm)，垂直長度為9英寸(228.6mm)。而且，在顯示像素數(shù)為1024×768像素的XGA對應顯示裝置時，顯示像素的水平和垂直間距都是0.298mm。由于1個顯示像素由RGB3個發(fā)光區(qū)域構(gòu)成，故1個發(fā)光區(qū)域間距在垂直方向上與顯示像素間距一樣，但在水平方向上成為0.099mm。在此，返回到圖15時，開口部110a以發(fā)光區(qū)域間距的2倍左右的尺寸形成，暫時假設為2倍時，開口部110的孔徑為0.198mm。
如第1實施方式那樣，攝像圖像尺寸為320×240像素，在在拍攝視角為60°情況下的焦距為f＝1.13mm，因此如上述那樣，孔徑為0.198時，此時的F數(shù)值成為F5.71，能夠用孔徑實現(xiàn)約為1級的光量增加。
如上所述，通過把顯示像素的一部分開缺口，能夠把開口部110a形成得更大，即使在例如XGA型那樣分辨率高、發(fā)光區(qū)域密集地排列的顯示裝置中，也能夠確保亮的F數(shù)值。
(第3實施方式)第3實施方式示出，通過使用利用復眼光學系統(tǒng)進行像素偏離的攝像裝置，使整個裝置的厚度不增加而得到分辨率更高的拍攝圖像的例子。
作為利用復眼光學系統(tǒng)進行像素偏離拍攝的攝像裝置，已知在特開2002-209226號公報中公開的攝像裝置。該攝像裝置利用4個透鏡部形成4個被攝物體像，在4個攝像區(qū)域中進行攝像。此時，進行所謂的像素偏離拍攝，對4個攝像區(qū)域分別偏離了1/2像素的位置進行采樣。而且，對4個攝像區(qū)域的不同波段的被攝物體像進行采樣，當把圖像合成時可以得到與公知的拜耳排列同等的圖像。本實施方式中，把該攝像裝置作為攝像單元112來使用。
圖17為把這樣的帶攝像裝置的顯示裝置的一部分放大后的概略剖面圖。
如上述那樣，攝像單元112具有4個透鏡部和攝像區(qū)域，但在圖17的剖面圖中示出其中的2個。圖中，在黑矩陣110上設有110a、110b這2個開口部。而且，對應于開口部110a、110b形成115a、115b這2個透鏡部，L1、L2為各自的光軸。而且，在115a、115b這2個透鏡部的成像位置附近，配置具有170a、170b這2個攝像區(qū)域的攝像元件116。與第1實施方式一樣，把布線基板117與攝像元件116連接。而且，在布線基板117的、與攝像元件116對置的一側(cè)設有墊片171。為了把利用透鏡部115a、115b成像的光束引導到攝像區(qū)域170a、170b，在墊片171上形成孔部171a、171b。在接觸面上利用未圖示的粘接密封劑層把布線基板117與墊片171固定。但是，在墊片171上，對每一個透鏡部形成孔部，并具有用于隔開各孔部的光束通過空間的隔壁171e。這是為了防止通過例如開口部110a、透鏡115a的、拍攝視角外的光線混入相鄰的攝像區(qū)域170b中的光學串擾。而且，用攝像元件116、布線基板117、墊片171構(gòu)成攝像元件封裝單元119。攝像元件封裝單元119通過粘接劑層120粘接固定到顯示單元113上。
其次，圖18為從陽極103側(cè)看到的圖17中的顯示單元113的平面圖。再有，圖18中，省略了陽極103和陰極108以外的其它構(gòu)件。圖中，用虛線示出的圓表示透鏡部115a、115b、115c、115d，在用2個陽極與2與陰極夾住的區(qū)域上以各光軸L1、L2、L3、L4為中心來形成每一個圓。而且，可知，圖17為通過光軸L1、L2的水平方向的剖面圖。陽極103a-103g與陰極108a-108g重疊的斜線部區(qū)域A用作發(fā)光區(qū)域。
同樣，圖19為從陰極108側(cè)看到的圖17中的顯示單元113的平面圖。再有，圖19中，省略了陽極103和黑矩陣110以外的其它構(gòu)件。黑矩陣110的對應于發(fā)光區(qū)域A的區(qū)域作為開口區(qū)域B來形成。其它區(qū)域為可遮光的結(jié)構(gòu)。而且，在對應于用虛線示出的透鏡部115a-115d的、以光軸L1-L4為中心的位置上形成了圓形的開口部110a、110b、110c、110d。
