JP2001516150A - Organic diodes with switchable photosensitivity - Google Patents

Organic diodes with switchable photosensitivity

Info

Publication number
JP2001516150A
JP2001516150A JP2000510172A JP2000510172A JP2001516150A JP 2001516150 A JP2001516150 A JP 2001516150A JP 2000510172 A JP2000510172 A JP 2000510172A JP 2000510172 A JP2000510172 A JP 2000510172A JP 2001516150 A JP2001516150 A JP 2001516150A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photodiode
organic
derivatives
array
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000510172A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ギャング ユ,
ヨン カオ,
Original Assignee
ユニアックス コーポレイション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ユニアックス コーポレイション filed Critical ユニアックス コーポレイション
Publication of JP2001516150A publication Critical patent/JP2001516150A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/50Bistable switching devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/20Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/451Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a metal-semiconductor-metal [m-s-m] structure
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30Devices controlled by radiation
    • H10K39/32Organic image sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/114Poly-phenylenevinylene; Derivatives thereof
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/115Polyfluorene; Derivatives thereof
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/141Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE
    • H10K85/143Polyacetylene; Derivatives thereof
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/141Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE
    • H10K85/146Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE poly N-vinylcarbazol; Derivatives thereof
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211Fullerenes, e.g. C60
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 切り換え可能な感光性を有する有機ダイオード検出器(10)は、フォトダイオードの有機フォト層(12)と、ダイオードに逆または順バイアス電圧を付与する検出器回路(15、16)とを用いて達成される。これらのダイオードは、高性能2次元画像センサとして機能するマトリクスに配置することができる。これらの画像センサは、フルカラーまたは選択された色の検出能力を達成することができる。 (57) Abstract: A switchable photosensitive organic diode detector (10) comprises an organic photo layer (12) of a photodiode and a detector circuit (15, 16) for applying a reverse or forward bias voltage to the diode. ). These diodes can be arranged in a matrix that functions as a high performance two-dimensional image sensor. These image sensors can achieve full color or selected color detection capability.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の分野) 本発明は、有機フォトダイオード、および、2次元画像センサにおける有機ダ
イオードの使用に関する。より好適な実施形態では、本発明は、電圧切り換え可
能な有機フォトダイオードであって、列−行(x−y)の受動的にアドレス指定
可能なマトリクスの形の画像センサとして配列され得る有機フォトダイオードに
関する。ここで、x−yアドレス指定可能な有機画像センサ(画像アレイ)は、
フルカラーまたは選択された色の検出能力を有する。
The present invention relates to organic photodiodes and the use of organic diodes in two-dimensional image sensors. In a more preferred embodiment, the present invention is directed to a voltage switchable organic photodiode that can be arranged as an image sensor in the form of a column-row (xy) passively addressable matrix. Regarding diodes. Here, an xy addressable organic image sensor (image array)
It has full color or selected color detection capability.

【0002】 (発明の背景) 画像アレイ光検出器の開発は、装置業界において比較的長い歴史を有する。撮
像技術への初期のアプローチとしては、固体材料における熱影響に基づく装置な
どがあった。これらの後に続いたのは、無機半導体を用いて作製されたフォトダ
イオードおよび電荷結合素子(「CCD」)に基づく高感度画像アレイおよびマ
トリクスであった。
BACKGROUND OF THE INVENTION The development of image array photodetectors has a relatively long history in the device industry. Early approaches to imaging technology included devices based on thermal effects in solid materials. Following these were sensitive image arrays and matrices based on photodiodes and charge-coupled devices ("CCDs") made using inorganic semiconductors.

【0003】 シリコンなどの無機半導体を用いて作製されたフォトダイオードは、高い量子
収率の感光装置のクラスを表す。これらのフォトダイオードは、過去数十年間、
可視光検出の応用に広く使用されてきた。しかし、これらのフォトダイオードは
、特性として、平坦な光電流−電圧応答を与え、この平坦な光電流−電圧応答の
ため、これらのフォトダイオードを、高ピクセル密度のx−yマトリクスアドレ
ス指定可能なパッシブ画像センサを製造するために使用することは困難である。
「x−y」マトリクスは、電極の第1の組が電極の第2の組に垂直である2次元
アレイである。抵抗器、ダイオード、または液晶セルなどのパッシブ装置が、交
点のピクセルエレメントとして使用される場合、マトリクスは、しばしば(薄膜
トランジスタなどのアクティブ装置を用いて各ピクセルのターンオンを制御する
「アクティブ」マトリクスに対して)「パッシブ」マトリクスと呼ばれる。
[0003] Photodiodes fabricated using inorganic semiconductors such as silicon represent a class of high quantum yield photosensitive devices. These photodiodes have been
It has been widely used in visible light detection applications. However, these photodiodes characteristically provide a flat photocurrent-voltage response, which makes them highly pixel-density xy matrix-addressable. It is difficult to use for manufacturing passive image sensors.
An "xy" matrix is a two-dimensional array in which a first set of electrodes is perpendicular to a second set of electrodes. When passive devices, such as resistors, diodes, or liquid crystal cells, are used as pixel elements at intersections, the matrix is often (as opposed to an "active" matrix, which controls the turn-on of each pixel using an active device, such as a thin film transistor). T) called a "passive" matrix.

【0004】 パッシブマトリクスにおいて列および行電極から各ピクセルを効果的にアドレ
ス指定するためには、ピクセルエレメントは、強い非線形の電流−電圧(「I−
V」)特性、または、しきい値電圧を有するI−V依存性を示さなければならな
い。この要求は、発光ダイオードまたは液晶セルを用いてx−yアドレス指定可
能なパッシブディスプレイを構成する根拠を与える。しかし、無機フォトダイオ
ードの光応答が、逆バイアスで電圧依存性でないため、無機半導体結晶を用いて
作製されたフォトダイオードは、高ピクセル密度のパッシブ画像センサでの使用
には実用的でなく、ピクセル間に過度のクロストークが生じる。クロストークを
回避するために、無機フォトダイオードを用いて作製される既存の2次元フォト
ダイオードアレイは、各ピクセルを個々に配線して製造しなければならず、困難
でコストのかかる手順となる。そのような個々の接続の場合、入出力リードの数
は、ピクセルの数に比例する。従って、市販用2次元フォトダイオードアレイの
ピクセルの数は、ボード間接続の作製および製造の困難さのため、16×16=
256個以下に制限される。代表的な市販用フォトダイオードアレイには、Si
emens KOM2108 5×5フォトダイオードアレイ、およびHama
matsu S3805 16×16Siフォトダイオードアレイ、などがある
In order to effectively address each pixel from the column and row electrodes in a passive matrix, pixel elements must have strong non-linear current-voltage (“I-
V ") characteristics or IV dependence with threshold voltage. This requirement provides the basis for constructing an xy-addressable passive display using light emitting diodes or liquid crystal cells. However, photodiodes fabricated using inorganic semiconductor crystals are impractical for use in high pixel density passive image sensors because the light response of the inorganic photodiode is reverse biased and not voltage dependent. Excessive crosstalk occurs between them. In order to avoid crosstalk, existing two-dimensional photodiode arrays made using inorganic photodiodes have to be manufactured by wiring each pixel individually, which is a difficult and costly procedure. For such individual connections, the number of input / output leads is proportional to the number of pixels. Therefore, the number of pixels in a commercial two-dimensional photodiode array is 16 × 16 =
It is limited to 256 or less. Typical commercial photodiode arrays include Si
emens KOM2108 5 × 5 photodiode array and Hama
Matsu S3805 16 × 16 Si photodiode array.

【0005】 CCDの開発により、高ピクセル密度の2次元画像センサへの別のアプローチ
が提供された。CCDアレイは集積装置である。CCDアレイは、x−yアドレ
ス指定可能なパッシブマトリクスアレイとは異なる。CCDの動作原理は、ピク
セルからピクセルへの電荷のシリアル移動を含む。これらのピクセル間移動は繰
り返し起こり、その結果、電荷は最終的にアレイのエッジに移動して読み出され
る。これらの装置は、超大型集積回路(「SLIC」)技術を使用し、そして装
置の製造中に極めて高いレベルの完全性を必要とする。このため、CCDアレイ
のコストが高くなり(0.75”〜1”サイズのCCDの場合、〜$103〜$ 104)、市販用CCD製品をサブインチ寸法に制限する。
The development of CCD has provided another approach to high pixel density two-dimensional image sensors. A CCD array is an integrated device. CCD arrays are different from xy addressable passive matrix arrays. The principle of operation of a CCD involves the serial transfer of charge from pixel to pixel. These inter-pixel movements occur repeatedly, so that the charges eventually move to the edges of the array and are read. These devices use very large integrated circuit ("SLIC") technology and require a very high level of integrity during device fabrication. Therefore, (in the case of the 0.75 "to 1" size CCD, ~ $ 10 3 ~ $ 10 4) high cost of the CCD array limits the commercial CCD product Sabuinchi dimensions.

【0006】 もともとは液晶ディスプレイの要求のために開発された、ガラスまたは石英基
板上の薄膜トランジスタ(「TFT」)技術は、大型のx−yアドレス指定可能
な画像センサを製造するためのアクティブマトリクス基板を提供することができ
る。a−SiTFTパネル上のアモルファスシリコン(a−Si)p−i−n光
電セルを用いて作製される大型のフルカラー画像センサが近年実証された[R.
A.Street、J.Wu、R.Weisfield、S.E.Nelson
およびP.Nylen、Spring Meeting of Materia
ls Research Society、San Francisco、Ap
ril 17−21(1995);J.Yorkstonら、Mat.Res.
Soc.Sym.Proc.116、258(1992);R.A.Stree
t、Bulletin of Materials Research Soc
iety 11(17)、20(1992);L.E.AntonukおよびR
.A.Street、米国特許第5,262,649号(1993);R.A.
Street、米国特許第5,164,809号(1992)]。それとは関係
なく、サブミクロンの解像度を有するCMOS技術の開発に続いて、シリコンウ
エハ上のCMOS技術に基づく小型のアクティブピクセル光センサに対する並行
した努力が、再び活発になってきた[近年の進歩の検討のためには、Eric
J.Lerner、Laser Focus World 32(12) 54
、1996を参照されたい]。このCMOS技術は、光電セルが駆動装置および
タイミング回路と一体にされることを可能にするため、モノチップ画像カメラを
実現することができる。
[0006] Thin film transistor ("TFT") technology on glass or quartz substrates, originally developed for the needs of liquid crystal displays, is an active matrix substrate for manufacturing large xy-addressable image sensors. Can be provided. Large full-color image sensors fabricated using amorphous silicon (a-Si) pin photoelectric cells on a-Si TFT panels have recently been demonstrated [R.
A. Street, J.M. Wu, R.A. Weisfield, S.M. E. FIG. Nelson
And P. Nylen, Spring Meeting of Materialia
ls Research Society, San Francisco, Ap
ril 17-21 (1995); Yorkston et al., Mat. Res.
Soc. Sym. Proc. 116, 258 (1992); A. Street
t, Bulletin of Materials Research Soc
iety 11 (17), 20 (1992); E. FIG. Antonuk and R
. A. Street, US Pat. No. 5,262,649 (1993); A.
Street, U.S. Patent No. 5,164,809 (1992)]. Regardless, following the development of CMOS technology with sub-micron resolution, parallel efforts for small active pixel photosensors based on CMOS technology on silicon wafers have been renewed. For review, Eric
J. Lerner, Laser Focus World 32 (12) 54
, 1996]. This CMOS technology can realize a monochip image camera because it allows the photocells to be integrated with the driver and timing circuit.

【0007】 CCD、a−SiTFT、およびアクティブピクセルCMOS画像センサは、
固体画像センサのための既存の/新たな技術を表す。しかし、これらの高度な装
置の製造に含まれるコストのかかるプロセスのため、これらの装置の応用は非常
に制限される。さらに、製造プロセスにSLIC技術を使用すると、市販用CC
DおよびアクティブピクセルCMOSセンサが、サブインチ装置寸法に制限され
る。
[0007] CCDs, a-Si TFTs, and active pixel CMOS image sensors
Represents existing / new technologies for solid state image sensors. However, the costly processes involved in the manufacture of these sophisticated devices greatly limit the application of these devices. In addition, the use of SLIC technology in the manufacturing process allows commercial CCs to be used.
D and active pixel CMOS sensors are limited to sub-inch device dimensions.

