(57)【要約】      （修正有）【課題】検出器とディスプレイを統合する画像システムの重み、サイズ、コストおよび電力消費の減少を図る。【解決手段】シーンからデータを受け取り、画像をそこから表示するための画像システムは、検出器１０４とディスプレイ１１２を具備する。検出器は、検出器の第１の側面上の複数の検出ピクセルと、反対の第２の側面上または第１の側面上の検出器と検出ピクセルとの間の読み出し回路１１０と、検出器を通じて複数の検出ピクセルに電気的に連結するように構成された複数の検出ビアと、を備える。ディスプレイは、ディスプレイの第１の側面上の複数のディスプレイピクセルと、反対の第２の側面上または第１の側面上のディスプレイとディスプレイピクセルとの間の読み込み回路と、ディスプレイを通じて複数のディスプレイピクセルに電気的に連結するように構成された複数のディスプレイビアと、を含んでいる。読み込み回路は、読み出し回路につなげられる。【選択図】図１
2011028272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーンからデータを受け取り、そこから画像を表示するための画像システムであって、
検出器の第１の側面上の複数の検出ピクセルと、前記検出器の反対の第２の側面上または前記検出器の前記第１の側面上の前記検出器と前記検出ピクセルとの間の読み出し回路と、前記検出器を通じて前記複数の検出ピクセルに電気的な連結性を提供するように構成された複数の検出ビアと、を具備する検出器と、
ディスプレイの第１の側面上の複数のディスプレイピクセルと、前記ディスプレイの反対の第２の側面上または前記ディスプレイの前記第１の側面上の前記ディスプレイと前記ディスプレイピクセルとの間の読み込み回路と、前記読み込み回路は前記読み出し回路につなげられる、前記ディスプレイを通じて前記複数のディスプレイピクセルに電気的な連結性を提供するように構成された複数のディスプレイビアと、を具備するディスプレイと、
を具備する。
【請求項２】
利得およびオフセットを制御するように構成され、前記検出器と前記ディスプレイとの間につながれた補正回路をさらに具備する、請求項１の画像システム。
【請求項３】
表示されるための信号を駆動するように構成され、前記検出器と前記ディスプレイとの間につながれたディスプレイドライバをさらに具備する、請求項１の画像システム。
【請求項４】
前記シーンからデータを得て、前記検出器によって検出するためにデータを光学的に処理するように構成されたイメージングオプティクスをさらに具備する、請求項１の画像システム。
【請求項５】
表示された画像を拡大するように構成された拡大鏡をさらに具備する、請求項１の画像システム。
【請求項６】
前記ディスプレイピクセルの各々は、前記検出ピクセルの対応する１つの後方に配置される、請求項１の画像システム。
【請求項７】
前記検出器および前記ディスプレイは、量子ドットアレイをそれぞれ具備する、請求項１の画像システム。
【請求項８】
前記検出器は、有機生物学的脅威インジケータをさらに具備する、請求項１の画像システム。
【請求項９】
前記検出器は、有機化学的脅威インジケータをさらに具備する、請求項１の画像システム。
【請求項１０】
シーンからのデータを検出し、そこから画像を表示する方法であって、
検出器を利用して前記シーンから前記データを受け取り、前記データを対応する信号に変換することと、
読み出し回路を利用して前記検出器から前記信号を読み出すことと、前記読み出し回路は後方に置かれ、検出器と実質的に同一の広がりを持つ、
読み込み回路を利用して前記読み出し回路からディスプレイに前記信号を読み込むことと、前記読み込み回路は後方に置かれ、読み出し回路と実質的に同一の広がりを持つ、
前記ディスプレイを利用して前記信号に従った画像を表示することと、前記ディスプレイは後方に置かれ、前記読み込み回路と同一の広がりを持つ、
を具備する。
【請求項１１】
後方に置かれ、前記読み出し回路と実質的に同一の広がりを持つ補正回路で信号の利得およびオフセットを制御すること、
をさらに具備する、請求項１０の方法。
【請求項１２】
後方に置かれ、前記読み出し回路と同一の広がりを持つディスプレイドライバ回路を利用して前記信号に従って前記ディスプレイを駆動すること、
をさらに具備する、請求項１０の方法。
【請求項１３】
前記ディスプレイは、テキストを表示する、請求項１０の方法。
【請求項１４】
前記検出器および前記ディスプレイは、有機発光ダイオードアレイをそれぞれ具備する、請求項１０の方法。
【請求項１５】
各ダイを通じて機械的および電気的な連結性を提供するように構成されたダイの垂直に統合されたスタックであって、
複数の検出ピクセルと、検出ダイによって前記検出ピクセルに電気的な連結性を提供するように構成された複数の検出ビアと、を具備する検出ダイと、
ディスプレイダイの第１の側面上の複数のディスプレイピクセルと、前記ディスプレイダイの反対の第２の側面上のディスプレイドライバ回路と、前記ディスプレイダイを通じて前記ディスプレイピクセルに電気的な連結性を提供するように構成された複数のディスプレイビアと、を具備するディスプレイダイと、
検出ダイおよびディスプレイダイの間につながれ、前記検出ダイおよび前記ディスプレイダイと同一の広がりを持ち、前記検出ダイから検出データを読み出すように構成された読み出し回路と読み出し回路ダイを通じて前記読み出し回路のための電気的な連結性を提供するように構成された複数の読み出しビアとを具備する読み出し回路ダイと、
を具備し、
前記読み出し回路ダイの前記読み出し回路は、前記ディスプレイダイの前記ディスプレイドライバ回路とつなげられる。
【請求項１６】
前記読み出し回路ダイは、前記ディスプレイドライバ回路に表示データを読み込むように構成された読み込み回路をさらに具備する、請求項１５のダイの垂直に統合されたスタック。
【請求項１７】
