成像装置和制备该装置的方法

文档序号:7939432阅读:92来源:国知局

专利名称::成像装置和制备该装置的方法成像装置和制备该装置的方法本发明涉及一种用于使至少一种热力学变量的区域分布成像的装置,包括-能够发射电磁辐射的辐射发射器,和-用于过滤电磁辐射的过滤器,-所述发射器和所述过滤器形成这样的排列,所述排列适于在所述排列的位置处依赖所述至少一种热力学变量的区域分布而改进由所述发射器发射的电磁辐射。本发明还涉及一种制备该装置的方法。这样的装置和制备该装置的方法由US2007/0023661A1已知。已知的装置被排列为检测来自场景(scene)的红外辐射,所述场景被成像在可热调谐的过滤器元件的阵列上。已知装置还包括单独的光源,所述光源发射近红外光波长范围中的光。由光源发出的光转换为校准光束,所述校准光束被导向过滤器元件阵列。由于来自场景的红外辐射被过滤器元件吸收,因此过滤器元件的温度取决于从场景中发出的红外辐射的辐射通量。过滤器元件的温度还影响过滤器元件的过滤特性。特别地,依赖于过滤器元件的温度,近红外辐射通过像素元件的透射率得到改进。通过检测透过过滤器元件的近红外辐射,可以产生温度分布图像并因此产生场景的图像。已知系统存在许多问题。在实践中,检测器接收的近红外辐射的强度太低而不能在较短实践内对场景照相。另一个缺点为过滤器元件由于所需的热绝缘,因此受到薄的杆支撑。因此,过滤器元件难于制备。该系统的另外的缺点为庞大。已知装置可用作红外(=IR)照相机系统。这种类型的红外照相机系统可用于多种应用中。例如,消防队员使用红外相机来通过烟观察、发现人员、并且定位火的热点。使用热成像,输电线维护技术人员定位过热的结合点和部分以及它们失效的警告信号,从而消除潜在的危险。热成像相机还安装在车内以在夜间或低可见度的情况下帮助驾驶员。一些生理活动、特别是人和其他温血动物中对应的生理活动也可使用热成像来监控。在大多数天文学研究活动中也可使用冷却的红外相机。军事应用也是非常相关的。对于有效、敏感、紧凑和相对便宜的热检测系统的需要和要求成为重要的课题,以能够进行大多数提及的应用,和分别扩宽已经使用它们的市场。热相机可分为两种类型冷却的红外成像检测器和未冷却的检测器。它们在制备、维护和性能方面是不同的。冷却的检测器包括在真空密封的外壳内,器通常在80K-液氮温度下进行低温冷却,尽管在更高成本的设备的情况下在4K下冷却也是可以的。由于它们自身的温度远低于它们假设测定的物体的温度,因此冷却增加了它们的敏感度。冷却的红外相机的缺点为它们制备和维护的成本较高。冷却和抽空事实上是费能和费时的。在开始操作之前,所述相机可能需要数分钟以进行冷却。另外,能够在较低温度和压力下操作的组件通常庞大和较贵,从而使整个系统不易小型化以使其紧凑和便携。尽管这些实际上的限制,但是相对于未冷却的红外相机,冷却的红外相机提供优良的图像质量,因此用于需要高的敏感度的应用,而实际的尺寸不是问题,例如在天文学研究中。这种装置的例子包括液氦冷却的硅测辐射热仪、宽范围的廉价窄隙的半导体装置(包括锑化铟、砷化铟、HgCdTe、硫化铅、硒化铅)。超导隧道结装置被证实为红外传感器,原因在于它们的窄隙。这种类型的检测器的另外的信息(例如)可在下列文献中找到ANGHELetal.performanceofcryogenicmicro-bolometersandcalorimeterswithon-chipcoolers,App.Phys.Lett.78(2001),556-558。另一方面,未冷却的热相机使用在室温下操作的传感器,或使用小型温控元件(例如Peltier元件)在接近于室温的温度下稳定的传感器。这种类型的检测器的例子可在US2007/0176104中找到。未冷却的检测器通常使用这样的检测器,其检测通过改变电阻、电压或电流(由于吸收红外辐射而引起)而辐射的红外线。