【0008】 有機半導体を用いて作製されるフォトダイオードは、有望なプロセスの利点を
有する光センサの新規なクラスを表す。1980年代には、有機分子および共役
ポリマーを用いてフォトダイオードを製造する初期の報告があったが、比較的小
さい光応答が観察された[有機フォトダイオードの初期研究の検討のためには、
G.A.Chamberlain、Solar Cells 8、47(198
3)を参照されたい]。1990年代には、共役ポリマーを活性材料として用い
る進歩があった。例えば、ポリ(フェニレンビニレン)PPVおよびその誘導体
における光応答についての以下の報告を参照されたい:S.Karg、W.Ri
ess、V.Dyakonov、M.Schwoerer、Synth. Me
tals 54、427(1993);H.Antoniadis、B.R.H
sieh、M.A.Abkowitz、S.A.Jenekhe、M.Stol
ka、Synth. Metals 64、265(1994);G.Yu、C
.Zhang、A.J.Heeger、Appl.Phys.Lett. 64
、1540(1994);R.N.Marks、J.J.M.Halls、D.
D.D.C.Bradley、R.H.Frield、A.B.Holmes、
J.Phys.:Condens.Matter 6、1379(1994);
R.H.Friend、A.B.Homes、D.D.C.Bradley、R
.N.Marks、米国特許第5,523,555号(1996)]。近年の進
歩により、有機フォトダイオードにおける感光性を逆バイアス下で高めることが
できることが実証されている。ITO/MEH−PPV/Ca薄膜装置では、1
0Vの逆バイアス(430nm)で〜90mA/ワットの感光性が観察されてお
り、これは、>20%el/phの量子効率に対応する[G.Yu、C.Zha
ngおよびA.J.Heeger、Appl.Phys.Lett.64、15
40(1994);A.J.HeegerおよびG.Yu、米国特許第5,50
4,323号(1996年4月2日)]。ポリ(3−オクチルチオフェン)を用
いて製造されたフォトダイオードでは、−15Vのバイアスで、可視スペクトル
範囲のほとんどにわたって0.3A/ワットを越える感光性が観察された[G.
Yu、H.PakbazおよびA.J.Heeger、Appl.Phys.L
ett.64、3422(1994)]。
[0008] Photodiodes made with organic semiconductors represent a new class of photosensors with promising process advantages. In the 1980's, there were early reports of fabricating photodiodes using organic molecules and conjugated polymers, but relatively small photoresponses were observed [for early studies of organic photodiodes,
G. FIG. A. Chamberlain, Solar Cells 8, 47 (198
See 3)]. In the 1990's there was an advance in using conjugated polymers as active materials. See, for example, the following report on the photoresponse in poly (phenylenevinylene) PPV and its derivatives: Karg, W.C. Ri
ess, V. Dyakonov, M .; Schwoerer, Synth. Me
tals 54, 427 (1993); Antoniadis, B .; R. H
sieh, M .; A. Abkowitz, S .; A. Jenekhe, M .; Stol
ka, Synth. Metals 64, 265 (1994); Yu, C
. Zhang, A .; J. Heeger, Appl. Phys. Lett. 64
, 1540 (1994); N. Marks, J.M. J. M. Halls, D.M.
D. D. C. Bradley, R .; H. Field, A .; B. Holmes,
J. Phys. : Condens. Matter 6, 1379 (1994);
R. H. Friend, A.C. B. Homes, D.E. D. C. Bradley, R
. N. Marks, U.S. Pat. No. 5,523,555 (1996)]. Recent advances have demonstrated that photosensitivity in organic photodiodes can be enhanced under reverse bias. In the ITO / MEH-PPV / Ca thin film device, 1
At 0 V reverse bias (430 nm), a photosensitivity of 9090 mA / watt has been observed, corresponding to a quantum efficiency of> 20% el / ph [G. Yu, C.I. Zha
ng and A. J. Heeger, Appl. Phys. Lett. 64, 15
40 (1994); J. Heeger and G.W. Yu, US Patent No. 5,50
4,323 (April 2, 1996)]. Photodiodes fabricated using poly (3-octylthiophene) have been observed to have a photosensitivity in excess of 0.3 A / Watt over most of the visible spectral range with a bias of -15 V [G.
Yu, H .; Pakbaz and A.M. J. Heeger, Appl. Phys. L
ett. 64, 3422 (1994)].

【0009】 有機半導体における感光性は、励起状態電荷移動により高めることができ、例
えば、C60またはその誘導体などのアクセプタで半導電ポリマーに感光性を与え
ることにより高めることができる[N.S.SariciftciおよびA.J
.Heeger、米国特許第5,331,183号(1994年7月19日);
N.S.SariciftciおよびA.J.Heeger、米国特許第5,4
54,880号(1995年10月3日);N.S.Sariciftci、L
.Smilowitz、A.J.HeegerおよびF.Wudl、Scien
ce 258、1474(1992);L.Smilowitz、N.S.Sa
riciftci、R.Wu、C.Gettinger、A.J.Heeger
およびF.Wudl、Phys.Rev.B 47、13835(1993);
N.S.SariciftciおよびA.J.Heeger、Intern.J
.Mod.Phys.B 8、237(1994)]。光誘導された電荷移動は
、早い時期の再結合を防ぐとともに、電荷分離を安定させ、それにより、その後
の収集のためにキャリヤ量子収率を高める[B.Kraabel、C.H.Le
e、D.McBranch、D.Moses、N.S.Sariciftciお
よびA.J.Heeger、Chem.Phys.Lett.213、389(
1993);B.Kraabel、D.McBranch、N.S.Saric
iftci、D.MosesおよびA.J.Heeger、Phys.Rev.
B 50、18543(1994);C.H.Lee、G.Yu、D.Mose
s、K.Pakbaz、C.Zhang、N.S.Sariciftci、A.
J.HeegerおよびF.Wudl、Phys.Rev.B.48、1542
5(1993)]。電荷移動ブレンドをフォトダイオードの感光材料として用い
ることにより、低い逆バイアス電圧で430nmで、0.2〜0.3A/Wの外
部感光性と、50〜80%el/phの外部量子収率とが達成されている[G.
Yu、J.Gao、J.C.Hummelen、F.WudlおよびA.J.H
eeger、Science 270、1789(1995);G.Yuおよび
A.J.Heeger、J.Appl.Phys.78、4510(1995)
;J.J.M.Halls、C.A.Walsh、N.C.Greenham、
E.A.Marseglia、R.H.Frield、S.C.Moratti
およびA.B.Holmes、Nature 376、498(1995)]。
同じ波長で、UV増強(enhanced)シリコンフォトダイオードの感光性
は、バイアス電圧に関係なく、〜0.2A/ワットである[S.M.Sze、P
hysics of Semiconductor Devices(Wile
y、New York、1981)Part 5]。従って、ポリマー電荷移動
ブレンドを用いて作製される薄膜フォトダイオードの感光性は、無機半導電結晶
を用いて作製されるフォトダイオードの感光性に匹敵する。これらの有機フォト
ダイオードは、その高い感光性に加えて、大きいダイナミックレンジを示し、1
00mW/cm2からnW/cm2までの範囲で、即ち、8オーダの大きさにわた
って、比較的平坦な感光性が報告されている[G.Yu、H.Pakbazおよ
びA.J.Heeger、Appl.Phys.Lett.64、3422(1
994);G.Yu、J.Gao、J.C.Hummelen、F.Wudlお
よびA.J.Heeger、Science 270、1789(1995);
G.YuおよびA.J.Heeger、J.Appl.Phys.78、451
0(1995)]。ポリマー光検出器は、室温で動作させることができ、感光性
は、動作温度に比較的鈍感で、室温から80Kまでの範囲では2のファクタしか
低下しない[G.Yu、K.PakbazおよびA.J.Heeger、App
l.Phys.Lett.64、3422(1994)]。
Photosensitivity in organic semiconductors can be enhanced by excited state charge transfer, for example, by imparting photosensitivity to the semiconductive polymer with an acceptor such as C 60 or a derivative thereof [N. S. Sariciftci and A.M. J
. Heeger, U.S. Patent No. 5,331,183 (July 19, 1994);
N. S. Sariciftci and A.M. J. Heeger, US Patent No. 5,4
No. 54,880 (October 3, 1995); S. Sariciftci, L
. Smilowitz, A .; J. Heeger and F.S. Wudl, Science
ce 258, 1474 (1992); Smilowitz, N.M. S. Sa
riccitci, R.C. Wu, C.I. Gettinger, A .; J. Heeger
And F. Wudl, Phys. Rev .. B 47, 13835 (1993);
N. S. Sariciftci and A.M. J. Heeger, Intern. J
. Mod. Phys. B 8, 237 (1994)]. Photoinduced charge transfer prevents premature recombination and stabilizes charge separation, thereby increasing carrier quantum yield for subsequent collection [B. Krabel, C.I. H. Le
e, D. McBranch, D.M. Moses, N.M. S. Sariciftci and A.M. J. Heeger, Chem. Phys. Lett. 213, 389 (
1993); Krabel, D.M. McBranch, N.M. S. Saric
ifci, D.C. Moses and A.J. J. Heeger, Phys. Rev ..
B 50, 18543 (1994); H. Lee, G.A. Yu, D.A. Mose
s, K.S. Pakbaz, C.I. Zhang, N .; S. Sariciftci, A. et al.
J. Heeger and F.S. Wudl, Phys. Rev .. B. 48, 1542
5 (1993)]. By using the charge transfer blend as the photosensitive material of the photodiode, an external photosensitivity of 0.2 to 0.3 A / W and an external quantum yield of 50 to 80% el / ph at 430 nm at a low reverse bias voltage can be obtained. Has been achieved [G.
Yu, J .; Gao, J .; C. Hummelen, F.C. Wudl and A.M. J. H
eeger, Science 270, 1789 (1995); Yu and A.M. J. Heeger, J.M. Appl. Phys. 78, 4510 (1995)
J .; J. M. Halls, C.I. A. Walsh, N.M. C. Greenham,
E. FIG. A. Marseglia, R.A. H. Field, S.M. C. Moratti
And A. B. Holmes, Nature 376, 498 (1995)].
At the same wavelength, the photosensitivity of the UV enhanced silicon photodiode is 0.20.2 A / Watt regardless of the bias voltage [S. M. Sze, P
physics of Semiconductor Devices (Wile
y, New York, 1981) Part 5]. Thus, the photosensitivity of thin film photodiodes made using polymer charge transfer blends is comparable to that of photodiodes made using inorganic semiconducting crystals. These organic photodiodes, in addition to their high photosensitivity, show a large dynamic range,
In the range from 00mW / cm 2 until nW / cm 2, i.e., over the size of 8 orders, are relatively flat photosensitivity is reported [G. Yu, H .; Pakbaz and A.M. J. Heeger, Appl. Phys. Lett. 64, 3422 (1
994); Yu, J .; Gao, J .; C. Hummelen, F.C. Wudl and A.M. J. Heeger, Science 270, 1789 (1995);
G. FIG. Yu and A.M. J. Heeger, J.M. Appl. Phys. 78, 451
0 (1995)]. Polymer photodetectors can be operated at room temperature, and photosensitivity is relatively insensitive to operating temperature, with only a two factor reduction from room temperature to 80K [G. Yu, K .; Pakbaz and A.M. J. Heeger, App
l. Phys. Lett. 64, 3422 (1994)].

【0010】 ポリマー発光装置の場合のように[G.Gustafsson、Y.Cao、
G.M.Treacy、F.Klavetter、N.Colaneriおよび
A.J.Heeger、Nature 357、477(1992);A.J.
HeegerおよびJ.Long、Optics & Photonics N
ews、Aug.1996、p.24]、高感度ポリマー光検出器は、室温で溶
液から処理することにより大面積で製造することができるか、珍しい形状で(例
えば、光学構成要素または光学系と結合するために半球体上に)作製することが
できるか、または、可撓性のある形または折り畳み可能な形で作製することがで
きる。上記の処理の利点はまた、光センサを直接光ファイバ上に製造することを
可能にする。同様に、有機フォトダイオードは、シリコンウエハ上の集積回路な
どの電子装置または光学装置とハイブリッド化することができる。これらの固有
の特徴により、有機フォトダイオードは、多くの新規な応用にとって特別なもの
になる。
As in the case of the polymer light emitting device [G. Gustafsson, Y .; Cao,
G. FIG. M. Treacy, F.C. Klavetter, N.M. Colaneri and A.M. J. Heeger, Nature 357, 477 (1992); J.
Heeger and J.W. Long, Optics & Photonics N
ews, Aug. 1996, p. 24], high-sensitivity polymer photodetectors can be manufactured in large areas by processing from solution at room temperature or in unusual shapes (eg, on hemispheres for coupling with optical components or systems). ) Can be made or can be made in a flexible or foldable form. The advantages of the above process also allow the optical sensor to be manufactured directly on optical fiber. Similarly, organic photodiodes can be hybridized with electronic or optical devices, such as integrated circuits on silicon wafers. These unique features make organic photodiodes special for many new applications.

【0011】 (発明の要旨) ここで本出願人は、逆バイアスを付与することにより有機フォトダイオードの
感光性を高めるための新しい応用を見いだした。
SUMMARY OF THE INVENTION The present applicant has now found a new application for increasing the photosensitivity of an organic photodiode by applying a reverse bias.

【0012】 ここで本出願人は、この可変感光性が、オン−オフ電圧切り換え可能な光セン
サを可能にすることを見いだした。典型的には1Vよりも大きく、より典型的に
は2〜15Vの範囲である逆バイアスで、フォトダイオードを、1mA/W以上
の感光性、具体的には10〜500mA/W、または30〜300mA/Wの感
光性でオンに切り換えることができる。内部(ビルトイン)電位に近い電圧での
感光性は、数オーダ低く、8〜16ビットデジタル読み出し回路の出力のゼロと
等価である。従って、このゼロに近い状態を、フォトダイオードのオフ状態とし
て規定することができる。
The Applicant has now found that this variable photosensitivity allows for an on-off voltage switchable photosensor. With reverse bias, typically greater than 1 V, and more typically in the range of 2 to 15 V, the photodiode is exposed to a sensitivity of 1 mA / W or more, specifically 10-500 mA / W, or 30-500 mA / W. It can be switched on with a sensitivity of 300 mA / W. The photosensitivity at voltages near the internal (built-in) potential is several orders of magnitude lower and is equivalent to zero at the output of an 8-16 bit digital readout circuit. Therefore, this state close to zero can be defined as the off state of the photodiode.

【0013】 これらの電圧切り換え可能な有機フォトダイオードは、パッシブダイオードア
レイにおける個々のピクセルとしての役割を果たすことができる。これらのアレ
イは、アノードが行(列)電極を介して接続され、カソードが列(行)電極を介
して接続されるx−yアドレス指定可能なアレイの形であってもよい。すべての
ピクセルを選択することができ、各ピクセルの情報(入射光の強度)を、クロス
トークを伴わずに読み出すことができる。
[0013] These voltage switchable organic photodiodes can serve as individual pixels in a passive diode array. These arrays may be in the form of an xy addressable array in which the anodes are connected via row (column) electrodes and the cathodes are connected via column (row) electrodes. All pixels can be selected, and information (intensity of incident light) of each pixel can be read out without crosstalk.