利得およびオフセットを制御するように構成され、前記読み出し回路ダイおよび前記ディスプレイダイの間につなげられ、前記読み出し回路ダイおよび前記ディスプレイダイと同一の広がりを持つ補正回路ダイをさらに具備する、請求項１５のダイの垂直に統合されたスタック。
【請求項１８】
シーンからデータを受け取り、そこから画像を表示するための画像システムであって、
読み出し回路の第１の側面上の複数の検出ピクセルと、前記読み出し回路の反対の第２の側面上または前記読み出し回路の前記第１の側面上の前記検出ピクセルと前記読み出し回路との間の読み出し回路と、前記読み出し回路を通じて前記検出ピクセルに電気的な連結性を供給するように構成された複数の検出ビアと、を具備する読み出し回路と、
読み込み回路の第１の側面上の複数のディスプレイピクセルと、前記読み込み回路の第１の側面の反対の第２の側面上または前記読み込み回路の前記第１の側面上の前記ディスプレイピクセルと読み込み回路との間の読み込み回路と、前記読み込み回路を通じて前記ディスプレイピクセルのために電気的な連結性を供給するように構成された複数のディスプレイビアと、を具備する読み込み回路と、
を具備し、 
前記読み込み回路の読み込み回路は、前記読み出し回路の前記読み出し回路とつなげられる。
【請求項１９】
前記検出ピクセルは、複数の検出ピクセル定義パッドによって定義される、検出ピクセル定義パッドの各々は、前記検出ビアの１つとつなげられる、前記ディスプレイピクセルは、複数のディスプレイピクセル定義パッドによって定義される、前記ディスプレイピクセル定義パッドの各々は、前記ディスプレイビアの１つとつなげられる、請求項１８の画像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出器とディスプレイをそこに統合する画像システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シーンから像を得て、かつ観察者へ画像または他の関連するデータのいずれかを表示するために、検出器とディスプレイは、多数の出願の中で広く使用された。 
様々なスタンド・アロンの検出器は、視覚的でおよび／または赤外線周波数帯の放射線および／またはエネルギーを検出するために開発されている。さらに、様々なスタンド・アロンのディスプレイは、観察者へ全ての関連するデータを表示するために開発されている。 
いくつかの出願では、画像システムを作成するために、検出器およびディスプレイを組み合わせることは有利である。画像システムは、一般に、アナログ信号をディジタル信号に変換することを、読み出しおよび処理回路に要求する。画像システムは、さらに一般に、ディジタル信号を、ディスプレイを駆動するのに適切な信号または信号のセットに変換することを、処理およびドライバ回路に要求する。画像を検出するために複数のピクセルを有する検出器の性質により、また、画像を表示するために複数のピクセルを有するディスプレイの性質により、従来方式は、検出器からプロセッサおよび／または処理のための補正回路まで転送された信号を多重化し、ディスプレイおよび／またはディスプレイドライバへの処理された信号を逆多重化する。多重化回路は、カラムアンプ、サンプル及び保持回路、出力ドライバおよびクロック回路を含んでいてもよい。逆多重化回路は、同様の回路を含んでいてもよい。さらに、従来方式は、これらの様々な回路の機能を提供するために、検出器とディスプレイの外部のエレクトロニクスおよびケーブルに要求する。従って、従来の画像システムは、一般に、検出器パッケージ、ディスプレイパッケージ、外部処理／増幅回路、ケーブル、および検出器パッケージと外部処理／増幅回路の間の相互接続を要求する。さらに、検出器パッケージは、利得とＤＣオフセットの機能の駆動および補正を行なうために要求されてもよい。 
その結果生じる従来の画像システムは、比較的大きく、サイズ、重み、電力、コストおよび／またはシステムの複雑さを最小にしなければならないアプリケーションに適さないかもしれない。
【発明の概要】
【０００３】
本発明による典型的な実施形態は、統合された検出器およびディスプレイシステムとその方法を提供する。方法とシステムは、オフチップ・プロセッサへの多重化および逆多重化が必要でないような、ディスプレイに検出器をここに直接統合し、その結果、重み、サイズ、コストおよび電力消費を減少する。
【０００４】
本発明に従う実施形態によれば、シーンからデータを受け取り、画像をそこから表示するための画像システムが示される。画像システムは、検出器とディスプレイを含んでいる。検出器は、検出器の第１の側面上の複数の検出ピクセルと、検出器の反対の第２の側面上または検出器の第１の側面上の検出器と検出ピクセルとの間の読み出し回路と、検出器を通じて複数の検出ピクセルに電気的な連結性を提供するように構成された複数の検出ビアと、を含んでいる。ディスプレイは、ディスプレイの第１の側面上の複数のディスプレイピクセルと、ディスプレイの反対の第２の側面上またはディスプレイの第１の側面上のディスプレイとディスプレイピクセルとの間の読み込み回路と、ディスプレイを通じて複数のディスプレイピクセルに電気的な連結性を提供するように構成された複数のディスプレイビアと、を含んでいる。読み込み回路は、読み出し回路につなげられる。
【０００５】
画像システムは、利得およびオフセットを制御するように構成され、検出器とディスプレイの間につながれた補正回路をさらに含んでもよい。
【０００６】
画像システムは、検出器とディスプレイの間に表示され連結されるための信号を駆動するように構成されたディスプレイドライバをさらに含んでもよい。
【０００７】
