具体实施方式

在不同的附图中，相同的元件用相同的附图标记指代。特别地，不同实施例共有的结构和/或功能元件可以用相同的附图标记指代，并且可以具有相同的结构、尺寸和材料特性。

为了清楚起见，仅示出并详细描述了对理解所描述的实施例有用的那些步骤和元素。特别地，发光二极管的结构是本领域技术人员公知的，并且没有详细描述。

除非另有说明，术语“连接”用于指代电路元件之间的除了导体之外没有中间元件的直接电连接，而术语“耦合”用于指代电路元件之间的、可以是直接的或者可以经由一个或多个其他元件的电连接。

在以下描述中，当提及限定绝对位置(诸如术语“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”、“左部”、“右部”等)或相对位置(诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)的术语、或提及限定方向的术语(诸如术语“水平”、“竖直”等)时，它指的是附图的取向或指的是处于正常使用位置的光电设备。

除非另有说明，术语“约”、“大约”、“基本上”和“……的量级”在本文中用于指代正或负10％的公差，优选地正或负5％的公差，讨论中的值的公差。进一步，发光二极管的“有源区”或“有源层”指代发光二极管的由发光二极管提供的大部分电磁辐射从其发射的区域。进一步，在第一恒定状态(例如记为“0”的低状态)和第二恒定状态(例如记为“1”的高状态)之间交替的信号被称为“二进制信号”。相同电子电路的不同二进制信号的高和低状态可能不同。特别地，二进制信号可以对应于在高或低状态下可能不完全恒定的电压或电流。在下面的描述中，透明层是对由光电设备发射的辐射或由光电设备检测的辐射透明的层。

图像的像素对应于由显示光电设备显示的图像的单位元素。当光电设备是彩色图像显示屏时，对于图像的每个像素的显示，它通常包括至少三个部件(也称为显示子像素)，该至少三个部件各自基本上以单个颜色(例如，红色、绿色和蓝色)发射光辐射。由三个显示子像素发射的辐射的叠加为观察者提供了对应于所显示的图像的像素的彩色感觉。在这种情况下，由用于显示图像的像素的三个显示子像素形成的组件被称为光电设备的显示像素。

图1和图2示出了光电多视角图像捕获和显示设备10的实施例，该光电多视角图像捕获和显示设备包括显示和捕获像素，图1中示出了四个显示和捕获像素，并且在图2中示出了十二个显示和捕获像素。图1是图2的沿线II-II的横截面，并且图2是图1的俯视图。

设备10在图1中从底部到顶部包括：

-支撑件12，该支撑件包括相对的优选地平行的下表面14和上表面16；

-显示和捕获像素Pix，在下文中也称为显示和捕获像素电路，搁置在上表面16上，例如以行和列的形式分布，在图2中示出了三行和四列；以及

-微透镜18(图2中未示出)，该微透镜覆盖像素Pix。

微透镜18可以是圆柱形或球形微透镜，每个微透镜18例如覆盖像素列Pix、两个相邻像素列Pix或两个以上相邻像素列Pix。优选地，每个微透镜18是覆盖像素列Pix或两个相邻像素列Pix的圆柱形透镜。作为变型，每个微透镜18可以仅覆盖相同列的、两个相邻列的或多于两个相邻列的像素中的一组相邻像素Pix。根据实施例，每个微透镜18覆盖单个像素Pix。

每个像素Pix在图1中从底部到顶部包括：

-第一光电电路20，以下称为控制和捕获电路，包括面向支撑件12的下表面22和与下表面22相对的上表面24，表面22、24优选地是平行的，控制和捕获电路20在上表面侧上包括光敏传感器25，每个光敏传感器25例如包括光电二极管或光敏电阻，在图2中每个像素Pix示出四个光敏传感器25；以及-第二光电电路30，以下称为显示电路，该第二光电电路附接到控制和捕获电路20的上表面24，在图2中每个像素Pix示出四个显示像素30，每个显示电路30包括光源(未示出的)，显示电路30可以集成在单个光电电路中。

根据实施例，每个像素Pix包括基本像素EPix阵列，每个基本像素EPix包括用于根据给定视点显示场景的图像的像素的显示电路30和用于根据相同视点采集场景的图像的像素的光敏传感器25。对于每个像素Pix，像素Pix的基本像素EPix与不同的视点相关联。根据实施例，每个像素Pix包括至少两行和至少两列基本像素EPix的阵列，优选地至少五列和至少五行基本像素的阵列。

图3是非常示意性地示出用于图像的自动多视角显示的光电设备10的操作原理的俯视图。根据不同视点的场景的图像由光电设备10以交错的方式进行显示。图3示意性地示出了一行像素Pix，其中在第一方向上阴影化的第一基本像素EPix1的显示电路根据第一视点显示图像的像素，以及在第二方向上阴影化的第二基本像素EPix2的显示电路根据第二视点显示图像的像素。微透镜18被配置和布置成使得当观察者处于相对于光电装置10的给定位置时，由第一基本像素EPix1的显示电路发射的光线仅到达观察者的左眼，并且由第二基本像素EPix2的显示电路发射的光线仅到达观察者的右眼。然后由观察者感知三维效果。实际上，对应于多于两个视点的图像可以以交错的方式同时显示，使得观察者在相对于光电设备10移动的同时继续感知三维图像。