【0014】 これらのアレイは、可溶性の半導電共役ポリマー(および/またはその前駆体
ポリマー)からの有機ダイオード構造の製造に関連する、処理の利点を利用する
ことができる。これらの材料の層は、溶液から鋳造(cast)することができ
、所望の形状を有する基板上に大きい活性領域を製造することを可能にする。こ
れはまた、活性領域が、可撓性のある形にされることを可能にする。これらの光
活性材料は、フォトリソグラフィ、ミクロ接触印刷、シャドーマスキング、など
により、光学的に均一な基板上にパターニングすることができる。可視光検知の
応用のための光センサの場合、ピクセルがUV照射に対して鈍感になるよう、基
板は、λ<400nmで不透明であってもよい。
[0014] These arrays can take advantage of the processing advantages associated with fabricating organic diode structures from soluble semiconductive conjugated polymers (and / or precursor polymers thereof). Layers of these materials can be cast from solution, making it possible to produce large active areas on substrates having the desired shape. This also allows the active area to be made flexible. These photoactive materials can be patterned on optically uniform substrates by photolithography, microcontact printing, shadow masking, and the like. For light sensors for visible light sensing applications, the substrate may be opaque at λ <400 nm so that the pixels are insensitive to UV radiation.

【0015】 これらの切り換え可能なフォトダイオードに使用される光活性層は、有機材料
から構成される。これらの有機材料は多くの形をとる。これらの有機材料は、共
役半導電ポリマー、および、そのような材料を含むポリマーのブレンドであって
もよい。ドナーとしての役割を果たす共役ポリマーと、ポリマーおよびモノマー
アクセプタとを有するドナー−アクセプタブレンドもまた、当該分野において周
知の分子ドナーおよびアクセプタ(即ち、巨大分子ではなく分子)と同様に、使
用してもよい。後者の例としては、アントラセンおよびその誘導体、ピナシアノ
ールおよびその誘導体、チオフェンオリゴマー(セキシチオフェン6Tおよびオ
クチルチオフェン8Tなど)およびその誘導体など、フェニルオリゴマー(セキ
シフェニルまたはオクチルフェニル)などがある。さらに、ドナー/アクセプタ
ヘテロ接合構成において有機半導電材料の多数の層を使用してもよい。さらに、
ドナー/アクセプタヘテロ接合構成において有機半導電材料の多数の層を使用し
てもよい。
[0015] The photoactive layers used in these switchable photodiodes are composed of organic materials. These organic materials take many forms. These organic materials may be conjugated semiconductive polymers and blends of polymers containing such materials. Donor-acceptor blends having a conjugated polymer that acts as a donor and a polymer and monomer acceptor can also be used, as well as molecular donors and acceptors (ie, molecules rather than macromolecules) well known in the art. Good. Examples of the latter include anthracene and its derivatives, pinacyanol and its derivatives, thiophene oligomers (such as sexithiophene 6T and octylthiophene 8T) and derivatives thereof, and phenyl oligomers (sexiphenyl or octylphenyl). In addition, multiple layers of organic semiconductive material may be used in a donor / acceptor heterojunction configuration. further,
Multiple layers of organic semiconductive material may be used in a donor / acceptor heterojunction configuration.

【0016】 本発明により可能になる有機画像センサは、モノカラーまたはマルチカラー検
出能力を有していてもよい。これらの画像センサでは、色の選択は、適切なカラ
ーフィルタパネルを、既に説明された有機画像センサおよび画像センサアレイと
組み合わせることにより達成することができる。望ましい場合には、カラーフィ
ルタパネルは、画像センサが保持される基板としての役割を果たしてもよい。
The organic image sensor enabled by the present invention may have mono-color or multi-color detection capabilities. In these image sensors, color selection can be achieved by combining an appropriate color filter panel with the organic image sensors and image sensor arrays already described. If desired, the color filter panel may serve as a substrate on which the image sensor is held.

【0017】 さらに、本発明の実施形態は、フルカラー検出能力を有する有機画像センサを
提供する。これらの有機画像センサでは、フィルタパネルは、フォトダイオード
アレイのフォーマットに対応するフォーマットにパターニングされる赤、緑およ
び青のカラーフィルタから構成される。パターニングされたフィルタからなるパ
ネルと、パターニングされたフォトダイオードアレイとは、カラー画像センサが
形成されるように結合(および調整)される。パターニングされたカラーフィル
タパネルは、そのまま画像センサの基板として使用されてもよい。
Further, embodiments of the present invention provide an organic image sensor having full color detection capability. In these organic image sensors, the filter panel is composed of red, green and blue color filters that are patterned into a format corresponding to the format of the photodiode array. The panel of patterned filters and the patterned photodiode array are combined (and tuned) to form a color image sensor. The patterned color filter panel may be used as it is as a substrate of an image sensor.

【0018】 フルカラー検出性はまた、これらのフォトダイオードのうち、500nm、6
00nmおよび700nmのスペクトル応答カットオフをそれぞれ有する3つの
フォトダイオードにより赤、緑および青が検出されると達成される。読み出し回
路での微分演算により、赤(600〜700nm)信号、緑(500〜600n
m)信号、および青(400〜500nm)信号が抽出される。
[0018] Full-color detectability also indicates that 500 nm, 6 nm,
Achieved when red, green and blue are detected by three photodiodes with spectral response cutoffs of 00 nm and 700 nm, respectively. A red (600-700 nm) signal and a green (500-600 n) signal are obtained by differential operation in the readout circuit.
m) and blue (400-500 nm) signals are extracted.

【0019】 これらの有機フォトダイオードは、その固有の応答スペクトル範囲(典型的に
は、200nm〜1000nmの間)で使用されることに加えて、紫外(UV)
、X線、および赤外(IR)スペクトルなどの、その他のスペクトル範囲での感
光のために使用することができる。固有のスペクトル範囲以外での光子エネルギ
ーの感光は、エネルギーのダウンまたはアップコンバート技術により達成するこ
とができる。例えば、UVおよびX線スペクトル範囲での感光は、UVまたはX
線源と光センサとの間に配置される燐光体層またはシンチレーション層を用いて
達成することができる。この層は、高エネルギー放射を、有機光センサにより検
出される可視発光に変換する。IR放射および高エネルギー粒子放射は、同様の
原理に従って検出することができる。
These organic photodiodes, in addition to being used in their inherent response spectral range (typically between 200 nm and 1000 nm), also have ultraviolet (UV)
, X-rays, and other spectral ranges, such as the infrared (IR) spectrum. Exposure of photon energy outside the natural spectral range can be achieved by energy down or up conversion techniques. For example, exposure in the UV and X-ray spectrum
This can be achieved with a phosphor or scintillation layer located between the source and the light sensor. This layer converts the high energy radiation into visible luminescence that is detected by an organic light sensor. IR radiation and high energy particle radiation can be detected according to similar principles.

【0020】 これらの有機光センサはまた、本質的に、深紫外およびX線スペクトル範囲の
特定の波長の放射に敏感である。これらの波長およびこれらに対応する光子エネ
ルギーは、内部コア準位(エネルギー帯)から、最も低い空分子軌道(LUMO
)または伝導帯の底部への光学遷移に関連する。
These organic light sensors are also inherently sensitive to radiation at certain wavelengths in the deep ultraviolet and X-ray spectral ranges. These wavelengths and the corresponding photon energies are determined from the inner core level (energy band) to the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO).
) Or the optical transition to the bottom of the conduction band.

【0021】 (好適な実施形態の説明) 本発明を、図面を参照してさらに説明する。(Description of the Preferred Embodiment) The present invention will be further described with reference to the drawings.

【0022】 本発明は、電圧切り換え可能な感光性を有する高感度フォトダイオードを提供
する。感光性は、選択された電圧の印加によりオンおよびオフに切り換えること
ができ、それにより、そのような電圧切り換え可能なフォトダイオードのアレイ
におけるピクセル間のクロストークを、許容可能なレベルに低減する。これらの
切り換え可能な光センサは、列−行(x−y)アドレス指定可能性を有する2次
元(2D)パッシブ画像センサの製造を可能にする。電圧切り換え可能な光検出
器は、金属−半導体−金属(M−S−M)薄膜構造において構成され、半導電ポ
リマーまたはポリマーブレンドの膜、などの有機膜が、光活性材料として使用さ
れる。可視部または近紫外部での選択された色またはマルチカラーの検出は、画
像センサを光学フィルタ(単数または複数)に結合することにより達成すること
ができる。赤、緑および青(R、G、B)およびフルカラー画像センサの製造プ
ロセスは、x−yアドレス指定可能なポリマーダイオードマトリクスをRGB(
赤、緑、青)カラーフィルタパネルと結合することにより、または、500nm
、600nmおよび700nmの光応答のカットオフをそれぞれ有するフォトダ
イオードを、光学的に均一な基板上に製造することにより、説明される。
The present invention provides a high-sensitivity photodiode having voltage-switchable photosensitivity. Photosensitivity can be switched on and off by applying a selected voltage, thereby reducing crosstalk between pixels in an array of such voltage-switchable photodiodes to an acceptable level. These switchable light sensors allow for the manufacture of two-dimensional (2D) passive image sensors with column-row (xy) addressability. Voltage switchable photodetectors are constructed in a metal-semiconductor-metal (MSM) thin film structure, and organic films, such as semiconductive polymer or polymer blend films, are used as the photoactive material. Detection of a selected color or multi-color in the visible or near ultraviolet can be achieved by coupling the image sensor to optical filter (s). The manufacturing process of red, green and blue (R, G, B) and full color image sensors uses an xy addressable polymer diode matrix with RGB (
Red, green, blue) by combining with a color filter panel or 500nm
, 600 nm and 700 nm, respectively, are fabricated by fabricating photodiodes on optically uniform substrates.

【0023】 可視ブラインドまたはソーラーブラインドUV検出は、光学ギャップ>3.1
eV(波長<400nm)を有する光活性材料を用いることにより、または、よ
り小さいエネルギーギャップを有する有機光センサを、可視部では不透明である
UVバンドパス光学フィルタと組み合わせることにより、達成することができる
。可視およびUV範囲(200nm〜400nm)における感光に加えて、深紫
外、X線、およびIRなどのその他のスペクトル範囲での感光は、有機光センサ
を燐光体(phosphor)層またはシンチレーション層と組み合わせること
により達成することができる。高エネルギー放射またはIR放射は、可視放射に
変換することができ、次いで、有機光検出器により検出することができる。深紫
外およびX線スペクトル範囲の特定の波長の放射もまた、これらの有機フォトダ
イオードで直接検出することができる。これらの波長は、内部コア準位(エネル
ギー帯)から、最も低い空分子軌道(LUMO)または伝導帯の底部への光学遷
移に対応している。
The visible or solar blind UV detection has an optical gap> 3.1
This can be achieved by using a photoactive material with eV (wavelength <400 nm) or by combining an organic light sensor with a smaller energy gap with a UV bandpass optical filter that is opaque in the visible. . In addition to exposure in the visible and UV ranges (200-400 nm), exposure in other spectral ranges, such as deep ultraviolet, X-ray, and IR, combines organic light sensors with a phosphor or scintillation layer. Can be achieved. High energy or IR radiation can be converted to visible radiation, which can then be detected by an organic photodetector. Radiation at certain wavelengths in the deep ultraviolet and X-ray spectral range can also be detected directly with these organic photodiodes. These wavelengths correspond to optical transitions from the inner core level (energy band) to the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) or bottom of the conduction band.

【0024】 電圧切り換え可能なフォトダイオードは、2D画像センサを可能にする。その
ようなフォトダイオードを列−行マトリクスの検知エレメントとして用いること
により、クロストークを伴わずに動作するx−yアドレス指定可能な2Dパッシ
ブ画像センサを構成することができる。感光性が強い電圧依存性を示すため、2
Dフォトダイオードマトリクスのピクセルの列を、適切な電圧バイアスを用いて
、選択し且つオンにすることができ、その他の行の残りのピクセルを、入射光に
鈍感なままにする。このタイプの動作を用いると、物理的なM行、N列の2Dマ
トリクスは、エレメントをM個ずつ有するN個の分離された線形ダイオードアレ
イに縮小される。これらの分離された線形ダイオードアレイには、異なる列の装
置間の有限抵抗から起こるクロストークがない。そのような2Dパッシブフォト
ダイオードアレイを用いると、マトリクスの各列を走査するパルス列を用いて画
像を読み出すことができる。x−yアドレス指定可能なマトリクスでは、コンタ
クト電極の数が、個々の接続の場合のN×M個に比べて、N+M個に低減される
ため、大型で高ピクセル密度の2D画像アレイが実用的になる(LCD技術を用
いて作製される高ピクセル密度の表示アレイに匹敵する)。例えば、1000×
1000ピクセルアレイの場合、本発明は、必要とされる電極の数を500分の
1にする。従って、ポリマー画像センサマトリクスは、室温または低温製造プロ
セスを用いて大型で低コストの高ピクセル密度2D画像検知アレイを製造する独
自のアプローチを提供する。
A voltage switchable photodiode enables a 2D image sensor. By using such a photodiode as a sensing element in a column-row matrix, an xy-addressable 2D passive image sensor that operates without crosstalk can be constructed. Since the photosensitivity shows strong voltage dependence, 2
The columns of pixels of the D photodiode matrix can be selected and turned on with appropriate voltage bias, leaving the remaining pixels in the other rows insensitive to incident light. Using this type of operation, a physical M-row, N-column 2D matrix is reduced to N separate linear diode arrays with M elements each. These isolated linear diode arrays have no crosstalk due to finite resistance between different columns of devices. With such a 2D passive photodiode array, an image can be read using a pulse train that scans each column of the matrix. In an xy addressable matrix, the number of contact electrodes is reduced to N + M compared to N × M for individual connections, making a large, high pixel density 2D image array practical. (Comparable to a high pixel density display array made using LCD technology). For example, 1000 ×
For a 1000 pixel array, the present invention reduces the number of electrodes required by a factor of 500. Thus, polymer image sensor matrices provide a unique approach to fabricating large, low cost, high pixel density 2D image sensing arrays using room temperature or low temperature manufacturing processes.

