TWI821297B - 可印刷的光偵測器陣列面板和製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供使用被動矩陣尋址技術製造光偵測器陣列的方法。該些光偵測器陣列使用一對開關二極管和光電二極體來克服在該被動矩陣內的串音問題。每個像素的開關二極管和光電二極體可以使用一陰極到陰極連接或一陽極到陽極連接來連接。該些光偵測器陣列係藉由在一第一基板上組裝一光偵測器像素的陣列，其包含一開關二極體和一光電二極體，為該陣列的每一列提供導線，以及為該陣列的每一行提供導線，並附接一第二基板至該第一基板來製造。該光偵測器陣列也可以藉由在一第一基板上組裝一開關二極體陣列，並在一第二基板上組裝一光電二極體陣列，並將該第一和第二基板黏合在一起來製造。

Description

可印刷的光偵測器陣列面板和製造方法
本發明係關於可印刷電子陣列面板，更特別地，係關於一種改進的陣列面板，一種可印刷電子陣列面板的製造方法，以及一種對一陣列面板內感測器尋址的方法。
被動矩陣(PM)尋址是一種用於早期液晶顯示器(LCD)的技術。被動矩陣尋址使用一組平行導體作為列電極，而另一組平行導體作為行電極以形成柵格結構。液晶像素夾在列電極和行電極之間。每個像素由列和行電極的交叉點控制。藉由在交叉點施加適當的電壓，液晶在該交叉點處產生「導通」狀態來回應。藉由使用該方案，僅需要(m+n)個控制訊號用來對具有n行和m列的顯示尋址。該訊號被分成列訊號和行訊號。列電壓決定被尋址的列，並且列上的所有n個像素都會被同時尋址。當在列上的像素時正被尋址時，一選擇電位(Vsel )被施加於該列，而非選擇電位(Vunsel )被施加於所有其他列。接著，行電位會被分別施加在每個行上。在顯示器中，導通（點亮）像素對應於Von 的電位，而關閉像素對應Voff 的電位。
使用被動矩陣尋址的顯示器的範例如圖1所示。特別地，如圖1所示，二維陣列(two-dimension array)100具有複數個列和行。藉由使用如箭頭110所示的行訊號來選擇行，並且藉由使用列訊號來選擇列，如箭頭120所示。在使用行訊號和列訊號的情形下，結果是會導通與所選列和所選行相對應的像素。
被動矩陣技術是一種低成本的解決方案，並且易於實施。 然而，隨著列數和行數的增加會出現問題。像素密度更高，就必須減小電極尺寸，並且驅動顯示器所需的電壓會迅速增加。 較高的驅動電壓產生了串音的次要問題。即使只選擇一列和行，但是靠近被充電的列和行附近的液晶材料也會受到脈衝的影響。最終結果是所選像素被啟動，並且圍繞所選像素的像素也是部分被啟動的。部分啟動的像素會降低顯示對比度並降低影像品質。
被動矩陣尋址也被用於有機發光二極體(PMOLED)的顯示器，尤其是小尺寸顯示器。 雖然PMOLED結構的概念設計和製造相對簡單，但PMOLED顯示器也面臨串音問題。 因此，PMOLED顯示器通常適用於顯示尺寸小於對角線約50mm至80mm或小於約100列的應用上。 正如D.Braun在Synthetic Metals(1998)92，p.107-113所發表的論文「被動矩陣聚合物LED顯示器中的串音(Crosstalk in passive matrix polymer LED displays)」中所分析的，在被動矩陣結構中存在嚴重的串音問題。
以下參考圖2A，其中所示為LED的被動矩陣陣列。在圖2A中，列1至4形成陰極電極，而行A至D形成陽極電極。當電流通過LED A1時，一些電流也可以通過串聯的LED A2、B2，以及B1；通過LED A2、C2，以及C1；通過LED A4、B4，以及B1，以及其他組合，如圖2B所示。在每種情形下，二個LED正向偏壓，一個反向偏壓。由於LED的作用類似於理想的二極體，因此處於反向偏壓的LED不允許任何電流流動，因此正向偏壓的LED不會發出光。然而，實際上LED確實允許一些電流在反向偏壓下流動，並且幾個並聯的反向偏壓LED可以傳遞足夠的電流以允許串聯的另一個LED發光。例如，像素A2與像素B2、C2，以及D2串聯。即使是低訊息量的顯示器也會具有超過4×4像素，因此通常也會存在更多並聯的傳導路徑。
根據Braun的說法，同上，LED矩陣顯示器中有幾種潛在的直流(DC)串音源。 顯示解析率：更高解析度的顯示器需要更多像素數，會產生更多可用的並聯傳導路徑，因此可以預見更高解析度顯示器中的雜散光。 整流比：特徵化二極體品質的一種粗略方法是計算在正向偏壓中流動的電流與在相同幅度反向偏壓下流動的電流之比。 較高的整流比表示在給定幅度的偏壓下較少漏電流流動，因此較高整流比的裝置應該比較少有雜散光。 反向漏電流：另一種特徵化二極體反向偏壓品質的方法是看在反向偏壓下影響二極體動作之並聯洩漏路徑。 較大的反向漏電流會增加所產生的雜散光。
被動矩陣尋址方式由於其設計簡單，易於製造，也已應用於光偵測器陣列。 然而，PM光偵測器陣列中的串音問題，會因為在光照下光偵測器的整流比降低了一個數量級而變得更加嚴重。圖3所示為在黑暗和照射下的典型有機太陽能電池的電流－電壓特性，並且顯示在光線下的惡化的整流比。
因此，被動矩陣光偵測器陣列存在嚴重的串音問題。由Yu等人提出的美國專利No.6,303,943建議使用專門設計的光電二極體的可切換光敏性來實現開關效果，以試圖克服被動光偵測器陣列中的串音問題，其中光敏度可以藉由偵測器上的偏壓而被導通和關閉，其中開關電壓在預設的工作偏壓下，光敏度高於1mA/W，在截止偏壓下，光敏度接近於零光電阻，其幅度實質上等於光偵測器的內建電位。可以用在迴路中的讀出電路來探測光電流。這些光偵測器可以被配置成線性陣列或二維矩陣，作為線性或二維圖像感測器。D.Braun和G.Yu於MRS Proceedings，1999,558所發表的「被動矩陣聚合物影像感測器的模擬(Simulations of Passive Matrix Polymer Image Sensors)」中提出了類似的系統。
克服串音問題的一種更常用的解決方案是使用主動矩陣配置，其中電晶體陣列連接到像素作為開關以導通和關閉像素電流路徑。然而，這種方法所費不貲。
被動矩陣尋址中的串音也可以藉由控制偏壓方向和閾值電壓並使用二極體陣列作為切換器來控制。 例如，在光偵測器陣列中，每個光偵測器將以頭對頭或尾對尾的方式連接到開關二極體的非光敏開關二極體。這種配置相對容易實施。其他人在使用傳統半導體材料的一些X射線偵測器和影像感測器中使用了類似的結構，例如Chenevas-Paule等人的美國專利No.4,604,527，Ikeda等人的美國專利No.5,229,858和 Hassler等人的美國專利No.5,523,554。