本発明に従う別の実施形態によれば、シーンからのデータを検出し、画像をそこから表示する方法が示される。最初に、シーンからのデータは、検出器を利用して受け取られる。データは、対応する信号に変換される。信号は、後方に置かれ、検出器と実質的に同一の広がりを持つ読み出し回路を利用して、検出器から読み出す。信号は、後方に置かれ、読み出し回路と実質的に同一の広がりを持つ読み込み回路を利用して、読み出し回路からディスプレイに読み込まれる。画像は、後方に配置され、読み込み回路と実質的に同一の広がりを持つディスプレイを利用して、信号に従って表示される。
【０００８】
まだ本発明に従う別の実施形態によれば、各ダイを通じて機械的および電気的な連結性を提供するように構成されたダイの垂直に統合されたスタックが示される。ダイの垂直に統合されたスタックは、検出ダイを含んでいる。検出ダイは、複数の検出ピクセルと、検出ダイによって検出ピクセルに電気的な連結性を提供するように構成された複数の検出ビアと、を含んでいる。ダイの垂直に統合されたスタックは、ディスプレイダイをさらに含んでいる。ディスプレイダイは、ディスプレイダイの第１の側面上の複数のディスプレイピクセルと、ディスプレイダイの反対の第２の側面上のディスプレイドライバ回路と、ディスプレイダイを通じてディスプレイピクセルに電気的な連結性を提供するように構成された複数のディスプレイビアと、を含んでいる。ダイの垂直に統合されたスタックは、検出ダイおよびディスプレイダイの間につながれ、検出ダイおよびディスプレイダイと同一の広がりを持つ読み出し回路ダイをさらに含んでいる。読み出し回路ダイは、検出ダイから検出データを読み出すように構成された読み出し回路と、読み出し回路ダイを通じて読み出し回路のための電気的な連結性を提供するように構成された複数の読み出しビアと、を具備する。読み出し回路ダイの読み出し回路は、ディスプレイダイのディスプレイドライバ回路とつなげられる。
【０００９】
本発明に従う別の実施形態によれば、シーンからデータを受け取り、画像をそこから表示するための画像システムが示される。画像システムは、読み出し回路と読み込み回路とを含んでいる。読み出し回路は、読み出し回路の第１の側面上の複数の検出ピクセルと、読み出し回路の反対の第２の側面上または読み出し回路の第１の側面上における検出ピクセルと読み出し回路との間の読み出し回路と、読み出し回路を通じて検出ピクセルに電気的な連結性を供給するように構成された複数の検出ビアと、を含んでいる。読み込み回路は、読み込み回路の第１の側面上の複数のディスプレイピクセルと、読み込み回路の第１の側面の反対の第２の側面上または読み込み回路の第１の側面上におけるディスプレイピクセルと読み込み回路との間の読み込み回路と、読み込み回路を通じてディスプレイピクセルのために電気的な連結性を供給するように構成された複数のディスプレイビアと、を含んでいる。読み込み回路の読み込み回路は、読み出し回路の読み出し回路とつなげられる。
【００１０】
検出ピクセルは、複数の検出ピクセル定義パッドによって定義される。検出ピクセル定義パッドの各々は、検出ビアの１つとつなげられる。ディスプレイピクセルは、複数のディスプレイピクセル定義パッドによって定義される。ディスプレイピクセル定義パッドの各々は、ディスプレイビアの１つとつなげられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付の図面は、明細書と共に、本発明の典型的な実施形態を説明し、記述と共に、本発明の原理について説明に役立つ。
【図１】図１は、本発明の実施形態に従う統合された検出器およびディスプレイシステムの概要のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態に従う統合された検出器およびディスプレイシステムの概要のブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従って、シーンからのデータを検出し、そこから画像を表示する方法の流れ図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態に従って、シーンからのデータを検出し、そこから画像を表示する方法の流れ図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態に従う統合された検出器およびディスプレイシステムの概要の断面のブロック図である。
【発明の詳細な説明】
【００１２】
次の詳細な記述では、本発明のある典型的な実施形態だけが、実例の方法によって、示され記述される。当業者が認識するように、発明は様々な形式で具体化され、ここに述べられた実施形態に限定されるとして解釈されるべきでない。さらに、本出願のコンテキスト中で、エレメントが別のエレメント「の上で」と言及される場合、それは、別のエレメントの上に直接ある、または、それらの間に置かれた１つ以上の介在するエレメントを備えて別のエレメントの上に間接的にある。参照番号は、明細書の全体にわたって同様のレメントに指定する。
【００１３】
従って、本発明の実施形態に従う統合された検出器およびディスプレイシステムが示される。典型的な実施形態では、検出器とディスプレイの統合が達成され、それによって、オフチップ・プロセッサ間の多重化および逆多重化を不必要にする。したがって、重み、サイズ、コストおよび電力消費が減少された、本発明の実施形態に従う統合された検出器およびディスプレイシステムが提供される。
【００１４】
図１〜５を参照して、検出器およびディスプレイの様々な実施形態がインプリメントされる。例えば、検出器とディスプレイは、読み出しまたは読み込み回路ダイのある側面上の薄膜である。他の実施形態では、検出器は、検出ダイを含んでいる。また、ディスプレイは、ディスプレイダイを含んでいる。検出ダイは、読み出し回路を含んでいてもよい、その場合には、読み出し回路ダイは不必要である。また、ディスプレイダイは、読み込み回路を含んでいてもよい。その場合には、読み込み回路ダイは不必要である。ここで記述された多くの他の配置は、本発明の実施形態に従う、統合された検出器およびディスプレイシステムおよび方法で実行されてもよい。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に従う、統合された検出器およびディスプレイシステムのブロック図である。