這樣，在對應于透鏡部105a-105d的位置上的黑矩陣110上，利用各發(fā)光區(qū)域A間在顯示中不需要的區(qū)域形成了圓形的開口部110a-110d。因此，能夠使顯示質(zhì)量不降低地形成攝像用的開口部110a-110d。
圖20為從顯示單元113側(cè)看到的攝像元件116的平面圖。在攝像元件116上具有對應于透鏡105a-105d的170a、170b、170c、170d這4個攝像區(qū)域。在攝像區(qū)域170a上，以格子狀形成多個受光像素116a，利用該多個受光像素116a對利用透鏡部115a成像的被攝物體像進行光電變換。而且，在受光像素116a中每1個像素分別具有濾色器(未圖示)、微透鏡(未圖示)。再有，其它攝像區(qū)域170b-c也是同樣的結(jié)構(gòu)，但在圖中省略了受光像素116a。
116b為由TG部、N/D變換部等構(gòu)成的芯片上的周邊電路部，116c為用于與布線基板117電接合的電極焊區(qū)。
再有，攝像元件封裝單元119與第1實施方式不同，不包括蓋玻璃118，但是，除了墊片171與蓋玻璃118置換之外，電連接方法等與第1實施方式一樣。
但是，在本實施方式的攝像元件116中，各攝像區(qū)域170a-170d的每一個具有不同色的濾色器。例如，170a和170d具有綠色(G)濾色器，170b具有藍色(B)濾色器，170c具有紅色(R)濾色器。而且，設定光軸L1-L4的間隔，以使各透鏡部115a-115d的光軸L1-L4對于特定的被攝物體距離、在對各攝像區(qū)域的中心位置分別向內(nèi)側(cè)偏離1/4像素的位置上、與各攝像區(qū)域170a-170d相交。即，對于該特定的被攝物體距離進行了1/2像素偏離。
而且，在讀出像素信號時，例如，把左下的像素作為最前頭像素，交互讀出攝像區(qū)域170c(R信號)、攝像區(qū)域170d(G信號)，全部讀出水平方向上的1行。其次，同樣，把左下的像素作為最前頭像素，交互讀出攝像區(qū)域170a(G信號)、攝像區(qū)域170b(B信號)，全部讀出水平方向上的1行。反復進行這一工作，讀出全像素的圖像信號。于是，可以得到公知的拜耳排列的圖像信號。
此時，與第1實施方式一樣，在在各攝像區(qū)域170a-170d的各區(qū)域內(nèi)像素數(shù)為320×240像素的QVGA尺寸時，各透鏡部115a-115d的焦距與第1實施方式同等。但是，通過把4個攝像區(qū)域170a-170d的圖像信號合成，能夠得到作為4倍像素數(shù)的640×480像素的VGA圖像。通常，為了把像素數(shù)作到4倍必須把透鏡部的焦距作到2倍，但是，按照上述方法，不需要增大焦距。進而，由于各透鏡部115a-115d對不同顏色的被攝物體像成像，故幾乎不包含色像差。此外，由于在微透鏡效應產(chǎn)生的視在受光部通過像偏離對被攝物體像進行采樣時，各攝像區(qū)域170a-170d的各像素疊加起來，故不需要具有光學低通濾波器。因此，按照該方法能夠使攝像單元122的厚度不增加而得到分辨率更高的圖像。
由于在特開2002-209226號公報中公開了有關細節(jié)，故省略其說明。
圖21為從顯示單元113側(cè)看到的墊片171的平面圖。在墊片171上設置對應于攝像區(qū)域170a-170d的孔部171a、171b、171c、171d，可以把利用透鏡部115a-115d形成的被攝物體像引導到攝像元件116上。而且，利用該孔部171a-171d形成隔壁171e，如上述那樣，成為防止光漏入相鄰的攝像區(qū)域中的光學串擾的結(jié)構(gòu)。此外，171f為用于形成粘接劑層120的堤部，成為包圍孔部171a-171d那樣的圓環(huán)狀。因此，結(jié)果是粘接劑層120沿著堤部171f形成。該堤部171f成為在圖中從墊片171的其它部分向跟前側(cè)伸出的形狀，在墊片171通過粘接劑層120與復制層115接合時，171f具有抑制粘接劑120向堤部171f以外的區(qū)域溢出的效果。而且，攝像區(qū)域170a-170d成為由攝像元件116與布線基板117之間、布線基板117與墊片171之間的各粘接密封劑層和粘接劑層120完全密閉起來的封裝結(jié)構(gòu)。
作為一例，計算光軸L1與L2的間隔。圖22為把圖17的光學系統(tǒng)周圍簡單模型化的圖，圖中加撇“’”的構(gòu)件分別對應于不加撇的同一符號的構(gòu)件。而且，如圖所示，在透鏡部115a’、115b’的光軸L1’、L2’的間隔為Lab，攝像區(qū)域170a’、170b’的水平方向的像素數(shù)為Sa、Sb，攝像區(qū)域170a’、170b’之間的尺寸為S1，像素間距為SP時，為了進行像素偏離，可導出下列關系式。
Lab＝SP×{(Sa/2)+(Sb/2)-0.5}+S1-ΔL……(7)在此，ΔL為用來對位于有限距離的被攝物體進行像素偏離的間隔校正量，如果被攝物體位于無限遠，則ΔL＝0。
在此，如在第1、2實施方式中已描述的那樣，由于在4個顯示像素中心來形成開口部110a、110b能夠增大孔徑，故在本實施方式中也是在那樣的位置上形成了4個開口部110a-110d。因此，在顯示單元113的顯示像素間距為DP時，也可以用下列關系式來表示LabLab＝n×DP(n為正整數(shù))……(8)而且，設1個像素區(qū)域的像素數(shù)為320×240像素的QVGA尺寸，與第1實施方式一樣，設像素間距SP＝0.003mm、顯示像素間距DP＝0.476mm，以適當?shù)臄?shù)值代入式(8)的n試進行計算時，式(7)中S1成為正數(shù)時是n＝3以上的情況。S1為負數(shù)時，在圖形上表示為圖22中的攝像區(qū)域170a’與170b’互相干擾的狀態(tài)，結(jié)果是攝像區(qū)域170a’與170b’不能布局。本實施方式中，為了低成本化，在同一個芯片上形成攝像區(qū)域170a’～170b’。而且，為了減小芯片尺寸，希望幾盡可能小。此外，Lab增大時由距離引起的視差變化變大，從在可以拍攝的被攝物體距離范圍內(nèi)減小視差變化的觀點出發(fā)，也是n小較好。因此，在n＝3時，成為Lab＝1.429mm，S1＝0.470mm(其中，ΔL＝0)。
上述計算對水平方向的剖面作了說明，但對垂直方向也是一樣的。在垂直方向的情況下，由于Sa、Sb比水平方向小，故在n＝2時，成為Lab＝0.953mm，S1＝0.234mm。
如上述那樣，通過應用4個成像光學系統(tǒng)產(chǎn)生的像素偏離技術，成為使整個裝置的厚度不增加而得到分辨率更高的圖像的結(jié)構(gòu)。此外，由于已作到按顯示像素間距設定成像光學系統(tǒng)的光軸、設置開口部，故可以得到更亮的F數(shù)值的被攝物體像。
(第4實施方式)第4實施方式是作為顯示單元利用了有源矩陣方式的有機EL顯示裝置的例子。
有源矩陣方式中，把像素驅(qū)動元件(有源元件)設置在配置成矩陣的各像素上，使該像素驅(qū)動元件作為利用掃描信號切換NO·OFF狀態(tài)的開關而起作用。而且，通過處于ON狀態(tài)的像素驅(qū)動元件把數(shù)據(jù)信號(顯示信號、視頻信號)傳遞到有機EL元件的陽極并把該數(shù)據(jù)信號寫入有機EL元件中，由此進行有機EL元件的驅(qū)動。其后，當像素驅(qū)動元件成為OFF狀態(tài)，有機EL元件就以電荷的狀態(tài)來保持已施加到有機EL元件陽極上的數(shù)據(jù)信號，其次繼續(xù)進行有機EL元件的驅(qū)動直到像素驅(qū)動元件成為ON狀態(tài)。因此，即使掃描行數(shù)增大時分配到1個像素的驅(qū)動時間減少，有機EL元件的驅(qū)動也不受影響，顯示屏上顯示的圖像對比度也不降低。因此，按照有源矩陣方式，與簡單矩陣方式相比，可實現(xiàn)圖像質(zhì)量非常高的顯示。
根據(jù)像素驅(qū)動元件的不同，有源矩陣方式大致可分為晶體管型(三端子型)和二極管型(兩端子型)。與二極管型相比較，晶體管型的制造是困難的，另一方面，具有容易提高對比度和分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)與CRT匹敵的，高清晰度的有機EL顯示裝置的特征。上述有源矩陣方式的工作原理的說明，主要對應于晶體管型。
圖23為把帶攝像裝置的顯示裝置的一部分放大后的概略剖面圖，圖24為從頂面?zhèn)瓤吹降膱D23中的主要構(gòu)件的平面圖，圖23為圖24的點劃線X-X上的剖面圖。
在各顯示像素180上，設有作為像素驅(qū)動元件的薄膜晶體管(TFT)181。平板型的TFT181作為有源層使用多晶硅膜182，是LDD(輕摻雜漏)結(jié)構(gòu)。在透明絕緣基板102上形成多晶硅膜182。在多晶硅膜182上夾著柵絕緣膜183形成柵極184。在各多晶硅膜182上，從左側(cè)起依次存在高濃度源區(qū)、低濃度源區(qū)、低濃度漏區(qū)、高濃度漏區(qū)。
在TFT181上形成層間絕緣膜185。高濃度源區(qū)通過在層間絕緣膜185上形成的接觸孔186a與源極186連接。高濃度漏區(qū)通過在層間絕緣膜185上形成的接觸孔187a與漏板187連接。
在各電極186、187和層間絕緣組185之上，形成平坦化絕緣膜188。漏極187通過在平坦化絕緣膜188上形成的接觸孔189a與陽極103連接。在從各陽極103之間露出的平坦化絕緣膜188上形成黑矩陣110。即，黑矩陣110在被埋入到各陽極103之間的狀態(tài)下形成。此外，黑矩陣110配置成覆蓋在多晶硅膜182上方。
而且，如圖24所示那樣，在4個顯示像素180的中心附近，必須確保用于形成透鏡部的開口部的斜線部區(qū)域F。因此，對柵極184、源極186進行布線以便避開該區(qū)域F，進而，對于左上的顯示像素180把陽極130開有缺口。區(qū)域F的層疊結(jié)構(gòu)，從透明絕緣基板102側(cè)起以柵絕緣膜183、層間絕緣膜185、平坦化絕緣膜188的順序進行層疊，這些構(gòu)件的可視光透射率是良好的。
圖25為設置在圖24的頂面?zhèn)鹊暮诰仃?10的平面圖。在對應于區(qū)域F的位置上形成開口部110a。而且，對應于發(fā)光區(qū)域A即形成了陽極103的部分設有開口區(qū)域B。
而且，雖然在這些圖23-25中未表示，但是，陰極108在對應于開口部110a的位置上具有使光通過的開口部。再有，由于陽極103是ITO等透明電極，故即使在區(qū)域F的部分上形成也沒有問題，但在本實施方式中是不形成的結(jié)構(gòu)。
再有，在本實施方式中，如圖24、25所示那樣，在對4個顯示像素中心向左上偏離了的位置上形成開口部110c。這是為了避開圖24中的右下的顯示像素180的TFT181，通過這樣作能夠消除工藝的麻煩。因此，圖23中，在從2個顯示像素180的中心偏離了的位置上形成透鏡部115a的光軸L1。再有，在上述圖中，對于攝像單元，由于與第1實施方式一樣，故省略其圖和說明。
圖26為示出顯示單元113的電結(jié)構(gòu)的框圖。有機EL顯示裝置41由顯示屏130、柵驅(qū)動器190、源驅(qū)動器(數(shù)據(jù)驅(qū)動器)191構(gòu)成。
在顯示屏130上配置有各柵布線(掃描線)G1、…Gn，Gn+1…Gm和各源布線(數(shù)據(jù)線)S1…Sn，Sn+1…Sm。各柵布線G1-Gm與各源布線S1-Sm分別正交，在其正交部分上分別設有顯示像素180。即，由配置成矩陣狀的各顯示像素180來形成顯示屏130。
而且，構(gòu)成為各柵布線G1-Gm與柵驅(qū)動器190連接，以便施加柵信號(掃描信號)。此外，構(gòu)成為各源布線S1-Sm與源驅(qū)動器191連接，以便施加數(shù)據(jù)信號。由這些驅(qū)動器190、191來構(gòu)成周邊驅(qū)動電路192。在此，由TFT181的柵極184來形成各柵布線G1-Gm。此外，由TFT181的源極186來形成各源布線S1-Sm。
圖27示出在柵布線Gn與源布線Sn的正交部分上設置的顯示像素180的等價電路。把恒定電壓Vcom施加到有機EL元件109的陰極108上。
在顯示像素180中，在使柵布線Gn成為正電壓、把正電壓施加到TFT181的柵極184上時，TFT181變成ON狀態(tài)。于是，利用施加到源布線Sn上的數(shù)據(jù)信號對有機EL元件109的靜電電容進行充電，把數(shù)據(jù)信號寫入顯示像素180中。由該數(shù)據(jù)信號進行有機EL元件109的驅(qū)動。相反，在使柵布線Gn成為負電壓、把負電壓施加到TFT181的柵極184上時，TFT181變成OFF狀態(tài)，在此瞬間有機EL元件109的靜電電容就以電荷的狀態(tài)來保持已施加到源布線Sn上的數(shù)據(jù)信號。這樣，把想寫入到顯示像素180的數(shù)據(jù)信號提供到各源布線S1-Sm并對各柵布線G1-Gm的電壓進行控制，由此可以使各顯示像素180保持任意的數(shù)據(jù)信號。而且，然后繼續(xù)進行有機EL元件109的驅(qū)動直到TFT181成為ON狀態(tài)。
因此，即使柵布線數(shù)(掃描行數(shù))增大時分配到1個像素180的驅(qū)動時間減少，有機EL元件109的驅(qū)動也不受影響，顯示屏130上顯示的圖像對比度也不降低。因此，按照有源矩陣方式的顯示單元113，與第1實施方式的簡單矩陣方式的顯示單元113相比，可實現(xiàn)圖像質(zhì)量非常高的顯示，與此同時，由于有關攝像單元與第1、第2實施方式一樣，故可實現(xiàn)使顯示質(zhì)量不降低而視線一致了的攝像。
(第5實施方式)第5實施方式是第1實施方式的變形例，是通過增加攝像單元的透鏡面使拍攝圖像的質(zhì)量更加提高的例子。
圖28為把帶攝像裝置的顯示裝置的一部分放大后的概略剖面圖。
圖中，在透明絕緣基板102上且在與透鏡部115a對置的一側(cè)形成復制層200，進而，形成了具有與光軸L1為同軸的透鏡部200a。透鏡部200a與透鏡部115a一樣，為由非球面構(gòu)成的光學透鏡面。在透鏡部200a與透鏡部115a之間設置開口部110a，由透鏡部200a和115a這2個光學面對被攝物體像成像。
這樣，通過把有助于成像的光學面從1面增加到2面，能夠使成像的被攝物體像的光學性能提高。特別是，如本實施方式那樣在兩凸面之間配置了開口光闌的情況下，由于通過中心附近的光線在凸面上幾乎不折射，故可以良好地校正畸變像差。
在此，由于在顯示單元113的顯示屏側(cè)形成的透鏡部200的透鏡直徑比黑矩陣110的區(qū)域大，結(jié)果，有關開口部110a附近的顯示像素，用戶通過透鏡部200a目視到顯示像素。但是，由于透鏡部200a是透明體，對于顯示屏130的大小來說是充分小的，故對顯示造成的影響小。此外，為了極力消除這樣的影響，進行光學設計使得減小透鏡部200a的直徑，也是有效的。
(第6實施方式)第6實施方式是具有多個第1實施方式中的攝像單元的帶攝像裝置的顯示裝置。因具有多個攝像單元，在顯示單元大型化時，也能夠?qū)崿F(xiàn)視線一致的對話式的實時雙向通信。
圖29為示出具有多個攝像單元的帶攝像裝置的顯示裝置的顯示屏130的平面圖。圖中用虛線示出的3個方形是攝像單元112a、112b、112c，如第1實施方式中說明了的那樣，在背面?zhèn)葮?gòu)成為一體而具有這3個攝像單元。再有，如第3實施方式中說明了的那樣，因孔徑的設計自由度提高，故這些攝像單元的開口部以顯示像素的整數(shù)倍來形成。
圖30為示出在顯示屏130上顯示進行雙向通信的應用軟件的狀態(tài)的概略圖。在應用窗160中，與第1實施方式一樣具有圖像顯示部、操作部等的用戶接口。本實施方式中，由于具有3個攝像單元，故在對應的位置上顯示164a、164b、164c這3個攝像單元位置標記。而且，成為在這些攝像單元位置標記164a-164c中只顯示對應于當前處于使用中的攝像單元的攝像單元位置標記，當前，只顯示對應于攝像單元112a的攝像單元位置標記164a。圖中用虛線表示的攝像單元位置標記164b、164c示出當前處于不顯示狀態(tài)的情況。
這樣，通過目視顯示屏，能夠容易地在多個攝像單元中識別當前處于使用中的攝像單元。再有，與第1實施方式一樣，這些攝像單元位置標記164a-164c可以根據(jù)用戶的設定而任意地切換顯示和不顯示。
此外，在112a-112c這3個攝像單元中使用哪個攝像單元，用戶可以任意地指定。例如，如果利用近年來實現(xiàn)了實用化的公知的臉識別技術，跟蹤用戶的臉面自動地進行攝像單元112a-112c的切換，則使用狀態(tài)更加提高。
其次，使用圖31、32說明特別是在顯示單元113大型化時，怎樣具有多個攝像單元112是有效的。
圖31為從側(cè)面?zhèn)瓤吹降膱D29中的顯示屏130的平面圖，為示出顯示屏130與拍攝視角的關系的圖。圖中，點劃線表示攝像單元112a-112c的光軸，210表示被攝物體面，連結(jié)光軸與顯示屏130的交點、和被攝物體面210的線段示出在垂直方向上的拍攝最外光線。而且，由于3個攝像單元112a-112c的各光軸、拍攝最外光線在側(cè)視圖中互相重合，故表示成圖示那樣。而且，在垂直拍攝視角為θv，把各構(gòu)件的尺寸，如圖示那樣，定為Dv、Ov、Lo。
同樣，圖32為從頂面或底面?zhèn)瓤吹降膱D29中的顯示屏130的平面圖，為示出顯示屏130與拍攝視角的關系的圖。圖中，點劃線表示攝像單元112a-112c的光軸，210表示被攝物體面，連結(jié)光軸與顯示屏130的交點、和被攝物體面210的線段示出在水平方向上的拍攝最外光線。而且，3個攝像單元112a-112c的拍攝最外光線如圖示那樣通過相鄰的攝像單元相交，即拍攝范圍重疊。而且，設中央攝像單元的水平拍攝視角為θh，把各構(gòu)件的尺寸，如圖示那樣，定為Dh、Oh、Lo。再有，對于其它攝像單元，也是一樣的。
作為一例，顯示屏130的尺寸為對角線長30英寸的大型顯示器，顯示屏的寬高比為標準規(guī)格4∶3時，成為Dh＝609.60mm，Dv＝457.20mm。
另一方面，關于被攝物體面尺寸即攝像范圍大小，考慮到以可視電話為目的，是從人胸起向上收攏的尺寸即可。因此，定為Ov＝500.00mm，將其作為寬高比為4∶3的縱長時，Oh＝375.00mm。在此，把拍攝范圍作為縱長的理由是因為，人是縱長的且在本實施方式中由于在水平方向上設有112a-112c這3個攝像單元故在垂直方向上設定更寬的視角時，作為整體可以得到使用狀態(tài)好的視角。
而且，關于Lo，由于顯示屏130的尺寸為大型的，故為Lo＝800mm。
在上述那樣的條件下，使用三角函數(shù)計算出視角時，θv＝34.71°，θh＝26.38°。而且，對角線方向上的視角，所謂的拍攝視角為42.67°。因此，可知，與第1實施方式相比，在顯示屏的尺寸大型化了的情況下，有必要在遠端移動視角。
但是，在這樣的大型顯示裝置中攝像單元112只在中央部時，從Ov對Dv、Oh對Dh的比例考慮，用戶必須停留在畫面的中央部附近。但是，如本實施方式那樣通過配置多個攝像單元能夠以適當?shù)囊暯桥臄z更寬的范圍。
如上述那樣，在本實施方式中，通過設置多個攝像單元能夠以適合于人的拍攝的視角拍攝更寬的范圍。進而，由于構(gòu)成為顯示多個中的哪一個攝像單元處于使用中，故能夠容易地使視線一致。而且，作為一例，設顯示屏130的寬高比為標準規(guī)格4∶3，但是寬規(guī)格16∶9時，本實施方式是更加有效的。
再有，在上述實施方式中，說明了分別使用攝像單元112a-112c的情況，但是，也可以同時使用。此時，同時顯示164a-164c這多個攝像單元位置標記，通過圖像處理對重疊的拍攝圖像進行連接合成，可得到拍攝視角更大的1個圖像。這在對電視會議等多人進行拍攝時，是有效的。
如上述那樣，在上述實施方式中，在包括顯示單元，它具有多個顯示像素、和在上述多個顯示像素的各顯示像素之間的遮光構(gòu)件；以及攝像單元的帶攝像裝置的顯示裝置中，構(gòu)成為，上述遮光構(gòu)件在一部分上具有用于把光引導到上述攝像單元上的開口部，在對應于上述開口部的位置上構(gòu)成為一體而具有成像單元。因此，使顯示與攝像兼容，同時，使視線一致，能夠以低成本來實現(xiàn)薄型的、帶攝像裝置的顯示裝置。
此外，在包括顯示單元，它具有多個顯示像素、和在上述多個顯示像素的各顯示像素間的遮光構(gòu)件；以及多個攝像單元的帶攝像裝置的顯示裝置中，構(gòu)成為，上述遮光構(gòu)件在一部分上具有用于把光引導到上述攝像單元上的多個開口部，以上述顯示像素的整數(shù)倍間距具有上述多個開口部。因此，使顯示與攝像兼容，同時，使視線一致，能夠以低成本來實現(xiàn)薄型的、帶攝像裝置的顯示裝置。
進而，構(gòu)成為，上述開口部附近的上述顯示像素的一部分開有缺口，上述多個攝像單元對于規(guī)定距離的被攝物體進行像素偏離拍攝。因此，以廉價的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高像素化，與此同時，可以得到?jīng)]有莫爾條紋的高圖像質(zhì)量的圖像。
如上面已說明的那樣，按照上述實施方式，在帶攝像裝置的顯示裝置中，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)使視線一致，與此同時，能夠?qū)崿F(xiàn)高像素化、低成本化、薄型化。
此外，可以得到?jīng)]有莫爾條紋的高清晰度圖像。
本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以進行各種變化和修正。因此，為了使公眾了解本發(fā)明的范圍，提出了所附的權利要求。
權利要求
1.一種帶攝像裝置的顯示裝置，其特征在于包括顯示單元，它具有多個顯示像素、和配置在該多個顯示像素的各顯示像素之間的遮光構(gòu)件；以及配置在該顯示單元的背部的攝像單元，上述遮光構(gòu)件在一部分上具有用于把光引導到上述攝像單元上的開口部，上述攝像單元在與上述開口部對應的位置上具有成像單元。
2.一種帶攝像裝置的顯示裝置，其特征在于包括顯示單元，它具有多個顯示像素、和配置在該多個顯示像素的各顯示像素間的遮光構(gòu)件；以及配置在該顯示單元的背部的多個攝像單元，上述遮光構(gòu)件在一部分上具有用于把光引導到上述攝像單元上的多個開口部，以上述顯示像素的整數(shù)倍間距來配設上述多個開口部。
3.根據(jù)權利要求1或2中所述的帶攝像裝置的顯示裝置，其特征在于，上述開口部附近的上述顯示像素的一部分開有缺口。
4.根據(jù)權利要求2中所述的帶攝像裝置的顯示裝置，其特征在于，上述多個攝像單元對于規(guī)定距離的被攝物體進行像素偏離拍攝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶攝像裝置的顯示裝置，目的在于在該裝置中，以簡單的結(jié)構(gòu)可使視線一致，與此同時，實現(xiàn)高像素化、低成本化、薄型化。為了達到該目的，該帶攝像裝置的顯示裝置包括顯示部，它具有多個顯示像素、和配置在這些多個顯示像素之間的遮光構(gòu)件；以及配置在顯示部的背部的攝像部，遮光構(gòu)件在一部分上具有用于把光引導到攝像部上的開口部，攝像部在與開口部對應的位置上具有成像透鏡。
文檔編號H04N5/374GK1573531SQ200410059738
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權日2003年6月18日
發(fā)明者山崎亮 申請人:佳能株式會社