以下參考圖4A和圖4B，其中顯示了使用開關二極體來控制電流何時可以流動的方案。在圖4A中，負電壓Voff 被施加到電路而開關二極體410被關閉。 由於開關二極管關閉，沒有電流可以流過光電二極體420。在圖4B中，正電壓Von 被施加到電路而開關二極體410導通。由於開關二極體導通，因此電流可以流過光電二極體420。
由於製造程序的高精度、明確定義的層厚度，以及Si電子元件在生產時的變化極低，上述方法在矽電子工業中相對容易實施。 然而，在可印刷電子產業中實施相同的裝置配置並不容易，其中層到層的對準精度低，印刷解析率限制在約100微米，印刷層會面臨大的厚度變化，並且在那裡效能變化大，產量低。
本發明係關於一種製造光偵測器陣列的方法，包括在一第一基板的一面上組裝光偵測器像素陣列，其中每個光偵測器像素包含一開關二極體和光電二極體，開關二極體和光電二極體連接到陰極－陰極連接；針對陣列的每列形成第一導線，連接各自列中的每個像素；在每個光偵測器像素的黏合區段施加導電黏著劑；在一第二基板的一面上針對陣列的每行形成第二導線；在每條第二導線上放置介電材料；使用導電黏著劑將第一基板的面與第二基板的面黏合；在陣列上放置曝光光罩，其中曝光光罩暴露每個光電二極體；其中介電材料的位置對應於第一導線和第二導線相交的區域。
本發明還關於一種光偵測器陣列，其包含一第一基板，其上組裝有光偵測器像素陣列，其中每個光偵測器像素包括一開關二極體和一光電二極體，開關二極體和光電二極體以陰極－陰極連接；在該陣列的每一列，一第一導線連接各自列中的每個像素；導電黏著劑在每個像素的一黏合區段；在陣列的每行上，一第二導線連接各自行中的每個像素，第二導線藉由介電材料而與第一導線電氣絕緣；一第二基板覆蓋該光偵測器像素陣列；一在第二基板上的曝光光罩，其中該曝光光罩暴露每個光電二極體。
本發明提供了一組裝置佈局和製作程序，以實現基於開關二極體(switching diode)的背板和光偵測器陣列(photodetector array)，克服了先前技術的效能變化大和低良率問題。
本發明更提供一種可印刷柔性大面積有機光偵測器陣列面板及製造可印刷柔性大面積有機光偵測器陣列面板的方法。陣列面板可以使用可印刷的有機材料和金屬墨水建構在柔性聚合物基板上。 陣列面板可以具有超過100 cm2 的尺寸，例如500至10000 cm2 ，並且可以由數百，數千或甚至更多的光偵測器單元組成。根據至少一些實施例，光偵測器陣列可以提供毫米範圍內的檢測解析度，並且可以用於單個或多個對象的單獨檢測，多個對象的分組檢測，以及單個或多個對象的動作追蹤，以及其他應用等。
根據至少一些實施例，陣列面板使用基於開關二極體陣列的被動矩陣(passive matrix)設計，其比薄膜電晶體(Thin Film Transistors, TFT)主動矩陣設計便宜。在這些實施例中，每個光偵測器單元由一對連接的開關二極體和一個光電二極體(photo diode)組成。開關二極體阻止電流從其他單元流入其配對的光偵測器，藉此消除陣列中的串音。每個開關二極體與其成對的光電二極體的連接可以是陽極－陽極連接或陰極－陰極連接。
根據至少一些實施例，可以藉由分別製造開關二極體陣列和光電二極體陣列，翻轉開關二極體陣列和光電二極體陣列中的一個，並將每個開關二極體以導電黏著劑連接到其成對的光電二極體上，來製造具有陽極－陽極連接（或頭對頭連接）的陣列。
在一個範例中，藉由在圖案化的氧化銦錫(ITO)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET) 薄膜上首先以刮刀塗佈(blade coating)ZnO奈米粒子和聚（咔唑－二噻吩－苯並噻二唑）(PCDTBT)以製備一16×16開關二極體陣列，然後依次沉積圖案化的氧化鉬(MoOx ) 和Ag。並以類似的方式製備16×16光電二極體陣列，但是採用PCDTBT和[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC70 BM)、PCDTBT: PC70 BM的混合物代替PCDTBT。接著，將銀片狀導電環氧黏著劑(silver flake-based conductive epoxy adhesive)塗佈在每個開關二極體的黏合區段上。在至少一個實施例中，將黏著劑施加到每個光電二極體的黏合區段。 然後藉由將它們各自的黏合區段對準，將開關二極體陣列黏合到光電二極體陣列，以產生光偵測器陣列。
在至少一些實施方式中，上述實施例中描述的刮刀塗佈可以用狹縫式塗佈(slot die coating)代替，並且MoOx 和Ag的沉積可以藉由柔版印刷或凹版印刷氧化釩溶液，以及柔版印刷或凹版印刷銀奈米粒子墨水代替。
以上述方法來說，開關二極體陣列和光電二極體陣列可以分別用各自最佳化的材料系統，裝置結構和製程。 因此，可以很容易控制陣列品質。
圖5A和5B所示為使用上述方法製造的光偵測器在辦公室天花板燈和未覆蓋窗戶的照明條件下所擷取的影像。特別地，圖5A是黑色的尺的影像，而圖5B是一把剪刀的影像。
以下參考圖6A，其中所示為根據本發明的至少一個實施例的光偵測器陣列的截面圖。光偵測器陣列包括一第一基板610，在其上有圖案化的ITO層611，接著是一活性材料層612和一Ag層 613。
圖6A的光偵測器還包括一第二基板620，其具有ITO層 621，活性材料層622和Ag層 623。層611、612，以及613，還有層621、622，以及623的組合，分別構成開關二極體和光電二極體。在第一個Ag層613和第二個Ag層 623之間是黏合區域650。黏合區域650是放置黏著劑以將第一基板610上的陣列與第二基板620上的陣列連接的位置。在圖6A的實施例中，黏合區域與開關二極體和光電二極體直接對準。
以下參考圖6B，其中所示為根據本發明的至少另一個實施例的光偵測器陣列的截面圖。與圖6A的情形一樣，光電探測器包括一第一基板630，其上有圖案化ITO層631，接著是一活性材料層632和Ag層633。光偵測器還包括第二基板640，其具有一ITO層 641，活性材料層642和Ag層 643。然而，與圖6A的實施例不同的是，圖6B所示的實施例具有遠離開關二極體和光電二極體的黏合區域660。特別地，Ag層633和643分別延伸經過層631和632，以及641和642，以定義遠離開關二極體和光電二極體的區域660。黏合區域660可用來施加黏著劑並將光電二極體和開關二極體黏合在一起。藉由讓黏合區域遠離光電二極體和開關二極體，如圖6B所示，二極體不會從黏合過程和黏著劑固化的過程中產生應力，因此可提高產量。
以下參考圖7，其中所示為根據本發明的至少一個實施例的製造光偵測器陣列的方法之流程圖。
本方法從方塊700開始，並進行到方塊710，其中係製造開關二極體陣列。開關二極體也可以上述方法製造，也就是藉著在PET膜上依次施加ITO、PCDTBT、ZnO奈米粒子、Ag，以及MoOx 。 然而，本發明並不限於這些材料，而且熟悉本領域技術者可以選擇其他適當的材料。此外，雖然在上述範例中描述了像是刮刀塗佈、圖案化，以及沈積的技術，但是熟悉本領域技術者可以選擇其他適當的技術。
