TWI807254B - 光放大模組及其製作方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種光放大模組及其製作方法，光放大模組包括：電流放大元件、發光元件及光接收元件。所述電流放大元件的主基板具有相對的第一表面及第二表面，第一表面具多個第一主電極；第二表面具有多個第二主電極。所述發光元件配置於電流放大元件之第一表面的一側，使發光元件之各發光單元與各第一主電極電性耦接。所述光接收元件配置於電流放大元件之第二表面的一側，使光接收元件之各光接收單元與各第二主電極電性耦接。
Description
本發明係關於一種光轉換裝置，尤指一種具有影像顯示功能的光放大模組。
夜視功能，最常被應用於軍事作戰或監視用途。於現有技術中，夜視裝置依成像技術可分為微光夜視裝置與紅外光夜視裝置兩大類。
以紅外光夜視裝置而言，可細分為被動式夜視模式與主動式夜視模式，被動式紅外光夜視模式是藉由偵測環境周遭或目標物體自身輻射的紅外光線來進行成像；而主動式紅外光夜視模式則是會主動發射紅外光線至欲觀察的目標物體，再將目標物體反射回來的紅外光線轉化成為可見光線。而就微光夜視裝置而言，主要是藉由影像增強管(image intensifier)將微弱的光線進行增強，讓使用者可清楚地觀察到成像。
然而，現有夜視裝置中之顯示模組的製作程序較為複雜。是以，如何提供一種製程簡易、且具有顯示影像之功能的的光放大模組，為本發明欲解決的技術課題。
本發明之主要目的，在於提供一種光放大模組，所述光放大模組的製程簡易，且同時具有顯示影像的功能。
為達前述之目的，本發明提供一種光放大模組的製作方法，包括下列步驟：
(a). 提供電流放大元件，電流放大元件的主基板具有相對的第一表面及第二表面，第一表面具有多個第一主電極、多個電晶體及第一副電極，各電晶體配置於各第一主電極的一側，並分別與各第一主電極電性連接，第二表面具有多個第二主電極及第二副電極，各電晶體藉由內部線路分別與各第二主電極電性連接；
(b). 提供發光元件，發光元件具有第一透光次電極及對應於第一主電極的多個發光單元，各發光單元具有第一連接電極；
(c). 將發光元件配置於電流放大元件之第一表面的一側，使各發光單元藉由第一連接電極與各第一主電極電性耦接，並讓第一透光次電極與第一副電極電性耦接；
(d). 提供光接收元件，光接收元件具有第二透光次電極及對應於第二主電極的多個光接收單元，各光接收單元具有第二連接電極；以及
(e). 將光接收元件配置於電流放大元件之第二表面的一側，使各光接收單元藉由第二連接電極與各第二主電極電性耦接，並讓第二透光次電極與第二副電極電性耦接，以形成光放大模組。
於上述較佳實施方式中，其中於步驟(b)中，發光元件包括：
第一透光基板，具有相對的第三表面及第四表面；
第一透光次電極，形成於第三表面；
發光單元，形成於第四表面；以及
第一連接電極，形成於各發光單元遠離第一透光基板的一端。
於上述較佳實施方式中，其中第一透光次電極的材質為：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋅或氧化錫，發光單元的材質為：碳化矽、氧化鋁、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、氮化鎵或磷化鋁鎵銦，第一連接電極的材質為：鉍、錫、鉛、鎘、鎳、鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料 。
於上述較佳實施方式中，其中於步驟(d)中，光接收元件包括：
第二透光基板，具有相對的第五表面及第六表面；
第二透光次電極，形成於第五表面；
光接收單元，形成於第六表面；以及
第二連接電極，形成於各光接收單元遠離第二透光基板的一端。
於上述較佳實施方式中，其中第二透光次電極的材質為：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋅或氧化錫，光接收單元的材質為：矽、砷化鎵、鍺、硫化鉛或砷化鎵銦，第二連接電極的材質為：鉍、錫、鉛、鎘鎳鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料。
於上述較佳實施方式中，其中於步驟(c)中，第一透光次電極藉由第一導線與第一副電極電性耦接。
於上述較佳實施方式中，其中於步驟(e)中，第二透光次電極藉由第二導線與第二副電極電性耦接。
