专利名称：一种可矩阵寻址光电设备以及该相同设备中的电极装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可矩阵寻址光电设备，该设备包括一种以光电活性材料形式的功能介质，所述活性材料提供在第一和第二电极装置之间夹层结构的全局层(global layer)上，第一和第二电极装置具有并排的条形电极，其中第二电极装置的电极与第一电极装置的电极以一定角度定向，功能元件在在第一电极装置的电极和第二电极装置的电极之间相应交迭部分所限定的活性材料的体积中形成，以提供一种电极与活性材料接触的可矩阵寻址阵列，其中活性材料中的功能元件可以通过如下两种方式来激活通过给限定元件的交叉电极施加电压，从而在显示设备中形成发光、吸收光、反射或极化像素，或可替换地，利用入射光在光检测器上形成像素并通过在像素上交叉的电极来输出电压或电流，所述活性材料在两种情况下都被选作无机材料或有机材料，并且在通过施加电压激活，或者当被入射光激励从而输出电压或电流而被激活，或者通过两者被激活时，该活性材料能够根据预定功能来发射、吸收、反射或极化光，由此，任何情况下的像素寻址都以可矩阵寻址的方案发生，并且其中至少一个电极组的电极由透明或半透明材料制成。
本发明还涉及一种用于可矩阵寻址光电设备中的电极装置，该装置包括一个薄膜电极层，该电极层具有以并排条形电导体形式的电极，其中该电极层被提供在底板的绝缘表面上。
本发明特别涉及包括平面阵列的功能元件的设备和装置，其中功能元件分别通过第一电极装置和另一电极装置寻址，其中第一电极装置具有安置在其一边与功能元件接触的并排的条形电极，另一电极装置具有类似的电极，但方向与第一装置的电极垂直，并与功能元件的相对边接触。这构成了一种称为可矩阵寻址装置的装置。这种可矩阵寻址装置可包括例如以逻辑单元、存储单元或本发明情况下为显示器或光电检测器中的像素的形式的功能元件。该功能元件可以包括一个或多个有源开关装置，这种情况下可矩阵寻址装置被称为有源可矩阵寻址装置，或者功能元件可以仅仅由例如电阻或电容装置的无源装置构成，这种情况的可矩阵寻址装置被称为无源可矩阵寻址装置。
例如在存储装置的情况下，后者被认为是提供了一种最有效的寻址方式，因为在存储单元中不需要开关元件，即晶体管。那么期望获得尽可能高的存储密度，但对该单元设置了较低限制的本设计原则也限定了其填充因子，即，可矩阵寻址设备的实际可用于其功能元件的活性材料区域。
在
图1a中示出了现有技术的无源可矩阵寻址光电设备，该设备包括一种位于第一电极装置EM1和类似的第二电极装置EM2之间夹层中的光电活性材料3的基本上平面的全局层，其中第一电极装置包括宽度为w且相互用距离d隔开的并排条形电极1，类似的第二电极装置包括相同宽度w的并排条形电极2，但是电极2被安置成垂直于第一电极装置EM1的电极1。在活性材料3的全局层中，各个电极装置的电极1，2之间的交迭部分限定了活性材料3中的像素5。例如当设备被配置为一种显示器时，通过给在这个位置交叉的电极1，2施加电压，像素5将会发光，而当设备被配置为一种光电检测器时，通过入射光用于该像素5，电极1，2上将输出可检测的电流。