【００１６】
図１を参照して、統合された検出器およびディスプレイシステム１０、イメージングオプティクス１０２、検出器１０４、有機生物学的脅威膜（organic biological threat film）１０６、有機化学的脅威膜（organic chemical threat film）１０８、読み出し回路１１０、ディスプレイ１１２および拡大鏡１１４を含んでいる。上記のエレメントの１つ以上は、ダイ（例えば、半導体基板、チップ、ウェハなど）上に置かれ、接合され、および／またはダイの垂直に統合されたスタックを形成するために電気的につなげられてもよい。
【００１７】
イメージングオプティクス１０２は、シーンからの放射線および／またはエネルギーを光学的に処理する。例えば、イメージングオプティクス１０２は、様々な波長における放射線または他のタイプのエネルギーを得るように構成された任意のタイプの光学系である。イメージングオプティクス１０２は、シーンから噴出する赤外線を得るように構成された赤外線センサを含んでいてもよい。普通の当業者の一人は、画像システム１００のシステム・パラメータおよび所望のアプリケーションが、利用されるためのイメージングオプティクスのタイプを指示することを理解するだろう。
【００１８】
検出器１０４は、放射線を受け取り、放射線を信号に変換する。例えば、検出器２０４は、焦点面アレイとして用意された量子ドット検出器のアレイである。他の実施形態では、検出器１０４は、焦点面アレイまたは放射線の所望の帯域幅に反応し易い検出器の他のアレイとして用意された有機発光ダイオードを含んでいる。実施形態では、量子ドット検出器は、約０．４μｍと１．９μｍとの間の波長に対応する２０ミクロンのピッチおよびセンス・エネルギーを有している。普通の当業者の一人は、システムデザインコンシダレイションが、放射線の所望の帯域幅、故に材料およびそれらのコンポーネントを指示することを理解するだろう。
【００１９】
検出器１０４をまだ参照して、検出器１０４は、検出器の第１の側面上に複数の検出ピクセルと、検出器１０４を通じて検出ピクセルに電気的な連結性を供給するように構成された複数の検出ビアと、を含んでいる。例えば、検出器１０４は、検出ダイ（例えば、半導体基板、チップ、ウェハなど）を含んでいる。
【００２０】
有機生物学的脅威膜１０６は、センサで生物兵器（biological agent）を感知するようにかつ検出された生物兵器に対応する信号を提供するように、構成される。例えば、有機生物学的脅威膜１０６は、細菌胞子（bacterial spore）のような生物兵器を感知する。実施形態では、有機生物学的脅威膜１０６が、検出器１０４から離されるように、図１で描かれる間、有機生物学的脅威膜１０６は検出器１０４に統合される。
【００２１】
有機化学的脅威膜１０８は、センサで化学物質を感知するようにかつ検出された化学物質に対応する信号を提供するように、構成される。例えば、有機化学的脅威膜１０８は、有用な分析データを提供または環境に有害な化学物質を発見するするかもしれない、化学物質を感知する。有機化学的脅威膜１０８が、検出器１０４と離れるように、図１に描かれる間、実施形態では、有機化学的脅威膜１０８は検出器１０４に統合される。
【００２２】
読み出し回路１１０は、検出器１０４、有機生物学的脅威膜１０６および有機化学的脅威膜１０８から信号を受け取る。例えば、読み出し回路１１０は、ダイ（例えば、半導体基板、チップ、ウェハなど）である。従って、ダイの垂直に統合されたスタックは、検出ダイ、読み出し回路ダイおよびディスプレイダイを含んでいる。図１の記述された実施形態では、読み出し回路１１０は、検出器１０４に対向する側面またはディスプレイ１１２に対向する反対の側面上に読み出し回路を含んでいる。読み出し回路が検出器１０４に対向する側面上に置かれる場合、読み出し回路１１０は、ディスプレイ１１２に対向する反対の側面上に読み込み回路をさらに含んでいてもよい。
【００２３】
または、別の実施形態では、読み出し回路は、ディスプレイ１１２に対向する読み出し回路１１０の反対の側面上に置かれる。また、ディスプレイ１１２は、読み込み回路を含んでいる。さらに、別の実施形態では、検出器１０４は、検出器の第１の側面上の読み出し回路または検出器１０４の反対の第２の側面上の読み出し回路のいずれかを含んでいる。この実施形態では、読み出し回路が検出器１０４に統合されるので、読み出し回路１１０は存在しない。
【００２４】
例えば、読み出し回路は、ＣＭＯＳ集積回路を形成するために、読み出し回路１１０の一方の側面上に相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）層から形成される。
【００２５】
図１をまだ参照して、実施形態中で、読み込み回路は、読み出し回路（例えば、読み込み回路ダイ）の一方の側面上に置かれる。
【００２６】
ディスプレイ１１２は、信号を受け取るようにかつ信号に対応する画像をディスプレイ１１２上に表示するように、構成される。例えば、ディスプレイ１１２は、画像を表示するのに適切なアレイとしてアレンジされたディスプレイピクセルアレイを含む任意のタイプのディスプレイである。普通の当業者の一人は、ディスプレイのタイプがシステム環境および全体的な設計特性に依存して選ばれると理解するだろう。例えば、量子ドットのアレイは、比較的小さいサイズの量子ドットのため、コンパクトな装置を要求するシステムにふさわしい。図１に描かれた本発明に従う実施形態では、ダイの垂直に統合されたスタックは、検出ダイ、読み出し回路ダイおよびディスプレイダイを含んでいる。この場合、読み出し回路は、読み出し回路と読み込み回路とを含んでいてもよい。または、読み出し回路は、読み出し回路を含んでいてもよい。また、ディスプレイは、読み込み回路を含んでいる。