本方法進行到方塊720，其中係製造光電二極體陣列。再次，可以使用上述材料和技術或可以使用熟悉本領域技術者理解的其他合適的材料和技術來製造光電二極體陣列。
在方塊730，將開關二極體陣列與光電二極體陣列對準並黏合，使得開關二極體陣列的每個開關二極體連接一個光電二極體陣列的光電二極體。根據至少一個實施例，導電黏著劑被施加到每個開關二極體的黏合區段。 接著開關二極體與對應的光電二極體對準並黏合。 在至少一個實施例中，黏合區段位於開關二極體和光電二極體之間，如上面參考圖6A所示。在至少另一個實施例中，黏合區段位於開關二極體和光電二極體的一側，如圖6B所示。
接著本方法進行到方塊740並結束。
由於對光電二極體和開關二極體的薄膜品質要求極為嚴格，一般只有基於批量(batch-based)的片對片印刷製程才適合陣列製作。 不幸的是，這個製程可能會限制能夠實現的陣列大小。例如，典型研究實驗室印刷系統的尺寸限制是100 cm2 ，試驗設施的典型限制是400 cm2 。因此，本發明提出了一種在滿足裝置品質要求的同時可以克服尺寸限制的方法。 該方法包含首先使用片對片製程製造可控制尺寸的陣列，然後將這些陣列中的若干陣列整合在一個通用基板上以獲得陣列模組，並且將多個模組連接成多路複用(multiplex)以獲得所需的面板尺寸。
為了便於從較小的陣列產生大的陣列，可以在同一基板上製造開關二極體和光電二極體。 為此，需要讓開關二極體和光電二極體以陰極－陰極或側－側的方式連接。圖8所示為根據本發明的至少一個實施例的用於實現此目的的流程。
以下使用ITO / ZnO /活性層/ MoOx / Ag的示範材料系統和裝置結構來說明圖8的方法，然而本發明並不限於本範例。活性層可包含PCDTBT:PC70 BM、乙氧基化聚乙烯亞胺(ethoxylated polyethylenimine, PEIE)、PCDTBT或其他合適的材料。在至少一些實施方案中，MoOx 可以用氧化釩(V2 O5 )代替。
此外，在至少一些實施例中，相同的材料系統和裝置結構可用於開關二極體和光電二極體。在至少一些此種實施例中，裝置結構係選自以下：ITO/ZnO/PCDTBT:PC70 BM/MoOx /Ag、ITO/ZnO/PEIE/PCDTBT:PC70 BM/MoOx /Ag 、ITO/ZnO/PCDTBT:PC70 BM/V2 O5 /Ag、ITO/ZnO/PEIE/PCDTBT:PC70 BM/V2 O5 /Ag，以及ITO/PEIE/PCDTBT:PC70 BM/MoOx /Ag。
在至少一些其他實施例中，開關二極體和光電二極體可使用不同的材料系統和裝置結構。在至少一些此種實施例中，用於開關二極體的裝置結構係選自以下：ITO/ZnO/PCDTBT:PC70 BM/PCDTBT/MoOx /Ag、ITO/ZnO/PEIE/PCDTBT:PC70 BM/PCDTBT/MoOx /Ag、ITO/ZnO/PCDTBT:PC70 BM/PCDTBT/V2 O5 /Ag、ITO/PEIE/PCDTBT:PC70 BM/PCDTBT/MoOx /Ag，以及 ITO/ZnO/PEIE/PCDTBT:PC70 BM/PCDTBT/V2 O5 /Ag。另外，在至少一些此種實施例中，用於光電二極體的裝置結構係選自以下：ITO/ZnO/PCDTBT:PC70 BM/MoOx /Ag、ITO/ZnO/PEIE/PCDTBT:PC70 BM/MoOx /Ag、ITO/ZnO/PCDTBT:PC70 BM/V2 O5 /Ag、ITO/PEIE/PCDTBT:PC70 BM/PCDTBT/MoOx /Ag，以及ITO/ZnO/PEIE/PCDTBT:PC70 BM/V2 O5 /Ag。
在至少一些實施例中，開關二極體和光電二極體的尺寸比大小為1:1且可小至1:5。
參考圖8，在方塊810處，ITO被圖案化為條840並被ZnO和活性層覆蓋，如四個白色矩形所示。本方法接著進行到方塊811，其中依次沉積氧化鉬(MoOx )然後銀(Ag)，如水平條841和842所示。然後，在方塊812，將導電黏著劑843塗佈在銀條的黏合區域，如黑色部分所示。 如方塊812所示，導電黏著劑843係位於ITO與MoOx 和Ag的交叉點附近，如此一來所產生的二極體不會受到黏合過程產生的應力，因此可提高產量。 然而，本發明並不限於本實施例。
在方塊820處，將導電線844絲網印刷在單獨的PET薄膜（稱為背板）上。 然後，在方塊821，在導線上絲網印刷介電線845，如方塊821中的4個矩形所示。在方塊830，導電線844藉由導電黏著劑843黏合到銀條上。藉由以絲網印刷產生的介電線845達成沉積的水平條841和印刷的導電線844之間的絕緣。在方塊831，將曝光光罩846連接到所獲得的陣列的背面。每個曝光區域作為一個光電二極體，並且每個具有ITO和銀重疊的光阻擋區域用作開關二極體。
導電線844延伸跨過整個陣列並為被動矩陣提供行連接，而水平條841延伸跨過整個陣列並為被動矩陣提供列連接。
以下參考圖9，其對圖8的流程做進一步說明。該流程開始於方塊900並且進行到方塊910以及到方塊950。方塊910和950以及它們各自的分支可以同時或連續地執行，一直到匯集於方塊970為止。
在方塊910，於PET薄膜上形成ITO圖案。在至少一個實施例中，PET膜預先塗佈了ITO並且在其上印刷蝕刻劑以產生所需的圖案。在方塊920，沉積ZnO和活性層。要注意的是，方塊920的步驟不需要圖案化。在方塊930，根據所需圖案沉積MoOx 和Ag。 在至少一個實施例中，MoOx 沉積可以用氧化釩溶液的柔版印刷或凹版印刷代替。而且，在至少一個實施例中，Ag沉積可以用銀奈米粒子油墨的柔版印刷或凹版印刷代替。在方塊940，施加導電黏著劑。如上所述，在至少一個實施例中，導電黏著劑係施加於遠離ITO和活性層的交叉點。在至少一個實施例中，導電黏著劑被施加在不同的PET薄膜上，如下所述。
在方塊950，於第二PET薄膜上印刷導線。接著，在方塊960，在導線上絲網印刷介電線。 在至少一個實施例中，如果導電黏著劑未施加在第一PET薄膜上，則導電黏著劑會被施加在第二PET薄膜上的導電材料上。
在方塊970，使用在方塊940所施加的導電粘著劑將第一PET薄膜和第二PET薄膜黏合在一起。第一PET薄膜和第二PET薄膜被定向成使得每個PET上的印刷材料 在黏合之前彼此面對。
在方塊980，使用曝光光罩，而本方法在方塊990結束。
開關二極體和光電二極體可採用相同的材料系統和裝置結構或不同的材料系統和裝置結構製造。當開關二極體和光電二極體採用一種材料系統和裝置結構時，可以使用刮刀塗佈或狹縫塗佈為2個二極體塗佈上述ZnO和活性層而不用圖案化，而氣相沉積可用於在同一製程中為2個二極體沉積圖案化的MoOx 和Ag。