图1b示出了图1a中现有技术的装置，沿着图1a中线X-X的截面部分，使得可明显地看到电极1，2的布局、所夹活性材料3的全局层以及像素5的位置。全局层的活性材料3通常具有这种特性，使得给交叉电极1，2施加电压仅对交叉部分的像素5起作用，而不对前者周围的电极交叉处的相邻像素或单元起作用。这可以通过这样来实现即提供具有各向异性导电特性的活性材料，从而使得仅能在垂直于活性材料表面的方向并在交迭电极之间导电，且没有电流经全局层流向其它像素。像素5的大小和密度取决于制造工艺中可以获得的工艺约束的最小特征尺寸(feature)。例如当电极被设计为金属化时，该金属化然后在采取光刻掩模以及例如蚀刻的微光刻工艺中被构图(pattern)，这些特征尺寸取决于工艺约束的最小特征尺寸f，该最小特征尺寸可以由掩模来限定，并且它的值进而又取决于所用光的波长。换句话说，在现有技术的范围内，这个特征尺寸f通常被限制在例如0.15-0.2μm，因此，电极1，2的宽度w及它们之间的间距大概也就这个数量。
在这一点上，应当注意的是，值2f通常称为节距(pitch)，并且使用现有制造技术可获得的每单位长度的线路的最大数目由因子1/2f给定，相应地，每单位面积的特征的最大数目通过因子1/4f2给定。因此如果考虑图1中所示的面积4，像素5的大小通过f2给定是很显然的，正如比较详细示出了面积4的图1c一样明显。每个像素5需要一个对应于面积4的实际区域(reale state)，像素的大小为4f2，换句话说，就是比像素面积f2大四倍。这种考虑说明图1a中矩阵具有0.25的填充因子，即f2/4f2。因此层3提供的面积利用程度是很低的。为了在全局层中获得更高的填充因子或像素5的更高密度，就将期望增加填充因子或在矩阵的工艺约束的特征尺寸中获得更高的分辨率，例如到低于0.1μm的范围。然而，尽管这可以在相同面积上增加像素的总数，但仍不能保证一个较高的填充因子。
鉴于上述考虑，本发明的主要目的就是使得能够将上述种类的可矩阵寻址光电设备中的填充因子增加到趋于一的值，并在这些设备中实现最大化地利用活性材料3的全局层所提供的实际区域，而实际上不受被工艺约束的最小特征尺寸f的实际或实用大小的约束，因为填充因子不受f减少的影响，而尽管这种减少当然用来进一步增加在活性材料3的全局层上可得到的最大像素数目。
根据具有可矩阵寻址光电设备的本发明实现了上述目的以及其他的优点和特征，该光电设备的特征在于，每个电极装置的电极在各自的电极层上提供，电极装置中的电极全都具有大致相同的宽度w，每个电极装置的电极利用一种厚度为δ的绝缘薄膜相互电绝缘，δ的大小是宽度w的几分之一，并且w的最小值与工艺约束的最小特征尺寸f相当，籍此与其相关的光电活性材料中像素的填充因子接近于1，并且夹在电极装置之间的活性材料的总面积A所规定的像素数目达到最大值，这样所述特征尺寸f、所述最大值由A/f2来规定。
在根据本发明的设备的一个有利实施例中，光电活性材料是一种各向异性的导电有机材料，具有与电极装置的电极接触的二极管域(diode domain)，然后，优选地，该有机导电材料可以是共轭的(conjugated)发光和/或光电聚合物，由此，可矩阵寻址设备可以作为显示器来工作，或作为光电检测器工作或兼有两者的功能。
在根据本发明的设备的这个有利实施例中，当二极管域被施加的电压激励时，能够发射光，由此可矩阵寻址设备可以作为显示器工作，或者当二极管域被入射光激励时，可以输出电流或电压，由此可矩阵寻址设备可以作为光电检测器来工作。
上述目的以及更多的优点和特征也可以根据具有电极装置的本发明来实现，其特征在于，薄膜电极层包括第一组在底板上提供的宽度为wa且厚度为ha的所述条形电极，该第一组电极以等于或大于wa的距离d相互隔开，第二组宽度为wb且厚度为hb的所述条形电极被提供在第一组电极之间的间隔中，并且通过一种厚度为δ的电绝缘材料薄膜与第一组电极电绝缘，所述薄膜至少沿着并排电极的侧边延伸，在它们之间形成厚度为δ的绝缘壁，无论是与wa还是wb的大小相比，δ的大小都是较小的，在第一组电极之间的间隔距离是wb+2δ，并且具有电极的电极层和绝缘薄膜形成了其底板上电极装置中的全局平面层。