在捕获场景的图像的步骤期间，像素Pix的基本像素的光敏传感器被激活。微透镜18的布局和配置导致由像素Pix中的基本像素的光敏传感器同时捕获根据不同视点的相同场景的图像。作为示例，关于图3，由第一基本像素EPix1的光敏传感器检测的光线对应于根据第一视点的场景的图像的像素，并且由第二基本像素EPix2的光敏传感器检测的光线对应于根据第二视点的场景的图像的像素。

光电设备10的优点是由光电设备10以多视角捕获的图像可以简单地由相同的光电设备10或具有相同结构的光电设备显示。实际上，不对由光电设备10对由相同光电设备10以多视角捕获的图像的显示提供处理，并且由用于多视角图像捕获的每个像素的基本像素递送的信号可以被直接递送到用于多视角图像显示的相同基本像素。在不使用完全相同的设备的情况下，由设备10捕获的数据可以由通过显示不同视角操作的任何屏幕来显示。

光电设备10的另一优点是能够被光电设备捕获的视场可以很大。

根据实施例，在影片的多视角显示期间，光敏传感器25可以进一步用于确定正在观看以多视角显示的图像的观察者的眼睛的位置。这可以用于通过考虑观察者的眼睛的位置来调整以多视角显示的图像，从而例如仅激活朝向观察者的眼睛发射光线的显示电路30。这使得能够限制要处理/发送的数据流，并且因此降低电力消耗。

根据实施例，当由设备10以多视角捕获的图像将被显示在不适于多视角图像显示的显示屏上时，可以显示没有浮雕的图像、具有调节图像焦点的可能性。

根据实施例，每个显示电路30包括至少一个发光二极管。在每个显示电路30包括两个发光二极管或两个以上发光二极管的情况下，显示电路30的全部发光二极管的有源区优选发射基本上处于相同波长的光辐射。

每个发光二极管可以对应于所谓的二维发光二极管，该二维发光二极管包括包含有源区的基本平面的半导体层的堆叠。每个发光二极管可以包括具有径向结构的至少一个三维发光二极管，该径向结构包括覆盖三维半导体元件的半导体外壳，特别是微丝、纳米线、圆锥、截头体、棱锥或截头棱锥，该外壳由包括有源区的非平面半导体层的堆叠形成。专利申请US2014/0077151和US2016/0218240中描述了这种发光二极管的示例。每个发光二极管可以包括具有轴向结构的至少一个三维发光二极管，在该轴向结构中外壳位于半导体元件的轴向延伸部中。

对于每个像素Pix，可以集成在单个显示电路中的显示电路30可以通过直接键合，例如通过异质分子键合，附接到控制和捕获电路20。这种连接确保了每个显示电路30与控制和捕获电路20之间的机械连接，并且进一步确保了显示电路30的发光二极管或多个发光二极管与控制和捕获电路20的电连接。作为变型，显示电路或多个显示电路30可以通过“倒装芯片”型连接附接到控制和捕获电路20。可熔导电元件(例如焊球或铟球)可以将每个显示电路30耦合到控制和捕获电路20。

根据实施例，每个基本像素EPix能够发射处于第一波长的第一辐射和处于第二波长的第二辐射。根据实施例，每个基本像素EPix还能够发射处于第三波长的第三辐射。第一、第二和第三波长可以不同。根据实施例，第一波长对应于蓝光，并且在从430nm至490nm的范围内。根据实施例，第二波长对应于绿光，并且在从510nm至570nm的范围内。根据实施例，第三波长对应于红光，并且在从600nm至720nm的范围内。

根据实施例，每个基本像素EPix还能够发射处于第四波长的第四辐射。第一、第二、第三和第四波长可以不同。根据实施例，第四波长对应于黄光，并且在从570nm至600nm的范围内。根据另一实施例，第四辐射对应于近红外中的辐射(特别地处于700nm和980nm之间的波长的辐射)、对应于紫外辐射、或对应于白光。

根据实施例，每个基本像素EPix能够检测处于第五波长的第五辐射和处于第六波长的第六辐射。根据实施例，每个基本像素EPix还能够检测处于第七波长的第七辐射。第五、第六和第七波长可以不同。根据实施例，第五波长对应于先前描述的第一波长，即，对应于从430nm至490nm的范围内的蓝光。根据实施例，第六波长对应于先前描述的第二波长，即，对应于从510nm至570nm的范围内的绿光。根据实施例，第七波长对应于先前描述的第三波长，即，对应于从600nm至720nm范围内的红光。