【0025】 本明細書に示される実施例において実証されるように、ポリマー画像センサの
スペクトル応答は、可視スペクトル全体を、比較的平坦な応答でカバーすること
ができる。可視スペクトルの部分はまた、バンドパスまたはローパス光学フィル
タを用いて選択することができる。可視部および近紫外部におけるマルチカラー
検出は、画像センサをカラーフィルタパネルと結合することにより達成すること
ができる。フルカラー画像センサの製造プロセスは、x−yアドレス指定可能な
ポリマーダイオードマトリクスおよびRGB(赤、緑、青)カラーフィルタパネ
ルを用いて説明される。
As demonstrated in the examples provided herein, the spectral response of a polymer image sensor can cover the entire visible spectrum with a relatively flat response. Portions of the visible spectrum can also be selected using bandpass or lowpass optical filters. Multicolor detection in the visible and near ultraviolet can be achieved by combining an image sensor with a color filter panel. The manufacturing process of a full color image sensor is described using an xy addressable polymer diode matrix and an RGB (red, green, blue) color filter panel.

【0026】 (定義および装置構造) 好適な実施形態の本説明および特許請求の範囲では、幾つかの定義された用語
が参照される。1つの用語群は、電圧切り換え可能なフォトダイオードの構造に
関するものである。電圧切り換え可能なフォトダイオードの断面図が、図1に示
される。電圧切り換え可能なフォトダイオード10は、金属−半導体−金属(M
−S−M)薄膜装置構成を用いて構成される。具体的には、装置10は、 共役ポリマー、ポリマーブレンド、ポリマー/分子ポリブレンド、分子ブレン
ドもしくは有機分子の層、などの有機半導電材料(単数もしくは複数)か、また
は、上記材料を組み合わせた多層構造、からなる「フォト層」(層12)と、 フォトダイオードのアノードおよびカソードとしての役割を果たし、光活性層
から電子および正孔をそれぞれ抽出する2つの「コンタクト電極」(層11、1
3)と、を含む。電極の一方(図1の層11)は、透明または半透明にされ、入
射光18が活性層(12)に吸収されることを可能にする。
Definitions and Device Structure In this description of the preferred embodiments and in the claims, reference will be made to a number of defined terms. One group of terms relates to the structure of a voltage switchable photodiode. A cross-sectional view of a voltage switchable photodiode is shown in FIG. The voltage switchable photodiode 10 is a metal-semiconductor-metal (M
-SM) It is configured using a thin film device configuration. Specifically, the device 10 may comprise an organic semiconductive material (s), such as a conjugated polymer, polymer blend, polymer / molecular polyblend, molecular blend or layer of organic molecules, or a multi-layer combination of the above materials. The structure consists of a “photo layer” (layer 12), and two “contact electrodes” (layers 11, 1) that serve as anodes and cathodes of photodiodes and extract electrons and holes from the photoactive layer, respectively.
3). One of the electrodes (layer 11 of FIG. 1) is transparent or translucent, allowing incident light 18 to be absorbed by the active layer (12).

【0027】 「アノード」電極は、「カソード」材料よりも高い仕事関数を有する導電材料
として規定される。
An “anode” electrode is defined as a conductive material that has a higher work function than a “cathode” material.

【0028】 電極11および13と活性層12および光源18(または18’)との関係に
ついて、これと同じ関係が、図1、図2、図3、図4および図5にそれぞれ示さ
れる装置10、20、30、40および50に見られる。
With respect to the relationship between the electrodes 11 and 13, the active layer 12 and the light source 18 (or 18 ′), the same relationship is shown in FIGS. 1, 2, 3, 4 and 5, respectively. , 20, 30, 40 and 50.

【0029】 図1および図2に示されるように、電極11および13は、それぞれライン1
7および17’を介してバイアス電圧源15に接続される。検出器16は、この
回路に直列に配線され、光18に応答してフォトダイオードで発生される光応答
を測定する。これと同じ回路が、図1〜図5に示されるすべての装置(10、2
0、30、40および50)で使用される。
As shown in FIGS. 1 and 2, electrodes 11 and 13 are respectively connected to line 1
It is connected to the bias voltage source 15 via 7 and 17 '. Detector 16 is wired in series with this circuit and measures the optical response generated by the photodiode in response to light 18. The same circuit is used for all the devices (10, 2) shown in FIGS.
0, 30, 40 and 50).

【0030】 これらの装置はまた、図1〜図5に示されるように、任意の基板またはサポー
ト14を含んでいてもよい。これは、ダイオードおよび/またはダイオードのマ
トリクスアレイにロバスト性を提供するように設計される、固体層、剛体層また
は可撓性のある層である。基板側から光が入射する場合、基板は、透明または半
透明であるべきである。ガラス、ポリマーシート、または可撓性のあるプラスチ
ック膜が、よく使用される基板である。応用によっては、光学ギャップよりも下
で透明である広帯域半導体ウエハ(SiC、SiNなど)が使用されてもよい。
これらの場合、薄いドープされた領域がまた、コンタクト電極11としての役割
を果たしてもよい。
These devices may also include an optional substrate or support 14 as shown in FIGS. This is a solid, rigid or flexible layer designed to provide robustness to the diode and / or matrix array of diodes. When light is incident from the substrate side, the substrate should be transparent or translucent. Glass, polymer sheets, or flexible plastic films are commonly used substrates. For some applications, a broadband semiconductor wafer (SiC, SiN, etc.) that is transparent below the optical gap may be used.
In these cases, the lightly doped region may also serve as contact electrode 11.

【0031】 図2に示される逆の幾何学的形状を有する装置もまた、応用において有用であ
る。この構成では、光18は「背面」電極側から入射し、光学的に不透明な材料
を、基板材料として使用することができる。例えば、無機半導体ウエハ(シリコ
ンなど)を基板14として使用し、そして、半導体を「導電」レベル(以下に規
定される)にドープすることにより、ウエハは、基板14およびコンタクト電極
11の両方の役割を果たすことができる。この逆構造は、(集積回路技術を用い
て)光センサを、無機半導体基板上に直接形成される駆動/読み出し回路と一体
にするという利点を提供する。
A device having the inverse geometry shown in FIG. 2 is also useful in applications. In this configuration, light 18 is incident from the "back" electrode side, and an optically opaque material can be used as the substrate material. For example, by using an inorganic semiconductor wafer (such as silicon) as the substrate 14 and doping the semiconductor to a “conductive” level (defined below), the wafer can serve as both the substrate 14 and the contact electrode 11. Can be fulfilled. This inverted structure offers the advantage of integrating the photosensor (using integrated circuit technology) with a drive / readout circuit formed directly on the inorganic semiconductor substrate.

【0032】 入射光18(または、18’)は概して、可視部の波長(400〜700nm
)、紫外部の波長(100〜400nm)、および赤外部の波長(700〜20
00nm)を含むよう規定される。示されるように、適切な場合には、その他の
波長を使用してもよい。
The incident light 18 (or 18 ′) generally has a wavelength in the visible part (400-700 nm).
), Ultraviolet wavelengths (100-400 nm), and infrared wavelengths (700-20
00 nm). As indicated, other wavelengths may be used where appropriate.

【0033】 幾つかの層は、「透明」または「半透明」として示される。これらの用語は、
材料に入射する入射光の実質的な部分を透過する材料の特性を指すために用いら
れる。「透明」という用語は、50%を越える透過率を有する基板を示すために
使用され、「半透明」という用語は、50%と5%との間の透過率を有する基板
を示すために使用される。
Some layers are designated as “transparent” or “translucent”. These terms are
Used to refer to the property of a material to transmit a substantial portion of the incident light incident on the material. The term "transparent" is used to indicate a substrate having a transmission of more than 50%, and the term "translucent" is used to indicate a substrate having a transmission between 50% and 5%. Is done.

【0034】 「導電」層または材料は、典型的には0.1S/cmよりも大きい導電率を有
する。半導電材料は、10-14〜10-1S/cmの導電率を有する。
A “conductive” layer or material typically has a conductivity greater than 0.1 S / cm. Semiconductive materials have a conductivity of 10 -14 to 10 -1 S / cm.

【0035】 「正」(または「負」)バイアスは、より高い電位がアノード電極(カソード
電極)に付与される場合を指す。高い感光性を得るために印加される逆バイアス
電圧の場合のように、負電圧の値について言及する場合には、絶対値に関して相
対値が示される。即ち、例えば、−10V(逆)バイアスは、−5V(逆)バイ
アスよりも大きい。
“Positive” (or “negative”) bias refers to when a higher potential is applied to the anode electrode (cathode electrode). When referring to a negative voltage value, as in the case of a reverse bias voltage applied to obtain high photosensitivity, a relative value is indicated with respect to an absolute value. That is, for example, a -10V (reverse) bias is greater than a -5V (reverse) bias.

【0036】 x−yアドレス指定可能なパッシブフォトダイオードマトリクス(2D画像セ
ンサ30)の構造が、図3に示される。図4には、x−yアドレス指定可能なフ
ォトダイオードアレイを用いて作製されたフルカラー画像センサ40の構造が示
される。これらの装置では、アノードおよびカソード電極11’、13’は、典
型的には、互いに垂直な行および列にパターニングされる。ある特定の応用では
、光活性層12のパターニングは不要である。行および列電極の各交差部は、図
1または図2に示される装置構造と同様の装置構造を有する感光エレメント(ピ
クセル)を規定する。行および列電極11’、13’の幅は、各ピクセルの活性
領域を規定する。
The structure of an xy addressable passive photodiode matrix (2D image sensor 30) is shown in FIG. FIG. 4 shows the structure of a full-color image sensor 40 fabricated using an xy addressable photodiode array. In these devices, the anode and cathode electrodes 11 ', 13' are typically patterned in rows and columns perpendicular to each other. In certain applications, patterning of the photoactive layer 12 is not required. Each intersection of the row and column electrodes defines a photosensitive element (pixel) having a device structure similar to that shown in FIG. 1 or FIG. The width of the row and column electrodes 11 ', 13' defines the active area of each pixel.

【0037】 カラーフィルタ19のマトリクス(カラーフィルタの各ピクセルは、赤、緑お
よび青カラーフィルタ19’からなる)は、フォトダイオードパネルに結合され
る。カラーLCDディスプレイに使用されるカラーフィルタシートと同様の別個
のカラーフィルタシート[検討のためには、M.TaniおよびT.Sugiu
ra、Proceeding of SID、Orlando、Florida
(1994)を参照されたい]を、この目的のために使用してもよい。より好適
な実施形態では、カラーフィルタパネルを、フォトダイオードマトリクスの基板
上に直接コーティングしてもよい。透明電極11(例えば、インジウム−スズ−
酸化物ITOからなる)の組を、カラーフィルタコーティングの上に製造しても
よい。この構成では、ミクロンサイズの特徴サイズを有する高ピクセル密度を達
成することができる。
A matrix of color filters 19 (each pixel of the color filters comprises a red, green and blue color filter 19 ′) is coupled to a photodiode panel. A separate color filter sheet similar to the color filter sheet used for color LCD displays [for review, see Tani and T.S. Sugiu
ra, Proceeding of SID, Orlando, Florida
(1994)] may be used for this purpose. In a more preferred embodiment, the color filter panel may be coated directly on the photodiode matrix substrate. The transparent electrode 11 (for example, indium-tin-
(Consisting of oxide ITO) may be manufactured over the color filter coating. With this configuration, high pixel densities with micron sized feature sizes can be achieved.

【0038】 フルカラー検出は、図5に示されるような別のアプローチ50を用いて達成す
ることができる。このアプローチでは、各フルカラーピクセル12’は、700
、600および500nmの長波長カットオフをそれぞれ有する3つのフォトダ
イオード12R、12Gおよび12Bを含む。これらのフォトダイオードは、基
板上の規定領域において3つの感光材料からなる。活性層のパターニングは、フ
ォトリソグラフィ、スクリーン印刷、シャドーマスキング、などにより達成する
ことができる。本発明の実施例において実証されるように、赤、緑および青の正
しい色情報は、3つのサブピクセル12R、12Gおよび12Bからの(読み出
し回路での)信号の微分により得ることができる。光学的に均一な材料は、可視
部で透明であり且つUV部で不透明である基板として使用される。
[0038] Full color detection can be achieved using another approach 50 as shown in FIG. In this approach, each full color pixel 12 'is 700
, 600 and 500 nm, respectively, having three long-wave cutoffs. These photodiodes consist of three photosensitive materials in a defined area on the substrate. The patterning of the active layer can be achieved by photolithography, screen printing, shadow masking, and the like. As demonstrated in embodiments of the present invention, the correct color information for red, green and blue can be obtained by differentiating the signals (at the readout circuit) from the three sub-pixels 12R, 12G and 12B. Optically uniform materials are used as substrates that are transparent in the visible and opaque in the UV.