测定的变化与吸收的辐射强度成比例。未冷却的红外传感器可稳定至操作温度以降低图像噪音,但它们不冷却至更低温度,因此不需要庞大、昂贵的低温冷却器。因此,这种红外相机更小,在某些情况下甚至更加便携和成本更少。然而,它们的清晰度和图像质量往往低于具有冷却的检测器的红外相机的清晰度和图像质量。未冷却的检测器大部分基于焦热电和铁电材料或者微辐射计技术。特别地,微辐射计是特定类型的辐射计,其包括在相应的硅栅顶部的氧化钒或非晶硅热传感器的吸收光栅。红外辐射撞击光栅并改变其电阻。该电阻改变被测定和转化为可绘制成图像的温度曲线。敏感性部分受到像素的导热性的限制。大多数市售的热相机都基于微辐射计,但它们仍旧太昂贵而不能在除了军事、环境、高级汽车部件或安全性之外的其他应用中使用。WO2005/071770A2公开了一种发绿光的微腔有机光发射装置(=0LED)。OLED装置包括至少一个发光层,反射器和半透明反射器分别设置在所述发光层的相对侧面上。这些反射器被设置为使得离开微腔OLED的光基本上具有绿色光谱组分。从进行现有技术,本发明基于提供这样的装置的目的,该装置允许使至少一种热力学变量的区域分布在较短时间内成像。本发明还基于制备该装置的方法的目的。通过具有独立权利要求的特征的装置和方法而实现了这些目的。从属权利要求中具体描述了有利的实施方案和改进内容。在用于使至少一种热力学变量的区域分布成像的装置中,发射器包括至少一个电致发光层,过滤器包括至少一个过滤层和电致发光层,并且所述过滤层到粘着顺序的层中。在上下文中,术语“粘着顺序的层”应理解为表示连续序列的层,其由层间的粘合力共同支承。如果一层设置在之前一层的顶部,粘合力可源于化学结合。由于发射器和过滤器形成嵌入到序列的层中的配件,因此离开发射器的光可到达相关联的过滤器而不会离开序列的层,使得可以保持较低的损失,原因在于边界数量最小化。因此,足够的强度可用于在较短时间内实施成像。在优选的实施方案中,热力学变量为配件(由过滤器和发射器形成)的温度。这样装置特别适用于监控温度分布,并且还可以用于在检测器上使场景成像。如果装置被用于照相机,发射器和过滤器形成辐射转化设置。辐射转化设置的温度随着第一波长范围(其集中在辐射改进设置)内的辐射的变化而变化,发射器发射第二波长范围内的辐射。在该情况下,过滤器和发射器的配件起到辐射转化器的作用,其将第一波长范围内的入射辐射转化为第二波长范围内的辐射。特别地,如果第二波长范围内的辐射为可见光,可以使用可见光检测器,使得红外照相机系统可基于通常的CXD或CMOS检测器。在进一步的实施方案中,发射器和过滤器被图案化,使得辐射发射器包括多个发射器元件和过滤器(包括多个过滤器元件)。发射器元件和过滤器元件分别整合到设置在基板上的层的堆叠体中,其中各层与用于使至少一种热力学变量的区域分布成像的像素相关联。通过这种设置,像素可以是热、机械和光去耦的。在另一个实施方案中,所述装置设置有包括多个检测器元件的检测器,其限定用于使至少一种热力学变量的区域分布成像的像素、过滤器元件和发射器元件。检测器元件优选整合到序列的层(其也形成过滤器元件和发射器元件)中。在进一步的实施方案中,包括发射器元件的堆叠体和过滤器元件被凹槽分隔开,使得堆叠体彼此分离。如果热力学变量是围绕所述装置的介质的浓度,凹槽允许介质与堆叠体的侧壁直接接触,从而形成装置的像素。因此,传播长度可保持为较短。如果热力学变量为温度,像素可被凹槽热去耦,使得各个像素可呈现独立的温度。对于发射器和过滤器的辐射转化设置,各种实施方案都是可以的。例如,发射器可改变其在发射器的位置处依赖于热力学变量的发射特性,而过滤器的透射特性保持不变。这样的设置特别适合于下列实施方案热力学变量在发射器的位置处、特别是发射器元件的位置处改变。在另一个实施方案中,过滤器改变其在过滤器(特别是过滤器元件)的位置处依赖于热力学变量的透射特性。