根据实施例，每个基本像素EPix还能够检测处于第八波长的第八辐射。第五、第六、第七和第八波长可以不同。根据实施例，第八波长对应于前述第四波长，即，对应于从570nm至600nm的范围内的黄光、对应于近红外中的辐射(特别地处于700nm至980nm之间的波长的辐射)、或对应于紫外辐射。

图4是图1和图2中示出的多视角图像捕获和显示设备10的更详细实施例的局部简化剖视图。在本实施例中，设备10在图4中从底部到顶部包括：

-支撑件12；

-由导电材料制成的电极32，该电极搁置在上表面16上，在图4中示出了每个像素Pix四个电极32；

-像素Pix，该像素搁置在电极32上并与电极32接触，图4中示出了两个像素Pix，每个像素Pix包括两个基本像素EPix；

-电绝缘封装层34，该电绝缘封装层覆盖像素Pix之间的支撑件12并覆盖像素Pix；以及

-微透镜18。

通常，每个像素Pix可以包括两个以上的基本像素EPix。根据实施例，基本像素EPix具有基本相同的结构，每个基本像素EPix包括显示电路30和控制和捕获电路20的特别是包括光敏传感器25的一部分。

对于每个像素Pix，控制和捕获电路20的下表面22附接到电极32，并且例如由电耦合到电极32的导电垫36界定。控制和捕获电路20还包括上表面侧24上的导电垫38。导电垫38可以由电绝缘层39侧向分离。对于每个基本像素EPix，控制和捕获电路20还包括在上表面24的侧部上的光敏传感器25，每个光敏传感器25优选地包括至少三个光电二极管PH。控制和捕获电路20还包括在上表面24的侧部上的晶体管(未示出)。控制和捕获电路20包括贯通导电通孔40，该贯通导电通孔将导电垫36耦合到控制和捕获电路的位于上表面24的侧部上的半导体区域或耦合到垫38中的一些。作为示例，图4示出了对于每个基本像素EPix，将垫36中的一个耦合到光电二极管PH的第一通孔40以及将另一垫36耦合到垫38中的一个的第二通孔40。

对于每个基本像素EPix，显示电路30附接到像素Pix的控制和捕获电路20的上表面24。每个显示电路30包括形成发光二极管LED(优选地至少三个发光二极管)的半导体层的堆叠42。每个显示电路30通过导电垫44与导电垫38接触而电耦合到控制和捕获电路20。每个显示电路30包括光致发光块46，该光致发光块在与控制和捕获电路20相对的侧部上覆盖发光二极管并由壁48侧向分离。优选地，每个光致发光块46位于与发光二极管中的一个相对。在图4中，每个基本像素EPix的发光二极管LED和光致发光块46以对齐的方式示出。然而，应该清楚的是，发光二极管的和光致发光块46的布局可以不同。作为示例，每个显示电路30可以包括四个发光二极管，这些发光二极管在俯视图中分布在正方形的角部处。

在本实施例中，每个发光二极管LED对应于所谓的二维发光二极管，该二维发光二极管包括包含有源区的基本平面的半导体层的堆叠。根据实施例，基本像素EPix的全部发光二极管LED优选地发射基本上处于相同波长的光辐射。

更具体地，对于每个发光二极管LED，该堆叠42包括与导电垫44接触的第一导电类型的掺杂半导体层50，例如P型掺杂；与半导体层50接触的有源层52；以及与有源层52接触的与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂半导体层54，例如N型掺杂。显示电路30还包括半导体层56，该半导体层与全部发光二极管LED的半导体层52接触，并具有搁置在其上的壁48和光致发光块46。半导体层56例如由与半导体层54相同的材料制成。根据实施例，对于每个发光二极管LED，每个显示电路30包括将发光二极管LED的半导体层50耦合到控制和捕获电路20的导电垫44，以及将半导体层56直接耦合到控制和捕获电路20的至少一个导电垫44。

对于每个发光二极管LED，有源层52可以包括限制装置。作为示例，有源层52可以包括单个量子阱。然后，它包括半导体材料，其不同于形成半导体层50和54的半导体材料的并且具有小于形成半导体层50和54的材料的带隙的带隙。有源层52可以包括多个量子阱。然后它包括形成量子阱和阻挡层的交替的半导体层的堆叠。

根据实施例，每个光致发光块46位于与发光二极管LED中的一个的相对。每个光致发光块46包括发光体，这些发光体在它们被由相关联的发光二极管LED发射的光激发时，能够发射处于不同于由相关联的发光二极管LED发射的光的波长不同的波长的光。根据实施例，每个像素Pix包括至少两种类型的光致发光块46。第一类型的光致发光块46能够转换由发光二极管LED供应的辐射以发射处于第一波长的辐射，并且第二类型的光致发光块46能够转换由发光二极管LED供应的辐射以发射处于第二波长的辐射。根据实施例，每个像素Pix包括至少三种类型的光致发光块46，第三种类型的光致发光块46能够转换由发光二极管LED供应的辐射以发射处于第三波长的第三辐射。

