光检测器阵列制造技术

本发明专利技术提供一种光检测器阵列，其在形成于基板上、沿第1方向平行延伸的多个第1电极与沿与该第1电极交叉的第2方向平行延伸的多个第2电极之间具有层叠膜，所述层叠膜是第1有机薄膜二极管与第2有机薄膜二极管通过成为公共阳极或公共阴极的中间连接电极层进行反向二极管连接而成。第1电极和第2电极中的至少一方具有使光透过的透明性，第1有机薄膜二极管为光响应性有机二极管，第2有机薄膜二极管为有机整流二极管。此外，中间连接电极层在作为公共阳极时以对其连接的第1有机薄膜二极管和第2有机薄膜二极管交接空穴的方式进行动作，中间连接电极层在作为公共阴极时以对其连接的第1有机薄膜二极管和第2有机薄膜二极管交接电子的方式进行动作。通过该光检测器阵列，可以使用有机半导体材料来容易地制造大面积、柔软、可弯曲的薄片型二维光影像扫描仪。

Photodetector array

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光检测器阵列交叉参考交叉引用本申请主张基于2017年1月15日于日本申请的日本专利申请2017-4745号的优先权，该申请记载的全部内容通过参考直接引用到本说明书中。此外，本申请中引用的所有专利、专利申请及文献记载的全部内容通过参考直接引用到本说明书。
本专利技术涉及挠性薄片型光影像扫描仪。更详细而言，涉及在片材上以二维方式配置由有机半导体构成的光检测器而成的、适于阵列动作的光影像扫描仪。
技术介绍
作为以二维方式捕捉光强度分布来获取图像的装置，数字相机中装入的CCD(Charged-coupleddevices)、CMOS(Complementarymetal-oxide-semiconductor)等影像传感器已广为普及。这些影像传感器是通过呈二维阵列状高密度地排列光检测器并与利用透镜的缩小投影光学系统组合而构成。此外，作为用以将纸介质等记录介质上形成的图像、文字加以数字图像信息化的设备，被称为影像扫描仪的装置已广为普及。影像扫描仪利用呈一维阵列状排列光检测器而成的影像传感器对记录介质相对地扫描(scan)来获得二维信息。在这些装置中，需要透镜投影、扫描用的机构，相对于影像传感器的尺寸而言装置较大，须对测定对象确保距离。另一方面，提出有使二维的影像传感器密接至测定对象的薄片型影像扫描仪。非专利文献1揭示的薄片型影像扫描仪是在由聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂构成的挠性基材上呈二维阵列状排列由有机半导体构成的有机光电二极管这一光检测器而形成。并且，在别的PEN基材上与光检测器一一对应地、以被称为有源矩阵型的开关阵列的形式形成有由有机晶体管构成的开关电路，以从各光检测器读出输出电流。将这两块基材层叠，利用导电性银膏将光检测器与开关电路一对一地加以连接。此外，专利文献1揭示了在硅基板内将由硅半导体构成的二极管与由硅半导体构成的光检测器即光电二极管纵向层叠在一起的、二极管结合方式的有源矩阵型影像传感器。该构成可以通过二极管的整流功能来避免无源矩阵型阵列元件中以噪声、误差的形式产生的电流的回绕、电压的串扰。此外，通过在纵与横的线路电极之间纵向层叠材料而成的膜结构，构成为以单片方式进行光检测器和开关电路的制膜而得的元件。如这些现有技术所述，要呈二维阵列状排列光检测器并利用各光检测器高精度地检测光强度，就要将设置在矩阵配置的电极的交叉部的各光检测器电性分离，为此，须对各光电二极管串联开关元件。该开关元件可为二极管也可为晶体管。在使用二极管的情况下，在光电二极管与二极管的连接中，anode(阳极)彼此或cathode(阴极)彼此相连。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利第4,758,734号说明书非专利文献非专利文献1：T.Someya,S.Iba,Y.Kato,T.Sekitani,Y.Noguchi,Y.Murase,H.Kawaguchi,andT.Sakurai,"ALarge-Area,Flexible,andLightweightSheetImageScanner",2004IEEEInternationalElectronDevicesMeeting(IEDM),#15.1,pp.365-368,HiltonSanFranciscoandTowers,SanFrancisco,CA,December13-15,2004.
技术实现思路
专利技术要解决的问题由无机半导体构成的电子设备中使用的玻璃、硅等基材容易破裂，难以自由弯曲，相对于此，使用有机半导体等有机材料的电子设备由于有机材料所具有的柔软性和能在低温下制膜这一事实，所以能在柔软的塑料基材上形成电子元件来制作挠性电子设备。此外，由于可以在大气且室温下通过涂布的方法来制膜，因此能够廉价地提供电子设备。另一方面，由有机材料构成的薄膜会溶于有机溶剂，因此无法运用无机半导体工艺中使用的利用有机抗蚀剂的图案化的蚀刻方法。此外同样地，无机半导体工艺中使用的利用高能量等离子体的干式蚀刻其蚀刻速度较快、难以控制，从而难以形成由复杂图案的层叠结构构成的有机半导体设备。因此，非专利文献1记载的薄片型影像扫描仪使用的是如下构成：将作为开关元件的有机晶体管和作为光检测器的有机光电二极管形成于不同基材，在贴合两块基材时将有机晶体管与有机光电二极管加以连接。该构成需要贴合这一机械性工艺，因此元件容易发生损伤，导致良率降低。此外，存在结构复杂、成本高这样的问题。