在根据本发明的电极装置的有利实施例中，第一组电极和第二组电极之间的绝缘壁形成了在这样一个层中提供的绝缘材料的薄膜部分，该层覆盖了第一组电极侧边直到其顶部表面，并在前者之间的间隔上覆盖了底板，第二组电极被提供在绝缘薄膜壁部分之间和位于其覆盖底板的那部分之上的凹进部分上，第二组电极与绝缘壁顶部边缘以及第一组电极的顶部表面齐平，由此第二组电极就具有hb＝ha-δ的高度，并且具有电极的电极层和绝缘材料形成了底板上电极装置中厚度为ha的全局平面层。
在根据本发明的至少一个电极装置中，当电极装置用于本发明的设备中时，电极以及底板必须由透明或半透明材料制成。现在将参照示范性的实施例并结合所附附图更详细地说明本发明，其中图1a-c示出了现有技术的可矩阵寻址光电设备，举例说明了这种设备中通常可达到的填充因子，图2a是根据本发明的可矩阵寻址光电设备的平面图，图2b是沿着图2a中的线X-X所取的截面，图2c是图2a的细节，并且示例了本发明可达到的填充因子，图3是穿过根据本发明的电极装置的第一实施例的截面，图4是穿过根据本发明的电极装置的第二实施例的截面，图5是穿过用于根据本发明的设备中的发光像素的示意性横截面，图6是穿过用于根据本发明的设备中的光检测像素的示意性横截面，以及图7是用于图5和图6中任意一个像素中的优选光电活性材料的示意性结构。
现在将参照图2a、2b和2c来讨论根据本发明和包括本发明电极装置的设备。通过这个讨论，根据本发明的电极装置在这种设备中是如何允许填充因子趋于一将会变得很清楚。一种在结构上类似，但配置为可矩阵寻址的铁电存储设备的设备是共同未决的挪威专利申请No.20015509的主题，它属于与本申请相同的申请人。
根据本发明的设备在图2a的平面视图中示出，在一个实施例中该设备被限制为无源可矩阵寻址配置，其中一种光电活性材料3沉积在全局层上，并且夹在根据本发明的两个电极装置EM1，EM2之间。如图所示，可以是图3或4中所示的任何一种实施例的第一电极装置EM1与电极装置EM2相同，但电极装置EM2具有并排条形电极2，且该条形电极2与电极装置EM1中的对应电极1以一定角度定向，优选地，垂直于电极1。在电极1，2的交迭的地方，像素5在它们之间以一种光电活性材料3来限定。像素5可以是一种半导体无机或有机材料，在适当的激励下，例如在前一种情况下通过施加电压，或在后一种情况下使用照射光时，这种材料可以发光或生成一种光电流。最优选地，光电活性材料应该是具有各向异性电导性的共轭聚合物，从而使得导电性仅出现在交迭电极1，2之间，并且垂直于活性材料层的平面。为了清楚起见，驱动、传感和控制电路没有在图2a中示出，但是可以通过基于硅的CMOS技术在实用的实施例中实现，并且如果以相同材料制成还可以提供在底板7上。从而，所有的电极1，2都以一种本领域普通技术人员所熟知的方式适当地布线，并连接到所述电路。
如上所述，活性材料3夹在电极装置EM1，EM2之间，正如从突出了其优点的图2b中可以看出的，图2b示出了图2a中设备沿着线X-X的截面。在电极1，2的交迭或交叉部分，像素5被限定在活性材料3中，即发光或光电导材料。由于各个电极装置EM1，EM2中的电极1，2在任何情况下都仅以绝缘材料的一种非常薄的薄膜6a来隔离，而薄膜的厚度δ仅是电极1，2的宽度w的微小几分之一，并且最优选地，对应于工艺约束或工艺限定的最小特征尺寸f，所以可以看出，根据本发明的电极装置EM允许填充因子朝着一的方向增加。应该注意的是，电极装置EM上交替的电极，电极εa，εb在任何情况下都可以具有不同的宽度Wa，wb，但就wa～wb而言，实际上它们的宽度可以视为具有大致相同的值w。