像素Pix的控制和捕获电路20可以包括电子部件(包括光电二极管PH)、以及特别地用于控制像素Pix的基本像素EPix的发光二极管LED和光电二极管PH的晶体管(未示出)。每个控制和捕获电路20可以包括在其内部和/或顶部形成电子部件的半导体衬底。然后，控制和捕获电路20的下表面22可以对应于与衬底的前侧24相对的衬底的背侧，在该前侧上形成电子部件。半导体衬底例如是由硅，特别是单晶硅制成的衬底。光电二极管的结构是本领域技术人员公知的，并且在下文中不再详细描述。

根据实施例，显示电路30仅包括发光二极管和发光二极管的连接元件，并且控制和捕获电路20包括控制显示电路30的发光二极管所需的全部电子部件。根据另一实施例，显示电路30还可以包括除发光二极管之外的其他电子部件。

光电设备10可以包括10至10⁹个像素Pix。每个像素Pix在俯视图中可以占据从1μm2至100mm2的范围内的表面积。每个像素Pix的厚度可以在1μm至6mm的范围内。每个控制和捕获电路20的厚度可以在0.5μm至3000μm的范围内。每个显示电路30的厚度可以在从0.2μm至3000μm的范围内。

在本实施例中，像素Pix到外部的全部电连接形成在控制和捕获电路20的下表面侧22上。因此，电极32的数量取决于像素Pix的操作所需的到外部的电连接的数量。

微透镜18可以对应于圆柱形透镜，例如平凸透镜，或者对应于球面平凸透镜。根据实施例，像素Pix可以被布置成使得每个像素Pix基本上位于与其相关联的微透镜18的焦平面中。根据实施例，每个像素Pix基本上以与其相关联的微透镜18的焦点为中心。作为变型，像素Pix和与其相关联的微透镜18之间的相对位置可以根据光电设备的像素阵列中的像素位置而变化。特别地，即使像素Pix基本上被布置在与其相关联的微透镜18的焦平面中，也可以提供像素Pix的位置和微透镜18的焦点之间的间隔，这个间隔例如随着到光电设备10的中心的距离增加而增加。这个间隔将使得能够根据不同的角度进行发射/收集。

支撑件12可以由电绝缘材料制成，例如包括聚合物，特别是环氧树脂，并且特别是用于制造印刷电路的FR4材料；或者由金属材料制成，例如铝。支撑件12的厚度可以在从10μm至10mm的范围内。

每个电极32优选地对应于例如由铝、银、铜或锌制成的金属带。每个电极32的厚度可以在从0.5μm至1000μm的范围内。

绝缘层39可以由介电材料制成，例如由氧化硅(SiO₂)、由氮化硅(Si_xN_y，其中x约等于3，并且y约等于4，例如Si₃N₄)、由氮氧化硅(SiO_xN_y，x可以约等于1/2，并且y可以约等于1，例如Si₂ON₂)、由氧化铝(Al₂O₃)、或者由氧化铪(HfO₂)制成。绝缘层39的厚度可以在从0.2μm至1000μm的范围内。

每个导电垫36、38、44可以至少部分地由选自包括例如铜、钛、镍、金、锡、铝和这些化合物中的至少两种的合金的组的材料制成。

半导体层50、54、56和形成有源层52的层至少部分由至少一种半导体材料制成。半导体材料选自包括III-V化合物(例如III-N化合物)、II-VI化合物、或IV族半导体或化合物的组。III族元素的示例包括镓(Ga)、铟(In)或铝(Al)。III-N化合物的示例是GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN、或AlInGaN。也可以使用其他V族元素，例如磷或砷。II族元素的示例包括IIA族元素(特别是铍(Be)和镁(Mg))以及IIB族元素(特别是锌(Zn)、镉(Cd)和汞(Hg))。VI族元素的示例包括VIA族元素，特别是氧(O)和碲(Te)。II-VI族化合物的示例是ZnO、ZnMgO、CdZnO、CdZnMgO、CdHgTe、CdTe、或HgTe。IV族半导体材料的示例为硅(Si)、碳(C)、锗(Ge)、碳化硅合金(SiC)、硅锗合金(SiGe)或碳化锗合金(GeC)。

根据实施例，每个光致发光块46包括至少一种光致发光材料的颗粒。光致发光材料的示例是由三价铈离子激活的钇铝石榴石(YAG)，也称为YAG：Ce或YAG：Ce³⁺。常规光致发光材料的颗粒的平均大小通常大于5μm。

根据实施例，每个光致发光块46包括基质，该基质具有分散在其中的半导体材料的纳米范围的单晶颗粒，在下文中也称为半导体纳米晶体或纳米发光体颗粒。光致发光材料的内量子效率QY_int等于所发射的光子的数量与由光致发光物质吸收的光子的数量之比。半导体纳米晶体的内量子效率QY_int大于5％、优选地大于10％、更优选地大于20％。根据实施方案，纳米晶体的平均大小在从0.5nm至1000nm、优选地从0.5nm至500nm、更优选地从1nm至100nm、特别地从2nm至30nm的范围内。对于小于50nm的尺寸，半导体纳米晶体的光转换性质基本上取决于量子限制现象。半导体纳米晶体则对应于量子点。

根据实施例，半导体晶体的半导体材料选自包括以下的组：硒化镉(CdSe)、磷化铟(InP)、硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化镉(CdTe)、碲化锌(ZnTe)、氧化镉(CdO)、氧化锌镉(ZnCdO)、硫化镉锌(CdZnS)、硒化锌镉(CdZnSe)、硫化银铟(AgInS₂)、PbScX₃型钙钛矿(其中X是卤素原子，特别是碘(I)、溴(Br)或氯(Cl))或者这些化合物中的至少两个的混合物。根据实施例，半导体纳米晶体的半导体材料选自Le Blevenec等人的、PhysicaStatus Solidi(RRL)-Rapid Research Letters Volume 8,No.4,pages 349–352,April2014中的出版物提及的材料。

根据实施例，根据由半导体纳米晶体发射的辐射的期望波长来选择半导体纳米晶体的尺寸。例如，平均尺寸在3.6nm的量级的CdSe纳米晶体能够将蓝光转换成红光，并且平均尺寸在1.3nm的量级的CdSe纳米晶体能够将蓝光转换成绿光。根据另一实施例，根据由半导体纳米晶体发射的辐射的期望波长来选择半导体纳米晶体的组成。

基质由至少部分透明的材料制成。基质例如由二氧化硅制成。基质例如由任何至少部分透明的聚合物制成，特别地由硅树脂或由聚乳酸(PLA)制成。基质可以由与三维打印机一起使用的至少部分透明的聚合物制成，诸如PLA。根据实施例，基质包含从2％至90％、优选地从10wt.％至60wt.％的纳米晶体，例如约30wt.％的纳米晶体。

光致发光块46的厚度取决于纳米晶体浓度和取决于所使用的纳米晶体的类型。光致发光块46的高度优选地小于或等于壁48的高度。在俯视图中，每个光致发光块46的面积可以对应于边长从1μm到100μm、优选地从3μm到15μm的正方形的面积。

根据实施例，壁48至少部分由至少一种导电或绝缘半导体材料制成。半导体或金属导体材料可以是硅、锗、碳化硅、III-V族化合物、II-VI族化合物、钢、铁、铜、铝、钨、钛、铪、锆、银、铑或这些化合物中至少两种的组合。根据实施例，壁48由反射材料制成。优选地，壁48由与微电子学中实施的制造方法兼容的半导体材料制成。壁48可以是重掺杂、轻掺杂或不掺杂的。优选地，壁48由单晶硅制成。沿着垂直于表面22的方向测量的壁48的高度在从300nm至200μm，优选地从为5μm至30μm的范围内。沿着平行于表面22的方向测量的壁48的厚度在从100nm至50μm，优选地为0.5μm至10μm的范围内。根据实施例，壁48可以由反射材料制成或覆盖有涂层，该涂层在由光致发光块46和/或发光二极管LED发射的辐射波长下是反射性的。优选地，壁48围绕光致发光块46。壁48然后减少相邻光致发光块46之间的串扰。

封装层34可以由至少部分透明的绝缘材料制成。封装层34可以由至少部分透明的无机材料制成。作为示例，无机材料选自包括以下的组：SiOx型的氧化硅(其中x是1和2之间的实数)、或SiOyNz(其中y和z是0和1之间的实数)、以及氧化铝(例如Al₂O₃)。封装层34可以由至少部分透明的有机材料制成。作为示例，封装层34是硅树脂聚合物、环氧化物聚合物、丙烯酸聚合物或聚碳酸酯。

微透镜18可以由氧化硅、由硅树脂、由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或由透明树脂制成。每个微透镜18的最大厚度可以在从10μm至10mm的范围内。每个微透镜18的宽度可以从10μm变化到10mm。

图5是光电设备10的另一更详细实施例的侧视图。在这个实施例中，光电设备10包括前面结合图4描述的实施例的所有元件，不同之处在于，对于每个显示电路30，半导体层56的极化是经由壁48进行的。在本实施例中，封装层34在像素Pix之间延伸，但是不完全覆盖像素Pix。光电设备10还包括导电带60(图5中示出了单个带)，从而形成对由发光二极管LED发射的辐射至少部分透明并覆盖像素Pix以及像素Pix之间的封装层34的电极。作为示例，每个导电带60与相同列或相同行的像素Pix接触。对于每个显示电路30，壁48是导电的。壁48与堆叠42接触，并与覆盖像素Pix的导电带60接触。这使得能够极化堆叠42的半导体层56，并且通过垫44电耦合到半导体层56的控制和捕获电路20的半导体区域被覆盖像素Pix的导电带60电极化。