该实施方案特别适合于下列实施方案热力学变量在过滤器的位置处呈现不同的数值。还可以将发射器或发射器元件整合到过滤器或相关联的过滤器元件中。例如,过滤器元件可为Fabry-Perot结构,其包括设置在发射器元件的相对侧的至少两个反射器。该设置对于这样的装置是合适的,其中用于发射器元件的材料具有高度依赖于温度的折射率。然而,如果需要在气氛和发射器进行直接交换,过滤器或过滤器元件还可设置在发射器和检测器之间的顺序的层中。相对于发射器元件嵌入过滤器元件中的情况,在该情况下,过滤器可保持为特别简单。过滤器元件可基于所谓的光子晶体,特别在一维光子晶体(例如DistributedBragg反射器(=DBR))上。这种过滤器结构可容易和可靠地制备并提供可预测的透射特性。发射器元件优选基于有机材料。已发现,基于有机材料的发射器元件具有特别强的热光系数,使得可以可靠地检测发射器元件位置处的温度变化。发射器元件可为所谓的0LED,其热光系数足以检测发射器元件位置处的温度变化。发射器元件还可以是发光电容(=LEC)。即使这些发射器元件的热光系数相对较低,过滤器元件的热变化也可以补偿LEC的低热敏感性。检测器优选为(XD或CMOS检测器。在检测光学波长范围内的光的这些装置可低成本地获得,并且可广泛地使用。这些检测器还可以通过将含有发射器元件和过滤器元件的层序列沉积在检测器上个来用作制备红外照相机系统的基础。在该情况下,用于将所需层沉积的温度应该保持在下列水平其避免对检测器的任何损坏。如果发射器元件基于有机材料,制备步骤的温度可保持足够低,使得在沉积有机层的过程中不会损坏检测器。可选择地,预制备的发射器元件可与检测器粘合。下面描述中公开了本发明的另外的优点和性能,其中基于附图详细地描述了本发明的示例性实施方案图1示出红外照相机系统;图2示出通过图1的照相机系统的传感器芯片的检测器的横截面;图3示出图2的传感器芯片的堆叠体的放大剖视图;图4示出图2和3的传感器芯片的俯视图;图5是示出在各种温度下过滤器结构的透射的图;图6示出微腔的垂直入射透射测定与聚合物光致发光(=PL)光谱(从参比样品中收集(上图))和微腔的PL光谱(下图)进行比较的图;图7示出了作为温度的函数的微腔的透射光谱;图8示出各种温度下微腔中嵌入的聚合物的PL光谱;和图9示出图1的传感器芯片的改进像素的横截面。图1示出红外照相机系统1,其用于检测红外辐射2。红外照相机系统1可用于使红外光波长范围内的场景成像。红外光波长范围是波长在SOOnm下的可见光范围和波长在Imm之上的微波范围之间的部分电磁光谱。为了使场景在红外照相机系统1的传感器芯片3上成像,使用图1中没有示出的光学系统。通过该光学系统,场景成像在传感器芯片3的成像表面4上。传感器芯片3将成像表面4上的场景的图像转换为类似或数字图像数据,所述图像数据可提供给与传感器芯片3连接的控制单元5。在图1的实施方案中,控制单元5还与显示单元6连接,在显示单元6上待观察的场景图像显示给红外照相机系统1的用户。图2示出传感器芯片3的横截面。传感器芯片3包括基板7。在基板7上设置控制层8,所述控制层8可包括电路元件,所述电路元件用于设置在检测层10(在控制层8上)中的光敏检测器元件9的读取和控制。检测层10由保护层11覆盖。基板7、控制层8和检测层10形成检测器12。检测器12优选对可见光敏感并且可以是CCD检测器或CMOS检测ο在检测器12上,提供许多堆叠体13。堆叠体13被凹槽14分隔开使得堆叠体13分别设置在相关联的检测器元件9,从而使得堆叠体13阵列对应于检测器元件9阵列。堆叠体13的外表面15对应于传感器芯片3的成像表面4。下面将详细描述的是,碰撞在堆叠体13的外表面15上的红外光由可调谐的发光装置(=TLED)16转化为可见光。由TLED16发射的可见光被检测器元件9检测。因此,TLED16的检测器元件9和堆叠体13和检测器12的像素形成在一起。图3为单个堆叠体13的放大剖视图,去更详细示出TLED16的结构。TLED16包括发射器层18内的发射器17,所述发射器17形成堆叠体13内的发射器元件19。发射器层18还包括发射光的电致发光层20。在堆叠体13内,电致发光层20形成电致发光元件21。TLED16还包括滤光器22,其对由电致发光层20发出的光的波长进行选择。滤光器22包括两个过滤层23和24,它们都包括DistributedBragg反射器(=DBR)的结构。在堆叠体13内,过滤层23和24形成过滤器元件25和26。反射器层23和24由数个材料层构成,所述材料具有不同的折射率,因此提供由电致发光层20发射的光的透射窗的选择。反射器层23和24由这样的材料制成,所述材料的热光学性能是温度依赖性的,因此透射窗根据温度的变化而变化。电致发光层20优选接触接触层27和28,它们形成堆叠体13内的接触29和30。电致发光层20、接触层27和28可形成有机光发射二极管,其通过下列方式制备沉积至少一个有机活性材料层,以及蒸发和/或溅射顶部和底部半透明金属接触层27和28。最后,电致发光层20、接触层27和28还可形成发光电容(=LEC)。有时这种装置还称为电致发光箔。为了改善透明性,接触29和30还可被图案化。最后,TLED16还包括吸收层31,其形成堆叠体13内的吸收元件32。吸收层31提供对于环境改变的增强的敏感性。吸收层31为可任选的层,其可用于增强TLED16的敏感性,并且其由这样的材料制成,所述材料能够吸收红外辐射2,并因此改变改变吸收层31的温度。然后吸收层31中产生的热传递至TLED16的下层。在其他实施方案中,这样的层能够对其他环境条件敏感,因此允许它们的检测。例如,吸收层31中的化学处理还能导致吸收层31中的温度改变。在图3中示出的实施方案中,电致发光层20嵌入可调谐的过滤器22中。由电致发光层20发射的光的波长范围被选择,使得其位于滤光器22(其中嵌入电致发光层20)的透射范围中,这还提供用于其的封装。该波长范围还位于检测器12的敏感范围内。因此,发射器17和过滤器22的排列表示辐射转化器,所述辐射转化器将入射的红外辐射2转化为可见光33。图4为传感器芯片3的外表面15的俯视图。由图3可识别,堆叠体13与网34连接,所述网34含有用于给接触29和30提供所需的电压的导体。给接触29和30提供所需的电压的导体可在传感器芯片3的外周接触接触垫35。应注意,图2至4不是真实比例。电致发光层20的厚度大致为入/2的倍数,其中入/2为过滤器22的最大透射之间的距离。电致发光层的厚度的典型值为在lOOnm至400nm的范围内。过滤层23和24通常由数个厚度为入/4的层构成,这导致厚度在50至200nm之间。为了保持半透明性,接触层27和28的厚度通常为约lOnm。对于传感器芯片3(其检测器12为通常的(XD芯片),像素的横向扩张通常在3X3iim(对于高清晰度应用)至100X100iim之间。如果通常的CMOS芯片被用作检测器12,像素尺寸通常为60X60iim。检测器12通常是使用标准硅技术来制备的。在某些情况下,加工温度可升至至多1300°C。另外的加工步骤包括在500°C至600°C之间进行热处理。为了形成TLED16,可以使用涂敷方法,这必须使温度在150°C的范围内。因此,检测器12的功能性不会受到影响,同时使用检测器12作为基板来形成TLED16。下面将参照图5来描述传感器芯片3的工作原理。图5含有在TLED16的各种温度下的各种检测器12所接收的发射光谱。应注意,升高TLED16的温度,发射光谱移至短波。发射光谱的温度偏移是由于下列事实滤光器22的过滤行为发生变化。由于发射光谱的偏移还导致检测器12检测到的强度的改变,因此通过测定检测器12检测到的光的强度改变可以检测温度的改变。装置相对于温度改变的敏感性可被定义为检测器响应的变化与温度变化的比。检测器响应的变化是由于光滤器的温度依赖性光学性能改变。使用单色光来进行系统敏感性的评价。从单色器中发出的未聚焦光通过滤光器结构被送至CMOS检测器,检测器信号的变化作为过滤器温度的函数而测定。通过考虑涉及的所有像素强度的总的变化来评价系统的敏感性。因此,所有像素的信号被加合。在室温下进行的试验中,对应于敏感性水平40mK的强度变化被确定于信号读取循环,其中积分时间少于1微秒。为了证实TLED16的功能性,研究了与TLED16类似的结构的可热调谐性。试验中使用的结构包括微腔,其由对应于过滤层23和24的两个反射器形成。在微腔中嵌入聚合物。微腔的反射器为DBR,其通过氧化钛和氧化硅的一些对薄膜在低温下进行反应性电子束蒸发来实现。微腔的结构图与PERSAN0,L.;MELE,E.;CINGOLANI,R.andPISIGNAN0,D.:Polarizationmodesplittinginmonolithicpolymermicrocavities,Appl.Phys.Lett.87,031103,2005中报道的一样,不同之处在于不同的层厚度被选择以匹配嵌入的聚合物的发射光谱。沉积在玻璃基板上的底部DBR分别由作为低和高折射率介质的8.5对90nmSiO2和60nmTiO2层构成。对应于电致发光层的层由150nm厚的活性有机半导体层形成。该层由(聚[(9,9-二辛基-2,7-二乙烯撑基亚芴基)_交替-共聚-{2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)1,4-亚苯基}],AmericanDyeSource公司)形成,其从氯仿溶液直接旋转浇铸在底部DBR上。然后将顶部镜(由10.5对Si0x/Ti0x(95/65nm)构成)在低温下蒸发在腔层上。为了检测活性材料的发射是否也随着温度的变化而变化,制备了参比样品,其中将聚合物膜旋转浇铸在相同的用于微腔的玻璃基板上。通过分光光度计(JASC0型V570)在室温下测定垂直入射透射率。为了进行温度依赖性透射测定,通过导热胶带将腔玻璃基板附着于Peltier元件。通过接触样品的PtlOO和IR相机(FLIRSC640)来记录由于加热器引起的温度变化。然后通过下列方式进行透射测定使用100W石英卤素灯和单色器(SpectraPhysicsMC256),并且通过光检测器收集穿过微腔的光。为了设定响应率,没有校对光检测器的信号,尽管还可以观察到主要腔的特征和它们的偏移。通过使用二极管激光器在入射角45°的条件下在402.Snm处激发样品来连续地进行光致发光(=PL)测定。发射通过光栅单色器来分析并且使用电荷耦合器件相机来检测。用于这些测定的系统的带通为0.16nm。通过经导热胶带与腔玻璃基板接触的Peltier元件来提供样品的加热,通过直接附着在样品一边的PtlOO来测定温度。在图6中,腔的垂直入射透射特性36与聚合物PL光谱37(从参比样品中收集(上图))和微腔的PL光谱38(下图)进行比较,所有都是在室温下收集的。图6的上图通过连续线和右边的纵坐标来示出共轭聚合物的室温PL光谱37。该上图还使用点线和左边的纵坐标来示出微腔的透射特性36。大写字母A至D标出了主要特征。下图示出上图的透射特性36和嵌入腔中的聚合物的室温PL光谱38的比较,其中通过连续线和右边的纵坐标来示出PL光谱38。罗马数字标出了PL光谱38的峰微腔I_A、H-B、IV_C和VI-D的PL光谱38的一些峰和透射特性36中的峰之间的关联性可以容易识别。非常明显在腔的透射范围内发生的聚合物发射很低。因此,通过微腔本身的特征通过非常精确的方式来调整聚合物通过微腔的实际发射。微腔的PL光谱38中的峰在一些额外的发射特征方面完美地匹配透射峰,所述发射特征与聚合物荧光线的卷积和腔的透射光谱有关,即与来自聚合物的相对自发发射的阻带增加有关。为了观察在透射(图7)和发射(图8)中的可观察的峰的偏移,进行温度依赖性测定。通过约10°c的阶梯变化,温度在25°C(室温)和65°C之间增加,在所述阶梯变化之间留有足够的时间以达到热稳定。图7示出了作为温度的函数的微腔的透射光谱39连续线图40示出在室温(约25°C)下测定的参比光谱,点图41表示在阶梯为10°C的条件下升温至最终值为65°C的情况下记录的光谱39。标准图上峰附件区域中的插页陡升、所述插页中的箭头表示升温。图8示出各种温度下微腔中嵌入的聚合物的PL光谱38连续线图42示出在室温(约25°C)下测定的参比光谱,点图43表示在阶梯为约10°C的条件下升温至最终值为60°C的情况下记录的光谱。峰附件区域中的插页陡升、所述插页中的箭头表示升温。从参比样品中收集的PL光谱示出没有显著的温度依赖性。因此微腔中观察到的任何行为都可排他性地归因于材料折射率的温度变化。透射特性和PL光谱的所有可识别的特征在升温时蓝移,这对应于负热光系数。我们发现在所有情况下偏移和温度是线性的。线性拟合提供温度和峰波长的相对变化(AX/AT)。结果示于表I中,范围归因于峰的位置测定的误差。透射特性和PL光谱中表现的特征示出随温度的类似的变化,这通过结果可靠性的交叉校验。进行模拟实验来通过程序C0MS0L3.2B.19从报道的测定推断发光聚合物的热光系数值。热光系数定义为材料的折射率随着温度的变化,其由于热膨胀引起的材料的几何形状变化的结合作用,这导致密度变化以及与极化性变化随温度有关的内在变化。氧化物的热膨胀系数可忽略,原因在于它们至少为一个小于内在作用的数量级(与10_4/K相比10_5/K为10_6/K)。相反,在聚合物的情况下,热膨胀显示最重要的作用,这也意味着由上述测定证实,这种系数是负的。对于微腔装置,我们还考虑发光聚合物嵌入腔中,因此其计算的热光系数应该被认为是有效的一个,其中将热膨胀引起的折射率的内在变化和几何形状变化引入。模拟程序允许通过不同折射率的光学透射和反射,因此计算目标范围内的透射光谱。通过改变层的折射率来进行计算,以拟合透射光谱的测定变化。特别地,文献中报道的氧化钛和氧化硅的热光系数值被用作固定的参数,仅有的自由的拟合参数为聚合物热光系数。模拟实验证实线性行为,并因此证实线性拟合的可靠性。对应于透射光谱的不同峰衍生得到各种有效热光系数,其为"(2.05士0.13)10-7K和-(6.32士0.48)10_3/K之间的范围内获得的值,它们至少是高于Ti02的一个数量级。该结果证实聚合物的预计的高的热光系数值,并且其意味着发射的调谐主要由聚合物腔的层限定。较高的热光系数还允许过滤器21的较高的带宽Af。由于信号-噪音比与VAf—致,因此较好的信号-噪音比可在相同的积分时间内获得。使用基于嵌入腔中的聚合物的0LED可产生这样的问题由于操作0LED的功率消耗而产生自加热,这可掩盖由于吸收红外辐射而引起的实际加热。实际上,0LED在约5V的低电压下操作,电流在数mA的级别,因此消耗的功率限制为数十mW。为了检查自加热的影响,通过IR相机来测定0LED表面的实际温度。0LED是经典10的一个,其中活性聚合物为MEH-PPV,其旋转在ITO阳极上并且Al阴极蒸发。其在阈值电压为4.5V和电流为5mA的条件下操作。相机不能检测温度的任何明显的变化。这意味着在操作的五分钟过程中OLED保持为室温。红外照相机系统1可按照多种方式改进。图9示出堆叠体13的改进的实施方案。在该实施方案中,TLED16包括过滤器44,所述过滤器44设置在电致发光层20和检测器12之间。过滤器44内部具有Fabry-Perot过滤器结构。在该实施方案中,吸收层31和电致发光层20之间的距离减少,从而在气氛和电致发光层20之间确定较好的交换。模拟实验表明,工作原理和敏感性不会明显改变,同时具有节省两个制备循环(其是制备两个过滤层23和24所需要的)中的一个的优点,原因在于为了制备过滤器44,仅仅需要一个制备循环。还应认识到,在图9的实施方案中,凹槽14通过保护层11延伸,因此赋予堆叠体13更高的机械、热和光去耦性能。含有过滤器元件和发射器元件的层可被图案化为图4和9中所示的形式。然而,凹槽14也可忽略,使得形成TLED16的层在至少检测器12(覆盖多个检测器元件9)部分上延伸。特别地,堆叠体13可分别在多个检测器元件9上延伸。在某些情况下,如果用于形成TLED16的方法使检测器12即使在没有保护层11的条件下也不受影响,还可以忽略保护层11。还可以在单独基板(其对于红外辐射是透明的)上制备TLED16。在结合检测器12和TLED16之前,含有TLED16的配件在颠倒方向上翻在并置于检测器12上。另外的改进涉及过滤层23和24。取代DBR(其为一维光子晶体)的还可以使用二维或三维光子晶体。除了这些反射器以外还可以使用其他反射结构。除了发射非相干光的TLED16以外,还可以使用相干光源。例如,可以使用发射相干光的光源来取代TLED16。TLED16发射的光还可以通过改变施加于接触29和30的电压来调整。因此可进行锁定检测,其降低环境光(其到达检测器12)的影响。另外,还可以在TLED16和检测器12之间提供附加过滤层以缩小由检测器12检测的光的带宽。由于本文中描述的成像系统是紧凑和可靠的成像系统,因此它们提供许多优点,它们可容易和低成本地制备。成像系统特别适用于获得热成像。但原则上还可使用成像系统以检测其他环境变化(例如湿度或气体浓度),以将它们表示为显示器上的图像。成像系统完全为集成装置,其具有减少的制备步骤、成本和困难,同时包括较小的尺寸、较高的紧凑度和坚固性。因此预计提供最常规红外成像系统的敏感性,同时相对于标准CMOS检测器阵列保持稍大的尺寸和稍高的成本。成像系统的另外的优点为检测器可保持为室温,使得无需像某些常规红外照相机系统(需要在低温下操作)那样进行冷却。成像系统的可能的应用在IR检测领域,特别在与防火操作、军事及警用目标的检测和获得、自动应用和污染检测有关的领域。在该申请的说明书和权利要求书中,除非另有说明,否则单数形式包括多数形式。特别地,在使用不确定的制品时,除非另有说明,否则本申请被理解为涵盖多数形式和单数形式。结合本发明的特定方面、实施方案或实施例所述的特征、整数、特性、化合物或组别被理解为适用于本文中所述的任何其他方面、实施方案或实施例,除非与它们不相容。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>权利要求一种用于使至少一种热力学变量的区域分布成像的装置,包括-能够发射电磁辐射的辐射发射器(17),和-用于过滤电磁辐射的过滤器(22,44),-所述发射器(17)和所述过滤器(22,44)形成这样的排列,所述排列适于在所述排列的位置处依赖所述至少一种热力学变量的区域分布而改进由所述发射器(17)发射的电磁辐射,其特征在于,-所述发射器(17)包括至少一个电致发光层(20),-所述过滤器(22,44)包括至少一个过滤层(23,24),以及-所述电致发光层(19)和所述过滤层(23,24)整合到粘着顺序的层中。2.根据权利要求1所述的装置,其中所述热力学变量为温度。3.根据权利要求2所述的装置,其中所述温度依赖第一波长范围内的辐射(2)的吸收而变化,并且其中所述发射器(17)发射第二波长范围内的辐射(33)。4.根据权利要求3所述的装置,其中所述第一波长范围为红外光波长范围,并且所述第二波长范围为可见光波长范围。