【００２７】
画像システム１００が読み込み回路ダイを含んでいる場合、ダイの垂直に統合されたスタックは、検出ダイ、読み出し回路ダイ（読み出し回路が検出ダイの上でインプリメントされないと仮定して）、読み込み回路ダイおよびディスプレイダイを含んでいる。さらに、別の実施形態では、読み込み回路は、ディスプレイドライバ回路を含んでいてもよい。
【００２８】
拡大鏡１１４は、人間の目によって見るのに適したサイズへ、ディスプレイ１１２によって表示された画像を拡大する。例えば、統合された検出器およびディスプレイシステムは、軍人のヘルメットにマウントされる。この場合、拡大鏡１１４は、非常に短距離（例えば、数センチメートル）から、ディスプレイ１１２によって表示された画像を拡大する。拡大鏡１１４が、さらに短距離（例え、１センチメートル未満）から、ディスプレイ１１２によって表示された画像を拡大するように、統合された検出器およびディスプレイシステムは、マウントされてもよい。普通の当業者の一人は、拡大鏡１１４の様々な配置がシステムの設計選択および特徴に依存する可能性があることを理解するだろう。
【００２９】
図２は、本発明の別の実施形態に従う、統合された検出器およびディスプレイシステムを説明するブロック図である。
【００３０】
図２を参照して、統合された検出器およびディスプレイシステム２００は、イメージングオプティクス２０２、検出器２０４、有機生物学的脅威膜２０６、有機化学的脅威膜２０８、読み出し回路２１０、補正回路２１２、ディスプレイドライバ２１４、ディスプレイ２１６および拡大鏡２１８を含んでいる。上記のエレメントの１つ以上は、ダイ（例えば、半導体基板、チップ、ウェハなど）上に置かれ、（例えば、機械的に連結されて）接合され、ダイの垂直に統合されたスタックを形成するために電気的につなげられてもよい。
【００３１】
イメージングオプティクス２０２は、シーンからの放射線および／またはエネルギーを光学的に処理する。例えば、イメージングオプティクス２０２は、様々な波長における放射線または他のタイプのエネルギーを得るための任意のタイプの光学系である。イメージングオプティクス２０２は、シーンから噴出する赤外線を得るための赤外線センサを含んでいてもよい。普通の当業者の一人は、画像システム２００のシステム・パラメータおよび所望のアプリケーションが、利用されるためのイメージングオプティクスのタイプを指示することを理解するだろう。
【００３２】
検出器２０４は、放射線を受け取り、放射線を信号に変換する。例えば、検出器２０４は、任意の適切なタイプの検出器である。検出器２０４は、焦点面アレイとして用意された量子ドット検出器のアレイである。他の実施形態では、検出器２０４は、焦点面アレイまたは放射線の所望の帯域幅に反応し易い検出器の他のアレイとして用意された有機発光ダイオードを含んでいる。実施形態では、量子ドット検出器は、約０．４μｍと１．９μｍとの間の波長に対応する２０ミクロンのピッチおよびセンス・エネルギーを有している。普通の当業者の一人は、システムデザインコンシダレイションが、放射線の所望の帯域幅、故に材料および検出器１０４のために使用されたコンポーネントを指示することを理解するだろう。
【００３３】
検出器２０４をまだ参照して、検出器２０４は、検出器の第１の側面上に複数の検出ピクセルと、検出器２０４を通じて検出ピクセルに電気的な連結性を供給するための複数の検出ビアと、を含んでいる。例えば、検出器２０４は、検出ダイ（例えば、半導体基板、チップ、ウェハなど）を含んでいる。
【００３４】
有機生物学的脅威膜２０６は、センサで生物兵器を感知し、検出された生物兵器に対応する信号を提供する。例えば、有機生物学的脅威膜２０６は、細菌胞子のような生物兵器を感知する。実施形態では、有機生物学的脅威膜２０６が、検出器２０４から離されるように、図２で描かれる間、有機生物学的脅威膜２０６は検出器２０４に統合される。
【００３５】
有機化学的脅威膜２０８は、センサで化学物質を感知するようにかつ検出された化学物質に対応する信号を提供するように、構成される。例えば、有機化学的脅威膜２０８は、有用な分析データを提供または環境に有害な化学物質を発見するするかもしれない、化学物質を感知する。有機化学的脅威膜２０８が、検出器２０４と離れるように、図２に描かれる間、実施形態では、有機化学的脅威膜２０８は検出器２０４に統合される。
【００３６】
読み出し回路２１０は、検出器２０４、有機生物学的脅威膜２０６および有機化学的脅威膜１０８から信号を受け取る。例えば、読み出し回路２１０はダイ（例えば半導体基板、チップ、ウェハなど）である。図２の記述された実施形態では、読み出し回路２１０は、検出器２０４に対向する側面またはディスプレイ２１２に対向する反対の側面上に読み出し回路を含んでいる。読み出し回路２１０は、ディスプレイ２１２に対向する反対の側面上に読み込み回路をさらに含んでいてもよい。
【００３７】
別の実施形態では、読み出し回路は、ディスプレイ２１６に対向する読み出し回路２１０の反対の側面上に置かれる。また、ディスプレイ２１６は、読み込み回路を含んでいる。このおよび他の実施形態では、読み出し回路は、ＣＭＯＳ集積回路を形成するために、読み出し回路２１０の一方の側面上にＣＭＯＳ層から形成される。
【００３８】
図２をまだ参照して、実施形態中で、読み込み回路は、読み込み回路（例えば、読み込み回路ダイ）の一方の側面上に置かれる。実施形態では、検出器２０４は、検出器２０４の第１の側面上の読み出し回路または検出器２０４の反対の第２の側面上の読み出し回路のいずれかを含んでいる。この実施形態では、読み出し回路が検出器２０４に統合されるので、読み出し回路２１０は存在しない。
【００３９】