专利文献1记载的光检测器中，成为开关二极管的由硅的PN结或PIN结构成的阻塞二极管和同样由硅的PN结或PIN结构成的光电二极管将电性连接两个二极管的导电性非晶硅夹住而层叠在一起。但是，由于制膜是通过高温工艺来进行，因此难以在塑料基板上形成。此外，在该构成中，由于开关二极管的硅、导电性非晶硅以及光电二极管的硅的导电性较高，因此须将二维排列的光检测器的元件间分离。阻塞二极管中，通过槽而沿独立电极将硅膜分割。导电性非晶硅进而图案化为也沿公共电极分割而成的矩形。其后，利用绝缘材料填埋对元件进行分割的槽，在上部形成有透明的公共电极。如此，在层叠设备的制造中需要大量的图案形成，从而存在工艺成本升高这一问题。此外，由于要单独将开关二极管和光电二极管图案化，因此，难以通过在图案化方法上存在限制的有机半导体材料实现同样的构成。本专利技术是鉴于上述缘由而成，其目的在于提供一种使用有机半导体材料以二维方式配置而成的、适于阵列动作的光检测器，并廉价地实现一种柔软、可弯曲的薄片型二维光影像扫描仪。解决问题的技术手段为了解决上述问题，本专利技术的一形态由一种光检测器阵列构成，其在形成于基板上、沿第1方向平行延伸的多个第1电极与沿第2方向平行延伸的多个第2电极之间具有层叠膜，所述第2方向与该第1电极交叉，所述层叠膜是第1有机薄膜二极管与第2有机薄膜二极管通过成为公共阳极或公共阴极的中间连接电极层进行反向二极管连接而成，第1电极和第2电极中的至少一方具有使光透过的透明性，第1有机薄膜二极管为光响应性有机二极管，第2有机薄膜二极管为有机整流二极管，所述中间连接电极层在作为公共阳极时以对其连接的所述第1有机薄膜二极管和所述第2有机薄膜二极管交接空穴的方式进行动作，所述中间连接电极层在作为公共阴极时以对其连接的所述第1有机薄膜二极管和所述第2有机薄膜二极管交接电子的方式进行动作。根据该构成，可以通过施加读出电压而以电流的形式读出因光照射而在光响应性有机二极管中生成的载流子，同时，在受到光照射的光检测器中施加非读出电压时电流会尽可能减小，在仅在相互交叉的多个第1电极与第2电极之间形成层叠膜这一极为简单的构成中，能够抑制光检测器间的串扰而实现高品质的光检测。此外，在上述光检测器阵列的构成中，第1有机薄膜二极管为异质结型、优选为体异质结型光响应性有机二极管，第2有机薄膜二极管为单载流子型或肖特基型有机整流二极管。根据该构成，能以较少层叠数实现高灵敏度的光检测器阵列。此外，在上述光检测器阵列的构成中，第1有机薄膜二极管和第2有机薄膜二极管中，传输经由中间电极层加以交接的电子或空穴的载流子的能级相同，优选传输载流子的有机材料相同。根据该构成，可以通过施加较低的读出电压而以电流的形式读出因光照射而在光响应性有机二极管中生成的载流子。通过设为较低的读出电压，能够抑制暗电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光检测器阵列，其特征在于，在形成于基板上、沿第1方向平行延伸的多个第1电极与沿第2方向平行延伸的多个第2电极之间具有层叠膜，所述第2方向与该第1电极交叉，所述层叠膜是第1有机薄膜二极管与第2有机薄膜二极管通过成为公共阳极或公共阴极的中间连接电极层进行反向二极管连接而成，所述第1电极和所述第2电极中的至少一方具有使光透过的透明性，所述第1有机薄膜二极管为光响应性有机二极管，所述第2有机薄膜二极管为有机整流二极管，所述中间连接电极层在作为公共阳极时以对其连接的所述第1有机薄膜二极管和所述第2有机薄膜二极管交接空穴的方式进行动作，所述中间连接电极层在作为公共阴极时以对其连接的所述第1有机薄膜二极管和所述第2有机薄膜二极管交接电子的方式进行动作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.15 JP 2017-0047451.一种光检测器阵列，其特征在于，在形成于基板上、沿第1方向平行延伸的多个第1电极与沿第2方向平行延伸的多个第2电极之间具有层叠膜，所述第2方向与该第1电极交叉，所述层叠膜是第1有机薄膜二极管与第2有机薄膜二极管通过成为公共阳极或公共阴极的中间连接电极层进行反向二极管连接而成，所述第1电极和所述第2电极中的至少一方具有使光透过的透明性，所述第1有机薄膜二极管为光响应性有机二极管，所述第2有机薄膜二极管为有机整流二极管，所述中间连接电极层在作为公共阳极时以对其连接的所述第1有机薄膜二极管和所述第2有机薄膜二极管交接空穴的方式进行动作，所述中间连接电极层在作为公共阴极时以对其连接的所述第1有机薄膜二极管和所述第2有机薄膜二极管交接电子的方式进行动作。2.根据权利要求1所述的光检测器阵列，其特征在于，所述第1有机薄膜二极管为异质结型、优选为体异质结型光响应性有机二极管，所述第2有机薄膜二极管为单载流子型或肖特基型有机整流二极管。3.根据权利要求1或2所述的光检测器阵列，其特征在于，所述第1有机薄膜二极管和所述第2有机薄膜二极管中，传输经由所述中间电极层加以交接的电子或空穴的载流子的能级相同，优选传输所述载流子的有机材料相同。4.根据权利要求1～3中任一项所述的光检测器阵列，其特征在于，所述中间连接电极层不溶于通过涂布手段进行所述第1有机薄膜二极管或第2有机薄膜二极管的制膜时使用的溶剂。5.根据权利要求1～4中任一项所述的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·扎拉，松久直司，染谷隆夫，
申请(专利权)人：赛因托鲁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP