(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
協働して完全なイメージを生成する発光素子のアレイ（１５）が表面に形成された光学的に透明な基板（１０）において、前記発光素子のアレイ（１５）を行列に配置して完全画像の全画素を定義し、かつ前記発光素子のアレイ（１５）を前記光学的に透明な基板（１０）の外縁部に隣接する多数の接続パッドに動作可能に接続するように構成した光学的に透明な基板（１０）；
前記発光素のアレイ（１５）によって生成される完全画像と実質的に同一の広がりを持つ中央開口部（３３）を設けたドライバ・ボード（３０）において、前記中央開口部（３３）の周囲の表面に多数の第１多数の接続パッド（３５）を形成し、前記ドライバ・ボード（３０）の外周部の表面に第２多数の接続パッド（３６）を形成し、前記第１多数の接続パッド（３５）と前記第２多数の接続パッド（３６）との間に伸長する多数の導体（３４）を設け、前記発光素子のアレイ（１５）の多数の接続パッドを前記ドライバ・ボード（３０）の前記第１多数の接続パッド（２５）にバンプ・ボンディングで接続するように構成した前記ドライバ・ボード（３０）；および
内部に埋め込まれた多数のリードフレーム（５１）を有し、前記ドライバ・ボード（３０）と電気的にインタフェースし、前記ドライバ・ボード（３０）を支持し、多数の外部電気接続部（５２，５４）をさらに有する成形キャリヤ・リング（５０）；
によって構成されることを特徴とする光電子集積パッケージ。
【請求項２】
主表面（１１）を有する光学的に透明な基板（１０）から成る発光素子ディスプレイ・チップ（１４）において、前記主表面（１１）の中央部（１３）に協働して完全画像を生成する発光素子のアレイ（１５）を形成し、それぞれの前記発光素子（１２）に前記発光素子（１２）を活性化するための第１電極（１６）および第２電極（１７）を設け、前記光学的に透明な基板（１０）の前記主表面（１１）に多数の導体を形成し、前記発光素子ディスプレイ・チップ（１４）の外縁部に隣接する位置および前記主表面（１１）の中央部（１３）の外側に多数の外部接続パッドを設け、それぞれの前記発光素子（１２）の前記第１電極（１６）を第１多数の前記外部接続パッド接続し、それぞれの前記発光素子（１２）の前記第２電極（１７）を第２多数の前記外部接続パッドに接続するように構成した発光素子ディスプレイ・チップ（１４）；
第１主表面（３１）および第２反対側主表面（３２）を有し、前記第１および第２反対側主表面（３１，３２）を貫通する中央開口部（３３）を形成したドライバ・ボード（３０）において、前記第２反対側主表面（３２）の中央開口部（３３）から前記ドライバ・ボード（３０）の前記第２反対側主表面（３２）の外周部に配置された多数の接続パッド（３６）まで伸長する第１多数の導体（３４），および前記ドライバ・ボード（３０）の前記第２反対側主表面（３２）の外周部に配置された多数の接続パッド（３６）から前記ドライバ・ボード（３０）の前記第１主表面（３１）に形成された多数の接続パッド（３５）まで伸長する第２多数の導体（３４）を前記ドライバ・ボード（３０）にさらに設け、前記光学的に透明な基板（１０）の主表面（１１）を前記ドライバ・ボード（３０）の前記第２反対側主表面（３２）上に取り付け、前記光学的に透明な基板（１０）の第１多数の外部接続パッドおよび第２多数の外部接続を、前記ドライバ・ボード（３０）の前記第２反対側主表面（３２）の中央開口部（３３）の縁部に隣接する多数の接続パッド（３５）と電気的に接触させるように構成したドライバ・ボード（３０）；
前記ドライバ・ボード（３０）の前記第１主表面（３１）に取り付けられ、多数のデータ入力端子を有し、かつ前記多数のデータ入力端子に加えられた多数のデータ信号に従って前記発光素子（１２）を活性化して画像を生成するために、前記ドライバ・ボード（３０）の第１多数の導体（１６），第２多数の導体（１７），および多数の接続パッド（３５，３６），ならびに前記光学的に透明な基板（１０）の多数の接続を介して、前記発光素子（１２）の第１および第２電極に接続された多数の制御信号出力端子をさらに有する多数のドライバおよび制御回路（４２）；および
前記ドライバ・ボード（３０），前記発光素子ディスプレイ・チップ（１４），および前記多数のドライバおよび制御回路（４２）と電気的にインタフェースされ、かつこれらを支持し、さらに多数の外部接続部（５２，５４）を有する成形キャリヤ・リング（５０）；
によって構成されることを特徴とする光電子集積パッケージ。
【請求項３】
主表面（１１）に多数の発光素子（１２）が設けられた主表面（１１）を有する光学的に透明な基板（１０）において、それぞれの前記発光素子（１２）は前記発光素子（１２）を活性化するための第１電極（１６）および第２電極（１７）を有し、前記発光素子（１２）は行列に配置された多数の画素を定義し、かつ活性化されたときに協働して前記主表面（１１）の中央部分（１３）に完全画像を生成し、光学的に透明な前記基板（１０）はその外縁部に隣接する位置および前記主表面（１１）の中央部分（１３）の外側に多数の外部接続パッドをさらに有し、それぞれの前記発光素子（１２）の第１電極（１６）は第１多数の外部接続パッドに接続されて画素行を形成し、かつそれぞれの前記発光素子（１２）の第２電極は第２多数の外部接続パッドに接続されて画素列を形成するように構成された光学的に透明な基板；
中央開口部（３３）が形成され、第１主表面（３１）および第２反対側主表面（３２）を有するドライバ・ボード（３０）において、前記第２反対側主表面（３２）に第１および第２多数の電気接続部（３５，３６）が形成され、前記第１および第２多数の電気接続部（３５，３６）の間に多数の電気相互接続部（３４）が形成され、前記ドライバ・ボードの第１主表面に多数の電気接続部が形成され、前記第２反対側主表面（３２）に形成された第２多数の電気接続部（３６）と、前記第１主表面（３１）に形成された多数の電気接続部との間に多数の電気相互接続部（４５）が形成され、前記光学的に透明な基板（１０）が前記ドライバ・ボード（３０）の前記第２反対側主表面（３２）に取り付けられ、前記ドライバ・ボード（３０）の第１多数の電気接続部が前記光学的に透明な基板（１０）の第１多数の外部接続パッドおよび第２多数の外部接続パッドと電気的に接触するように構成されたドライバ・ボード（３０）；
前記ドライバ・ボード（３０）の前記第１主表面（３１）に取り付けられ、多数のデータ入力端子を有し、かつ前記多数のデータ入力端子に加えられた多数のデータ信号に従って前記発光素子（１２）を活性化して画像を生成するために、前記発光素子（１２）の第１および第２電極に接続するように構成された多数の制御信号出力端子をさらに有する多数のドライバおよび制御回路（４２）；
前記多数の発光素子（１２）によって生成される完全画像と実質的に同一の広がりを持つように配置され，完全画像を受け取って拡大し、見やすい虚像（１５０）を生成するレンズ（６０）；および
前記ドライバ・ボード（３０），前記多数の発光素子（１２），および前記多数のドライバおよび制御回路（４２）と電気的にインタフェースし、かつこれらを支持し、さらに多数の外部接続部（５２，５４）を有する成形キャリヤ・リング（５０）；
によって構成されることを特徴とする光電子集積パッケージ。
【請求項４】
データ出力端子を有する携帯用電子装置（１３０）；
ビューイング・アパーチャ（１４４）を有する小型虚像ディスプレイ（１３２）において、前記ディスプレイは受信機に動作可能に取り付けられており、かつ主表面（１１）に多数の発光素子が形成された主表面（１１）を有する光学的に透明な基板（１０）を含み、それぞれの前記発光素子（１２）は前記発光素子（１２）を活性化するための第１電極（１６）および第２電極（１７）を有し、前記発光素子（１２）は行列に配置された多数の画素を定義し、かつ活性化されたときに協働して前記主表面（１１）の中央部分（１３）に完全画像を生成し、前記光学的に透明な基板（１０）はその外縁部に隣接する位置および前記主表面（１１）の中央部（１３）の外側に接続パッドをさらに有し、前記発光素子（１２）の第１電極（１６）は第１多数の外部接続パッド（２２）に接続されて画素行を形成し、前記発光素子（１２）の第２電極（１７）は第２多数の外部接続パッド（２２）に接続されて画素列を形成するように構成された小型虚像ディスプレイ（１３２）；
中央開口部（３３）が形成され、第１主表面（３１）および第２反対側主表面（３２）を有するドライバ・ボード（３０）において、前記第２反対側主表面（３２）に第１多数の接続パッド（３５）および第２多数の接続パッド（３６）が形成され、前記第１および第２多数の接続パッド（３５，３６）の間に多数の電気相互接続部（３４）が形成され、前記ドライバ・ボードの第１主表面（３１）に多数の接続パッドが形成され、前記ドライバ・ボード（３０）の第２反対側主表面（３２）に形成された第２多数の接続パッド（３６）と、前記ドライバ・ボード（３０）の第１主表面（３１）に形成された多数の接続パッドとの間に多数の電気相互接続部（４５）が形成され、前記光学的に透明な基板（１０）が前記ドライバ・ボード（３０）の第２反対側主表面（３２）に取り付けられ、前記ドライバ・ボード（３０）の第１多数の接続パッド（３５，３６）が前記光学的に透明な基板（１０）の第１および第２多数の外部接続パッドと電気的に接触するように構成されたドライバ・ボード（３０）；
前記ドライバ・ボード（３０）の前記第１主表面（３１）に取り付けられ、多数のデータ入力端子を有し、かつ前記多数のデータ入力端子に加えられた多数のデータ信号に従って前記発光素子（１２）を活性化して画像を生成するために、前記発光素子（１２）の第１および第２電極に接続するように構成された多数の制御信号出力端子をさらに有する多数のドライバおよび制御回路（４２）；
前記多数の発光素子（１２）によって生成される完全画像と実質的に同一の広がりを持つように配置され，完全画像を受け取って拡大し、見やすい虚像（１５０）を生成するレンズ（６０）；および
前記ドライバ・ボード（３０），前記多数の発光素子（１２），および前記多数のドライバおよび制御回路（４２）と電気的にインタフェースし、かつこれらを支持し、さらに多数の外部接続部（５２，５４）を有する成形キャリヤ・リング（５０）；
によって構成されることを特徴とするビジュアル・ディスプレイを備えた携帯用電子装置。
【請求項５】
光学的に透明な基板（１０）の主表面（１１）に多数の発光素子（１２）を形成する段階において、それぞれの前記発光素子（１２）は前記発光素子（１２）を活性化するための第１および第２電極（１６，１７）を有し、前記発光素子（１２）は行列に配置された多数の画素を定義し、かつ活性化されたときに協働して前記主表面（１１）の中央部（１３）に完全画像を生成し、前記光学的に透明な基板（１０）はその外縁部に隣接する位置および前記主表面（１１）の中央部（１３）の外側に接続パッドをさらに形成し、前記発光素子（１２）の多数の第１電極（１６）を第１多数の外部接続パッドに接続して画素行を形成し、発光素子（１２）の多数の第２電極（１７）を第２多数の外部接続パッド（２２）に接続して画素行を形成することを特徴とする発光素子（１２）の形成段階；
中央開口部（３３）を有し、かつ第１主表面（３１）および第２反対側主表面（３２）を有するドライバ・ボード（３０）を形成し、前記第２主表面（３２）に第１および第２電気接続手段（３５，３６）を形成し、前記第１および第２電気接続手段（３５，３６）の間に多数の電気相互接続部を形成し、前記ドライバ・ボード（３０）の第１主表面（３１）に電気接続手段を形成し、前記第１主表面（３１）の電気接続手段と前記第２反対側主表面（３２）の第１および第２電気接続手段（３５，３６）との間に多数の電気相互接続部（４５）を形成する段階；
多数のデータ入力端子を有し、かつ前記多数のデータ入力端子に加えられた多数のデータ信号に従って発光素子（１２）を活性化して完全画像を生成するために、前記発光素子（１２）の第１および第２電極（１６，１７）に接続するように構成された制御信号出力端子をさらに有する多数のドライバおよび制御回路を形成する段階；
前記ドライバ・ボード（３０）の第１電気接続手段（３５）が前記光学的に透明な基板（３０）の第１および第２多数の外部接続パッドと電気的に接触する状態に、前記光学的に透明な基板（１０）を前記ドライバ・ボード（３０）の第２反対側主表面（３２）に取り付ける段階；
前記多数の制御信号出力端子が前記ドライバ・ボード（３０）の第１主表面（３１）の多数の接続パッド（３５，３６）と電気的に接触する状態に、前記多数のドライバおよび制御回路（４２）を前記ドライバ・ボード（３０）の第１主表面（３１）に取り付ける段階；および
内部に支持された多数の埋込みリードフレーム（５１）を有し、前記ドライバ・ボード（３０），発光素子（１２）および多数のドライバおよび制御回路（４２）と電気的にインタフェースされるキャリヤ・リング（５０）を前記ドライバ・ボード（３０）の外周部に成形する段階；
によって構成されることを特徴とする光電子集積パッケージ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、協働するように接続された電気素子と光素子を含むパッケージに関し、さらに詳しくは、光素子と電気回路機構内のドライバ回路とを電気的に接続する、キャリア・リングを有する光電子集積パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用通信トランシーバやその他の携帯用電子機器、例えばセルラ電話，コードレス電話，ページャ，データ・バンクなどは、ますます人気が高まりつつある。場合によっては、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スを含む完全なメッセージを送信することが可能である。したがって、完全なメッセージを特定の受信者に送信することができる。送信周波数が増加の一途をたどっているデジタル信号を使用することにより、新規な装置を用いて、ますます大きく，かつますます複雑なメッセージを遠隔携帯装置に送信することが可能になっている。
【０００３】
これらの新規な装置を利用して情報を送受信するときに最も重要なのは、情報を受信するディスプレイである。これらの新規な装置に、サイズ上の制約だけでなく所用電力もこれまで通りに維持しながら、充分に有用な大きさのディスプレイを生産することのできる電気素子および光素子を含む光電子パッケージを組み込むことが望ましい。
【０００４】
発光素子（ＬＥＤ）は様々なディスプレイに有用であり、光電子パッケージに組み込まれるディスプレイ・モジュールで、画像を生成するために利用されている。生成された画像はその後、使用者が画像を見るために必要な程度にまで拡大される。ＬＥＤは、画像生成源として二次元のＬＥＤアレイを利用する新しい小型虚像ディスプレイに特に有用である。一般に、このような二次元アレイは、５０００個ないし８０，０００個またはそれ以上の多数の発光素子を含む。特定の例として、例えば２４０列×１４４行で合計して３４，５６０個にのぼる、高画素数の二次元アレイのＬＥＤから成る画素生成源が存在する。この特定の例のアレイのサイズでは、適切に走査または活性化し、そこに画像を生成するために、合計３８４の外部相互接続が必要になる。ＬＥＤアレイは、絵（グラフィックス）および／または英数字を含む完全画像を形成するのに使用される。次に、完全画像は拡大され、オペレータには少なくとも標準的な用紙の大きさのように見える虚像を生成する。
【０００５】
このようなアレイの製造で直面する大きな問題は、アレイに情報を提供するため，およびアレイと光電子パッケージの他の構成要素とをインタフェースするために、この非常に多数の接続，ボンド，およびパッドが必要であるという不利な条件を克服することである。このタイプの光電子パッケージの開発における１つの特定の障壁は、接続パッドのために必要な半導体チップまたはチップ面積が増加すること，および接続パッドを行および列に接続するために相互接続配線を扇面編出（ファンアウト）しなければならないことである。アレイが表面に形成された半導体チップの予想コストのかなりの部分は、開始材料にあり、２４０行×１４４列の例をワイヤ・ボンディングで外部相互接続する場合、発光領域（発光素子アレイ）が占める面積は全チップ面積の２０％未満であり、残りの８０％は接続パッドおよび相互接続配線の扇面編出に必要な面積である。従来のダイレクト・チップ・アタッチ（ＤＣＡ）ボンディングの場合、現在の最新技術に伴う大きいパッド・サイズや相互接続配線ピッチのため、この比率はわずかに改善されるであろう。
【０００６】
ドライブ電子素子を含む随伴半導体チップでも、同様のパッドおよび相互接続配線の扇面編出パターンを繰り返さなければならないので、ボンディングに必要な基板領域も大きくなる。さらに、ドライブ・チップ自体も、多数の接続パッド（この例の場合３８４個）を収容するために充分大きくしなければならない。
【０００７】
光電子パッケージの開発における別の障壁は、光学拡大システムを組み込むことである。一般に、ＬＥＤアレイによって生成された画像を、使用者が見やすいように拡大する外部レンズ・システムが加えられる。その実質結果として、パッケージ全体のサイズが大きくなり、物理的に小さい体積が優先される携帯用電子装置の分野にとって、魅力の無いものになる。
【０００８】
ＬＥＤディスプレイ・パッケージにおけるパッケージ・サイズの問題を緩和する１つの方法は、ドライバ・ボードを成形キャリヤ・リングと一体化し、それらが一緒になってＬＥＤディスプレイ・チップ，多数のドライブ・チップ，および光学的拡大システムの１つの要素として機能する成形レンズを支持できるようにすることによって、パッケージおよび組立を簡素化することである。成形キャリヤ・リングは、その内部にリードフレームが埋め込まれており、キャリヤ・リングの支持能力と合わせて、光電子パッケージおよびプリント回路基板との接続能力のサイズ要件を最小化するのに役立つ。光電子パッケージ内には、ドライバ・ボードに実装された多数のドライバおよび制御回路が組み込まれる。この回路はデータ入力端子を有し、さらに、データ入力端子に加えられたデータ信号に従って発光素子を活性化して画像を生成するために、発光素子の多数のリードとインタフェースする制御信号出力端子を有する。
【０００９】
無機ＬＥＤ構成の場合、一般に、半導体基板または集積回路はプリント回路基板などに実装されるが、基板を外部回路に接続する方法として、標準ワイヤ・ボンディング技術を使用することが受け入れられている。しかし、比較的大きいアレイの電気コンポーネントまたは素子が表面に形成された半導体基板を接続する場合、標準ワイヤ・ボンディング技術は非常に難しくなることがある。例えば、比較的大きいアレイ（例えば１０，０００個、つまり１００×１００）の発光ダイオードをＰのピッチ（中心間距離）で形成する場合、基板の外周部の接続パッドのピッチは２Ｐとなる。これは、接続パッド間の距離をできるだけ大きくするために、１行おき，および１列おきに交互に外周部の反対側の縁まで配置するからである。
【００１０】
現時点では、接続パッドからのワイヤ・ボンディング配線のピッチは、４．８ミルが実現可能な最良の限度である。したがって、上述の１００×１００の発光素子のアレイの場合、半導体チップの外周部の接続パッドの最小ピッチは４．８ミルとなり、接続パッドは外周部の各縁に沿ってそれぞれ５０個づつ配置される。アレイに含まれる素子が多いほど、必要な接続パッドの数も増え、追加の接続パッドを収容するために、外周部のサイズはさらに大きい率で増加する。つまり、ボンディング・パッドの最小ピッチは４．８ミルなので、アレイにおける素子のピッチは、基板のサイズに影響することなく、２．４ミル、つまり約６１ミクロンの大きさになる。したがって、たとえ６１ミクロンより小さい素子を製造することが可能でも、ボンディング・パッドの最小ピッチが決まっているために、基板の外周部をそれより小さくすることはできない。基板のサイズがワイヤ・ボンディング技術の限界によって厳しく制限されることは、すぐに理解することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
一般にワイヤ・ボンディング技術を用いてインタフェースされる電気素子，および拡大が必要な光素子を含む光電子パッケージの製造において、最も重要な関心事は、時間とコストである。また、プリント回路基板などに対する光電子パッケージの接続しやすさや、完全に集積されたパッケージの総合的な取扱いやすさにも、問題が存在する。
【００１２】
そこで、電気的に協働する状態に接続された電気素子と光素子とを含む光電子パッケージの製造コストおよび組立時間を実質的に縮小することのできる、相互接続配線および実装の構造および技術が必要である。
【００１３】
したがって、これらの問題を克服するＬＥＤアレイおよび相互接続装置のパッケージを製造する方法を提供することは、非常に望ましい。
【００１４】
本発明の目的は、ＬＥＤアレイおよび相互接続装置パッケージを製造する新しい、改良された方法を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、ディスプレイ・チップ，多数のドライバ・チップ，ドライバ・ボード，および光学拡大システムの１つの要素として機能する成形レンズを支持するために成形キャリヤ・リングの使用を含み、大きいＬＥＤアレイを駆動する、新しい、改良されたＬＥＤアレイおよび一体化ドライバ回路機構パッケージを提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的は、成形キャリヤ・リングを設け、従来の方法より全体的に簡素化され、かつ効率化され、大量生産レベルに容易に適応できる、ＬＥＤアレイおよびドライバ・パッケージの新しい、改良された製造方法を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに別の目的は、従来のパッケージより構造および組立が簡単であり、パッケージの製造コストが削減され、ユニット全体が強化され、かつプリント回路基板に実装しやすくなり、全体的な取扱いが容易になる、新しい、改良された光電子パッケージおよびその製造方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記およびその他の問題は、発光素子（ＬＥＤ），ディスプレイ・チップ，ドライバ・ボード，多数のドライバ・チップ，および成形レンズを支持する働きをする成形キャリヤ・リングを備えた光電子パッケージによって、実質的に解決され、かつ上記およびその他の目的も、これによって実現される。
【００１９】
本発明のディスプレイ・チップは、協働して完全画像を生成する発光素子のアレイが形成された主表面を有する、光学的に透明な基板によって構成される。それぞれの発光素子は、発光素子を活性化するための第１および第２電極を有する。光学的に透明な基板はさらに、その外縁部に隣接する位置および主表面の中央部の外側に、多数の外部接続／取付パッドを有し、発光素子の第１電極が第１多数の外部接続／取付パッドに接続され、発光素子の第２電極が第２多数の外部接続／取付パッドに接続される。ＬＥＤのアレイおよび含まれる電気接続により、ＬＥＤディスプレイ・チップ、つまり本発明の発光素子イメージャ（ＬＥＤＩ）チップが形成される。
【００２０】
上部第１主表面および第２反対側主表面を有し、光学的に透明な基板の主表面の中央部に形成される完全画像と実質的に同一の広がりを持つ中央開口部を定義するドライバ・ボードを設ける。ドライバ・ボードはさらに、表面実装したリードフレームおよび／またはパターン形成した電気配線としてその表面に形成された、多数の導体を有する。多数の導体はそれぞれ、ドライバ・ボードの第２反対側主表面の中央開口部の縁部に隣接する接続／取付パッドから、ドライバ・ボードの第２反対側主表面の外周部に形成された接続／取付パッドまで伸長する。埋込みリードフレームまたはめっきスルーホール・ビアとして形成された多数の追加導体は、ドライバ・ボードの第２反対側主表面の外周部に形成された多数の接続／取付パッドから、ドライバ・ボードの前記上部第１主表面に形成された多数の接続／取付パッドまで伸長する。
【００２１】
ＬＥＤディスプレイ・チップの光学的に透明な基板は、例えばガラスまたはその他の、中央部を定義し、その表面に発光素子のアレイを形成するのに適した、透明な材料で形成することができる。光学的に透明な基板の多数の外部接続／取付パッドは、ドライバ・ボードの中央開口部の縁部に隣接する多数の接続パッドと整列するように配置する。組立中に、光学的に透明な基板の主表面は、ドライバ・ボードに形成される中央開口部と実質的に同一広がりを持つように、フリップ・チップ・バンプ・ボンディングによりドライバ・ボードの第２反対側主表面に接続し、光学的に透明な基板の第１および第２多数の外部接続／取付パッドを、ドライバ・ボードの接続／取付パッドに電気的に接触させる。多数のドライバおよび制御回路はドライバ・ボードの上部第１主表面に実装し、データ入力端子を設け、さらに、データ入力端子に加えられたデータ信号に従って発光素子を活性化して完全画像を生成させるために、発光素子の第１および第２電極に接続される制御信号出力端子を設ける。
【００２２】
好適な実施例では、接続／取付パッドの許容ピッチを実質的に減少するために、光学的に透明な基板の第１多数の外部接続／取付パッドおよび第２多数の外部接続／取付パッドは、ドライバ・ボードの中央開口部の縁部に隣接して形成された多数の接続／取付パッドに、バンプ・ボンディングで接続する。また、ドライバ・ボードの主表面の接続パッドは行列配置することにより、実質的により小さい表面面積に、実質的により多くの接続パッドを収容できるようにする。
【００２３】
また、光電子パッケージを標準プリント回路基板に外部接続するため、ドライバ・ボードおよびディスプレイ・チップと電気的に協働する、埋込みリードフレームなどの導体が内部に埋め込まれた成形キャリヤ・リングを設ける。１つの実施例では、成形キャリヤ・リングはドライバ・ボードを支持する機能を果たす。その場合、ドライバ・ボードが主応力部材となり、ＬＥＤディスプレイ・チップ，ドライバおよび制御回路，および成形レンズを支持する。代替的に、成形キャリヤ・リングに設けた多数の構造アームまたはリブ状の支持部材がキャリヤ・リングの周辺部から中央部に伸長し、中央開口部を定義するように構成し、構造アームによって形成される中央開口部内に成形レンズを支持することにより、多数の構造アームが応力部材として働くようにしてもよい。代替的に、成形レンズとキャリヤ・リングを、構造アームによって定義される中央領域内に、一体的に形成してもよい。この特定の実施例の場合、埋込みドライバ・ボードが、ＬＥＤディスプレイ・チップおよびドライバおよび制御回路を支持し続ける。
【００２４】
【実施例】
本発明の特徴と考えられる新規な特徴については、請求の範囲に記載する。しかし、本発明自体は、本発明のその他の特徴および利点と同様に、以下の詳細な説明を添付の図面に照らして読むことにより、最もよく理解されるであろう。
【００２５】
この説明の過程で、本発明を図示する異なる図面で類似の要素を識別する場合は、類似した番号を使用する。以下の説明では、簡素化するために、全体を通して発光ダイオードを利用するが、本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ），発光ダイオード（ＬＥＤ），垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）など、様々な発光素子を利用できることを理解されたい。
【００２６】
まず、図１について特定的に説明する。この図は、表面に発光素子のアレイ１５が形成された光学的に透明な基板１０の拡大平面図である。図を簡素化するために、光学的に透明な基板１０の代表的な部分だけを完全に示している。光学的に透明な基板１０は、多数の発光素子１２が形成された主表面１１を有する。発光素子１２は、有機／高分子電界発光素子または発光ダイオードである。以後、この開示を簡素化するために、「有機／高分子」という用語は、「有機」と省略する。この実施例では、各発光素子１２は画素を定義する。発光素子１２は行列配置され、活性化されたときに、協働して主表面１１の中央部１３に完全な画像を生成する。
【００２７】
次に、図２について特定的に説明する。この図は、光学的に透明な基板１０（この実施例の場合、光学的に透明なガラス基板）上に形成された単一有機発光素子１２の簡素化された拡大断面図である。発光素子１２は、この特定の実施例では素子１２の陽極として機能する１層の導電性材料層１８を含む。有機層１９／２０は、１層以上の高分子または低分子量の有機化合物を含む。これらの層を形成する有機材料は、適切な電気特性と発光特性の組合せが得られるように選択され、様々な組合せの正孔移動材料，電子移動材料，および発光材料を使用することができる。例えば、この実施例の場合、層１９は正孔移動層であり、層２０は発光電子移動層である。層１９／２０の上部表面には第２層の導電性材料層２１が沈積され、この特定の実施例では、これを陰極として使用する。説明のために、図２に示す矢印は、発光素子１２によって放出される光の方向を示している。
【００２８】
一般に、放出された光を透過させるために、陽極または陰極のどちらかが光学的に透明でなければならない。この実施例の場合、層１８は、光学的に透明なインジウム・すず酸化物（ＩＴＯ）で形成する。用途によっては、ＩＴＯの代わりに、非常に薄い金属膜を透明な導体として使用することができる。また、必要な電位を低くするために、陰極は一般に、仕事関数の低い金属／導体，または少なくとも１つは仕事関数の低いものを含む複数の金属／導体の組合せから形成される。この実施例では、不純物を大量に添加したダイアモンドなどの低仕事関数の材料から陰極を形成するが、セシウム，カルシウムなどを組み込んだ導電性金属を陰極に使用することもできる。発光素子１２の第１電極，例えば陽極は、多数の横方向の導体１６によって接続されて画素の行を定義し、発光素子１２の第２電極，例えば陰極は、縦方向の導体１７によって接続されて画素の列を定義し、それによって発光素子１２のアドレス指定可能なアレイ１５からＬＥＤディスプレイ・チップ１４またはＬＥＤＩチップを形成する。
【００２９】
上述の発光素子１２を構成する有機層１９／２０に使用可能な幾つかの材料例を、次にリストする。単層の高分子材料の例としては、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）；ポリ（ｐ−フェニレン）（ＰＰＰ）；およびポリ［２−メトキシ，５−（２´−エチルヘキソキシ）１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）がある。正孔移動層または上にリストした単層高分子材料の１つと低仕事関数の金属陰極との間の電子移動電界発光層の一例としては、８−ヒドロキシキノリン・アルミニウム（ＡＬＱ）がある。電子移動材料の一例としては、２−（４−第三ブチルフェニル）−５−（ｐ−ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾール（ブチル−ＰＢＤ）がある。正孔移動材の例を幾つか上げると、４，４´−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（３−メチルフェニル）アミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）；および１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリアミノフェニル）シクロヘキサンがある。単層として，または有機電荷移動層へのドーパントとして使用できる蛍光体の例としては、クマリン５４０，および様々な蛍光染料がある。低仕事関数の金属の例としては、Ｍｇ：Ｉｎ，Ｃａ，およびＭｇ：Ａｇがある。
発光素子１２は、光学的に透明な基板１０の主表面１１の中央部分１３に、直径（Ｗ）約２０ミクロン未満、図示した実施例の場合は直径約１０ミクロンに形成される。また、ピッチＰ、つまり発光素子１２の中心間距離は約３０ミクロン未満、この実施例の場合は２０ミクロンである。
【００３０】
光学的に透明な基板１０の他に、取付基板またはドライバ・ボードを設け、その主表面に多数のドライバおよび制御回路（図示せず）を取り付ける。次に、図３について特定的に説明する。この図は、ドライバ・ボード３０に配置されたＬＥＤディスプレイ・チップ１４の拡大平面図である。最も単純な実施例では、ドライバ・ボード３０は、ＦＲ４など、便利なプリント回路基板で形成される別個の構成要素であり、上部第１主表面（図示せず）および第２反対側主表面３２を有する。ドライバ・ボード３０の上部第１主表面には、多数のグロブ・トップ（glob top）方式またはオーバモールド（overmolded）方式のドライバおよび制御回路チップ（図示せず）を配置する。これらは、ワイヤ・ボンディング技術および／またはバンプ・ボンディング技術を用いて、ドライバ・ボード３０に取り付ける。多数のドライバおよび制御回路チップは、一般に、より小型の集積回路として形成されたドライバおよび制御回路によって構成され、ワイヤ・ボンディングまたはバンプ・ボンディングにより、ドライバ・ボード３０の第１主表面の電気接点に接続される。ドライバ・ボード３０は、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４によって生成された画像が通過する中央開口部を中央領域内に形成する。図３は、ドライバ・ボード３０の第２反対側主表面３２を示しており、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４が、ドライバ・ボード３０の第１主表面および第２反対側主表面３２を貫通して形成される中央開口部（図示せず）と実質的に同一広がりを持つように、取り付けられている。ドライバ・ボード３０の好適な実施例では、多数の導体３４がそれぞれ、ドライバ・ボード３０の第２反対側主表面３２の中央開口部（図示せず）の縁部に隣接する接続／取付パッド３５から、ドライバ・ボード３０の外周部に配置された接続／取付パッド３６まで伸長し、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４の発光素子１２の行および列を接続／取付パッド３６に電気的に接続することを開示する。ドライバ・ボード３０の外周部に導体３４および接続／取付パッド３６を完全に配分するために、導体３４は、図１に示すように、交互の横方向の導体１６および交互の縦方向の導体１７に取り付ける。したがって、隣接する導体３４間に得られる空間は２Ｐとなり、この特定の実施例の場合は２０ミクロンとなる。
【００３１】
導体３４を扇形編出（ファンアウト）することによって、接続／取付パッド３６は、電気接点を設けるのに充分な大きさに構成することができる。例えば、発光素子１２のアレイ１５に４０，０００個の素子（例えば２００×２００）が含まれ、各素子が１０ミクロンの直径および２０ミクロンのピッチＰの領域を占める場合、ドライバ・ボード３０の中央開口部の領域は、一辺が約０．２インチ未満となる。この特定の実施例の場合、ドライバ・ボード３０は、中央開口部の一辺を約０．２インチ、外周部の一辺を０．５インチに構成する。したがって、ドライバ・ボード３０の外周部の一辺に設ける２００個の接続／取付パッドは、約６０ミクロンのピッチを取ることができる。
【００３２】
導体３４および接続／取付パッド３５，３６は、多数の部分埋込みパターン配線，表面または埋込み銅リード，クリームはんだスクリーン印刷配線，金めっき配線，または金属蒸着で形成することができる。また、通常の印刷，パターン形成，および溶融の段階を組み込んだソル・ゲル技術や，金属層を例えばスパッタリングで沈積する標準薄膜メタライズ法を利用することもできる。一般的なメタライズ・システムでは、第１層のクロミウムをスパッタリングによって蒸着し、ドライバ・ボード３０の接着層として使用する。クロミウムの上に第２層の銅を蒸着して所望の導電層を形成し、さらに銅の上に金層を形成し、それ以後の接続のための障壁兼接着層とする。メタライズは、アディティブ法またはサブトラクティブ法のどちらでも行なうことができ、技術上周知の様々な方法のどれかによってパターニングまたはエッチングを実行して、所望の最終構造を形成することについては理解されよう。
【００３３】
次に、図４ないし図７について説明する。これらは、成形キャリヤ・リングを有する光電子パッケージ（符号４０，４０´で指定する）の２つの実施例を示す。第２実施例の構成要素に類似したり、図１および図３に示す構成要素に類似した第１実施例の全ての構成要素は、類似した符号で指定し、異なる実施例であることを示すために、プライム符号を付加する。図４は、光電子パッケージ４０の構成要素の相対位置を示す拡大断面図である。図５は、本発明の第１実施例の完全に集積された光電子パッケージ４０の斜視図である。組立工程で、ドライバ・ボード３０は第１主表面３１を上に向け、ドライバ・ボード３０とＬＥＤディスプレイ・チップ１４が図４に示すように正しく位置を合わせたときに、第２反対側主表面３２の接続／取付パッド３５が、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４の接続パッドとそれぞれ接触するように配置する。ドライバ・ボード３０は、その第１主表面３１に多数のドライバおよび制御回路４２を取り付けるように構成する。ドライバおよび制御回路４２は一般に、より小型の集積回路として形成し、ドライバ・ボード３０の第１主表面３１の電気接点に、ワイヤ・ボンディングまたはバンプ・ボンディングで接続する。ドライバ・ボード３０は、例えばＦＲ４ボードなどの便利なプリント回路基板を使用する。
【００３４】
ＬＥＤディスプレイ・チップ１４は、標準バンプ・ボンディング技術を用いて、ドライバ・ボード３０に接着する。また、ドライバおよび制御回路４２は、ワイヤ・ボンディング技術またはバンプ・ボンディング技術を用いて、ドライバ・ボード３０の第１主表面３１に取り付ける。ＬＥＤディスプレイ・チップ１４およびドライバ４２および制御回路４２を取り付けるバンプ（使用する場合）は、比較的良導体の材料で形成し、少なくとも部分的に溶融した後で硬化させることにより、物理的に良い接続を形成することができる。この目的に利用できる材料としては、金，銅，ソルダ（特に高温ソルダ），導電性エポキシ樹脂等がある。直径２０ミクロンの円形または方形接続／取付パッドに、高さ８０ミクロンまでのバンプを形成することができる。より小さいピッチの場合、１０ミクロンのピッチで直径５ミクロンの銅バンプが、２０ミクロンの高さに形成されている。また、３０ミクロンのピッチで直径１５ミクロンの金バンプが、３０ないし４５ミクロンの高さに形成されている。ドライバ・ボード３０の接続／取付パッド３６に金メタライズまたは金めっきを施すなど、一部の両立可能な（compatible）金属を用いると、組立工程を改良することができる。
【００３５】
１つの製造方法として、ドライバ・ボード３０に金の接続／取付パッド３５，３６を設け、ドライバおよび制御回路４２を実装するために、多数の接続パッドを第１主表面３１に配置する。接続／取付パッド３６とドライバ・ボード３０の第１主表面３１に配置された多数の接続パッドは、多数のめっきスルーホール・ビア４４，および／または埋込みリードフレーム４５を用いてインタフェースする。ドライバおよび制御回路４２は、ドライバ・ボード３０のＬＥＤディスプレイ・チップ１４の実装面とは反対側の第１主表面３１に取り付けられるので、ドライバ・ボード３０の第２反対側主表面の導体３４の扇面編出および接続／取付パッド３６のために充分な面積を確保することができる。先に述べたように、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４にも金の接続／取付パッドを設け、フリップ・チップ熱圧着ボンディングにより、ドライバ・ボード３０に接着する。
【００３６】
本発明は、ドライバ電子素子が実装されたドライバ・ボード３０をＬＥＤディスプレイ・チップ１４に統合することによって、光電子パッケージの実装および組立を簡素化する。ドライバ・ボード３０を成形キャリヤ・リング（後述）
に電気的インタフェース状態に埋め込むことによって、ドライバ・ボード３０を光電子パッケージの主応力部材として機能させるか、または代替的に、構造アームと一体的に形成した成形キャリヤ・リングに埋め込むことによって、構造アームをドライバ・ボード３０と共に光電子パッケージの応力部材として機能させる。その結果得られるパッケージはプリント回路基板に直接実装して、電子信号をインタフェースすることができる。
【００３７】
図４ないし図７に示すように、ドライバ・ボード３０は、外周リング構造を形成し、かつ埋込みリードフレーム５１を介して外部と電気的にインタフェースする成形キャリヤ・リング５０に埋め込まれる。埋込みリードフレーム５１は、多数のリードフレーム脚５２，リードフレーム・ピン５４，または取付バンプ５６（図６参照）を形成することによって、外部プリント回路基板（図示せず）とインタフェースするように構成する。第１実施例の光電子パッケージ４０では、ドライバ・ボード３０を成形キャリヤ・リング５０に埋め込む。ドライバ・ボード３０は、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４およびドライバおよび制御回路４２（前述）を支持し、かつ成形リング６０（後述）を支持することによって、パッケージの主応力部材として機能する。このドライバ・ボード３０は非常に薄く小型のボードとして製造され、光電子パッケージ４０の様々な構成要素の唯一の支持部材として働くので、光電子パッケージ４０は簡素であり、製造および組立の両方の対費用効果が高い。
【００３８】
光電子パッケージ４０の最後の要素は、トランスファ成形技術を用いて成形するレンズ６０である。レンズ６０は、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４の発光素子１２のアレイ１５によって生成される画像を拡大する、光学拡大システムの一要素として機能するように設計する。レンズ６０は、ドライバ・ボード３０の中央開口部３３にスナップ・フィットするかまたはエポキシ樹脂で接着できるように成形した、射出成形屈折レンズまたは射出成形回折レンズとすることが望ましい。代替的に、成形レンズ６０を光電子パッケージ４０のその他の構成要素とは別個に分離して製造し、後で、技術上周知の便利な手段によって、パッケージに取り付けることもできる。
【００３９】
ＬＥＤディスプレイ・チップ１４，ドライバ・ボード３０，およびその上に実装した成形レンズ６０の間の隙間には、光学的に透明な材料６２を充填する。使用する材料は、支持効果を高め、光電子パッケージ４０をいっそう頑丈なパッケージにすることができる、任意の便利な材料でよい。また、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４を保護し、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４にかかる応力による損傷をさらに軽減するために、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４をドライバ・ボード３０に取り付けた後、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４の取付面とは反対側の表面に、オーバモールド層６４を設ける。
【００４０】
最良の結果を得るためには、ドライバ・ボード３０と光学的に透明な材料６２を、実務的に可能な限り近い屈折率で構成すべきであることを、理解されたい。例えば、ドライバ・ボード３０と光学的に透明な材料６２の屈折率が実質的に異なる場合、光学的に透明な基板１０から光が反射し、光電子パッケージ４０の効率が低下する傾向がある。一般に、ドライバ・ボード３０および光学的に透明な材料６２は、約１．５の屈折率が許容できることが分かっている。
【００４１】
また、光学的に透明な基板１０のように、ガラスなどの光学的に透明な基板の場合、発光素子１２のアレイ１５に対する環境保護機能がさらに高まるという利点が加わる。ガラスなどの透明な材料は、ドライバ・ボード３０の熱膨張係数と同じまたは非常に近い熱膨張係数を持つので、このパッケージでは熱サイクル寿命（thermal cycling life）の実質的な向上が達成される。
【００４２】
次に、図６および図７は、電子パッケージ４０の第２実施例を符号４０´として示している。繰り返すが、第２実施例の構成要素に類似したり、図１および図３に示す構成要素に類似した第１実施例の構成部品は全て、類似の符号で指定し、異なる実施例であることを示すためにプライム符号を付加するので、注意されたい。光電子パッケージ４０に類似した光電子パッケージ４０´は、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４´がＦＲ４基板などのドライバ・ボード３０´にバンプ・ボンディングで接着されている。ドライバ・ボード３０´には中央開口部３３´を設け、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４´の発光素子１２´のアレイ１５´によって生成された完全画像は、この中央開口部３３´を通過する。第１主表面３１´および第２反対側主表面３２´を有するドライバ・ボード３０´は、ドライバ・ボード３０´の外周部に配置された多数の接続パッド３６´を、ドライバ・ボード３０´の第２反対側主表面３２´に実装された多数のドライバおよび制御回路４２´に電気的に接続するために、多数の電気相互接続部、つまり多数のめっきスルーホール・ビア４４´および／または多数の埋込みリードフレーム４５´が形成されている。この実施例の光電子パッケージ４０´における成形キャリヤ・リング５０´は、多数の構造アーム５８を形成するように成形され、このアーム５８は、ドライバ・ボード３０´と共に、光電子パッケージ４０´の主応力部材として機能する。構造アーム５８は、キャリヤ・リング５０´の一部として一体的に成形され、図７に示すように中央領域の方向に突起し、それによって中央開口部５９を定義する。第１実施例で開示したように、成形レンズ６０´は、ドライバ・ボード３０´の中央開口部３３´および発光素子１２´のアレイ１５´によって生成される完全画像と実質的に同一の広がりを持って、多数の構造アーム５８によって定義される中央開口部５９に、スナップ・フィット実装するかまたはエポキシ樹脂で接着実装するように形成する。代替的に、成形レンズ６０´は、成形時に成形キャリヤ・リング５０´および構造アーム５８と一体的に成形してもよい。
【００４３】
ドライバ・ボード３０´は、図４および図５に示すような多数のリードフレーム脚（図示せず），多数のリードフレーム・ピン（図示せず），または図６および図７に示すような多数の取付バンプ５６を持つように構成された、多数の埋込みリードフレーム５１´を用いて、外部プリント配線基板（図示せず）とインタフェースされる。光電子パッケージ４０を形成する場合と同様に、光電子パッケージ４０´は、様々な構成要素の実装によって形成される領域内に１層の光学的に透明な材料６２´の層を設け、またＬＥＤディスプレイ・チップ１４´の上からオーバモールドする保護的オーバモールド層６４´を設けることにより、保護被覆層として機能させ、ＬＥＤディスプレイ・チップ１４´にかかる応力を軽減する。
【００４４】
開示した実施例に関連して、光学的に透明な基板１０の発光素子１２のアレイによって生成される画像は、人間の目で適正に知覚（充分に理解）するには小さすぎるので、楽に、しかも完全に見えるようにするためには、一般に少なくとも１０倍に拡大する必要があることを、理解する必要がある。レンズ６０は単レンズとして形成し、外部システムによって追加倍率を補うことができ、あるいはレンズ６０は完全な拡大システムとして形成することもできる。レンズ６０に組み込むか、あるいは外部に適用することのできる光学的拡大システムの幾つかの例を、図８ないし図１０に図示し、以下で説明する。
【００４５】
図８について説明する。これは、小型虚像ディスプレイ７０を示す、簡素化された略図である。小型虚像ディスプレイ７０は、表面７２に画像を提供するために、上述の光電子パッケージ４０，４０´と同様の画像生成装置７１を含む。レンズ・システム７３によって表わされる光学システムは、小型虚像ディスプレイ７０の表面７２から間隔をおいた位置関係に配置され、レンズ・システム７３によって定義されるアパーチャ７５から離れた位置にある目７４で見ることのできる、見やすい虚像を生成する。光電子パッケージおよび／またはその内部に含まれる光生成装置のサイズが技術によって縮小されるにつれて、より大きい拡大倍率，およびより小さいレンズ・システムが必要になる。
【００４６】
単レンズによって概略的に表わされたレンズ・システム７３は、表面７２から画像を受け取り、それを予め定められた追加倍率に拡大するように、表面７２から離れた位置関係に取り付けられる。レンズ・システム７３は、焦点および追加倍率を調整できるようにしたければ、そうすることができ、あるいは簡素化を図るためにハウジングに固定することもできることは、当然理解されよう。
【００４７】
瞳距離とは、目７４がビューイング・アパーチャ７５から離れて、しかも画像を適切に見ることのできる距離のことであり、この距離を図８では“ｄ”で示している。レンズ・システム７３のサイズのために、瞳距離つまり距離ｄは画像を楽に見るのに充分であり、この実施例の場合、必要ならば観察者が通常の眼鏡をかけるのにも充分な長さである。改善された瞳距離のため、オペレータは通常の矯正レンズ（個人用眼鏡）をかけることができ、焦点およびその他の調整機能の複雑さは軽減することができ、したがって、小型虚像ディスプレイ７０の構造は簡素化される。
【００４８】
次に図９について説明する。これは、別の小型虚像ディスプレイを示す、簡素化された略図である。導波路虚像ディスプレイ８０の場合、上述の光電子パッケージ４０，４０´と同様の画像生成装置８１は、光導波路に画像を提供するために光導波路８２の入口に取り付けられている。光導波路８２は、一般に平行四辺形（側面図）に形成され、対置する辺８３と８５，８４と８６の長さが等しく平行であるが、隣接する辺は直角ではない。辺８３は入口を定義し、画像生成装置８１の画像から光線を、４つの辺全部によって定義される光路にほぼ沿って、隣接する辺８５の予め定められた領域に方向付ける。３つの回折レンズ８７，８８，８９が、それぞれ隣接する辺８５，８４，８６に沿って予め定められた３つの領域に配置され、拡大された虚像は辺８６の出口で見ることができる。この特定の実施例は、全体としての大きさが幾分縮小され、導波路内の材料の量が減少される結果、重量および利用される材料が減少されるディスプレイを示している。次に図１０について説明する。これは、別の実施例の小型虚像ディスプレイを示す、簡素化された略図である。この導波路虚像ディスプレイ９０では、側面図がほぼ三角形の光導波路９１が利用されている。画像を生成する、上述の光電子パッケージ４０，４０´と同様の画像生成装置９２は、光導波路９１の第１辺９３に取り付けられており、ここから放出された光線は光路に沿って、第２辺９５に取り付けられた回折レンズ９４まで直行する。光線はレンズ９４から、第３辺９７に取り付けられた回折レンズ９６に反射する。光線は次に回折レンズ９６で反射され、辺９３の光導波路９１の出口に取り付けられた最後の屈折レンズ９８を通過する。この屈折レンズ９８は、導波路虚像ディスプレイ９０のビューイング・アパーチャを定義する。この特定の実施例の場合、導波路虚像ディスプレイ９０の辺は相互に斜めに配置され、光線が相互に直交する入口と出口をそれぞれ入って出ていくようになっている。
【００４９】
次に、図１１，図１２，および図１３について説明する。これらはそれぞれ、本発明の別の小型虚像ディスプレイ１００の正面図、側面図、および上面図である。本発明によって達成されるサイズの縮小の程度を示すために、図１１，図１２，および図１３は、ほぼ実物大の小型虚像ディスプレイ１００を示している。小型虚像ディスプレイ１００は、パッケージ４０，４０´とほぼ同様の光電子集積パッケージ１０２を含んでおり、この特定の実施例の場合、このパッケージには１４４×２４０個の画素が含まれる。各画素は、一辺が約２０ミクロンに製作され、隣接する画素の中心間距離は２０ミクロン以下である。好適な実施例では、光電子集積パッケージ１０２は、約１５ｆＬ未満の輝度を発生する。この非常に低い輝度が可能であるのは、小型虚像ディスプレイ１００が虚像を生成するからである。光電子集積パッケージ１０２はレンズ・システム１０４に取り付けられ、画像は約１５倍に拡大され、約８．５”×１１”の用紙の大きさの虚像を生成する。
【００５０】
ここで注意しなければならないのは、光電子集積パッケージ１０２が非常に小さく、かつ直視型ディスプレイではなく、虚像を利用するという事実のために、小型虚像ディスプレイ１００全体の物理的寸法が、約１．５インチ（３．８ｃｍ）（幅）×０．７５インチ（１．８ｃｍ）（高）×１．７５インチ（４．６ｃｍ）（奥）となり、つまり全体積が約２立法インチ（３２ｃｍ3 ）となることである。
【００５１】
次に、図１４について特に説明する。この図は、図１１の小型虚像ディスプレイ１００を明瞭に示すために、４倍に拡大した側面図である。この図から、レンズ１０５（本発明のレンズ６０とほぼ同様）の上面と光学プリズム１０８の間に空隙が存在することが分かる。光学プリズム１０８が取り付けられており、画像は表面１１０で反射し、そこから屈折面１１２を通過する。次に画像は、入口屈折面１１５および出口屈折面１１６を有する光学レンズ１１４に進む。さらに画像は、光学レンズ１１４から、入口屈折面１１９および出口屈折面１２０を有する光学レンズ１１８に進む。また、この実施例では、色収差およびその他の収差を補正するために、表面の１つ，例えば表面１１０および／または入口屈折面１１５に、少なくとも１つの回折光学要素を設ける。オペレータが光学レンズ１１８の出口屈折面１２０を覗き込むと、簡単に識別できる大きい虚像が、小型虚像ディスプレイ１００の背後にあるように見える。
【００５２】
図１５は、携帯用電子機器の一例、つまり、小型虚像ディスプレイ１３２を搭載したハンドヘルド・マイクロホン１３１を備えた携帯用通信受信機１３０を示している。携帯用通信受信機１３０が、例えばコードレス電話機やセルラー電話機，双方向無線機，ページャ，データバンクなど、周知のどんな携帯用受信機でもよいことは当然理解されよう。この実施例における携帯用通信受信機１３０は、単なる説明のために、一般に勤務中の警察官やガードマンが携帯するタイプの携帯用双方向警察無線機とする。携帯用通信無線機１３０は、起呼のためのコントロール・パネル１３４，および希望すれば被呼側の番号や発呼側の番号を表示することのできる標準ビジュアル・ディスプレイ１３６を含む。ハンドヘルド・マイクロホン１３１は、プッシュ・トーク・スイッチ１３８および音声ピックアップ１４０を備えている。