補正回路２１２は、読み出し回路の読み出し信号を読み出す利得およびオフセットを制御するように構成される。例えば、検出器２０４によって出力された信号および読み出し回路２１０によって補正回路２１２に読み出された信号は、大きさが比較的低く（例えばピコアンプ）、ディスプレイ２１６上で表示するのに適するように、高い大きさ（例えば、ミリアンペア）に補正回路２１２によって増幅されなければならない。さらに、補正回路２１２は、生成されたＤＣオフセットを修正するために、検出器２０４から読み出された信号にオフセットを適用してもよい。実施形態では、補正回路２１２は、ダイ（例えば、半導体基板、チップ、ウェハなど）である。したがって、補正回路２１２は、ダイのある側面からダイの反対の側面に電気的な連結性を供給するように構成された複数のビアを含んでいる。従って、補正回路ダイは、ある側面上の読み出し回路および別の側面上の読み込み回路につなげられる。
【００４０】
別の実施形態では、別のダイ（例えば、検出ダイ、読み出し回路ダイ、読み込み回路ダイ、ディスプレイダイ）は、読み出し信号の利得およびオフセットを制御してもよい。この場合、補正回路２１２は、必要ではない。しかしながら、普通の当業者の一人は、個別の補正回路ダイがシステム設計原理に基づいて好都合な場合を、理解するだろう。
【００４１】
ディスプレイドライバ２１４は、ディスプレイ２１６への駆動信号を生成し送信する。例えば、有機発光ダイオードのアレイは、従来の駆動波形を使用して駆動されてもよい。普通の当業者の一人は、ディスプレイ２１６のタイプがディスプレイ２１６の可能な駆動方法を指示すると理解するだろう。
【００４２】
ディスプレイ２１６は、駆動信号を受け取り、駆動信号に対応するディスプレイ１１２上に画像を表示する。例えば、検出器２１２は、画像を表示するのに適切なアレイとしてアレンジされたディスプレイピクセルアレイを含む任意のタイプのディスプレイである。普通の当業者の一人は、ディスプレイのタイプがシステム環境および全体的な設計特性に依存して選ばれると理解するだろう。例えば、量子ドットアレイは、量子ドットの比較的小さなサイズのため、コンパクトな装置を要求するシステムに適している。図２に従う実施形態では、ダイの垂直に統合されたスタックは、検出ダイ、読み出し回路ダイおよびディスプレイダイを含んでいる。この場合、読み出し回路は、読み出し回路および読み込み回路を含んでいてもよい。または、読み出し回路２１０は、読み出し回路を含んでいてもよい。また、ディスプレイ２１６は、読み込み回路を含んでいる。
【００４３】
画像システム２００は、検出ダイ、読み出し回路ダイ、補正回路ダイ、ディスプレイドライバダイおよびディスプレイダイを含むダイの垂直に統合されたスタックを特定する。
【００４４】
拡大鏡２１８は、人間の目によって見るのに適したサイズへ、ディスプレイ１１２によって表示された画像を拡大する。例えば、統合された検出器およびディスプレイシステムは、軍人のヘルメットにマウントされる。この場合、拡大鏡２１８は、非常に短距離（例えば、数センチメートル）から、ディスプレイ２１６によって表示された画像を拡大する。拡大鏡２１８が、さらに短距離（例え、１センチメートル未満）から、ディスプレイ１１２によって表示された画像を拡大するように、統合された検出器およびディスプレイシステムは、マウントされてもよい。普通の当業者の一人は、拡大鏡２１８の様々な配置がシステムの設計選択および特徴に依存する可能性があることを理解するだろう。
【００４５】
図３は、本発明の実施形態に従って、シーンからデータを検出し、そこから画像を表示する方法を説明する流れ図である。
【００４６】
今図３を参照して、ブロック３０２では、データは、検出器を利用して、シーンから受け取られる。受信データは、対応する信号に変換される。例えば、信号は、ピコアンプのパワー振幅を持っていてもよい。検出器は、検出器を通じて検出ピクセルアレイに電気的な連結性を供給するために、検出器の第１の側面上の複数の検出ピクセルおよび複数の検出ビアを含んでいる。さらに、検出器は、有機生物学的脅威膜および／または有機化学的脅威膜を含んでいてもよい。
【００４７】
ブロック３０４では、信号は、読み出し回路を利用して、検出器から読み出される。例えば、読み出し回路は、後方に置かれ、検出器と実質的に同一の広がりを持つ。読み出し回路は、検出器（例えば、検出器１０４および２０４）に統合されてもよいし、または読み出し回路（例えば、読み出し回路１１０および２１０）に独立して含まれていてもよい。例えば、検出器は、検出器の別の側面で検出器の第１の側面上に電気的に検出ピクセルをつなぐ複数の検出ビアを有する検出ダイを含んでいる。読み出し回路が検出器に統合される場合、検出ビアは、検出器の第１の側面上の検出ピクセルと検出器の別の側面上の読み出し回路との間の電気的な連結性を提供する。
【００４８】
ブロック３０６では、信号は、読み込み回路を利用して、ディスプレイに読み込まれる。読み込み回路は、読み出し回路から信号を受け取る。例えば、読み込み回路は、後方に置かれ、読み出し回路と実質的に同一の広がりを持つ。読み込み回路は、読み出し回路と電気的および機械的に連結されられてもよい（例えば図５）。または、読み込み回路は、読み込み回路ダイの一方の側面上に置かれ、読み出し回路およびディスプレイに電気的につなげられる。読み込み回路がディスプレイに対向する読み込み回路ダイの側面上に置かれる場合、読み込み回路は、複数のビアによって読み出し回路に電気的につなげられる。読み込み回路ダイの複数のビアは、ディスプレイに対向する読み込み回路ダイの側面と読み出し回路に対向する読み込み回路ダイの反対の側面との間の電気的な連結性を提供する。
【００４９】
ブロック３０８では、画像は表示される。画像は、読み込み回路から送信された信号に対応する。画像は、例えば、生物学的または化学的脅威を示すために、離れたシーンの画像を提供し、色のような警告信号を組込む、テキストを含んでいる。当業者の一人は、画像の内容が全体的なシステム設計および必要条件によって影響されると理解するだろう。
【００５０】
図４は、本発明の別の実施形態に従って、シーンからデータを検出し、そこから画像を表示する方法を説明する流れ図である。
【００５１】
今図４を参照して、ブロック４０２では、データは、検出器を利用して、シーンから受け取られる。受信データは、対応する信号に変換される。例えば、信号は、ピコアンプのパワー振幅を持っていてもよい。検出器は、検出器を通じて複数の検出ピクセルに電気的な連結性を供給するように構成された、検出器の第１の側面上の複数の検出ピクセルおよび複数の検出ビアを含んでいる。例えば、検出器は、検出器の第１の側面上の検出ピクセルを検出器の反対の側面に電気的に結び付ける複数の検出ビアを有する検出ダイを含んでいる。さらに、検出器は、有機生物学的脅威膜および／または有機化学的脅威膜を含んでいてもよい。
【００５２】
ブロック４０４では、信号は、読み出し回路を利用して、検出器から読み出される。例えば、読み出し回路は、後方に置かれ、検出器と実質的に同一の広がりを持つ。読み出し回路は、検出器（例えば、検出器１０４および２０４）に統合されてもよいし、または読み出し回路（例えば、読み出し回路１１０および２１０）に独立して含まれていてもよい。読み出し回路が検出器に統合される場合、検出ビアは、検出器の第１の側面上の検出ピクセルと検出器の反対の側面上の読み出し回路との間の電気的な連結性を提供する。読み出し回路が読み出し回路に統合される場合、読み出し回路は、後方に置かれ、検出器と実質的に同一の広がりを持つ。また、複数のビアは、読み出し回路のある側面と読み出し回路の反対の別の側面との間の電気的な連結性を提供する。例えば、読み出し回路は、読み出し回路ダイを含んでいる。
【００５３】
ブロック４０６では、信号は、補正回路を利用して、利得およびオフセットのために補正される。例えば、補正回路は、後方に置かれ、読み出し回路と実質的に同一の広がりを持つ。補正回路は、補正回路ダイの１つまたは両面に置かれてもよい。同様に、別のダイにおいて、補正回路が読み出し回路に対向する補正回路ダイの側面上にある場合、ディスプレイに対向する補正回路ダイの反対の側面は、複数のビアで補正回路ダイを通じて補正回路にディスプレイを電気的につなぐためのコンタクトを含んでいる。補正回路ダイの複数のビアは、読み出し回路に対向する側面とディスプレイに対向する反対の側面との間の電気的な連結性を提供するように構成される。
【００５４】
ブロック４０８では、ディスプレイは補正された信号に従って駆動される。ディスプレイは、後方に置かれ、補正回路と実質的に同一の広がりを持つディスプレイドライバ回路を利用して、駆動されてもよい。例えば、ディスプレイドライバ回路は、補正回路とディスプレイとの間の電気的な連結性を提供するように構成された複数のビアを有するディスプレイドライバダイ上に置かれる。ディスプレイドライバダイは、さらに補正回路に対向する側面上に置かれた読み込み回路を含んでいてもよい。読み込み回路は、補正回路から信号を受け取る。例えば、読み込み回路は、後方に置かれ、補正回路と実質的に同一の広がりを持つ。他の実施形態のように、補正回路は、補正回路ダイを含んでいる補正回路の１つまたは両面上に置かれてもよい。
【００５５】
ブロック４１０では、画像は、表示される。例えば、画像は、読み込み回路から読み込まれた信号に対応する。画像は、ディスプレイを利用して表示される。例えば、ディスプレイは、ディスプレイダイを含んでいる。ディスプレイダイは、ディスプレイダイの１つまたは両面上でディスプレイドライバ（例えばドライバ回路）を含んでいてもよい。または、ディスプレイドライバは、ディスプレイドライバダイの１つまたは両側上に含まれていてもよい。画像は、例えば、生物学的または化学的な脅威を示すために、シーンの画像を提供し、色、フラッシュなどのような警告信号を組込む、テキストを含んでいる。通常の技術のうちの１つは、画像の内容が全体的なシステム設計および必要条件によって示されると理解するだろう。
【００５６】
図５は、本発明の別の実施形態に従う統合された検出器およびディスプレイシステムの概要の断面のブロック図である。
【００５７】
図５を参照して、統合された検出器およびディスプレイシステム５００は、複数の量子ドット検出器５０４を有する検出器５０２、検出ピクセル定義パッド５０６、充填層５０８、読み出し回路ダイ５１０、複数の検出ビア５１２、導体材料５１４、絶縁材料５１６、読み出し回路５１８、読み込み回路５２０、読み込み回路ダイ５２２、複数のディスプレイビア５２４、ディスプレイピクセル定義パッドは５２６、複数の有機発光ダイオード５３０を有するディスプレイ５２８を含んでいる。統合された検出器およびディスプレイシステム５００における読み出し側面と読み込み側面との間の境界は、量子ドット検出器５０４と有機発光ダイオード５３０との間でほぼ中途のラインでクロスハッチングに対向することにより確認される。
【００５８】
検出器５０２は、放射線を受け取り、かつ放射線を信号に変換するように、構成される。この実施形態では、検出器５０２は、焦点面アレイとしてアレンジされた複数の量子ドット検出器５０４を有する。例えば、量子ドット検出器は、２０ミクロンのピッチを有し、約３００ｎｍと１９００ｎｍとの間の波長に対応するエネルギーを感知する。普通の当業者の一人は、システムデザイン考察が、放射線の所望の帯域幅、従って検出器５０２に使用された材料およびコンポーネントを指示することを認識するだろう。
【００５９】
検出ピクセル定義パッド５０６は、検出器５０２の各ピクセルのためのピクセル領域を定義パッドするように構成される。検出ピクセル定義パッド５０６は、複数の量子ドット検出器５０４の一部につなげられる。実施形態では、量子ドット検出器５０４の部分は、検出ピクセル定義パッド５０６につながれた量子ドット検出器５０４だけが存在するように（例えば、検出ピクセル定義パッド５０６間の部分）、エッチングされる。この実施形態では、ピクセル間のクロスウォークは縮小されてもよい。
【００６０】
充填材５０８は、統合された検出器およびディスプレイシステム５００の読み出し側（例えば、検出器側）における検出ピクセル定義パッド５０６、複数の量子ドット検出器５０４、導体材料５１４および読み出し回路ダイ５１０間のスペースを埋める。充填材５０８は、統合された検出器およびディスプレイシステム５００の読み込み側（例えば、ディスプレイ側）におけるディスプレイピクセル定義パッド５２６、複数の有機発光ダイオード５３０、導体材料５１４および読み込み回路ダイ５２２間のスペースも埋める。
【００６１】
読み出し回路ダイ５１０は、ＣＭＯＳ回路、他の活性および／または受動素子が作り上げられた半導体材料（例えば、半導体基板、チップ、ウェハなど）のブロックである。例えば、充填材５０８は、受動素子である。読み出し回路５１８は、活性素子を含んでいる。読み出し回路ダイ５１０は、１つまたは両側面上に活性および／または受動素子を有してもよい。
【００６２】
複数の検出ビア５１２は、読み出し回路ダイ５１０を通じて複数の量子ドット検出器５０４のために電気的な連結性を提供する。各々の複数の検出ビア５１２は、読み出し回路ダイ５１０を通る穴であり、読み出し回路ダイ５１０の第１の側面と読み出し回路ダイ５１０の反対の第２の側面との間の電気的な連結性を提供する導体材料５１４で満たされる。例えば、導体材料５１４は、インジウムである。他の実施形態で、ダイは、導体材料で満たされる複数のビアを含んでいる同様の構成を有する。
【００６３】
絶縁材料５１６は、統合された検出器およびディスプレイシステム５００の読み出し側における読み出し回路ダイ５１０、導体材料５１４および読み出し回路５１８の間のスペースに充填する。絶縁材料５１６は、統合された検出器およびディスプレイシステム５００の読み込み側における読み込み回路ダイ５２２、導体材料５１４および読み込み回路５２０の間のスペースも充填する。
【００６４】
読み出し回路５１８は、集積回路を形成するためにアレンジされた活性コンポーネントを含んでいる。この実施形態では、読み出し回路５１８は、読み込み回路５２０に信号を送信する前に検出器５０２からの信号を読み出す。読み出し回路５１８は、後方に置かれ、検出器５０２および読み出し回路ダイ５１０と同一の広がりを持つ。
【００６５】
読み込み回路５２０は、集積回路を形成するためにアレンジされた活性コンポーネントを含んでいる。この実施形態では、読み込み回路５２０は、ディスプレイ５２８にデータを読み込む前に、読み出し回路５１８からデータを受信する。読み込み回路５２０は、後方に置かれ、検出器５０２および読み出し回路ダイ５１０と同一の広がりを持つ。例えば、読み込み回路５２０は、信号に従ってディスプレイ５２８を駆動するように構成されたディスプレイドライバ回路を含んでいる。
【００６６】
読み込み回路ダイ５２２は、ＣＭＯＳ回路、他の活性および／または受動素子が作り上げられる半導体材料（例えば、半導体基板、チップ、ウェハなど）のブロックである。例えば、充填材５０８は、受動素子である。読み込み回路５２０は、活性コンポーネントを含んでいる。例えば、読み込み回路ダイ５２２は、１つまたは両側面上に活性および／または受動素子を有する。
【００６７】
複数のディスプレイビア５２４は、読み込み回路ダイ５２２を通じて複数の有機発光ダイオード５３０に電気的な連結性を供給する。各々の複数のディスプレイビア５２４は、読み込み回路ダイ５２２を通る穴であり、読み込み回路ダイ５２２の第１の側面と読み込み回路ダイ５２２の反対の第２の側面との間の電気的な連結性を提供する導体材料５１４で満たされる。例えば、導体材料５１４は、インジウムである。
【００６８】
ディスプレイピクセル定義パッド５２６は、ディスプレイ５２８の各ピクセルのピクセル領域を定義するように構成される。ディスプレイピクセル定義パッド５２６は、複数の有機発光ダイオード５３０の一部につなげられる。実施形態では、有機発光ダイオード５３０の一部は、ディスプレイピクセル定義パッド５２６につながれた有機発光ダイオード５３０だけが存在するように（例えば、ディスプレイピクセル定義パッド間の一部）、エッチングされる。この実施形態では、ピクセル間のクロストークは減少されてもよい。
【００６９】
ディスプレイ５２８は、画像を表示するために、複数のディスプレイビア５２４およびディスプレイピクセル定義パッド５２６によって、読み込み回路５２０から信号を受け取る。例えば、ディスプレイ５２８は、複数の有機発光ダイオード５３０を含んでいる。しかしながら、他の実施形態では、ディスプレイ５２８は、複数の量子ドットまたは他の適切なディスプレイ装置を含んでいる。
【００７０】
従って、本発明の実施形態に従う統合された検出器およびディスプレイシステムが示される。典型的な実施形態では、検出器とディスプレイの統合は達成され、それによって、オフチップ・プロセッサ間の多重化および逆多重化を不必要にする。したがって、重み、サイズ、コストおよび電力消費が減少された、本発明の実施形態に従う統合された検出器およびディスプレイシステムが提供される。
【００７１】
本発明は、ある典型的な実施形態に関して記述されているが、発明が示された実施形態に限定されていない。しかし、これに反して、添付された請求項およびそれの等価物の精神および範囲内に含まれた様々な変更および等価なアレンジメントをカバーするように意図されることが理解されることになっている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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