每个导电带60能够让位于由显示电路30发射的电磁辐射并且让位于由光敏传感器25检测的电磁辐射。形成每个导电带60的材料可以是透明导电材料，诸如氧化铟锡(ITO)、铝或镓锌氧化物、或石墨烯。像素Pix上的导电带60的最小厚度可以在0.05μm至1000μm的范围内。

根据实施例，金属网格可以形成在每个透明导电带60上方并与透明导电带60接触，像素Pix位于金属网格的开口的水平处。这使得能够改善导电，而不妨碍由像素Pix发射和接收的辐射。

图6是光电设备10的另一更详细实施例的侧视图。在这个实施例中，光电设备10包括先前结合图5描述的实施例的全部元件，并且还包括覆盖像素Pix的侧部，特别是控制和捕获电路20的侧部以及每个显示电路30的侧部的电绝缘层62。绝缘层62的最小厚度可以在从2nm至1mm的范围内。绝缘层62可以由前面针对绝缘层39描述的材料中的一种制成。每个导电条60除了覆盖每个像素Pix的上表面之外，还可以覆盖像素Pix的绝缘层62的一部分。

图5和图6中示出的实施例的优点是，它们能够减少每个像素Pix的控制和捕获电路20的下表面侧24上朝向外部的电连接的数量。

图7示出了在制造图4中示出的光电设备10的方法的实施例的连续步骤处获得的结构的局部简化侧向剖视图7A至7E。

视图7A示出了在支撑件70上形成半导体层的堆叠71之后获得的结构，在图7A中从底部到顶部，包括半导体层72、有源层74和半导体层76。半导体层72可以具有与前述半导体层54、56相同的组成。有源层74可以具有与前述有源层52相同的组成。半导体层76可以具有与前述半导体层50相同的组成。可以在支撑件70和半导体层72之间提供籽晶层。优选地，在支撑件70和半导体层72之间没有籽晶层。

视图7B示出了在界定显示电路30的发光二极管LED和形成导电垫44之后获得的结构。对于每个光电电路30的每个发光二极管LED，可以通过蚀刻半导体层72、有源层74和半导体层76以界定半导体层54、有源层52和半导体层50来界定发光二极管LED。所实施的蚀刻可以是干法蚀刻(例如，使用基于氯和氟的等离子体)、反应性离子蚀刻(reactive ionetching，RIE)。半导体层72的未蚀刻部分形成前述半导体层56。可以通过在整个所获得的结构上沉积导电层并通过去除导电层在导电垫44外部的部分来获得导电垫44。获得包括显示电路30的多个复本(尚未完成)的光电电路78，在视图7B中示出两个复本。

视图7C示出了在制造光电电路80(该光电电路包括期望的控制和捕获电路20的多个复本(未完全完成)，特别是通过集成电路制造方法的常规步骤)之后并且紧在将光电电路80附接到光电电路78之前获得的结构。一旦完成，光电电路78的衬底比控制和捕获电路20的衬底更厚。然而，期望的控制和捕获电路20的每个复本(未完全完成)包括晶体管(未示出)、光敏传感器25、导电垫38和绝缘层39。此外，光电电路78不包括贯通导电通孔40。将电子电路80组装到光电电路78的方法可以包括焊接或分子键合操作。

视图7D示出了在支撑件70中形成壁48之后以及在分离显示电路30之后获得的结构。壁48可以通过在支撑件70中蚀刻开口82来形成。显示电路30可以通过蚀刻半导体层56来分离。

图7E示出了在形成光致发光块46和在显示电路30的侧部上可能形成绝缘层84之后获得的结构。光致发光块46可以通过用键合阵列中的半导体纳米晶体的胶体分散体填充某些开口82来形成，例如，通过所谓的添加法并且可能地通过用树脂堵塞某些开口82来形成。所谓的添加法可以包括在所期望的位置处直接印刷胶体分散体，例如通过喷墨印刷、气溶胶印刷、微印刷、凹版印刷、丝网印刷、苯胺印刷、喷涂或滴铸。根据另一实施例，光致发光块46可以在壁48形成之前形成。

图8示出了在先前结合图7描述的制造方法的后续连续步骤处获得的结构的局部简化侧向剖视图8A至8D。

图8A示出了通过使用键合材料88将视图7E中示出的结构在光致发光块46的侧部上附接到支撑件86(也称为手柄)之后获得的结构。

视图8B示出了在与手柄86相对的侧部上已经减薄电子电路80的衬底并已经在衬底中形成导电通孔40之后获得的结构。

视图8C示出了在电子电路80上在与手柄86相对的侧部上形成控制和捕获电路20的导电垫36(尚未完成)之后获得的结构。

视图8D示出了在电子电路80中分离控制和捕获电路20之后获得的结构，在视图8D中示出了单个控制和捕获电路。像素Pix因此被界定，同时保持附接到手柄86。

图9示出了在先前结合图8描述的制造方法的后续连续步骤处获得的结构的局部简化侧向剖视图9A至9C。

视图9A示出了在将显示像素Pix中的一些附接到支撑件12之后获得的结构。在本实施例中，已经示出了附接到手柄86的两个像素，并且已经示出了与支撑件12上的像素Pix相关联的电极32。不与电极32接触的像素Pix不附接到支撑件12。作为示例，每个像素Pix可以通过导电垫36到电极32的分子键合或者经由键合材料，特别是导电环氧胶，附接到电极32。