本發明另提供一種光放大模組，包括：
電流放大元件，電流放大元件的主基板具有相對的第一表面及第二表面，第一表面具有多個第一主電極、多個電晶體及第一副電極，各電晶體配置於各第一主電極的一側，並分別與各第一主電極電性連接，第二表面具有多個第二主電極及第二副電極，各電晶體藉由內部線路分別與各第二主電極電性連接；
發光元件，配置於電流放大元件之第一表面的一側，具有第一透光次電極及對應於第一主電極的多個發光單元，各發光單元具有第一連接電極，各發光單元藉由第一連接電極與各第一主電極電性耦接，第一透光次電極藉由第一導線與第一副電極電性耦接；
光接收元件，配置於電流放大元件之第二表面的一側，具有第二透光次電極及對應於第二主電極的多個光接收單元，各光接收單元具有第二連接電極，各光接收單元藉由第二連接電極與各第二主電極電性耦接，第二透光次電極藉由第二導線與第二副電極電性耦接。
於上述較佳實施方式中，其中發光元件包括：
第一透光基板，具有相對的第三表面及第四表面；
第一透光次電極，形成於第三表面；
發光單元，形成於第四表面；以及
第一連接電極，形成於各發光單元遠離第一透光基板的一端。
於上述較佳實施方式中，其中第一透光次電極的材質為：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋅或氧化錫，發光單元的材質為：碳化矽、氧化鋁、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、氮化鎵或磷化鋁鎵銦 ，第一連接電極的材質為：鉍、錫、鉛、鎘、鎳、鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料 。
於上述較佳實施方式中，其中光接收元件包括：
第二透光基板，具有相對的第五表面及第六表面；
第二透光次電極層，形成於第五表面；
光接收單元，形成於第六表面；以及
第二連接電極，形成於各光接收單元遠離第二透光基板的一端。
於上述較佳實施方式中，其中第二透光次電極的材質為：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋅或氧化錫，光接收單元的材質為：矽、砷化鎵、鍺、硫化鉛或砷化鎵銦，第二連接電極的材質為：鉍、錫、鉛、鎘鎳鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料。
本發明的有益效果在於，所提供的光放大模組的製程簡易，而可提升光放大模組製作的良率，且光放大模組同時具有顯示影像的功能。
本發明的優點及特徵以及達到其方法將參照例示性實施例及附圖進行更詳細的描述而更容易理解。然而，本發明可以不同形式來實現且不應被理解僅限於此處所陳述的實施例。相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的此些實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇。
本發明所提供之光放大模組主要是由光電半導體相關的製程所製作，而相關製程為本領域技術人員已知的技術，其製程細節在此就不再進行贅述。
請參閱圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示，圖1係為本發明所提供之光放大模組的製作方法的流程圖；圖2係為本發明所提供之電流放大元件的剖面圖；圖3係為本發明所提供之發光元件的剖面圖；圖4係為本發明所提供之光接收元件的剖面圖；圖5係為本發明所提供之光放大模組的剖面圖。
請參閱步驟S100及圖2。首先，提供電流放大元件10，電流放大元件10的主基板11具有相對的第一表面111及第二表面112，第一表面111具有多個第一主電極13、多個電晶體12及第一副電極14，各電晶體12配置於各第一主電極13的一側，並分別與各第一主電極13電性連接，第二表面112具有多個第二主電極15及第二副電極16，各電晶體12藉由內部線路113分別與各第二主電極15電性連接，而電晶體12則是由邏輯閘、放大迴路(未示於圖中)或其組合所構成。所述主基板11為一種非透明的基板，可避免或降低光線的穿透。此外，本實施例雖提出於第一表面111及第二表面112之主電極的外側分別設置有二個第一副電極14及二個第二副電極16的實施方式，但於實際應用時，亦僅可分別設置一個第一副電極14及一個第二副電極16，並不以本實施例所提出的實施方式為限。
請參閱步驟S101及圖3。接著，提供發光元件20，發光元件20具有第一透光次電極22及對應於第一主電極13的多個發光單元23，各發光單元23具有第一連接電極24。於本實施例中，發光元件20包括：第一透光基板21、第一透光次電極22、多個發光單元23及第一連接電極24。其中，第一透光基板21具有相對的第三表面211及第四表面212，第一透光次電極22為一層狀結構，並形成於第一透光基板21的第三表面211；發光單元23則形成於第一透光基板21的第四表面212，而第一連接電極24則形成於各發光單元23遠離第一透光基板21的一端。所述第一透光次電極22的材質可為：氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅(ZnO)或氧化錫(SnO
2)；發光單元23的材質為：碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al
2O
3)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)或磷化鋁鎵銦(AlGaInP)；第一連接電極24的材質為：鉍、錫、鉛、鎘、鎳、鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料 。
請參閱步驟S102及圖5，再接著，將發光元件20配置於電流放大元件10之第一表面111的一側，使各發光單元23藉由第一連接電極24與各第一主電極13電性耦接，並讓第一透明次電極22與第一副電極14電性耦接。於本實施例中，第一透光次電極22係藉由第一導線W1與第一副電極14電性耦接。
請參閱步驟S103及圖4，再接著，提供光接收元件30，光接收元件30具有第二透光次電極32及對應於第二主電極15的多個光接收單元33，各光接收單元33具有第二連接電極34。於本實施例中，光接收元件30包括：第二透光基板31、第二透光次電極32、多個光接收單元33及第二連接電極34。其中，第二透光基板31具有相對的第五表面311及第六表面312，第二透光次電極32為一層狀結構，並形成於第二透光基板31的第五表面311；光接收單元33則形成於第二透光基板31的第六表面312，而第二連接電極34則形成於各光接收單元33遠離第二透光基板31的一端。其中，第二透光次電極32的材質為：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋅或氧化錫 ；光接收單元33的材質為：矽(Si)、砷化鎵、鍺(Ge)、硫化鉛(PbS)或砷化鎵銦(InGaAs)；而第二連接電極34的材質為：鉍、錫、鉛、鎘、鎳、鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料。
請參閱步驟S104及圖5。再接著，將光接收元件30配置於電流放大元件10之第二表面112的一側，使各光接收單元33藉由第二連接電極34與各第二主電極15電性耦接，並讓第二透明次電極32與第二副電極16電性耦接。於本實施例中，第二透光次電極32係藉由第二導線W2與第二副電極16電性耦接，以形成一光放大模組1。
請參閱圖6，圖6係為本發明所提供之光放大模組的作動示意圖。於圖6中，光放大模組1被安裝於夜視裝置(未示於圖中)，且光放大模組1於光接收元件30的一側另設置有透鏡9，本實施例雖僅提出設置透鏡9的實施方式，但於實際應用時，透鏡9亦可為一透鏡組，而不以本實施例所提出的實施方式為限。此外，夜視裝置的電源則連接於主基板11或第一透光基板21，以提供光放大模組1運作時的電力。於黑暗的環境下，當微弱的環境光線L0穿過透鏡9，透鏡9會折射環境光線L0，以形成第一光線L1。隨後，第一光線L1照射光接收元件30，而各光接收單元33會將所接收到的光線轉換成電流，並透過第二主電極15、內部導線113傳送至電晶體12。電晶體12接受到電流訊號後，可藉由夜視裝置所供應的電力的驅動電晶體12內置之各功能元件，例如：邏輯閘或放大迴路，並利用各功能元件的配合放大電流，最後再將放大的電流藉由第一主電極13傳輸至發光單元23，使發光單元23發出較強的第二光線L2。需說明的是，由於主基板11為一種非透明的基板，且發光元件20的第一連接電極24以及光接受元件30的第二連接電極可由具有反射特性的金屬材質製作，如此不僅同時可提升光接收元件30與發光元件20工作的效率，更具有隔絕的效果，而可避免第二光線L2的穿透，使光接收單元33不會因為感測到第二光線L2，而產生錯誤的電訊號。另一方面，由於光接收單元33僅會驅使相對應的發光單元23，因此當微弱的環境光線L0藉由透鏡9成像於光接收元件30時，此陣列化的光放大模組1可將環境光線L0轉換為可見光影像，意即發光元件20所發出的第二光線L2會形成對應於環境光線L0的可見光影像，而可為使用者所辨識。
相較於習知技術，本發明所提供了一種具有顯示影像功能的光放大模組，而由於將吸光、發光及光放大三種不同特性的元件分別各自陣列化地於不同基板進行製作，使其製程簡易而有利於檢測良率及生產。當三者分別製作檢測完成後，經由兩次耦接程序即可完成陣列化組裝，避免重複多次的組裝製作，而可提升光放大模組製作的良率；故，本發明實為一極具產業價值之創作。
本發明得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護。
L0 環境光線
L1 第一光線
L2 第二光線
S100~S104 步驟
W1 第一導線
W2 第二導線
1 光放大模組
10 電流放大元件
11 主基板
111 第一表面
112 第二表面
12 電晶體
13 第一主電極
14 第一副電極
15 第二主電極
16 第二副電極
20 發光元件
21 第一透光基板
211 第三表面
212 第四表面
22 第一透光次電極
23 發光單元
24 第一連接電極
30 光接收元件
31 第二透光基板
311 第五表面
312 第六表面
32 第二透光次電極
33 光接收單元
34 第二連接電極
9 透鏡
圖1：係為本發明所提供之光放大模組的製作方法的流程圖；
圖2：係為本發明所提供之電流放大元件的剖面圖；
圖3：係為本發明所提供之發光元件的剖面圖；
圖4：係為本發明所提供之光接收元件的剖面圖；
圖5：係為本發明所提供之光放大模組的剖面圖；以及
圖6：係為本發明所提供之光放大模組的作動示意圖。
L0 環境光線
L1 第一光線
L2 第二光線
W1 第一導線
W2 第二導線
1 光放大模組
10 電流放大元件
11 主基板
111 第一表面
112 第二表面
12 電晶體
13 第一主電極
14 第一副電極
15 第二主電極
16 第二副電極
20 發光元件
21 第一透光基板
22 第一透光次電極
23 發光單元
24 第一連接電極
30 光接收元件
31 第二透光基板
32 第二透光次電極
33 光接收單元
34 第二連接電極
9 透鏡
Claims (8)
- 一種光放大模組的製作方法，包括下列步驟：(a).提供一電流放大元件，該電流放大元件的一主基板具有相對的一第一表面及一第二表面，該第一表面具有複數個第一主電極、複數個電晶體及至少一第一副電極，各該電晶體配置於各該第一主電極的一側，並分別與各該第一主電極電性連接，該第二表面具有複數個第二主電極及至少一第二副電極，各該電晶體藉由一內部線路分別與各該第二主電極電性連接；(b).提供一發光元件，該發光元件具有一第一透光基板、一第一透光次電極及對應於該些第一主電極的複數個發光單元，該第一透光基板具有相對的一第三表面及一第四表面，該第一透光次電極形成於該第三表面，該些發光單元形成於該第四表面，各該發光單元遠離該第一透光基板的一端具有一第一連接電極；(c).將該發光元件配置於該電流放大元件之該第一表面的一側，使各該發光單元藉由該第一連接電極與各該第一主電極電性耦接，並讓該第一透光次電極與該至少一第一副電極電性耦接；(d).提供一光接收元件，該光接收元件具有一第二透光基板、一第二透光次電極及對應於該些第二主電極的複數個光接收單元，該第二透光基板具有相對的一第五表面及一第六表面，該第二透光次電極形成於該第五表面，該些光接收單元形成於該第六表面，各該光接收單元遠離該第二透光基板的一端具有一第二連接電極；以及(e).將該光接收元件配置於該電流放大元件之該第二表面的一側，使各該光接收單元藉由該第二連接電極與各該第二主電極電性耦接，並讓該第二透光次電極與該至少一第二副電極電性耦接，以形成一光放大模組。