当考虑到图2c中所示的包含四个像素51～54的平面截面(planar section)4时，将可以看出其优点。电极之间的绝缘壁6a占据的面积限定了像素51...54的面积，以及在任一电极装置EM1，EM2中电极本身将是4f2+8fδ+4δ2。这意味着仅是f或电极1，2的宽度w微小的几分之一的δ来说，根据本发明的设备中填充因子趋于一，也就意味着接近100％的夹在电极装置EM1，EM2之间的活性材料3面积被像素5占据着，那么像素的平均大小将是f2。例如，如果f～w被设置为一，并且δ＝0.01f，平面截面的面积将是4+80.01+0.0004~4.08，以及填充因子将变成4/4.08＝0.98，也就是98％的填充因子。如果可存取的活性材料3的面积是A，那么在根据本发明的设备中，矩阵中像素5的最大数目将接近A/f2。例如，如果使用的设计规则把f设置为0.2μm，并且活性材料3的面积A是106μm，则可提供0.98 106/0.22＝24.5 106个可寻址像素，这意味着大约25 106/mm2的像素密度。其中现有技术中已知的电极通过由最小工艺约束特征尺寸f限定的距离d来隔离，在图2c中示出的平面截面4将仅包含一个像素5，那么填充因子相应为0.25或25％，这时可达到的像素的最大数目当然将是根据本发明的设备所实现的数目的1/4。
当根据如图2a-c所示的本发明的设备被配置成显示设备时，那么当活性材料3受到施加到电极装置EM1，EM2的各个交叉电极1，2的电压激励时，它能够发光，并且在各个电极1、2之间的交迭部分所限定的像素5现在自然就是显示器中的一个像素。当然了，由于填充因子在任何情况下都将趋于一，所以获得一种高分辨率显示器是可能的，其中该显示器的几乎所有面积A都专用于这些像素。而且，填充因子从所述的0.25增加到1将允许显示器具有相应增加的表面亮度。因为至少在显示器一侧的像素必须暴露在外部，所以这意味着电极装置EM1；EM2之一中的至少电极1；2必须是透明的或是半透明的，这对底板7之一的材料上也同样适用。在图2b中，底板7能够通过如上所述用于驱动、传感和控制的电路来实现，而用虚线所指示的相对底板7’以及电极2对于光辐射来说也必须是透明的或是半透明的。用于绝缘薄膜6的绝缘材料在这种情况下当然也是透明的或半透明的，并且如本领域普通技术人员所周知的，电极2可以由通常用于发光设备中的氧化锡铟(ITO)制成。
图3中示出了电极装置EM的第一优选实施例。在这里，电极装置EM包括提供在底板7上的多个条形电极εa，εb。电极εa可以看作属于第一组电极，并且由电极材料适用的全局层形成，随后在使用适当掩模的光刻步骤中构图，而在前者之间的电极εb可以看作属于第二组电极，其在应用了绝缘壁部分6a之后被沉积，并且沉积在构图步骤中产生的电极εa之间的凹进部分。两个电极εa之间的距离是d，电极εa的宽度是wa，电极εb的宽度是wb。现在，值wa，wb和距离d具有大致相同的大小，其最小值通过在用于生成电极εa的构图工艺中可获得的工艺约束的最小特征尺寸f给出。同时，电极εa，εb之间的绝缘壁部分6a的厚度δ不受f约束，并且可以具有直到毫微米数值范围的厚度，唯一的约束是要提供一种绝缘薄膜以用于防止电极εa，εb之间的漏电和击穿。换句话说，如果与所需电极接触的底板7的表面也是电绝缘的，则所有的并排条形电极εa，εb将相互电绝缘。应当注意的是，两个电极εa，εb以及绝缘壁部分6a的高度是h，并具有等式d＝wb+2δ。如果电极之间的距离d被选作wa+2d，那么电极εa；εb的宽度wa；wb将相同并等于值w，因而所有电极εa，εb具有相同的横截面面积，并且如果电极由相同的导电材料ε制成，还具有相同的导电特性。