视图9B示出了在将手柄86与附接到支撑件12的像素Pix分离之后获得的结构。这种分离可以通过激光烧蚀来进行。视图9A和9B中示出的实施例使得能够同时将多个像素Pix附接到支撑件12。作为变型，在视图9B中示出的步骤之后，像素Pix可以与手柄86分离，并且可以实施“拾取和放置”方法，包括将每个像素Pix分离地放置在支撑件12上。

视图9C示出了在形成封装层34和微透镜18之后获得的结构。封装层34可以通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)、等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)或阴极溅射来沉积。微透镜18可以在已经将像素已经被转移到其上的晶片平面化之后，通过对微透镜的膜进行对准层压来形成。也可以使用透明平面化树脂的蚀刻、3D印刷或由硬材料印刷图案。

图10是示出图1和图2中示出的光电设备10的像素Pix之间的电连接的实施例的图。

如前所述，每个像素Pix包括基本像素EPix的阵列，每个基本像素EPix使得能够根据视点显示和/或捕获图像的像素。相同像素Pix的基本像素EPix与不同的视点相关联。因此，所显示或捕获的根据给定视点的完整图像可以从由每个像素Pix显示或捕获的、根据这个视点的这个图像的每个图像像素重构。作为示例，在图10中，每个像素Pix被示出为包括5*5个基本像素EPix的阵列。

根据实施例，像素Pix以M行和N列布置，M和N是整数，乘积M*N对应于由设备10捕获的图像和由设备10显示的图像所期望的分辨率，例如1920*1080个图像像素。

根据本实施例，设备10包括行控制电路90和列控制电路92。列控制电路92接收表示将由设备10显示的图像像素的强度的数据流LED_Stream，并递送表示由设备10捕获的图像像素的强度的数据流PH_Stream。对于像素Pix的每一行，行控制电路90能够向该行中的每个像素Pix递送信号Row。对于每个像素列Pix，列控制电路92能够向该列的每个像素Pix递送信号LED_Data，并且能够接收由该列的每个像素Pix递送的信号PH_Data。

根据实施例，光电设备10的操作包括由行控制电路90连续选择每行的像素Pix，并且对于每个所选择的行和对于每个列，经由信号LED_Data向该列和所选择的行的像素传输表示要供应给该列和所选择的行的像素的每个基本像素EPix的每个发光二极管的电流和/或电压的数据；以及经由信号PH_Data接收由该列和所选择的行的像素递送的且表示由该列和所选择的行的像素的每个基本像素的每个光电二极管捕获的光强度的数据。

图11和图12示出了控制图10中示出的光电设备的像素的方法的实施例。在这些实施例中，每个信号LED_Data和每个信号PH_Data是模拟信号，例如，具有离散值的模拟信号。作为示例，对于每一列，信号LED_Data的每一电平代表要由该列和所选择的行的像素Pix的基本像素EPix中的一个的发光二极管中的一个发射的光强度。作为示例，对于每一列，信号PH_Data的每一电平代表由该列和所选行的像素Pix的基本像素EPix中的一个的光电二极管中的一个捕获的光强度。在图11中示出的实施例中，信号Row可以进一步起到时钟信号的作用，以对像素Pix的操作进行评级。在图12中示出的实施例中，时钟信号Clock不同于选择信号Row，并且对于每一列，其由列控制电路92传输到该列的每个像素Pix。图11和图12中示出实施例的优点是，每个像素Pix既不需要包括用于控制像素Pix的基本像素EPix的发光二极管的数模转换器，也不需要包括用于转换由像素Pix的基本像素EPix的光电二极管递送的信号的模数转换器。

图13示出了控制图10中示出的光电设备的像素的方法的实施例，其中每个信号LED_Data和每个信号PH_Data是数字信号。信号LED_Data和PH_Data的传输可以通过SPI型(串行外围接口)的串行链路来实现，该串行链路允许信号在两个方向上同时传输。图13示出了不同于选择信号Row的时钟信号Clock，对于每一列，其由列控制电路92传输到该列的每个像素Pix。根据另一实施例，信号LED_Data和PH_Data的传输可以实施自同步数据传输协议，例如曼彻斯特协议。在这种情况下，时钟Clock可能不存在。