- 如申請專利範圍第1項所述之光放大模組的製作方法，其中該第一透光次電極的材質為：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋅或氧化錫，該些發光單元的材質為：碳化矽、氧化鋁、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、氮化鎵或磷化鋁鎵銦，該第一連接電極的材質為：鉍、錫、鉛、鎘、鎳、鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之光放大模組的製作方法，其中該第二透光次電極的材質為：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋅或氧化錫，該些光接收單元的材質為：矽、砷化鎵、鍺、硫化鉛或砷化鎵銦，該第二連接電極的材質為：鉍、錫、鉛、鎘、鎳、鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之光放大模組的製作方法，其中於該步驟(c)中，該第一透光次電極藉由一第一導線與該至少一第一副電極電性耦接。
- 如申請專利範圍第1項所述之光放大模組的製作方法，其中於該步驟(e)中，該第二透光次電極藉由一第二導線與該至少一第二副電極電性耦接。
- 一種光放大模組，包括：一電流放大元件，該電流放大元件的一主基板具有相對的一第一表面及一第二表面，該第一表面具有複數個第一主電極、複數個電晶體及至少一第一副電極，各該電晶體配置於各該第一主電極的一側，並分別與各該第一主電極電性連接，該第二表面具有複數個第二主電極及至少一第二副電極，各該電晶體藉由一內部線路分別與各該第二主電極電性連接；一發光元件，配置於該電流放大元件之該第一表面的一側，具有一第一透光基板、一第一透光次電極及對應於該些第一主電極的複數個發光單元，該 第一透光次電極形成於該第三表面，該些發光單元形成於該第四表面，各該發光單元遠離該第一透光基板的一端具有一第一連接電極，各該發光單元藉由該第一連接電極與各該第一主電極電性耦接，該第一透光次電極藉由一第一導線與該至少一第一副電極電性耦接；一光接收元件，配置於該電流放大元件之該第二表面的一側，具有一第二透光基板、一第二透光次電極及對應於該些第二主電極的複數個光接收單元，該第二透光次電極層形成於該第五表面，該些光接收單元形成於該第六表面，各該光接收單元遠離該第二透光基板的一端具有一第二連接電極，各該光接收單元藉由該第二連接電極與各該第二主電極電性耦接，該第二透光次電極藉由一第二導線與該至少一第二副電極電性耦接。
- 如申請專利範圍第6項所述之光放大模組，其中該第一透光次電極的材質為：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋅或氧化錫，該些發光單元的材質為：碳化矽、氧化鋁、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、氮化鎵或磷化鋁鎵銦，該第一連接電極的材質為：鉍、錫、鉛、鎘、鎳、鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料。
- 如申請專利範圍第6項所述之光放大模組，其中該第二透光次電極的材質為：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋁鋅、氧化鋅或氧化錫，該些光接收單元的材質為：矽、砷化鎵、鍺、硫化鉛或砷化鎵銦，該第二連接電極的材質為：鉍、錫、鉛、鎘、鎳、鋁、銀、金、金屬氧化物或有機導電材料。
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| CN103180968A (zh) * | 2010-08-18 | 2013-06-26 | 班大燕 | 具备波长转换功能的有机/无机混合光学放大器 |
| US20150008390A1 (en) * | 2009-09-29 | 2015-01-08 | Research Triangle Institute | Integrated optical upconversion devices and related methods |
| TW201537733A (zh) * | 2014-03-19 | 2015-10-01 | Univ Ming Chi Technology | 薄膜型複合光轉換裝置 |
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2021
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Patent Citations (5)
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