在另一個例子中，在條形圖案化的ITO PET膜上利用刮刀塗佈ZnO奈米粒子接著PCDTBT:PC70 BM，然後依次沉積MoOx 和Ag以製備一個16×16陣列，其中開關二極體和光電二極體係側向連接。所得到的陣列包括在底部的ITO柱和頂部的銀條的重疊區域中形成的開關二極體，以及在底部的ITO柱和頂部的銀柱的重疊區域中形成的光電二極體。要說明的是，光電二極體和開關二極體可以藉由光罩互換，使得光電二極體暴露於光照下而開關二極被光罩遮擋了光線。將環氧導電黏著劑沉積在每個開關二極體的黏合區段上之後，用絲網印刷機將陣列附接到印刷有銀色片狀銀墨水和丙烯酸基介電墨水的背板上，以此獲得16×16光偵測器陣列。
以其裝置幾何結構和上述製程來說，使用上述方法製造的16×16光偵測器陣列能夠在更亮的光照條件下執行如圖5A和5B所示的等效檢測效果。
當開關二極體由一種材料系統和裝置結構而光電二極體用不同材料系統和裝置結構製成時，側邊連接的光偵測器陣列可以提供更佳的光靈敏度。 根據本發明的至少一個實施例，有一種方法，其中在上述過程中在用於開關二極體的區域上附加一額外的聚合物層。 圖10所示為使用ITO / ZnO / PCDTBT:PC70 BM / PCDTBT / MoOx / Ag製造的開關二極體，以及製造具有ITO / ZnO / PCDTBT:PC70 BM / MoOx / Ag的光電二極體的方法， 然而，本發明並不限於此實施例。圖10的實施例產生了以側邊連接的開關二極體和光電二極體。
如圖10所示，在方塊1010，在PET基板1001上圖案化ITO條1002.可以理解的是，圖10中的影像表示光偵測器陣列的橫截面。
本方法進行到方塊1020，其中ITO條1002係被塗佈了ZnO和光活性層1003。根據至少一個實施例，光活性層包含PCDTBT:PC70 BM。 此外，根據至少一個實施例，使用最佳化的裝置結構和最大化光電二極體的光靈敏性的製程來塗佈ZnO和光活性層1003。
接著本方法進行到方塊1030，其中在選擇用於開關二極體的區段上印刷一層PCDTBT 1004。根據至少一些實施例，係使用局部塗佈製程（例如柔版印刷或凹版印刷）印刷PCDTBT 1004層。
接著本方法進行到方塊1040，其中MoOx 和Ag 1005係沉積在用於光電二極體的區域和用於開關二極體的區域上。可以理解的是，用於開關二極體的區域對應於印刷PCDTBT 1004層的區域。在至少一個實施例中，MoOx 和Ag 1005和1006以用於開關二極體和光電二極體的合併製程沉積。在至少另一個實施例中，一種方法用於沉積開關二極體所用的MoOx 和Ag 1005，另一種方法用於沉積光電二極體所用的MoOx 和Ag 1006。
根據至少一些實施例，具有開關二極體和光電二極體側向連接的陣列係使用特殊的主背板彼此連接。標準連接器可用於整合每個光偵測器陣列。
舉例來說，在至少一個實施例中，背板在PET薄膜上絲網印刷片狀銀墨水和介電墨水，用於整合4個16×16光偵測器陣列與側向連接的開關二極體和光電二極體，以獲得32×32光偵測器陣列。銀線提供與四個16×16陣列的垂直連接，陣列之間的平面內連接(in-plane connection)以及與電纜連接器的連接。介電圖案可以在背板和光偵測器陣列之間提供局部電絕緣。可以用市面現有的16通道連接器提供16通道的分組連接。
使用與圖8中所述相同的製程將一個16×16陣列連接到對應的背板，其中4個陣列在一次試驗中即附接到主背板。在附接的陣列的頂部，係放置曝光光罩，其上絲網印刷了一層不透過紫外線(UV)的丙烯酸墨水和一層溶劑型黑色墨水，並以UV丙烯酸黏著劑黏貼到背板上。 在未印刷面朝外的情形下，曝光光罩薄膜和背板也為光偵測器陣列提供物理保護和防潮層，同時黏著劑將它們固定在一起並提供密封。
因此，上述方法允許將光偵測器陣列從每個16×16陣列大約100 cm2 的尺寸放大到32×32陣列的400 cm2 。 當使用能夠容納更多陣列的主背板時，可以製造更大的陣列。 根據至少一個實施例，可整合16個16×16陣列以產生尺寸為1600 cm2 的64×64陣列。 因此，可以製造具有高單元數目的大陣列。大陣列的性能由構成大陣列的小陣列之效能決定，並且小陣列的效能可藉由本文所述之可控制的片對片(sheet-to-sheet)製程來確保。
以下參考圖11，其中所示為製造大型光偵測器陣列的方法。
流程於方塊1100開始，並進行到方塊1110，其中會製造複數個小陣列。小陣列可以使用本文描述的技術製造，但是本發明並不限於此，而圖11的方法也適於使用以先前技術方法製造的小陣列。在至少一個實施例中，小陣列是16×16陣列，但是本發明不限於任何特定尺寸的小陣列，並且可以預期使用更小或更大的陣列。 在至少一個實施例中，小陣列係於柔性PET薄膜上製造。
接著本方法進行到方塊1120，其中係將連線印刷在主背板上。 在至少一個實施例中，在方塊1120所印刷的連接可以用片狀的銀墨印刷。連接被圖案化以提供與陣列的垂直連接，陣列之間的連接以及陣列和外部連接器之間的連接。
接著本方法進行到方塊1130，其中在背板薄片上印刷介電圖案(dielectric pattern)。介電圖案在背板和陣列之間提供局部電絕緣。
接著本方法進行到方塊1140，其中小陣列被黏合到背板。然後，在方塊1150，將曝光光罩黏合到背板片上。根據至少一個實施例，曝光光罩用一層UV－不透明丙烯酸墨水和一層溶劑型黑色墨水進行絲網印刷。根據至少一個實施例，使用UV丙烯酸黏著劑將曝光光罩黏合到背板。
接著本方法進行到方塊1160 並結束。
上述用於建立大型光偵測器陣列的方法可用於建立更大的光偵測器陣列，直到光偵測陣列的尺寸變得而難以處理，或者大量偵測器單元會產生顯著的串音為止。 當接近這樣的限制時，大型陣列可以做為模組，甚至可以藉由將多個模組連接在一起來而建立更大的陣列面板。 在這種情形下，可以一次執行一個模組的檢測，以限制與高單元數目相關的串音之可能性。
藉由在柔性基板（例如PET薄膜）上製造小型或起始陣列，並且也將主背板和曝光光罩印刷在柔性基板（例如PET薄膜）上，所獲得的大型陣列面板具有柔性。面板也都是可印刷的。根據本發明製造的光偵測器陣列的每個元件，即主背板、光罩和小陣列，可以藉由印刷製程產生。絲網印刷可用於在ITO塗佈的PET上印刷蝕刻劑以圖案化ITO。
除了以絲網印刷建立的主背板和光罩之外，製造小陣列的所有相關製程都是印刷或可印刷的。絲網印刷係用於在ITO塗佈的PET上印刷蝕刻劑以圖案化ITO。ZnO和活性層可以是刮刀塗佈的，或者它們可以是狹縫塗佈的。用於開關二極體的附加聚合物層可以用柔版印刷或凹版印刷來印刷。MoOx 沉積可以用氧化釩溶液的柔版印刷或凹版印刷代替。Ag沉積可以用銀奈米粒子油墨的柔版印刷或凹版印刷代替。