在图4中所示的根据本发明的电极装置EM的实施例中，如前所述，电极εa在构图步骤中通过全局性应用的电极材料层形成，然后绝缘薄膜6全局性地淀积覆盖衬底7和电极εa。导电材料现在在电极εa之间的凹进部分中被淀积从而填充和覆盖绝缘层6b，然后在随后的平面化步骤中，移除绝缘薄膜6覆盖电极εa的部分以及由于电极εb淀积产生的多余电极材料，剩下暴露在电极层表面的电极εa，εb并与绝缘薄膜6的壁部分6a的顶部边缘齐平。从而所有的电极εa，εb都暴露在顶部表面上，并能与在其上面应用的任何光电活性材料3形成欧姆接触，但如果活性材料是电介质，例如液晶材料，可以具有电容耦合的情况下，在这种特定环境下，甚至可以用绝缘薄膜6覆盖电极1，2的顶部表面。这当然也应用于上述实施例。关于电极εa，εb的最小宽度wa，wb的考虑在这里也是有效的。而且可以看出来，电极εa的高度ha不同于电极εb的高度hb，差别为对应于覆盖衬底7的薄膜6的部分6b的厚度δ的量δ。如前所述，这意味着，为了获得具有相等横截面的电极εa，εb(如果希望)，例如在电极εa，εb由具有相同电导性的导电材料制成的情况下想获得相同的导电能力，在构图工艺中就必须增加电极εa之间的距离d。
根据本发明的电极装置EM的电极层的平面化可以在如图3，4所示的两个实施例中，可以用任何适当的方式来进行，例如机械化学抛光，受控蚀刻或受控微磨蚀工艺。对于有关如图3，4所示根据本发明的电极装置的实施例的加工细节，以及它们的制造方法可以参考上面提到的共同未决的挪威申请No.20015509。
关于在根据本发明的设备中使用的电极装置EM的电极材料，它们可以是上面提到的任何适当的导电材料，例如钛或铝之类的金属，这些通常都用于电子设备中。电极材料也可以是有机材料，例如导电聚合物，但必须与用于形成绝缘薄膜层的工艺或用于移除其中部分的任何工艺相兼容。另外，如上所述，很显然至少一个电极装置EM的电极对于光辐射来说必须是透明或半透明的，从而使设备可作为显示器或光电检测器使用。
应当理解的是，根据本发明的电极装置EM的电极宽度w应该具有一个由工艺约束的最小特征尺寸f限定的最小值，当然在第一种情况下它仅是必须通过构图形成的第一组电极εa的宽度，而且电极之间的距离也受到限制。电极εb可以通过不受用于构图工艺的设计规则的限制的工艺来淀积。当然同样适用于绝缘薄膜的施加，该绝缘薄膜可以例如通过氧化，汽相淀积或喷雾或.喷镀来施加为几乎单原子的大小。唯一的要求是在电极装置EM的各组电极中相邻电极εa和εb之间应该提供必要的电绝缘。同样，虽然传统微光刻工艺中的f通常在0.2μm的范围内或稍微小一点，但是其他当前建立或正在开发的技术允许特征尺寸在毫微刻度范围，也就是电极宽度可以下至几十毫微米，并且允许例如使用毫微刻度范围内的机械化学处理以获得必要平面化，这在任何情况下都将生成具有一个高度平面化的顶部表面的电极装置EM，并且其中所有的组成部件，即电极εa，εb以及绝缘薄膜6在该顶部表面上齐平。
通常，使用根据本发明的设备中的电极装置EM，利用被两个本发明的电极装置和并排条形电极夹在中间的活性介质，并被相互以一定角度定向，优选为垂直方向，以便形成可矩阵寻址显示器或光电检测器，这种使用将允许填充因子趋于一，并且可限定像素的最大数目仅受适用于电极构图工艺的设计规则的制约。
图5示意性地示出了在一个实施例中单个像素的结构，其中根据本发明的设备是显示器。在第一电极装置EM1的电极1和第二电极装置EM2的电极2之间，提供了一种光电活性材料3，它包括发光域(light-emitting domain)10，优选为发光聚合物二极管的形式。发光聚合物二极管10通过连接到电源8的电极1，2提供有工作电压VE，当然应该理解，电极1，2是每个电极装置EM1；EM2的条形电极1；2的一部分，在任何情况下电极2都优选地被定向为垂直于电极1。发光二极管10可以是波长可调谐的，并且在这种情况下活性材料3将包含发光二极管，其中波长可通过改变电压VE来调谐，例如在国际公开专利申请WO95/031515中所描述的。
应该注意的是，根据本发明的设备还可以是一种不发光显示器，即像素响应于施加电压可以反射、吸收或极化光线的显示器。这将是光电活性材料是一种液晶材料时的情况，并且这种显示器当然是本领域众所周知的，但是通过使用根据本发明的电极装置可以获得与具有发光像素的实施例一样的优点。如上所述，因为液晶材料是电介质，所以应当注意的是，电极装置的电极的接触顶部表面实际上可以用绝缘薄膜6来覆盖。在这点上，可以参考已经引用的共同未决的挪威申请，其中公开了电极装置的相关可替换的实施例。
图6示意性地示出了在根据本发明设备是光检测器的实施例的情况下的一个像素5。光电活性材料3类似于图5实施例中的发光材料，并被提供在电极1，2之间的夹层中，以类似的方式进行定向。当活性材料被入射光激励以生成电流或电压时，电极1，2将传送信号电压VD给传感放大器9。
当然很明显的是，图5或图6中的至少一个电极1，2必须是透明的，并且这同样适用于提供了电极的底板(未示出)7。关于光电活性材料3，可以是上述的发光二极管或光电二极管，并且特别优选为有机二极管，这种类型的二极管基于已经在国际公开专利申请WO95/031515中描述的共轭聚合物。应该注意的是，这种发光聚合物二极管可以是波长可调谐的，并能通过改变二极管的工作电压在多个波长上发光。在这种情况下二极管也具有光电特性，因而适合用于如图6所示的检测器像素，应该注意的是，二极管的峰值敏感度波长将不同于它们的峰值发光波长，并且向比那些光发射更短的波长上漂移。这就是本领域普通技术人员所熟知的被称为斯托克斯频移(Stokes shift)的现象。光电活性材料的二极管可以制造成一种聚合物薄膜，该薄膜具有共轭聚合体域，并具有几十毫微米甚至更小的厚度。单个二极管的大小不应该很大。
像素可以包含许多物理隔离的光发射或光吸收域10，10’，如图7所示，它们可以被看作在根据本发明设备中穿过单个像素5的示意性横截面。当然，活性材料的层3在其中形成了具有域10，10’的全局层部分，每个仅是光发射聚合物或光吸收聚合物中的一种类型，并具有不同发光或吸收波长频带。而且，共轭聚合物薄膜可以是各向异性的电导体，因此施加到夹在到电极1，2之间的活性材料层的电流仅在限定每个隔离的像素5的电极之间流动，并且不在横向上流动。为了获得光发射的全部效果或一种光电效应，无论是光发射还是光吸收，所有的域10，10’都应该与电极1，2接触，并且可以看出，在具有根据本发明的电极装置的本发明设备中，填充因子趋于一，这实际上将成为这种情况，使得在根据本发明的设备中，任何一个都可以提供具有最大表面亮度的显示器或一种具有最大敏感度的光电检测器，通常就是这样。而且，由于绝缘材料6的厚度δ仅是电极宽度的微小几分之一，所以很显然，能确保高填充因子将容许高的像素密度以及有效像素面积趋于活性材料3的全局层的总面积A。同样，分辨率或像素化程度，即设备中可获得的像素数量，将达到工艺约束的最小特征尺寸f的大小所允许的最大值。总之，任何上述考虑都用来强调性能根本上的提高，这些性能可以通过根据本发明的设备来获得，而不管其被配置成显示器还是光电检测器。
当它被配置成显示器时，可以是单色或彩色显示器。在后一种情况下，活性材料可以包括在不同波长发光的二极管域10，10’，这取决于施加的工作电压VE。例如，VE的增加将使主要发射向较短波长转移，如果二极管域10，10’具有它们的峰值发射，例如分别在光辐射频谱内的红色和蓝色范围。换句话说，单个像素的波长调谐在这种情况下通过改变经接触像素的电极1，2施加的电压VE来获得。
同样如上面所提到的，活性材料可以是液晶材料，当然，在这种情况下像素被激励时或者能够反射，吸收光或者极化，如本领域普通技术人员所周知的。
当该设备被配置成光学检测器时，为了突出其优点，它可以用作光电相机的检测器，并且已作必要的修正以便启动(enable)一个彩色相机，其中二极管域10，10’具有不同的波长灵敏度并生成电流响应或电压VD，并具有取决于入射光波长的部件。高分辨率(也就是本发明设备的高像素度)可与传统的照相胶片相比，传统照相胶片在24×36mm格式下就可以具有超过3·107个像素，这取决于感光乳胶的特性，因此可获得5μm数量级的线性分辨率。按照比例缩放根据本发明的光检测器，就其像素化程度而言，将一个1.2×1.2mm的检测器芯片设计成具有f＝0.20μm，将产生与24×36mm胶片格式相同的性能。然而，当根据本发明的设备用作电子相机中的光检测器时，本领域人员应该记住，有效像素大小必须与入射光的波长λ兼容，即至少是1/2λ，换句话说，对于从紫外线到近红外区的范围内，大约是0.1μ到1.0μ。当然，这意味着活性材料的有效面积和检测器的大小必须被相应地调整以获得相当于感光乳剂可得到的分辩率。
权利要求
1.一种可矩阵寻址的光电设备，包括一种光电活性材料形式的功能介质(3)，它被提供在第一和第二电极装置(EM1，EM2)之间夹层中的全局层上，每一个电极装置都具有平行的条形电极(1；2)，其中第二电极装置(EM2)的电极(2)与第一电极装置(EM1)的电极(1)以一定的角度来定向，其中功能元件(5)在第一电极装置(EM1)的第一电极(1)和第二电极装置(EM2)的第二电极(2)之间相应交迭部分所限定的活性材料(3)的体积中形成，以便提供一种具有与活性材料(3)接触的电极(1，2)的可矩阵寻址阵列，其中活性材料中的的功能元件(5)可以通过给限定该元件的交叉电极(1，2)施加电压来激活，从而在显示设备中形成光发射、光吸收、反射或极化像素，或可替换地利用入射光来激活从而在光检测器中形成像素并通过在该像素上交叉的电极(1，2)输出电压，所述活性材料(3)在以上任何一种情况下都被选为无机材料或有机材料，并且当被施加的电压激活时，能够根据预定功能来发射、吸收、反射或极化光，或者被入射光激励时，能够输出电压或电流，或者两者兼有，由此在任何情况下都在可矩阵寻址方案中发生了像素(5)的寻址，并且其中电极组(EM1；EM2)中的至少一个中的电极(1；2)由透明或半透明材料制成，其特征在于，每个电极装置(EM1；EM2)的电极(1；2)都被提供在相应的电极层上，电极装置(EM1；EM2)中的电极(1；2)都具有大致相同的宽度w，每个电极装置(EM1，EM2)的电极(1；2)都利用厚度为δ的绝缘薄膜(6)来相互电绝缘，δ的大小是宽度w的几分之一，并且w的最小值的大小与工艺约束的最小特征尺寸大小f是可比较的，籍此在与其相关的光电活性材料(3)中像素(5)的填充因子接近于1，并且像素(5)数目接近由夹在电极装置(EM1；EM2)之间的活性材料(3)的总面积A以及所述特征尺寸大小f来限定的最大值，因而所述最大值通过A/f2来限定。
2.根据权利要求1所述的一种可矩阵寻址光电设备，其特征在于，光电活性材料(3)是一种各向异性的导电有机材料，其具有与电极装置(EM1，EM2)的电极(1，2)接触的二极管域(10)。