【0039】 (光活性層) 電圧切り換え可能なフォトダイオードの光活性層12は、薄い有機半導電材料
シートからなる。活性層は、1つ以上の半導電共役ポリマーを単独で含んでいて
もよく、非共役材料、1つ以上の有機分子、またはオリゴマーと組み合わせて含
んでいてもよい。活性層は、同様のまたは異なる電子親和力と、異なる電子エネ
ルギーギャップとを有する2つ以上の共役ポリマーのブレンドであってもよい。
活性層は、同様のまたは異なる電子親和力と、異なる電子エネルギーギャップと
を有する2つ以上の有機分子のブレンドであってもよい。活性層は、同様のまた
は異なる電子親和力と、異なる電子エネルギーギャップとを有する共役ポリマー
および有機分子のブレンドであってもよい。後者は、成分の異なる電子親和力が
、光誘導された電荷移動および電荷分離、即ち、感光性を高める現象、につなが
り得るという点で、特定の利点を提供する[N.S.Sariciftciおよ
びA.J.Heeger、米国特許第5,333,183号(1994年7月1
9日);N.S.SariciftciおよびA.J.Heeger、米国特許
第5,454,880号(1995年10月3日);N.S.Saricift
ci、L.Smilowitz、A.J.HeegerおよびF.Wudl、S
cience 258、1474(1992);L.Smilowitz、N.
S.Sariciftci、R.Wu、C.Gettinger、A.J.He
egerおよびF.Wudl、Phys.Rev.B 47、13835(19
93);N.S.SariciftciおよびA.J.Heeger、Inte
rn.J.Mod.Phys.B 8、237(1994)]。活性層はまた、
上記のような有機材料またはブレンドの層を用いるヘテロ接合の連続であっても
よい。
(Photoactive Layer) The photoactive layer 12 of the voltage switchable photodiode is made of a thin organic semiconductive material sheet. The active layer may include one or more semiconductive conjugated polymers alone, or may include non-conjugated materials, one or more organic molecules, or combinations with oligomers. The active layer may be a blend of two or more conjugated polymers having similar or different electron affinities and different electron energy gaps.
The active layer may be a blend of two or more organic molecules having similar or different electron affinities and different electron energy gaps. The active layer may be a blend of conjugated polymers and organic molecules having similar or different electron affinities and different electron energy gaps. The latter offers a particular advantage in that different electron affinities of the components can lead to photoinduced charge transfer and charge separation, a phenomenon that enhances photosensitivity [N. S. Sariciftci and A.M. J. Heeger, U.S. Pat. No. 5,333,183 (July 1, 1994)
9); S. Sariciftci and A.M. J. Heeger, U.S. Patent No. 5,454,880 (October 3, 1995); S. Saricift
ci, L .; Smilowitz, A .; J. Heeger and F.S. Wudl, S
science 258, 1474 (1992); Smilowitz, N.M.
S. Sariciftci, R.A. Wu, C.I. Gettinger, A .; J. He
eger and F.E. Wudl, Phys. Rev .. B 47, 13835 (19
93); S. Sariciftci and A.M. J. Heeger, Inte
rn. J. Mod. Phys. B 8, 237 (1994)]. The active layer also
A series of heterojunctions using layers of organic materials or blends as described above may be used.

【0040】 有機分子、オリゴマー、および分子ブレンドの薄膜は、熱蒸発、化学蒸着(C
VD)などを用いて製造することができる。共役ポリマー、ポリマー/ポリマー
ブレンド、ポリマー/オリゴマーおよびポリマー/分子ブレンドの薄膜は、共通
の溶媒中の溶液から直接鋳造することによって、または、同様の流体相処理を用
いて、製造することができる場合が多い。ポリマーまたはポリブレンドを活性層
として使用する場合、装置は、固有の機械的に可撓性のある光センサを作り出す
可撓性のある基板上に製造されてもよい。
Thin films of organic molecules, oligomers, and molecular blends can be prepared by thermal evaporation, chemical vapor deposition (C
VD). Where thin films of conjugated polymers, polymer / polymer blends, polymer / oligomer and polymer / molecular blends can be manufactured by casting directly from a solution in a common solvent or using similar fluid phase processing. There are many. If a polymer or polyblend is used as the active layer, the device may be fabricated on a flexible substrate that creates an inherently mechanically flexible optical sensor.

【0041】 典型的な半導電共役ポリマーの例としては、ポリアセチレン(「PA」)およ
びその誘導体、ポリイソチアナフェンおよびその誘導体、ポリチオフェン(「P
T」)およびその誘導体、ポリピロール(「PPr」)およびその誘導体、ポリ
(2,5−チエニレンビニレン)(「PTV」)およびその誘導体、ポリ(p−
フェニレン)(「PPP」)およびその誘導体、ポリフロウレン(「PF」)お
よびその誘導体、ポリ(フェニレンビニレン)(「PPV」)およびその誘導体
、ポリカルバゾールおよびその誘導体、ポリ(1,6−ヘプタジイン)、ポリキ
ノレン、ならびに半導電ポリアニリン(即ち、ロイコエメラルドおよび/または
エメラルド塩基形)、があるが、これらに限定されない。代表的なポリアニリン
材料は、米国特許第5,196,144号に記載されている。本明細書において
、上記米国特許を参照として援用する。これらの材料のうち、有機溶媒に可溶性
を示す材料は、それら材料の処理の利点のため、好ましい。
Examples of typical semiconductive conjugated polymers include polyacetylene (“PA”) and its derivatives, polyisothianaphene and its derivatives, polythiophene (“P
T ") and its derivatives, polypyrrole (" PPr ") and its derivatives, poly (2,5-thienylenevinylene) (" PTV ") and its derivatives, poly (p-
Phenylene) (“PPP”) and its derivatives, polyfluorene (“PF”) and its derivatives, poly (phenylenevinylene) (“PPV”) and its derivatives, polycarbazole and its derivatives, poly (1,6-heptadiyne), But not limited to polyquinolene, and semiconductive polyaniline (ie, leuco emerald and / or emerald base form). Representative polyaniline materials are described in U.S. Patent No. 5,196,144. The above US patents are incorporated herein by reference. Of these materials, those that are soluble in organic solvents are preferred due to the advantages of processing those materials.

【0042】 共通の有機溶媒に溶けるPPV誘導体の例としては、ポリ(2−メトキシ−5
−(2’−エチル−ヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン)(「ME
H−PPV」)[F.Wudl、P.−M.Allemand、G.Srdan
ov、Z.NiおよびD.McBranch、Materials for N
onlinear Optics: Chemical Perspectiv
es、S.R.Marder、J.E.SohnおよびG.D.Stucky編
(The American Chemical Society、Washi
ngton DC、1991)、p.683]、ポリ(2−ブチル−5−(2−
エチル−ヘキシル)−1,4−フェニレンビニレン)(「BuEH−PPV」)
[M.A.Andersson、G.Yu、A.J.Heeger、Synth
. Metals 85、1275(1997)]、ポリ(2,5−ビス(コレ
スタノキシ)−1,4−フェニレンビニレン)(「BCHA−PPV」)[米国
特許出願第07/800,555号を参照されたい。本明細書において、上記特
許出願を参考として援用する。]、などがある。可溶性PTの例としては、ポリ
(3−アルキルチオフェン)(「P3AT」)があり、ここで、アルキル側鎖は
、5〜30個の炭素など、4個よりも多くの炭素を含む。
Examples of PPV derivatives soluble in common organic solvents include poly (2-methoxy-5)
-(2'-ethyl-hexyloxy) -1,4-phenylenevinylene) ("ME
H-PPV ") [F. Wudl, P .; -M. Allemand, G .; Srdan
ov, Z .; Ni and D.S. McBranch, Materials for N
online Optics: Chemical Perspectiv
es, S.S. R. Marder, J.M. E. FIG. Sohn and G.S. D. Stucky (The American Chemical Society, Washi)
ngton DC, 1991), p. 683], poly (2-butyl-5- (2-
Ethyl-hexyl) -1,4-phenylenevinylene ("BuEH-PPV")
[M. A. Andersson, G .; Yu, A .; J. Heeger, Synth
. Metals 85, 1275 (1997)], poly (2,5-bis (cholestanoxy) -1,4-phenylenevinylene) ("BCHA-PPV") [see U.S. Patent Application No. 07 / 800,555. In the present specification, the above patent application is incorporated by reference. ],and so on. An example of a soluble PT is poly (3-alkylthiophene) ("P3AT"), wherein the alkyl side chain contains more than 4 carbons, such as 5-30 carbons.

【0043】 有機画像センサは、ドナー/アクセプタポリブレンドを光活性層として用いて
製造することができる。これらのポリブレンドは、半導電ポリマー/ポリマーの
ブレンドであってもよく、適切な有機分子と半導電ポリマーのブレンドであって
もよい。ドナー/アクセプタポリブレンドのドナーの例としては、今述べた共役
ポリマー、即ち、PPV、PT、PTV、およびポリ(フェニレン)、ならびに
それらの可溶性誘導体があるが、これらに限定されない。ドナー/アクセプタポ
リブレンドのアクセプタの例としては、ポリ(シアノフェニレンビニレン(cy
anaophenylenevinylene))(「CN−PPV」)および
その誘導体、C60などのフラーレン分子およびその官能性誘導体(functi
onal derivative)、ならびに、これまで光レセプタに関する分
野で使用されていた有機分子があるが、これらに限定されない。
Organic image sensors can be manufactured using a donor / acceptor polyblend as the photoactive layer. These polyblends may be semiconductive polymer / polymer blends, or may be blends of suitable organic molecules and semiconductive polymers. Examples of donors of the donor / acceptor polyblend include, but are not limited to, the conjugated polymers just described, namely, PPV, PT, PTV, and poly (phenylene), and their soluble derivatives. Examples of acceptors of the donor / acceptor polyblend include poly (cyanophenylenevinylene (cy)
anaphenylenevinylene)) (“CN-PPV”) and its derivatives, fullerene molecules such as C 60 and its functional derivatives (functi)
online, as well as, but not limited to, organic molecules previously used in the field of photoreceptors.

【0044】 ドナー/アクセプタヘテロ接合構造において2つの半導電有機物層を用いて光
活性層を生成してもよい。これらの構造では、ドナー層は、典型的には共役ポリ
マー層であり、アクセプタ層は、ポリ(シアノフェニレンビニレン)(「CN−
PPV」)、C60などのフラーレン分子、ならびに、PCBMおよびPCBCR
などのその官能性誘導体、または、これまで光レセプタに関する分野で使用され
ていた有機分子から構成される。光活性層の上記ヘテロ接合層構造の例としては
、PPV/C60、MEH−PPV/C60、PT/C60、P3AT/C60、MEH
−PPV/C60などがあるが、これらに限定されない。
The photoactive layer may be formed using two semiconductive organic layers in a donor / acceptor heterojunction structure. In these structures, the donor layer is typically a conjugated polymer layer and the acceptor layer is a poly (cyanophenylene vinylene) ("CN-
PPV "), fullerene molecules such as C 60, as well as, PCBM and PCBCR
Or functional derivatives thereof, or organic molecules previously used in the field of photoreceptors. Examples of the heterojunction layer structure of the photoactive layer, PPV / C 60, MEH- PPV / C 60, PT / C 60, P3AT / C 60, MEH
And the like -PPV / C 60, but is not limited thereto.

【0045】 活性層はまた、可視スペクトル範囲での感光性を高めるために、色素分子(単
数または複数)がドープされたポリ−N−ビニルカルバゾール(「PVK」)な
どの、広帯域ポリマーからなっていてもよい。これらの場合、広帯域有機物は、
ホスト結合剤および正孔(または電子)輸送材料の両方の役割を果たす。例とし
ては、PVK/o−クロルアニル、PVK/ローダミンB、およびPVK/コロ
ネンなどがあるが、これらに限定されない。
The active layer also consists of a broadband polymer, such as poly-N-vinylcarbazole (“PVK”), doped with dye molecule (s) to enhance photosensitivity in the visible spectral range. You may. In these cases, the broadband organics are
It acts as both a host binder and a hole (or electron) transport material. Examples include, but are not limited to, PVK / o-chloranil, PVK / rhodamine B, and PVK / coronene.

【0046】 光活性層は、有機分子、オリゴマー、または分子ブレンドを、光活性層として
使用してもよい。この実施形態では、感光材料は、化学蒸着、分子エピタキシ、
またはその他の公知の膜堆積技術により、薄膜に製造することができる。適切な
材料の例としては、アントラセン、フタロシアニン、6−チオフェン(「6T」
)、トリフェニレン、および、2,3,6,7,10,11−ヘキサヘキシルチ
オトリフェニレンなどのその誘導体、または、6T/C60、6T/ピナシアノー
ル、フタロシアニン/o−クロルアニルなどの分子ブレンドがあるが、これらに
限定されない。光活性層はまた、上記材料を組み合わせた多層構造であってもよ
い。
The photoactive layer may use organic molecules, oligomers, or molecular blends as the photoactive layer. In this embodiment, the photosensitive material is chemical vapor deposition, molecular epitaxy,
Alternatively, it can be manufactured into a thin film by other known film deposition techniques. Examples of suitable materials include anthracene, phthalocyanine, 6-thiophene ("6T"
), Triphenylene and its derivatives such as 2,3,6,7,10,11-hexahexylthiotriphenylene, or molecular blends such as 6T / C 60 , 6T / pinacyanol, phthalocyanine / o-chloranil. However, the present invention is not limited to these. The photoactive layer may also have a multilayer structure combining the above materials.

【0047】 活性層に使用できる有機分子、オリゴマーおよび分子ブレンドの例としては、
アントラセンおよびその誘導体、テトラセンおよびその誘導体、フタロシアニン
およびその誘導体、ピナシアノールおよびその誘導体、フラーレン(「C60」)
およびその誘導体、チオフェンオリゴマー(シクセチオフェン「6T」およびオ
クチチオフェン「8T」など)およびそれらの誘導体など、フェニルオリゴマー
(シクセフェニルまたはオクチフェニルなど)およびそれらの誘導体など、6T
/C60、6T/ピナシアノール、フタロシアニン/o−クロルアニル、アントラ
セン/C60、アントラセン/o−クロルアニルなどがある。
Examples of organic molecules, oligomers and molecular blends that can be used in the active layer include:
Anthracene and its derivatives, tetracene and its derivatives, phthalocyanine and its derivatives, pinacyanol and its derivatives, fullerene (“C 60 ”)
And its derivatives, such as thiophene oligomers (sixetiophen “6T” and octithiophene “8T”) and their derivatives, phenyl oligomers (sixephenyl or octiphenyl and the like) and their derivatives, such as 6T
/ C 60 , 6T / pinacyanol, phthalocyanine / o-chloranil, anthracene / C 60 , and anthracene / o-chloranil.

【0048】 幾つかの実施形態では、活性層12は、装置性能を改変するためおよび向上さ
せるために、1つ以上の有機添加物(光学的に非活性である)を含む。添加物分
子の例としては、共通の構造を有するエーテルサルフェートなどのアニオン界面
活性剤などがある。
In some embodiments, active layer 12 includes one or more organic additives (optically inactive) to modify and enhance device performance. Examples of additive molecules include anionic surfactants such as ether sulfates having a common structure.