根據本發明的另一型態，還提供了一種基於個別化判定閾值(individualized decision threshold)來讀取光偵測器陣列的輸出之方法。如前所述，根據本發明製造的光偵測器陣列具有二極體陣列，其藉由控制偏壓方向而作為開關。因此，每個光電二極體以頭對頭或尾對尾的方式連接到非光敏的開關二極管。
當一對開關二極體和一個光電二極體被施加足夠的負電壓時，開關二極體關閉，來自光電二極體的電流不能通過電路。當施加剛好足夠的正電壓到該對二極體時，開關二極體開啟而來自光電二極體的電流可以通過該電路。在矩陣設計中，該電壓掃描可以由多路複用電路(multiplexing circuit)處理，如圖12所示。
圖12中的每個單元由一對坐標表示，列即p ，行即n 。 單元(p ,n )處的電流由Ip,n 表示。 為了估計Ip,n ，選擇器1201被設置為選擇列p ，並且對應於行的多個開關1202被設置為使得除了行n 之外的行會接收電壓Vx 。在至少一個實施例中，V1 大於0.6伏特，並且Vx 大於(V1 + 0.6)伏特。 除了行n 之外的行被V1 - Vx + 0.6 > 0偏壓，並且它們的開關二體被關閉，藉此阻斷它們的配對光電二極體的電流。單元(p ,n )的開關二極體被偏壓為0.6 - V1 ≈ 0，因此其電流表A的反向電流為-I，其中Ipn ≈ I。除了列p 以外的列不會影響I，因為它們並沒有被選擇器1201選擇。
然而，為了檢測來自單元的微小光電流，未選擇的行的漏電流應該更小。除非開關二極體的反向漏電流小到可以忽略不計，否則來自單元的估計電流可能不會準確。雖然傳統的矽二極體可以很容易地滿足這種條件，但是印刷的二極體可能無法滿足這種條件，導致在估計光電流時有雜訊。 此外，印刷的光偵測器的靈敏度可能會比矽光偵測器的變化更大。
上述有關印刷的開關二極體和光偵測器的問題可能導致給定光偵測器的估計電流值與光偵測器所經歷的實際照明之間的對應性不一致。根據至少一個實施例，會進行二元判定來看是否每個光偵測器單元（一對開關二極體和光電二極體）有被點亮或阻擋。 對於矽電路來說，藉由選擇適當的電流閾值來執行，該閾值會與來自每個光偵測器單元的電流進行比較後做出決定。 然而，對於印刷的光偵測器陣列來說，由於上述原因，這種方法可能導致不一致的結果。
因此，本發明提供了一種基於個別化判定閾值以從光偵測器陣列讀取電流的方法。特別地，對於M×M像素（或單元）中的每一個，存在單獨且獨立的判定閾值。 可以將M×M閾值中的每一個設置為其對應像素的最合適的值。 在初始化時或有必要時，可藉由校準過程確定這些閾值的值，該校準過程可參照圖13所示。
該方法從方塊1300開始，進入方塊1310，其中光偵測器陣列處於黑暗中。這可以藉由用不透明材料覆蓋光電陣列來實現。該方法接著進行到方塊1320，其中估計對應於光偵測器陣列的每個M×M像素的電流。 在至少一個實施例中，估計每個像素的電流若干次，然後計算每個像素的估計電流之平均值。
接著，該方法進行到方塊1330，其中光偵測器陣列處於正常且無阻礙的照明條件。該方法然後進行到方塊1340，其中估計對應於光偵測器陣列的每個M×M像素的電流。在至少一個實施例中，估計每個像素的電流若干次，然後計算每個像素的估計電流之平均值。
可注意的是，在至少一些實施例中，可以在步驟1310和1320之前執行步驟1330和1340。
接著，該方法進行到框1350，其中基於在黑暗和光照條件下每個像素的目前讀數來設置每個像素的閾值。 根據至少一個實施例，閾值被確定為在黑暗條件下對應像素的平均電流和在光照條件下對應像素的平均電流的加權平均。根據至少一個實施例，採用用戶選擇的加權因子來計算加權平均值，該加權平均值可有利於發現黑暗或發現照明。
一旦確定了每個像素的個別閾值後，閾值會被儲存在一讀取器的記憶體中，直到執行進一步的校準。
本方法接著進行到方塊1360 並結束。
如果陣列中有任何有缺陷的開關二極體或光電二極體，則在光照條件下有缺陷的像素電流可能會更為正向（相反地，在功能正常的像素中會更為負向） ，比在黑暗條件下缺陷像素的電流。 這樣的像素可以藉由圖13所示的校準過程來識別，並且在操作中可被忽略。
以下參考圖14，其中所示為使用個別化判定閾值以便從光偵測器陣列讀取輸出的方法。
本方法從方塊1400開始並前進到方塊1410，其中會選擇一列。 根據至少一個實施例，可以使用諸如圖12中的列選擇器1201的列選擇器來選擇列。然後，本方法進行到方塊1420，其中選擇行。 根據至少一個實施例，可以使用諸如圖12中的行開關1202之類的行選擇器來選擇行。
接著本方法進行到方塊1430，其中讀取來自所選像素的電流。 根據至少一個實施例，從圖12中的安培計A讀取電流。在方塊1440，對應於所選列和行的像素之個別化判定閾值，如圖13所示的校準過程中所確定的， 係從記憶體讀取，並於方塊1450處與目前讀數進行比較。基於該比較，確定像素是否在光照或黑暗條件下。
本方法進行到方塊1460，其中檢查是否存在所選列的剩餘行。 如果是，則在方塊1420選擇另一行。如果否，則本方法進行到方塊1470，在方塊1470進行檢查以確定是否有剩餘列存在。 如果是，則在方塊1410選擇另一列。如果否，則本方法在方塊1480結束。
以下條款列出了本發明的其他型態。
A.一種製造光偵測器陣列的方法，包含：在一第一基板的一面上組裝開關二極體陣列；在一第二基板的一面上，組裝一光電二極體陣列；在每個開關二極體的黏接區段施加導電黏著劑；對準該第一基板和該第二基板使得每個光電二極體面對一對應的開關二極體；使用導電黏著劑將該第一基板黏合到該第二基板上。
B. 如第A項所述的方法，其中每個開關二極體的黏合區段位於開關二極體上。
C.如第A項所述的方法，其中每個開關二極體的黏合區段與開關二極體相鄰。
D.如第A項所述的方法，更包含對於開關二極體陣列的每一列形成第一導線，在它們各自的列中連接每個開關二極體。
E.如第D項所述的方法，更包含對於光電二極體陣列的每一行形成第二導電線，在它們各自的行中連接每個光電二極體。
F. 如第E項所述的方法，更包含在第一導線和第二導線的每個交叉點處放置絕緣材料。
G.一種光偵測器器陣列，包括一第一基板，其上印刷有一開關二極體陣列；一第二基板上印刷有一光電二極體陣列；導電黏著劑被放置在每個開關二極體的黏合區；其中該第一基板和該第二基板藉由導電黏著劑黏合，並且其中每個開關二極體陣列的開關二極體係藉由導電黏著劑連接到該光電二極體陣列的一對應的光電二極體。
H.如第G項所述的光偵測器陣列，其中每個開關二極體的黏合區段係於該開關二極體上。
I.如第G項所述的光偵測器陣列，其中每個開關二極體的黏合區段係鄰接該開關二極體。
J. 如第G項所述的光偵測器陣列更包含對於開關二極體陣列的每一列，在它們各自的列內以第一導線連接每個開關二極體連接。