3.根据权利要求2所述的一种可矩阵寻址光电设备，其特征在于，有机导电材料(3)是一种共轭的发光和/或光电聚合物，由此，可矩阵寻址设备能作为显示器或作为光电检测器来工作或兼有两者的功能。
4.根据权利要求2所述的一种可矩阵寻址光电设备，其特征在于，当被施加的电压激励时，二极管域(10)能够发光，由此，可矩阵寻址设备可以作为显示器来工作。
5.根据权利要求2所述的一种可矩阵寻址光电设备，其特征在于，当被入射光激励时，二极管域(10)能够输出电流或电压，由此，可矩阵寻址设备可以作为光电检测器来工作。
6.根据权利要求1所述的可矩阵寻址光电设备，其特征在于，该光电活性材料(3)是一种液晶材料，由此，可矩阵寻址设备可以作为具有反射、吸收或极化像素(5)的显示器来工作。
7.一种电极装置(EM)，用于根据权利要求1的可矩阵寻址的光电设备中，它包括一个具有平行条形电导体形式的电极(εa，εb)的薄膜电极层，其中该电极层被提供在底板(7)的绝缘表面上，其特征在于，该薄膜电极层包括提供在底板(7)上宽度为wa且厚度为ha的第一组所述条形电极(εa)，第一组中的电极(εa)以等于或大于wa的距离d相互隔开；宽度为wb和厚度为hb的第二组所述条形电极(εb)，被提供在第一组电极(εa)之间的间隔中，并且通过厚度为δ的电绝缘材料的薄膜(6)与第一组电极电绝缘，该薄膜(6)至少沿着平行电极(εa，εb)的侧边延伸并在它们之间形成厚度为δ的绝缘壁(6a)，δ的大小与wa或wb相比较是较小的，第一组电极(εa)之间的间隔距离d为wa+2δ，并且具有电极(εa，εb)和绝缘薄膜(6)的电极层在其底板(7)上的电极装置(EM)中形成了全局平面层。
8.根据权利要求7所述的一种电极装置(EM)，其特征在于，第一组中的电极(εa)和第二组中的电极(εb)之间的绝缘壁(6a)形成了绝缘材料的薄膜(6)部分，绝缘材料被提供在覆盖第一组电极(εa)侧边缘直到它的顶部表面的层上，以及前者之间间隔中的底板(7)上，第二组中的电极(εb)被提供在绝缘薄膜(6)的壁部分(6a)之间并且位于覆盖底板(7)的部分(6b)之上的凹进部分，第二组中的电极(εb)与绝缘壁(6a)的顶部边缘以及第一组中电极(εa)的顶部表面齐平，由此，第二组中的电极(εb)具有高度为hb＝ha-δ，以及具有电极(εa，εb)和绝缘材料(6)的电极层在其底板(7)上的电极装置(EM)中形成了厚度为ha的全局平面层。
9.根据权利要求7所述的一种电极装置(EM)，其特征在于，电极(εa，εb)以及底板(7)由一种透明或半透明的材料制成。
全文摘要
一种可矩阵寻址光电设备包括一种以光电活性材料(3)形式的功能介质，所述活性材料提供在第一和第二电极装置(EM1，EM2)之间夹层结构的全局层上，第一和第二电极装置具有平行条形电极(1；2)，其中第二电极装置(EM2)的电极(2)与第一电极装置(EM2)的电极(1)以一定的角度定向，功能元件(5)在活性材料中形成，其中各电极(1，2)交迭并对应于显示设备中的光学活性像素(5)或光检测器中的像素(5)，这取决于所使用的活性材料(3)。在每个电极装置(EM1；EM2)中，电极(1；2)具有一种致密的平行结构，并且利用薄膜(6)相互绝缘，其中薄膜厚度仅有电极宽度的几分之一。这允许活性材料(3)中像素(5)填充因子趋于一，和相应的高度像素化，从而提供了一种具有高表面亮度和高分辨率的显示器，或者一种具有高灵敏度和高分辨率的光学检测器。
文档编号H05B33/22GK1589477SQ02822841
公开日2005年3月2日 申请日期2002年11月1日 优先权日2001年11月16日
发明者H·G·古德森, G·I·莱斯塔德, P·-E·诺尔达尔 申请人:薄膜电子有限公司