【0049】 R(OCH2CH2nOSO3 -+ ここで、Rは、アルキルアルキルアリールを表し、 M+は、プロトン、金属またはアンモニウム対イオンを表し、 nは、エチレンオキシドのモルを表し、典型的には、n=2−40である。[0049] R (OCH 2 CH 2) n OSO 3 - M + wherein, R represents an alkyl alkylaryl, M + represents a proton, metal or ammonium counterion, n is represents the moles of ethylene oxide , Typically n = 2-40.

【0050】 ポリマー発光ダイオードの性能を向上させるために、そのようなアニオン界面
活性剤を添加物として付与することは、Y.Caoにより実証されている[米国
特許出願シリアル番号第08/888,316号。本明細書において、上記特許
出願を参考として援用する。]。
Providing such an anionic surfactant as an additive to improve the performance of polymer light emitting diodes is disclosed in Y. Cao [US Patent Application Serial No. 08 / 888,316. In the present specification, the above patent application is incorporated by reference. ].

【0051】 その他のタイプの添加物としては、固体電解質または有機塩などがある。例と
しては、ポリ(エチレンオキシド)、リチウムトリフルオロメタンスルホナート
、またはそれらのブレンド、テトラブチルアンモニウムドデシルベンゼンスルホ
ナート、などがある。そのような電解質を、ルミネセントポリマー、および、新
しいタイプの発光装置の発明に付与することは、Q.PeiおよびF.Klav
etterにより実証されている[米国特許出願シリアル番号第08/268,
763号]。
[0051] Other types of additives include solid electrolytes or organic salts. Examples include poly (ethylene oxide), lithium trifluoromethanesulfonate, or blends thereof, tetrabutylammonium dodecylbenzenesulfonate, and the like. The application of such electrolytes to luminescent polymers and the invention of new types of light emitting devices is described in Q.A. Pei and F.S. Klav
[US Patent Application Serial No. 08/268,
No. 763].

【0052】 活性層が、異なる電子親和力および光学エネルギーギャップを有する2つ以上
の相を有する有機ブレンドからなる場合、通常、ナノスケールの相分離が起こり
、界面領域にヘテロ接合が形成される。より高い電子親和力を有する相(単数ま
たは複数)は電子アクセプタ(単数または複数)としての役割を果たし、より低
い電子親和力(または、より低いイオン化エネルギーを有する相は、電子ドナー
(単数または複数)としての役割を果たす。これらの有機ブレンドは、電荷移動
材料のクラスを構成し、以下のステップで規定される光開始される電荷分離プロ
セスを可能にする[N.S.SariciftciおよびA.J.Heeger
、Intern.J.Mod.Phys.B 8、237(1994)]。
When the active layer consists of an organic blend having two or more phases with different electron affinities and optical energy gaps, usually nanoscale phase separation occurs and a heterojunction is formed in the interface region. The phase (s) with higher electron affinity acts as electron acceptor (s), and the phase with lower electron affinity (or lower ionization energy) as electron donor (s) These organic blends constitute a class of charge transfer materials and enable a photo-initiated charge separation process defined by the following steps [NS Sariciftci and AJ Heeger.
, Intern. J. Mod. Phys. B 8, 237 (1994)].

【0053】[0053]

【数1】 (Equation 1)

【0054】 ここで、(D)は、有機ドナーを示し、(A)は、有機アクセプタを示し、1,
3はそれぞれ、一重項または三重項励起状態を示す。
Here, (D) shows an organic donor, (A) shows an organic acceptor,
3 represents a singlet or triplet excited state, respectively.

【0055】 活性層の典型的な厚さは、数百オングストローム単位から数千オングストロー
ム単位の範囲、即ち、300〜5000Åである(1オングストローム単位=1
-8cm)。活性膜厚は決定的に重要であるわけではないが、装置性能は、典型
的には、対象のスペクトル範囲において2以下の光学密度を有するより薄い膜を
用いることにより向上され得る。
The typical thickness of the active layer is in the range of hundreds of Angstroms to thousands of Angstroms, ie, 300-5000 ° (1 Angstroms = 1 = 1).
0-8 cm). Although active film thickness is not critical, device performance can typically be improved by using thinner films having an optical density of 2 or less in the spectral range of interest.

【0056】 (電極) 図1および図2に示されるように、本発明の有機フォトダイオードは、M−S
−M構造において構成され、有機光活性層は、2つの側で、導電コンタクト電極
と結合される。図1に示される構成では、透明基板14および透明電極11は、
1つのコンタクト電極として用いられる。インジウム−スズ−酸化物(「ITO
」)を電極11として用いてもよい。その他の透明電極材料としては、アルミニ
ウムがドープされた亜鉛酸化物(「AZO」)、アルミニウムがドープされたス
ズ酸化物(「ATO」)、スズ酸化物、などがある。これらの導電コーティング
は、近紫外から中間赤外まで透明である、ドープされた金属酸化物化合物からな
る。
(Electrode) As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the organic photodiode of the present invention
Configured in a -M configuration, the organic photoactive layer is coupled on two sides to a conductive contact electrode. In the configuration shown in FIG. 1, the transparent substrate 14 and the transparent electrode 11
Used as one contact electrode. Indium-tin-oxide ("ITO
)) May be used as the electrode 11. Other transparent electrode materials include aluminum-doped zinc oxide ("AZO"), aluminum-doped tin oxide ("ATO"), tin oxide, and the like. These conductive coatings consist of doped metal oxide compounds that are transparent from the near ultraviolet to the mid-infrared.

【0057】 図1の電極11(または、図2の13)は、米国特許第5,232,631号
およびAppl.Phys.Lett.60、2711(1992)に開示され
ている、対イオンにより引き起こされる処理性技術、またはその他の適切な技術
を用いて調製されるエメラルド塩基形のポリアニリンなどの導電ポリマーからな
っていてもよい。電極としての役割を果たすポリアニリン膜は、室温で高い均一
性を有する溶液から鋳造することができる。有機導電電極は、ポリマー基板およ
び有機活性層と組み合わせて、これらの光センサを完全に可撓性のある形で製造
することを可能にする。透明または半透明電極(図1の11または図2の13)
に使用できるその他の導電ポリマーとしては、ポリエチレンジオキシチオフェン
ポリスチレンスルホナート(「PEDT/PSS」)[Y.Cao、G.Yu、
C.Zhang、R.MenonおよびA.J.Heeger、Synth.M
etals、87、171(1997)]、ドデシルベンゼンスルホン酸(「D
BSA」)がドープされたポリ(ピロール)[J.Gao、A.J.Heege
r、J.Y.LeeおよびC.Y.Kim、Synth.Metals 82、
221(1996)]などがある。
The electrode 11 of FIG. 1 (or 13 of FIG. 2) is disclosed in US Pat. No. 5,232,631 and Appl. Phys. Lett. 60, 2711 (1992). The polyaniline film serving as an electrode can be cast from a solution having high uniformity at room temperature. Organic conductive electrodes, in combination with a polymer substrate and an organic active layer, allow these optical sensors to be manufactured in a completely flexible manner. Transparent or translucent electrode (11 in FIG. 1 or 13 in FIG. 2)
Other conductive polymers that can be used for polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate (“PEDT / PSS”) [Y. Cao, G .; Yu,
C. Zhang, R.A. Menon and A.M. J. Heeger, Synth. M
et al., 87, 171 (1997)], dodecylbenzenesulfonic acid ("D
BSA ") doped poly (pyrrole) [J. Gao, A .; J. Heege
r. Y. Lee and C.I. Y. Kim, Synth. Metals 82,
221 (1996)].

【0058】 金属(Au、Ag、Al、Inなど)の薄い半透明層を、図1の電極11およ
び図2の13として用いてもよい。この半透明金属電極の典型的な厚さは、50
〜500Åの範囲であり、光透過率は、80%と10%との間である。適切な誘
電体コーティング(多層誘電体スタックの形である場合が多い)は、対象のスペ
クトル範囲での透明度を高めることができる[例えば、S.M.Sze、Phy
sics of Semiconductor Devices(John W
iley & Sons、New York、1981)Chapter 13
]。
A thin translucent layer of a metal (Au, Ag, Al, In, etc.) may be used as the electrode 11 in FIG. 1 and 13 in FIG. A typical thickness of this translucent metal electrode is 50
The light transmittance is between 80% and 10%. Suitable dielectric coatings (often in the form of multilayer dielectric stacks) can increase the transparency in the spectral range of interest [see, for example, S.M. M. Sze, Phy
sics of Semiconductor Devices (John W
iley & Sons, New York, 1981) Chapter 13
].

【0059】 図1の「背面」電極13(および図2の11)は、典型的には、Ca、Sm、
Y、Mg、Al、In、Cu、Ag、Auなどの金属からなる。金属合金を電極
材料として用いてもよい。これらの金属電極は、例えば、熱蒸発、電子ビーム蒸
発、スパッタリング、化学蒸着、溶融プロセス、またはその他の技術により製造
することができる。図1の電極13(および図2の11)の厚さは決定的に重要
であるわけではなく、数百オングストロームから数百ミクロンまたはそれ以上で
あってもよい。厚さは、所望の表面導電率を達成するように制御することができ
る。
The “back” electrode 13 of FIG. 1 (and 11 of FIG. 2) typically comprises Ca, Sm,
It is made of a metal such as Y, Mg, Al, In, Cu, Ag, and Au. A metal alloy may be used as an electrode material. These metal electrodes can be manufactured, for example, by thermal evaporation, electron beam evaporation, sputtering, chemical vapor deposition, melting processes, or other techniques. The thickness of electrode 13 in FIG. 1 (and 11 in FIG. 2) is not critical, and may be hundreds of Angstroms to hundreds of microns or more. The thickness can be controlled to achieve a desired surface conductivity.

【0060】 例えば、表側および裏側の両方に検出性を有するフォトダイオードに望ましい
場合には、上記の透明および半透明材料を、図1の「背面」電極13(および図
2の11)として用いてもよい。
For example, if desired for a photodiode having detectability on both the front and back sides, the above transparent and translucent materials may be used as the “back” electrode 13 of FIG. 1 (and 11 of FIG. 2). Is also good.

【0061】 図3および図4に示される行および列電極のパターニングは、シャドーマスキ
ング、フォトリソグラフィ、シルクスクリーン印刷、またはスタンピング(ミク
ロ接触)印刷などの、半導体業界において周知の標準のパターニング技術により
達成することができる。これらの方法は、ディスプレイ技術の分野の当業者に周
知である。
The patterning of the row and column electrodes shown in FIGS. 3 and 4 is achieved by standard patterning techniques well known in the semiconductor industry, such as shadow masking, photolithography, silk screen printing, or stamping (microcontact) printing can do. These methods are well known to those skilled in the display art.

【0062】 (カラーフィルタコーティング) 幾つかの応用では、マルチカラー検出または選択された色の検出が対象である
。これらは、光センサをカラーフィルタコーティングと結合するとともに、光活
性層の材料を適切に選択することにより達成することができる。
Color Filter Coating Some applications are directed to multi-color detection or detection of selected colors. These can be achieved by combining the light sensor with a color filter coating and by appropriately selecting the material of the photoactive layer.

【0063】 1つのタイプの応用は、選択されたスペクトル応答、例えば、500〜600
nm、を有する光センサである。1つの有効なアプローチは、600nmの低エ
ネルギーカットオフを有する有機フォトダイオード(例えば、MEH−PPVを
用いて作製されたフォトダイオード)を選び、そして長波長通過光学フィルタ(
500nmのカットオフを有する)を前に配置することである。半導電オリゴマ
ーおよびポリマーのスペクトル応答は、側鎖または主鎖構造を改変することによ
り制御することができる。例えば、PPV系の側鎖を変えることにより、光学ギ
ャップを、500nmから700nmまで調整することができる。バンドパス選
択を達成する別のアプローチは、バンドパス光学フィルタを、より広いスペクト
ル応答を有する有機フォトダイオードの前に配置することである。
One type of application is selected spectral response, eg, 500-600
nm. One effective approach is to choose an organic photodiode (e.g., a photodiode made using MEH-PPV) with a low energy cutoff of 600 nm, and use a long wavelength pass optical filter (
(With a cutoff of 500 nm). The spectral response of semiconductive oligomers and polymers can be controlled by altering the side chain or backbone structure. For example, by changing the side chain of the PPV system, the optical gap can be adjusted from 500 nm to 700 nm. Another approach to achieving bandpass selection is to place a bandpass optical filter in front of an organic photodiode with a wider spectral response.

【0064】 光撮像の応用では、フルカラー検出が対象である場合が多い。これは、センサ
エレメント(ピクセル)を、液晶ディスプレイ(LCD)カラーディスプレイ技
術において通常用いられる応答と同様の、赤(600〜700nm)、緑(50
0〜600nm)および青(400〜500nm)(R、G、B)スペクトル領
域(図4に示される)への応答をそれぞれ有する3つのサブピクセルに分割する
ことにより達成することができる。
In many applications of optical imaging, full-color detection is the target. This allows the sensor elements (pixels) to be red (600-700 nm), green (50 nm) similar to the response typically used in liquid crystal display (LCD) color display technology.
0-600 nm) and blue (400-500 nm) (R, G, B) can be achieved by dividing into three sub-pixels, each having a response to the spectral region (shown in FIG. 4).

【0065】 フルカラー画像センサへの単純であるが有効なアプローチが、図4に示される
。このアプローチでは、フォトダイオードマトリクスは、パターニングをしてい
ない活性層の1つのシートからなる。活性領域は、行および列電極により規定さ
れる。これらの有機フォトダイオードのスペクトル応答は、可視領域(400〜
700nm)全体をカバーするべきである。色選択は、透明電極の前のカラーフ
ィルタパネルにより達成される。可視スペクトル全体をカバーする光応答を有す
る有機材料またはブレンドは多数ある。例としては、「P3OT」、ポリ(3−
(4−オクチルフェニル)チオフェン)などのPT誘導体[M.R.Ander
sson、D.Selese、H.Jarvinen、T.Hjertberg
、O.Inganas、O.WennerstromおよびJ.E.Oster
holm、Macromolecules 27、6503(1994)]、P
TVおよびその誘導体、などがある。
A simple but effective approach to a full color image sensor is shown in FIG. In this approach, the photodiode matrix consists of one sheet of unpatterned active layer. The active area is defined by row and column electrodes. The spectral response of these organic photodiodes is in the visible range (400 to
700 nm). Color selection is achieved by a color filter panel in front of the transparent electrodes. There are many organic materials or blends that have a light response that covers the entire visible spectrum. Examples are “P3OT”, poly (3-
PT derivatives such as (4-octylphenyl) thiophene [M. R. Ander
sson, D.S. Seelese, H .; Jarvinen, T.W. Hjertberg
, O. Inganas, O .; Wennerstrom and J.W. E. FIG. Oster
holm, Macromolecules 27, 6503 (1994)], P
TV and its derivatives.