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的装置,其中所述过滤器(22,44)包括过滤器元件(25,26)的阵列,所述辐射发射器(17)包括多个发射器元件(19),并且其中所述发射器元件(19)和所述过滤器元件(25,26)分别整合到在基板(12)上设置的层的堆叠体(13)中,各堆叠体形成用于使所述至少一种热力学变量的区域分布成像的像素。6.根据权利要求5所述的装置,其中所述堆叠体(13)由凹槽(14)分隔开。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的装置,其中所述装置设置有包括检测器元件(9)的检测器(12)。8.根据权利要求7所述的装置,其中所述检测器元件(9)分别与所述过滤器元件(25,26)和所述发射器元件(19)相关联。9.根据权利要求5至8中任意一项所述的装置,其中所述发射器元件(19)在所述发射器元件(19)的位置处依赖所述热力学变量改变发射特性。10.根据权利要求5至9中任意一项所述的装置,其中所述过滤器元件(25,26)在所述过滤器(22)的位置处依赖所述热力学变量改变透射特性。11.根据权利要求1至10中任意一项所述的装置,其中所述发射器(17)整合到所述过滤器(22)中。12.根据权利要求1至10中任意一项所述的装置,其中所述过滤器(44)设置在所述发射器(17)和所述检测器(12)之间。13.根据权利要求1至12中任意一项所述的装置,其中所述过滤器(22,44)包括具有至少两个反射器(23,24)的Fabry-Perot结构。14.根据权利要求1至13中任意一项所述的装置,其中所述过滤器(22,44)具有光子晶体的结构。15.根据权利要求1至14中任意一项所述的装置,其中所述发射器(17)基于有机材料。16.根据权利要求15所述的装置,其中所述发射器(17)具有有机光发射装置的结构。17.根据权利要求1至14中任意一项所述的装置,其中所述发射器(17)具有发光电容的结构。18.—种成像装置的制备方法,该方法包括下列步骤_在基板(7)上制备具有检测器元件(9)阵列的检测器(12);-提供发射器(17)和过滤器(22,44),所述发射器(17)和所述过滤器(22,44)形成这样的排列,所述排列用于改进由所述发射器(12)检测的电磁辐射,其特征在于,所述发射器(17)和所述过滤器(22,44)以顺序层的形式设置在所述检测器(12)上。19.根据权利要求18所述的方法,其中所述检测器(12)被保护盖(11)覆盖,在所述保护盖(11)上设置形成所述发射器(17)和所述过滤器(22)的顺序层。20.根据权利要求18或19所述的方法,其中与检测器(12)的制备过程中的情况相比,与所述检测器(12)相关联的层在所述过滤器(22,44)和所述发射器(17)的制备过程中采用较低温度。21.根据权利要求18至20中任意一项所述的方法,其中所述发射器(17)是由有机材料制成的。全文摘要一种用于使至少一种热力学变量的区域分布成像的装置,包括能够发射电磁辐射的辐射发射器(17),和用于过滤电磁辐射的过滤器(19)。所述发射器(17)和所述过滤器(19)形成这样的排列,所述排列适于在所述排列的位置处依赖所述至少一种热力学变量的区域分布而改进由所述发射器(17)发射的电磁辐射。发射器还包括至少一个电致发光层(19),并且所述过滤器设置有至少一个过滤层(20,21)。电致发光层(19)和过滤层(20,21)整合到粘着顺序的层中。所述装置特别适用于红外照相机系统。文档编号H04N5/33GK101803367SQ200880101898公开日2010年8月11日申请日期2008年8月1日优先权日2007年8月2日发明者F·克莱瓦,G·斯卡普,J·米绍尔斯基,P·雷格里奥斯,P·鲁格立,S·赫斯基坦纳申请人:慕尼黑工业大学
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