【００５３】
図１６は、このハンドヘルド・マイクロホンの図１５の線１６−１６における簡素化された断面図である。小型虚像ディスプレイ１３２は、上述の光電子パッケージ４０，４０´と同様の光電子パッケージを含み、このパッケージに含まれる画像生成装置１４１は、固定光学システム１４２に画像を提供し、固定光学システム１４２はさらに、アパーチャ１４４を通してオペレータが見ることのできる虚像を生成する。固定光学システム１４２は、可動部を利用することなく、画像生成装置１４１からの画像全体を拡大するように構成されるので、アパーチャ１４４を通して見ることのできる虚像は１つの完全なフレームまたは絵となり、非常に大きく見え（一般に印刷ページの大きさ）、オペレータが容易に認識することができる。光電子パッケージ全体は比較的小さく、ハンドヘルド・マイクロホン１３１の空間要件を追加する必要は事実上無い。光学システム１４２は、焦点合わせ，ズーム・レンズなどの任意選択的な機能を除き、可動部を設けずに構成する。さらに、画像生成装置１４１は、画像を生成するための所用電力が非常に小さく、したがって携帯用通信受信機１３０の電力要件を追加する必要はほとんど無い。
【００５４】
次に、第２実施例を示す図１７および図１８について特に説明する。図１５および図１６に関連して説明した部品と同様の部品は、同様の符号で指定し、異なる実施例であることを示すためにプライム符号を付加する。この実施例の携帯用通信受信機１３０´の場合、小型虚像ディスプレイ１３２´は、ハンドヘルド・マイクロホンの中ではなく、通信機本体に含まれている。ハンドヘルド・マイクロホンは任意で設けることができるが、この特定の実施例は、例えば、ハンドヘルド・マイクロホンを利用しないか入手できない場合，または送信を行なわないページャなどに使用するのに適している。小型虚像ディスプレイ１３２´は、図１５および図１６の小型虚像ディスプレイ１３２と基本的に同様であり、携帯用通信受信機１３０´の大きさ、重量、または消費電力はほとんど増えない。
【００５５】
図１９は、図１５および図１６のハンドヘルド・マイクロホン１３１の斜視図であり、図１５ないし図１８に関連して述べた小型虚像ディスプレイ１３２のビューイング・アパーチャ１５２を覗き込んだオペレータに見える、代表的な画像を示している。画像１５０は、例えばオペレータ（警察官）が入ろうとしている建物の床面図とすることができる。動作中、床面図は警察署のファイルに入っており、警察官が援助を要求してきたときに、事前に記録してあった図面の映像を警察署から単に送信するだけでよい。同様に、小型虚像ディスプレイ１３２は、行方不明者や指名手配者の写真、地図、きわめて長いメッセージ等を送信するのにも利用することができる。音声の代わりに小型虚像ディスプレイ１３２にメッセージが表示される無音受信機操作など、その他多くの利用法が可能である。
【００５６】
先行技術では、ビジュアル・ディスプレイを装備することが望ましいページャやその他の小型受信機は、ディスプレイの大きさが特に障害になっていたことに注意する必要がある。一般に、そうしたディスプレイは、１行だけの短い文や数桁の数字だけの表示に制限されているが、それでもなおかつディスプレイの大きさは受信機の大きさを左右する。ところが、本発明のディスプレイは明瞭で読みやすく、しかも虚像ディスプレイを利用するので、その動作に必要な電力は非常に小さい。実際、本発明の光電子パッケージを利用した本ディスプレイは、電子機器に通常利用される直視型ディスプレイのどれよりも、ずっと少ない消費電力ですみ、その結果、ずっと小さいサイズに製造することができる。
【００５７】
したがって、本発明は、電気接続および光学素子によってサイズが制限されず、かつ同一機能を達成する従来の集積パッケージより実質的に小型化された、ディスプレイ・チップ，ドライバ・ボード，成形キャリヤ・リング，および少なくとも１つの成形光学要素を備えた、光電子集積パッケージを教示している。また、本発明は、基板上に形成された発光素子のアレイを、成形キャリヤ・リングと電気的にインタフェースされたドライバ・ボードに実装して成る光電子集積パッケージを教示している。中央開口部を設けたドライバ・ボードが、それに直接取り付けるか、成形キャリヤ・リングと一体的に成形するか、または成形キャリヤ・リングの多数の構造アームの中央部分の内部に配置した光学要素と結合されるので、全体的に小型で、製造の対費用効果が高い光電子集積パッケージが形成される。
【００５８】
本発明の特定の実施例について以上に説明したが、当業者はその他の変化や改善を思いつくであろう。したがって、本発明はここに示した特定の形態に限定されず、本発明の精神および範囲から逸脱しない全ての変化が本発明に含まれることを理解されるよう希望する。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学的に透明な基板上に形成された発光素子のアレイの一部を示す拡大平面図である。
【図２】ガラス基板上の単一有機電界発光（エレクトロルミネセンス）素子を示す、簡素化された断面図である。
【図３】中央開口部が形成され、多数の電気配線を有するドライバ・ボードに実装されたＬＥＤＩチップの拡大平面図である。
【図４】ドライバ・ボードが成形キャリヤ・リングと共に主応力部材として機能することを特徴とする、完全パッケージに組み立てられた本発明の光電子パッケージの構成要素を示す簡素化された断面図である。
【図５】図４と同様の本発明による光電子パッケージの構成要素の相対位置を示す上面斜視図である。
【図６】成形キャリヤ・リングから構造アームが伸長して成形レンズを支持することを特徴とする、完全パッケージに組み立てられた本発明の光電子パッケージの構成要素の簡素化された断面図であり、
【図７】図６と同様の本発明による光電子パッケージの構成要素の相対位置を示す上面斜視図である。
【図８】本発明の光電子パッケージを組み込んだ小型虚像ディスプレイの簡素化された略図である。
【図９】本発明の光電子パッケージを組み込んだ別の小型虚像ディスプレイを示す、図８と同様の簡素化された略図である。
【図１０】本発明の光電子パッケージを組み込んだ、さらに別の小型虚像ディスプレイを示す、図８と同様の簡素化された略図である。
【図１１】本発明の光電子集積パッケージを利用した画像表示装置の正面図である。
【図１２】本発明の光電子集積パッケージを利用した画像表示装置の側面図である。
【図１３】本発明の光電子集積パッケージを利用した画像表示装置の平面図である。
【図１４】図１１の装置を４倍に拡大した側面図である。
【図１５】図８の小型虚像ディスプレイを組み込んだ携帯用通信受信機の斜視図である。
【図１６】図１５の線１６−１６における簡素化された断面図である。
【図１７】図８の小型虚像ディスプレイを組み込んだ別の携帯用通信受信機の斜視図である。
【図１８】図１７の線１８−１８における簡素化された断面図である。
【図１９】図１５の携帯用通信受信機のオペレータに見える代表的な画面を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０    光学的に透明な基板
１１    主表面
１２    発光素子
１３    中央部
１４    ＬＥＤディスプレイ・チップ
３０    ドライバ・ボード
３４    導体
３５    接続／取付パッド
３６    接続／取付パッド
４０    光電子集積パッケージ
４２    ドライバおよび制御回路
４５    リードフレーム
５０    成形キャリヤ・リング
６０    成形レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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