【0066】 幾つかのカラーフィルタ技術が開発されており、染色、顔料分散、印刷および
電着などの液晶技術を用いて作製されるカラーディスプレイに広く使用されてい
る[M.TaniおよびT.Sugiura、Digest of SID 9
4(Orlando、Florida)]。別のアプローチは、光干渉に基づく
多層誘電体コーティングを使用する。より優れた安定性のため、顔料分散は、大
規模製造に用いられる主要なプロセスになっている。透明電極コーティング(I
TOなど)を有する設計されたパターンのカラーフィルタパネルは、既存の分野
であり、ディスプレイ業界に市販で入手可能である。設計されたパターンは、三
角、ストライプ(図4に示されるものと同様)または斜めのモザイクの構成であ
る場合が多い。このタイプの基板は、図4に示されるフルカラー画像センサの製
造に用いることができる。
Several color filter technologies have been developed and are widely used for color displays made using liquid crystal technologies such as dyeing, pigment dispersion, printing and electrodeposition [M. Tani and T.S. Sugiura, Digest of SID 9
4 (Orlando, Florida)]. Another approach uses a multilayer dielectric coating based on optical interference. Due to better stability, pigment dispersion has become the main process used for large scale manufacturing. Transparent electrode coating (I
Designed patterns of color filter panels (eg, TO) are an existing field and are commercially available in the display industry. The designed pattern is often a triangular, striped (similar to that shown in FIG. 4) or diagonal mosaic configuration. This type of substrate can be used in the manufacture of the full color image sensor shown in FIG.

【0067】 本発明により提供される光検出器は、光子自体に加えて、様々なタイプのイオ
ン化粒子に応答するように適合することができる。これは、イオン化粒子に応答
して光子を放出するように適合されたシンチレーション材料を光検出器構造に組
み込むことにより達成することができる。この材料は、活性層との混和材に存在
してもよく、別個の層として存在してもよく、基板または透明電極の部分として
存在してもよい。1つの実施例では、このシンチレーション材料は、例えば燐光
体層として存在する燐光体である。
The photodetectors provided by the present invention can be adapted to respond to various types of ionized particles in addition to the photons themselves. This can be achieved by incorporating a scintillation material adapted to emit photons in response to the ionized particles into the photodetector structure. This material may be present in the admixture with the active layer, as a separate layer, or as part of the substrate or transparent electrode. In one embodiment, the scintillation material is a phosphor present, for example, as a phosphor layer.

【0068】 この構造の装置で検出され得るイオン化粒子の例としては、高エネルギーの光
子、電子、X線があり、イオン化粒子は、X線に特有であり、ベータ粒子および
イオン化粒子は、ガンマ線に特有である。深紫外およびX線スペクトル範囲の特
定の波長の放射もまた、これらの有機フォトダイオードで直接検出することがで
きる。これらの波長は、内部コア準位(エネルギー帯)から最も低い空分子軌道
(LUMO)または伝導帯の底部への光学遷移に対応している。
Examples of ionized particles that can be detected with the device of this structure include high energy photons, electrons, and X-rays, where the ionized particles are specific to X-rays and the beta and ionized particles are It is unique. Radiation at certain wavelengths in the deep ultraviolet and X-ray spectral range can also be detected directly with these organic photodiodes. These wavelengths correspond to optical transitions from the inner core level (energy band) to the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) or bottom of the conduction band.

【0069】 光活性材料(単数または複数)の光吸収ギャップ以下の光子エネルギーの場合
のIR領域の放射は、低エネルギーのIR光子をより高いエネルギーの可視光子
に変換することができる燐光体層により、同様の態様で達成することができる。
Emission in the IR region for photon energies below the light absorption gap of the photoactive material (s) is due to the phosphor layer being able to convert low energy IR photons to higher energy visible photons. , In a similar manner.

【0070】 (発明の応用) 電圧切り換え可能な有機フォトダイオードの発明は、x−yアドレス指定可能
なパッシブダイオードマトリクスに基づく大型で低コストの2D画像センサの製
造の基礎を提供する。このタイプのフォトダイオードは、所与の逆バイアスで高
い感光性(典型的には、30〜300mA/Wの範囲)を示し、ビルトイン電位
に近いバイアス電圧では実質的にゼロの応答を示す。従って、そのようなフォト
ダイオードの列−行マトリクスにおけるピクセルの行は、選択された行を逆バイ
アスに設定し、他の行のピクセルをビルトイン電位に近い電圧でバイアスするこ
とにより選択することができる。このようにして、異なる行のピクセルからのク
ロストークが解消される。選択された行のピクセルの画像情報は、シリアルモー
ドまたはパラレルモードの両方で正しく読み出すことができる。その他の行のピ
クセルの情報は、対象の行を逆バイアスに設定することにより、順次または選択
された態様で読み出すことができる。x−yアドレス指定可能な有機フォトダイ
オードマトリクスは、大型に、低製造コストで、所望の形状または可撓性のある
基板上に、その他の光学または電子装置とハイブリッド可能に、作製することが
できる新しいタイプの2D画像センサを提供する。
Application of the Invention The invention of a voltage-switchable organic photodiode provides the basis for the manufacture of large, low-cost 2D image sensors based on an xy-addressable passive diode matrix. This type of photodiode exhibits high photosensitivity (typically in the range of 30-300 mA / W) at a given reverse bias, and exhibits substantially zero response at bias voltages near the built-in potential. Thus, the row of pixels in such a photodiode column-row matrix can be selected by setting the selected row to reverse bias and biasing the other row of pixels with a voltage near the built-in potential. . In this way, crosstalk from pixels in different rows is eliminated. The image information of the pixels in the selected row can be correctly read out in both the serial mode and the parallel mode. Information on the pixels in the other rows can be read out sequentially or in a selected manner by setting the subject row to reverse bias. The xy-addressable organic photodiode matrix can be made large, at low manufacturing cost, on a desired shape or flexible substrate, and hybridizable with other optical or electronic devices. A new type of 2D image sensor is provided.

【0071】 線形ダイオードアレイの場合、ダイオードのアノード(またはカソード)を、
共通電極として接続することができる。伝統的な表現は、「共通アノード」また
は「共通カソード」である。
In the case of a linear diode array, the anode (or cathode) of the diode is
It can be connected as a common electrode. The traditional expression is "common anode" or "common cathode".

【0072】 共通アノードの場合、共通アノードは、読み出し回路において一定電圧レベル
(例えば、ゼロボルト)に接続される。各ダイオードのカソードは、Von(+
10Vなど)またはVoff(−0.2Vもしくは0Vなど)のいずれかの電圧
レベルで読み出し回路に接続される。カソードが正電圧(同じダイオードのアノ
ードよりも高い電位レベル)でバイアスされる場合、ダイオードは逆バイアス状
態である。
In the case of a common anode, the common anode is connected to a constant voltage level (eg, zero volts) in the readout circuit. The cathode of each diode is Von (+
10 V) or Voff (-0.2 V or 0 V) is connected to the read circuit. When the cathode is biased at a positive voltage (higher potential level than the anode of the same diode), the diode is reverse biased.

【0073】 共通カソードの場合、共通カソードは、読み出し回路において一定電圧レベル
(例えば、ゼロボルト)に接続される。各ダイオードのアノードは、Von(−
10Vなど)またはVoff(+0.2Vもしくは0Vなど)のいずれかの電圧
レベルで読み出し回路に接続される。アノードが負電圧(同じダイオードのカソ
ードよりも低い電位レベル)でバイアスされる場合、ダイオードは逆バイアス状
態である。
In the case of a common cathode, the common cathode is connected to a constant voltage level (eg, zero volts) in the readout circuit. The anode of each diode is Von (-
10 V) or Voff (+0.2 V or 0 V) is connected to the reading circuit. If the anode is biased at a negative voltage (a lower potential level than the cathode of the same diode), the diode is in reverse bias.

【0074】 読み出し回路はしばしば、一定電位レベル(ゼロボルトなど)の共通電極で接
続される。
Readout circuits are often connected by a common electrode at a constant potential level (eg, zero volts).

【0075】 2Dマトリクスの場合、列電極が走査されるとき、行電極は、所与の電圧レベ
ル(0Vなど)に接続される。選択された列はVonでバイアスされ、残りはV
offで選択される。読み出し回路は、行電極(0Vなどの一定電位レベルを有
する)に配置される。この駆動機構では、駆動回路から切断されている電極はな
い(即ち、どの電極も浮動していない)。選択された列の各ダイオードは(読み
出し回路で異なるピクセルからの画像信号の混合が起こらないように、一度に1
列しか選択されない)Vonを受け、選択されていないダイオードのダイオード
は、Voffのままである。各ダイオードのアノード電極は、行電極または列電
極のいずれかに接続され得る。
For a 2D matrix, when the column electrodes are scanned, the row electrodes are connected to a given voltage level (eg, 0V). The selected column is biased at Von and the rest are V
selected with off. The readout circuit is arranged on a row electrode (having a constant potential level such as 0 V). In this drive mechanism, no electrodes are disconnected from the drive circuit (ie, no electrodes are floating). Each diode in the selected column is connected one at a time so that the readout circuitry does not mix image signals from different pixels.
The diodes of the diodes that have received Von (only the column is selected) and are not selected remain at Voff. The anode electrode of each diode can be connected to either a row electrode or a column electrode.

【0076】 従来技術に対する本発明の具体的な利点は、以下のものを含む。Specific advantages of the present invention over the prior art include the following.

【0077】 (i)切り換え可能な感光性を有する有機光センサ。選択された逆バイアス電
圧で、高感光性をオンに切り換えることができる(典型的には、30〜300m
A/Wの範囲)。感光性は、ダイオードが内部電位に対応する電位に近い電圧で
外部からバイアスされると、効果的にオフに切り換えることができる。
(I) A switchable photosensitive organic light sensor. With a selected reverse bias voltage, high photosensitivity can be switched on (typically 30-300 m
A / W range). Photosensitivity can be effectively switched off when the diode is externally biased at a voltage near the potential corresponding to the internal potential.

【0078】 (ii)切り換え可能な感光性を有する有機フォトダイオードを用いて製造さ
れるx−yアドレス指定可能な2Dパッシブ画像センサ。適切な電子パルスシー
ケンスにより、これらのパッシブ画像センサを用いて、クロストークのない読み
出しを達成することができる。
(Ii) An xy-addressable 2D passive image sensor manufactured using organic photodiodes with switchable photosensitivity. With appropriate electronic pulse sequences, crosstalk-free readout can be achieved with these passive image sensors.

【0079】 (iii)画像マトリクスをカラーフィルタパネルに結合することにより、ま
たは、画像センサマトリクスをカラーフィルタパネル上に直接製造することによ
り、マルチカラー検出およびフルカラー画像検知を達成することができる。
(Iii) Multi-color detection and full-color image detection can be achieved by coupling the image matrix to a color filter panel or by manufacturing the image sensor matrix directly on the color filter panel.

【0080】 (iv)有機光検出器アレイは、可溶性共役ポリマーなどの有機材料を用いて
作製される装置を特徴付けるその他の公知の利点(剛性または可撓性のある基板
上に大面積で所望の形状に製造しやすいこと、室温処理されること、光学、電気
光学、光電気または電気装置とハイブリッド化しやすいこと)と組み合わせて、
オフィスオートメーション、産業オートメーション、生物医学装置、および大衆
消費電子製品において使用される大型で低コストの高ピクセル密度2D画像セン
サを約束する。
(Iv) Organic photodetector arrays have other known advantages that characterize devices made with organic materials, such as soluble conjugated polymers (eg, large area, desired on rigid or flexible substrates). Easy to manufacture into a shape, processed at room temperature, easy to hybridize with optics, electro-optics, opto-electric or electrical devices)
Promises large, low cost, high pixel density 2D image sensors used in office automation, industrial automation, biomedical equipment, and consumer electronics.

【0081】 (実施例) 実施例1 ITO/ガラス基板14上に溶液から回転鋳造した薄いMEH−PPV膜12
の表に5000Aカルシウムコンタクト(13)を蒸着させることにより、電圧
切り換え可能なフォトダイオードを製造した。その前に、ガラス基板を、部分的
にインジウム−スズ−酸化物(ITO)のコンタクト層11でコーティングして
いた。各装置の活性面積は、0.1cm2であった。MEH−PPV膜を、室温 で0.5%(10mg/2ml)キシレン溶液から鋳造した。MEH−PPVの
合成に関する詳細は、文献[F.Wudl、P.M.Allemand、G.S
rdanov、Z.NiおよびD.McBranch、Materials f
or Nonlinear Optics: Chemical Perspe
ctives、S.R.Marder、J.E.SohnおよびG.D.Stu
cky編(American Chemical Society、Washi
ngton DC、1991)p.683]に見ることができる。溶液の濃度を
変えること、スピナーヘッドの回転速度を変えること、および多数のコーティン
グ層を付与することにより、活性層の厚さを調節した。
Example 1 Example 1 A thin MEH-PPV film 12 spin-cast from a solution on an ITO / glass substrate 14
A voltage switchable photodiode was fabricated by depositing a 5000A calcium contact (13) in the table. Prior to that, the glass substrate was partially coated with a contact layer 11 of indium-tin-oxide (ITO). The active area of each device was 0.1 cm 2 . MEH-PPV films were cast from a 0.5% (10 mg / 2 ml) xylene solution at room temperature. For details on the synthesis of MEH-PPV, see Reference [F. Wudl, P .; M. Allemand, G .; S
rdanov, Z .; Ni and D.S. McBranch, Materials f
or Nonlinear Optics: Chemical Perspe
actives, S.C. R. Marder, J.M. E. FIG. Sohn and G.S. D. Stu
cky (American Chemical Society, Washi)
ngton DC, 1991) p. 683]. The thickness of the active layer was adjusted by changing the concentration of the solution, changing the rotation speed of the spinner head, and applying multiple coating layers.