K.如第J項所述的光偵測器陣列更包含對於光電二極體陣列的每一行，在它們各自的行中以第二導電線連接每個光電二極體。
L.如第K項所述的光偵測器陣列更包含在第一導線和第二導線的每個交叉點處放置絕緣材料。
M.一種製造大型光偵測器陣列的方法，包含在底板上形成複數條導線，用於提供與複數個小型光偵測器陣列中的每一個的垂直連接；將複數個小型光偵測器陣列黏合在一背板上；在複數個小型光偵測器陣列中的每一個上黏合曝光光罩。
N.如第M項所述的方法，更包含在底板上形成複數條第二導線，第二導線提供每個小型光偵測器陣列之間的連接並提供與電纜連接器的連接。
O. 如第M項所述的方法，其中複數個小型光偵測器陣列包含4個小型光偵測器陣列。
P. 如第M項所述的方法，其中該背板、該曝光光罩，以及該複數個小型光偵測器陣列的每個係以柔性材料製成。
Q.一種大型光偵測器陣列，包含一底板，其上形成有複數條導線；複數個與該背板黏合的小型光偵測器陣列，並與複數條導線連接；以及在複數個小型光電探測器陣列中的每一個上方的曝光光罩。
R.如第Q項所述的大型光偵測器陣列更包含在背板上的第二導線，第二導線提供每個小型光偵測器陣列之間的連接，並提供連接到電纜連接器的連接。
S. 如第Q項所述的大型光偵測器陣列，其中複數個小型光偵測器陣列包含4個小型光偵測器陣列。
T. 如第Q項所述的大型光偵測器陣列，其中該背板、該曝光光罩，以及該複數個小型光偵測器陣列的每個係以柔性材料製成。
U.一種讀取光偵測器陣列的輸出之方法，包含為光偵測器陣列的複數個像素中的每一個儲存一閾值；選擇一個像素進行讀取；確定一與所選像素相關聯的電流；將確定的電流與所選像素的閾值進行比較；根據比較決定該像素是否被照亮。
V. 如第U項所述的方法，更包含對光偵測器陣列的每個像素重複選擇、確定、比較，以及決定的過程。
W. 如第U項所述的方法，更包含在儲存之前，計算複數個像素中的每個像素之閾值。
X.如第U項所述的方法，其中計算像素的閾值的步驟包含覆蓋光檢測器陣列；選擇要讀取的像素；判定與所選像素相關聯的第一電流；照亮光檢測器陣列；選擇要讀取的像素；判定與所選像素相關聯的第二電流；其中閾值是第一電流和第二電流的平均值。
Y.如第X項所述的方法，其中計算平均值係藉由將一加權因子應用於第一電流和第二電流的至少其中一個。
儘管一些實施例僅以方法的形式描述，但這並不意味著限制本發明。應該也要還考慮用來執行部分或全部這些方法的設備。
此外，可以自動執行根據本發明的一或多個步驟、方法、演算法，或其他技術，意味著無需任何用戶介入。
本文所述和圖中所示的具體實施例的結構、特徵、附件，以及替代方案係用以在一般情形下適用於本發明的所有公開內容，包括本文所述和所示的所有實施例，只要它們是相容的。換句話說，除非另有說明，否則特定實施例的結構、特徵、附件，以及替代方案並不僅限於該特定實施例。
此外，熟悉本領域技術者.應可理解本發明的其他特徵和優點。
此外，在此描述的實施例是具有與本申請案的技術元素對應的元件的結構、系統或方法的範例。本案的說明可以使熟悉本領域技術者製造和使用具有同樣對應於本申請技術的元件之替代元件的實施例。因此，本申請案的技術之預期範圍包括與本文所述的技術並無二致的其他結構、系統或方法，並且還包括與在此所述的本申請案的技術無實質差異的其他結構，系統或方法。
此外，提供先前的詳細實施例說明是為了使任何熟悉本領域者皆能製作或使用本發明。對於熟悉本領域者來說，對於實施例的各種修改是顯而易見的，並且在不悖離在此描述的本發明的精神或範圍的情況下，這裡定義的一般原理可以應用於其他實施例。因此，本發明不限於在此所示的實施例，而是與申請專利範圍一致的全部範圍，其中以單數形式所提及的元件，例如在使用冠詞"a"或an"時，除非特別說明，否則「一個」並不意味著「一個且僅一個」，而是表示「一或多個」。在各種實施例的元件之所有結構和等效功能都是一般熟悉本領域者已知的或後來為本領域者所知的，並且意在由申請專利範圍的元件所涵蓋。此外，無論在申請專利範圍中是否明確地敘述了公開內容，本文件所公開的內容並非貢獻給公眾。
100‧‧‧二維陣列 110‧‧‧箭頭 120‧‧‧箭頭 A1~A4,B1~B4, C1~C4, D1~D4‧‧‧LED 410‧‧‧開關二極體 420‧‧‧光電二極體 610‧‧‧第一基板 611‧‧‧ITO層 612‧‧‧活性材料層 613‧‧‧Ag層 620‧‧‧第二基板 621‧‧‧ITO層 622‧‧‧活性材料層 623‧‧‧Ag層 650‧‧‧黏合區域 630‧‧‧第一基板 631‧‧‧圖案化ITO層 632‧‧‧活性材料層 633‧‧‧Ag層 640‧‧‧第二基板 641‧‧‧ITO層 642‧‧‧活性材料層 643‧‧‧Ag層 660‧‧‧黏合區域 700、710、720、730、740‧‧‧方塊 810、811、812、820、821、830、831‧‧‧方塊 840‧‧‧條 841‧‧‧水平條 842‧‧‧水平條 843‧‧‧導電黏著劑 844‧‧‧導電線 845‧‧‧介電線 846‧‧‧曝光光罩 900、910、920、930、940、950、960、970、980、990‧‧‧方塊 1001‧‧‧PET基板 1002‧‧‧ITO條 1003‧‧‧光活性層 1004‧‧‧PCDTBT 1005‧‧‧MoOx和Ag 1006‧‧‧MoOx和Ag 1010、1020、1030、1040‧‧‧方塊 1100、1110、1120、1130、1140、1150、1160‧‧‧方塊 1201‧‧‧選擇器 1202‧‧‧開關 A‧‧‧安培計 P0~P2‧‧‧列 N0~N2‧‧‧行 1300、1310、1320、1330、1340、1350、1360‧‧‧方塊 1400、1410、1420、1430、1440、1450、1460、1470、1480‧‧‧方塊
以下參考附圖說明將更能了解本發明，其中： 圖1所示為一被動矩陣的示意圖； 圖2A所示為發光二極體(LED)的被動矩陣陣列示意圖； 圖2B所示為由反向偏壓電流引起的感知電路之示意圖； 圖3所示為在不同照明條件下不同電壓的電流密度的圖形表示； 圖4A 所示為一開關二極體與一光電二極體配對的示意圖； 圖4B所示為一開關二極體與一光電二極體配對的示意圖； 圖5A所示為根據本發明的至少一個實施例的使用光偵測器陣列的擷取影像； 圖5B所示為根據本發明的至少一個實施例的使用光偵測器陣列的擷取影像； 圖6A所示為根據本發明的至少一個實施例的光偵測器陣列的截面圖； 圖6B所示為根據本發明的至少一個實施例的光偵測器陣列的截面圖； 圖7所示為根據本發明的至少一個實施例的製造光偵測器陣列的方法之流程圖； 圖8所示為根據本發明的至少一個實施例的製造光偵測器陣列的方法之流程圖； 圖9所示為根據本發明的至少一個實施例的製造光偵測器陣列的方法之流程圖； 圖10所示為根據本發明的至少一個實施例的製造光偵測器陣列的方法之流程圖； 圖11所示為根據本發明的至少一個實施例的製造大型光偵測器陣列的方法之流程圖； 圖12所示為根據本發明的至少一個實施例的用於估計每個光電二極體的電流之電路的示意圖； 圖13所示為根據本發明的至少一個實施例的用於校準個別化判定閾值的方法之流程圖；以及 圖14所示為根據本發明的至少一個實施例的用於讀取光偵測器的輸出的方法之流程圖。