图14以框图的形式示出了图1和图2中示出的设备的像素Pix的适用于其中信号LED_Data和PH_Data是数字信号的情况的实施例。

每个像素Pix包括寄存器94(例如由信号Clock控制的、信号LED_Data的连续位存储在其中的移位寄存器)和寄存器96(例如由信号Clock控制的、递送信号PH_Data的连续位的移位寄存器)。对于每个基本像素EPix，像素Pix包括用于控制基本像素EPix的显示电路30的发光二极管LED的电路98(LED驱动器)。每个控制电路98包括接收存储在寄存器94中的数据的三个存储器100(数据锁存器)。每个控制电路98还包括能够从存储在存储器100中的二进制数据递送模拟信号R_out、G_out和B_out以用于控制发光二极管LED的三个数模和控制电路102(DAC+驱动器)。进一步，对于每个基本像素EPix，像素Pix包括用于处理由基本像素Epix的光敏传感器25的光电二极管PH递送的信号R_sense、G_sense和B_sense的电路104(LS驱动器)。每个处理电路104包括能够从模拟信号R_sense、G_sense、B_sense供应存储在三个存储器108(数据锁存器)中的数字数据的三个模数转换器106(ADC)。每个处理电路104还能够将存储在存储器108中的数字数据递送到寄存器96。

每个像素Pix还可以接收信号sense_en和信号disp_en。信号sense_en使得能够触发图像的捕获，并且信号disp_en使得能够通常触发屏幕的打开和关闭。信号连接到全部像素Pix。当信号disp_en处于逻辑电平“1”时，显示图像，当信号disp_en处于逻辑电平“0”时，屏幕关闭。图像N+1的加载可以在图像N的显示期间执行，并且图像N+1将在下一次信号disp_en取值“1”时进行显示。进一步，信号disp_en使得能够在捕获阶段期间关闭屏幕，以避免使所捕获的图像失真。信号sense_en还使得能够控制图像的捕获的时间。

前述实施例的优点是，相对于将每个基本像素EPix直接连接到列控制电路92所需的连接的数量，每个像素Pix的连接端子的数量被减少。

在图10中示出的实施例中，通过从列控制电路92沿着列延伸并连接到该列的每个像素Pix的轨道示意性地示出了对于每列的信号LED_Data和PH_Data的传输。然而，当某些像素Pix和列控制电路92之间的距离变得太大时，可能难以确保所传输的信号的完整性。

图15示出了控制光电设备10的实施例的方法。图15示意性地示出了在控制方法的四个步骤中包括三个像素Pix的光电设备的列。下文中，最靠近列控制电路92的像素Pix的行被称为第一行，并且最远离列控制电路92的像素Pix的行被称为最后一行。在本实施例中，对于每一列，除了位于列的端部处的像素Pix之外，该列的每个像素Pix通过多个导电迹线电连接到该列的两个相邻像素。位于最后一行上的像素Pix连接到该列的相邻像素Pix并且，位于第一行上的像素Pix连接到列控制电路92。在本实施例中，对于每一列，从列控制电路92到该列中的给定像素Pix的信号的传输和从给定像素Pix到列控制电路92的信号的传输是通过连续穿过位于列控制电路92和给定像素Pix之间的每个像素Pix来执行的，中间像素中的每一个起到传输中继器的作用。这使得能够减小发射器和接收器之间的最大距离。

图15示出了两个相邻像素Pix之间以及第一行的像素Pix和列控制电路92之间的四条链路。三条链路用于传输前面描述的信号PH_Data、LED_Data和Clock，并且一条链路用于传输信号Reset。图15用粗线示出了活动链路(也就是说，具有在其上传送的有用的信号)，并且用细线示出了不活动链路。信号LED_Data可以对应于这样帧，该帧包含显示光电设备的所有行的像素的基本像素所期望的图像像素所需的所有数据。作为示例，该帧连续地包括与最后一行的、倒数第二行等一直到第一行的像素Pix的基本像素相关的数据。

列控制电路92和像素Pix之间的数据传输的实施例包括以下步骤：

1)信号Reset的脉冲同时被传输到全部列的全部像素Pix；

2)由列控制电路92将信号Clock和LED_Data同时传输到第一行的每个像素。第一行的每个像素进一步将它已经生成的信号PH_Data传输到列控制电路92；

3)对于每一列，信号Clock和LED_Data经由第一行的第一像素传输到第二行的像素。相反，第二行的像素经由第一行的第一像素将它已经生成的信号PH_Data传输到列控制电路92；以及

4)信号Clock和LED_Data因此从一行到下一行一直移动到最后一行。并行地，开始接收信号LED_Data的每个像素将它已经生成的信号PH_Data(该信号被中继)一个像素又一个像素地一直传输到列控制电路92。

已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解的是，这些了各种实施例和变型可以被组合，并且本领域技术人员将会想到其他变型。特别地，前面针对图6中示出的光电设备的实施例描述的绝缘层62也可以被提供用于图4和图5中示出的光电设备的实施例。

最后，基于上文给出的功能指示，所描述的实施例和变型的实际实施方式在本领域技术人员的能力范围内。

这种改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本发明的精神和范围内。因此，前面的描述仅仅作为示例，并且不旨在是限制性的。本发明仅如以下权利要求及其等同物限定那样受限。