810、811、812、820、821、830、831‧‧‧方塊
840‧‧‧條
841‧‧‧水平條
842‧‧‧水平條
843‧‧‧導電黏著劑
844‧‧‧導電線
845‧‧‧介電線
846‧‧‧曝光光罩

Claims (18)

  1. 一種製造一光偵測器陣列的方法，包含：在一第一基板的一面上組裝一光偵測器像素陣列，其中每個光偵測器像素包含一開關二極體和一光電二極體，該開關二極體和該光電二極體係以一陰極到陰極連接；針對該陣列的每一列形成第一導線，以連接各自列中的每個像素；在每個光偵測器像素的黏合區段施加一導電黏著劑；在一第二基板的一面上形成用於該陣列的每行之第二導線；在每條第二導線上放置介電材料；使用該導電黏著劑將該第一基板的該面與該第二基板的該面黏合；在該陣列上放置一曝光光罩，其中該曝光光罩暴露每個光電二極體；其中該介電材料的位置對應於該些第一導線和該些第二導線相交的區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中每個光偵測器像素的該黏合區段係鄰接該開關二極體和該光電二極體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該組裝一光偵測器像素陣列的步驟包含以同樣的材料製成該開關二極體與該光電二極體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該組裝一光偵測器像素陣列的步驟包含以第一材料製成該開關二極體以及以第二材料製成該光電二極體。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該些第一材料包含氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、聚(咔唑-二噻吩-苯並噻二唑)(PCDTBT)：[6,6]-苯 基-C71-丁酸甲酯(PC70BM)、PCDTBT、氧化鉬(MoOx)，以及銀(Ag)，而該些第二材料包含ITO、ZnO、PCDTBT：PC70BM、MoOx，以及Ag。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一基板與該第二基板係以柔性材料製成。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該柔性材料係聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一基板係由塗佈氧化銦錫(ITO)的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜製成，以及其中該組裝一光偵測器像素陣列的步驟包含：在該第一基板的該面上印刷蝕刻劑以產生一ITO圖案。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該組裝一光偵測器像素陣列的步驟包含：在該ITO圖案上刮刀塗佈ZnO和一主動層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該組裝一光偵測器像素陣列的步驟包含：使用柔版印刷或凹版印刷中的至少一種印刷一氧化釩溶液圖案。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該組裝一光偵測器像素陣列的步驟包含：使用柔版印刷或凹版印刷中的至少一種在該開關二極管上印刷一層聚合物，以用於每個光偵測器像素。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該些第一導線和第二導線係藉由使用柔版印刷或凹版印刷中的至少一種印刷銀奈米粒子墨水而產生。
  13. 一種光偵測器陣列，包含：一第一基板具有一光偵測器像素陣列組裝於其上，其中每個光偵測器像素包含一開關二極體和一光電二極體，該開關二極體和該光電二極體係以一陰極到陰極連接；在該陣列的每一列，一第一導線連接各自列中的每個像素；導電黏著劑在每個光偵測器像素的一黏合區段；在該陣列的每行上，一第二導線連接各自行中的每個像素，該第二導線藉由介電材料而與該些第一導線電氣絕緣；一第二基板覆蓋該光偵測器像素陣列；一在該第二基板上的曝光光罩，其中該曝光光罩暴露每個光電二極體。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光偵測器陣列，其中每個光偵測器像素的該黏合區域係鄰接該開關二極體和該光電二極體。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之光偵測器陣列，其中該開關二極體係以第一材料製成而該開關二極體係以第二材料製成。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之光偵測器陣列，其中該些第一材料包含氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、聚(咔唑-二噻吩-苯並噻二唑)(PCDTBT)：[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC70BM)、PCDTBT、氧化鉬(MoOx)，以 及銀(Ag)，而該些第二材料包含ITO、ZnO、PCDTBT：PC70BM、MoOx，以及Ag。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之光偵測器陣列，其中該第一基板與第二基板係以柔性材料製成。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之光偵測器陣列，其中該柔性材料係聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113554972A (zh) * 2020-04-08 2021-10-26 陈学仕 Qled显示面板的串扰改善方法以及qled显示面板
CN116884852B (zh) * 2023-09-04 2024-01-09 之江实验室 非光敏型二极管及其制造方法、图像传感器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6549684B2 (en) * 1996-02-14 2003-04-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Image sensor having an array with integrated control circuitry which includes constantly-illuminated photodiodes
TW201501469A (zh) * 2013-06-20 2015-01-01 Ind Tech Res Inst 高低壓隔離內埋功率模組
TW201805699A (zh) * 2016-05-11 2018-02-16 曾世憲 畫素單元結構及其製造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3551761A (en) 1968-08-13 1970-12-29 Ibm Integrated photodiode array
US3855582A (en) 1973-06-01 1974-12-17 Ncr Co Parallel biased photodetector matrix
FR2536188B1 (fr) 1982-11-17 1987-10-23 Commissariat Energie Atomique Dispositif de lecture de document point par point utilisant une matrice d'elements photodetecteurs
FR2627922B1 (fr) 1988-02-26 1990-06-22 Thomson Csf Matrice photosensible a deux diodes par point, sans conducteur specifique de remise a niveau
JPH03209767A (ja) 1990-01-11 1991-09-12 Fuji Xerox Co Ltd イメージセンサ
JPH05136947A (ja) 1991-11-09 1993-06-01 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd イメージセンサ
DE4321789C2 (de) 1993-06-30 1999-12-09 Siemens Ag Festkörperbildwandler
US6980196B1 (en) 1997-03-18 2005-12-27 Massachusetts Institute Of Technology Printable electronic display
GB9710301D0 (en) 1997-05-21 1997-07-16 Philips Electronics Nv Image sensor and its manufacture
WO1999039395A1 (en) 1998-02-02 1999-08-05 Uniax Corporation Organic diodes with switchable photosensitivity
EP1051762A1 (en) * 1998-02-02 2000-11-15 Uniax Corporation X-y addressable electric microswitch arrays and sensor matrices employing them
FR2795271B1 (fr) 1999-06-15 2001-08-31 Commissariat Energie Atomique Procede de polarisation des photodiodes d'un capteur matriciel par leurs pixels connexes
US20030089252A1 (en) 2001-11-09 2003-05-15 Sarnecki Greg J. Production of Electroluminescent Devices
US6989806B2 (en) 2002-11-20 2006-01-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Current limiting device
US7573024B2 (en) 2006-12-12 2009-08-11 The University Of Western Ontario Flexible bioelectronic photodetector and imaging arrays based on bacteriorhodopsin (BR) thin films
KR101610885B1 (ko) 2007-01-17 2016-04-08 더 보오드 오브 트러스티스 오브 더 유니버시티 오브 일리노이즈 프린팅­기반 어셈블리에 의해 제조되는 광학 시스템
FR3013546B1 (fr) 2013-11-15 2017-05-19 Trixell Mise en commun de deux colonnes de pixels d'un detecteur d'images
US10664020B2 (en) * 2015-04-23 2020-05-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electronic device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6549684B2 (en) * 1996-02-14 2003-04-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Image sensor having an array with integrated control circuitry which includes constantly-illuminated photodiodes
TW201501469A (zh) * 2013-06-20 2015-01-01 Ind Tech Res Inst 高低壓隔離內埋功率模組
TW201805699A (zh) * 2016-05-11 2018-02-16 曾世憲 畫素單元結構及其製造方法

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