【0082】 Keithley236ソース−測定ユニットを用いて電気データを得た。励
起源は、バンドパスフィルタ(中心波長430nm、バンド幅100nm)でフ
ィルタリングされ且つ5mm×10mmの均質な照射面積を形成するようにコリ
メートされたタングステン−ハロゲンランプであった。サンプルでの最大光パワ
ーは、較正されたパワーメータによる測定で20mW/cm2であった。強度依 存性の測定のために、中性密度フィルタの組を用いた。
Electrical data was obtained using a Keithley 236 source-measuring unit. The excitation source was a tungsten-halogen lamp filtered with a bandpass filter (430 nm center wavelength, 100 nm bandwidth) and collimated to form a uniform illumination area of 5 mm x 10 mm. The maximum optical power at the sample was 20 mW / cm 2 as measured by a calibrated power meter. A set of neutral density filters was used to measure intensity dependence.

【0083】 図6は、430nmで20mW/cm2の照明下でのバイアス電圧の関数とし ての光電流(絶対値)の大きさを示す。1.5Vのバイアスでの光電流は、〜3
×10-8A/cm2であり、−10Vの逆バイアスでは、45mA/Wの感光性 および13%el/phの量子効率に対応する9×10-4A/cm2に増加した 。2つのバイアス電圧間の感光性の比は3×104であったため、1.5Vのバ イアスでの感光性は、読み出し回路において実際にはゼロであった。この差の程
度が、8〜12ビット解像度のアナログ−デジタル(A/D)変換器を可能にし
た。
FIG. 6 shows the magnitude of the photocurrent (absolute value) as a function of the bias voltage under illumination at 430 nm and 20 mW / cm 2 . The photocurrent at a bias of 1.5V is ~ 3
× 10 −8 A / cm 2 , with a reverse bias of −10 V increased to 9 × 10 −4 A / cm 2 corresponding to a photosensitivity of 45 mA / W and a quantum efficiency of 13% el / ph. The photosensitivity at 1.5V bias was actually zero in the readout circuit because the photosensitivity ratio between the two bias voltages was 3 × 10 4 . The degree of this difference has enabled analog-to-digital (A / D) converters with 8-12 bit resolution.

【0084】 光応答は、nW/cm2〜数十mW/cm2の測定範囲全体にわたって光強度(
0.92-1)とともにほぼ線形に増加した。20mW/cm2(測定の中で最高の 光強度)で飽和の徴候は観察されなかった。
The optical response is measured over the entire measurement range of nW / cm 2 to tens of mW / cm 2 by the light intensity (
I 0.92-1 ) and increased almost linearly. At 20 mW / cm 2 (highest light intensity of the measurements) no sign of saturation was observed.

【0085】 これらの装置でカソードである対向電極13(図1参照)に、Al、In、C
u、Agなどのその他の金属も使用した。これらの装置のすべてにおいて、図5
に示される感光性と同様の感光性が観察された。フォトダイオードの内部電位に
釣り合ったオフ状態電圧は、金属の仕事関数とともに変化した。オフ状態電圧は
、金属カソードとITOアノードとの間の仕事関数差によって決まる。表1は、
幾つかの金属電極を有するMEH−PPVフォトダイオードに見られたオフ状態
電圧を示す。
In these devices, Al, In, and C were applied to the opposite electrode 13 (see FIG. 1) as a cathode.
Other metals such as u and Ag were also used. In all of these devices, FIG.
The same photosensitivity as the photosensitivity shown in Table 2 was observed. The off-state voltage in proportion to the internal potential of the photodiode changed with the work function of the metal. The off-state voltage is determined by the work function difference between the metal cathode and the ITO anode. Table 1
Figure 3 shows the off-state voltage seen for a MEH-PPV photodiode with several metal electrodes.

【0086】 本実施例は、逆バイアス下のMEH−PPV有機フォトダイオードで高感光性
を達成できることを実証する。所望の感光性は、所定の逆バイアスで達成するこ
とができる。感光性は、選択される電極材料に依存する適切なバイアス電圧でオ
フに切り換えることができる。表1に示されるように、4Vを越える仕事関数を
有する空気安定性金属を、有機フォトダイオードの電極に使用することができる
。本実施例はまた、ポリマーフォトダイオードの広いダイナミックレンジ、即ち
、マルチグレーレベルでの画像検出を可能にするのに十分なダイナミックレンジ
を実証する。
This example demonstrates that high photosensitivity can be achieved with a MEH-PPV organic photodiode under reverse bias. The desired photosensitivity can be achieved with a predetermined reverse bias. Photosensitivity can be switched off with an appropriate bias voltage depending on the electrode material selected. As shown in Table 1, an air stable metal having a work function greater than 4 V can be used for the electrodes of the organic photodiode. This example also demonstrates the wide dynamic range of a polymer photodiode, that is, a dynamic range sufficient to allow image detection at multiple gray levels.

【0087】[0087]

【表1】 [Table 1]

【0088】 実施例2 実施例1の装置を、可撓性のあるITO/PET基板上に製造した。基板とし
て用いたPETシートの厚さは、5〜7ミル(150〜200mm)であった。
同様の装置性能が観察された。
Example 2 The device of Example 1 was manufactured on a flexible ITO / PET substrate. The thickness of the PET sheet used as the substrate was 5-7 mil (150-200 mm).
Similar device performance was observed.

【0089】 本実施例は、電圧切り換え可能な有機フォトダイオードを、特定の応用の特別
な要求を満たすために、薄い構造、可撓性のある形、または所望の形状に製造で
きることを実証する。
This example demonstrates that voltage-switchable organic photodiodes can be fabricated into thin structures, flexible shapes, or desired shapes to meet the specific requirements of a particular application.

【0090】 実施例3 実施例1の装置を、ガラスおよびPET基板上に製造した。これらの装置では
、ITOアノード11の代わりに、有機導電コーティング、または、導電有機膜
でオーバーコーティングされたITOを使用した。有機電極として、PANI−
CSAおよびPEDT/PSSを使用した。PANI−CSA層を、m−クレゾ
ール溶液から回転鋳造した[PANI溶液およびPANI−CSA膜の調製につ
いての詳細は、米国特許第5,232,631号に開示されている]。PEDT
−PSS膜を、Bayerにより供給された水性分散液(1.3%W/W)[B
ayer試作品TP AI 4071]から鋳造した。合成についての詳細は、
文献[G.HeywangおよびF.Jonas、Adv.Materials
4、116(1992)]に見ることができる。次いで、鋳造膜(cast
film)を、真空オーブンまたはN2ドライボックスの中で、50〜85℃で 数時間焼成した。PEDT/PSSの場合、膜を、最後に、100℃を越える温
度で数分間焼成し、乾燥プロセスを終了した。導電ポリマー電極の厚さを、数百
オングストロームから数千オングストロームに制御した。
Example 3 The device of Example 1 was manufactured on glass and PET substrates. In these devices, an organic conductive coating or ITO overcoated with a conductive organic film was used instead of the ITO anode 11. As an organic electrode, PANI-
CSA and PEDT / PSS were used. The PANI-CSA layer was spin cast from m-cresol solution [details on the preparation of the PANI solution and the PANI-CSA membrane are disclosed in US Pat. No. 5,232,631]. PEDT
-PSS membrane was prepared using the aqueous dispersion supplied by Bayer (1.3% W / W) [B
ayer prototype TP AI 4071]. For more information on composition,
Reference [G. Heywang and F.W. Jonas, Adv. Materials
4, 116 (1992)]. Then, cast film (cast)
The film was calcined at 50-85 ° C. for several hours in a vacuum oven or N 2 dry box. In the case of PEDT / PSS, the film was finally baked at a temperature above 100 ° C. for a few minutes to complete the drying process. The thickness of the conductive polymer electrode was controlled from hundreds of angstroms to thousands of angstroms.

【0091】 PANI−CSAおよびPEDT−PSSからのデータを含む、ポリマーアノ
ード電極の光透過スペクトルが、図7に示される。図7には、通常の人間の目の
スペクトル応答V(λ)も示される。データは、これらの有機導電電極を可視ス
ペクトル範囲での応用の光センサに使用できることを示す。さらに、PEDT−
PSS電極はまた、紫外部(250〜400nm)および近赤外部に使用できる
。従って、ポリマー電極は、フルカラー(白色またはR、G、B三色)検出を有
する光センサに使用することができる。
The light transmission spectrum of the polymer anode electrode, including data from PANI-CSA and PEDT-PSS, is shown in FIG. FIG. 7 also shows the spectral response V (λ) of a normal human eye. The data shows that these organic conductive electrodes can be used in optical sensors for applications in the visible spectral range. Furthermore, PEDT-
PSS electrodes can also be used in the ultraviolet (250-400 nm) and near infrared. Thus, polymer electrodes can be used in photosensors with full color (white or R, G, B) detection.

【0092】 PANI−CSAまたはPEDT−PSSだけを用いて作製される電極に加え
て、ITO/PANI−CSAおよびITO/PEDT−PSS二重層電極を用
いて装置を製造した。これらの場合、光透過を最大にするために、ポリマー電極
を薄い層(数百オングストローム単位の厚さ)で鋳造した。二重層電極を有する
有機発光装置は、キャリヤ注入および装置安定性などの、装置性能の向上を実証
している。例は、米国特許出願シリアル番号第08/205,519号および同
第08/609,113号に示されている。
Devices were fabricated using ITO / PANI-CSA and ITO / PEDT-PSS bilayer electrodes in addition to electrodes made using only PANI-CSA or PEDT-PSS. In these cases, the polymer electrodes were cast in thin layers (thicknesses of hundreds of angstroms) to maximize light transmission. Organic light emitting devices with double layer electrodes have demonstrated improved device performance, such as carrier injection and device stability. Examples are provided in U.S. Patent Application Serial Nos. 08 / 205,519 and 08 / 609,113.

【0093】 有機アノード電極または二重層電極を有する装置の感光性は、図6に示される
感光性と同様であった。即ち、−5Vから約−10Vの範囲の逆バイアス電圧で
、数十mA/Wであった。
The photosensitivity of the device with the organic anode electrode or double layer electrode was similar to the photosensitivity shown in FIG. That is, it was several tens mA / W at a reverse bias voltage in the range of -5V to about -10V.

【0094】 本実施例は、導電ポリマー材料をフォトダイオードおよび画像センサの電極材
料として使用できることを実証する。これらのプラスチック電極材料は、有機光
センサを可撓性のある形または折り畳み可能な形に製造する機会を提供する。本
実施例はまた、界面特性および装置性能を改変するために、金属−酸化物透明電
極(ITOなど)と活性層との間にポリマー電極を挿入できることを実証する。
[0094] This example demonstrates that conductive polymer materials can be used as electrode materials for photodiodes and image sensors. These plastic electrode materials offer the opportunity to manufacture organic light sensors in a flexible or foldable form. This example also demonstrates that a polymer electrode can be inserted between the metal-oxide transparent electrode (such as ITO) and the active layer to modify interface properties and device performance.

【0095】 実施例4 実施例1の装置を繰り返した。活性層のピンホール欠陥を通るリーク電流を減
らすために、ITO層とMEH−PPV層との間に薄いバッファ層を挿入した。
バッファ層に使用した材料は、PAZ、TPD(化学蒸着により調製した)およ
びPVK(シクロヘキサノン溶液から鋳造した)である。バッファ層の厚さは、
100〜500Åであった。これらの装置の光応答は、図6に示される光応答と
同様であった。しかし、これらの装置では、暗電流(活性層のピンホールのため
、ミクロショートから頻繁に引き起こされる)の大きさが減少した。これらの短
絡のない装置では、直流動作下で10nW/cm2という小さい光子束が検出さ れた。これらの装置では、オフ状態電圧は、実施例1の装置よりもわずかに高い
1.6〜1.7Vであった。
Example 4 The apparatus of Example 1 was repeated. A thin buffer layer was inserted between the ITO layer and the MEH-PPV layer to reduce leakage current through pinhole defects in the active layer.
Materials used for the buffer layer are PAZ, TPD (prepared by chemical vapor deposition) and PVK (cast from cyclohexanone solution). The thickness of the buffer layer is
100-500 °. The light response of these devices was similar to the light response shown in FIG. However, in these devices, the magnitude of the dark current (often caused by microshorts due to pinholes in the active layer) was reduced. In these devices without short circuits, a photon flux as small as 10 nW / cm 2 was detected under DC operation. In these devices, the off-state voltage was 1.6-1.7 V, slightly higher than the device of Example 1.

【0096】 本実施例は、装置短絡を低減するため、および、弱い光への装置応答を向上す
るために、活性層とコンタクト電極(単数または複数)との間にバッファ層を挿
入できることを実証する。このバッファ層は、化学蒸着により有機分子からなっ
ていてもよく、ウェット鋳造プロセスによりポリマー材料からなっていてもよい
This example demonstrates that a buffer layer can be inserted between the active layer and the contact electrode (s) to reduce device shorts and improve device response to weak light. I do. This buffer layer may consist of organic molecules by chemical vapor deposition or may consist of a polymer material by a wet casting process.

【0097】 実施例5 実施例1の装置を繰り返した。活性材料MEH−PPVを、アニオン界面活性
剤Li−CO436と、0、1、5、10および20%のモル比でブレンドした
。Li−CO436を、Phone−Poulenc Co.により供給された
AlipalCO436(アンモニウム塩ノニルフェノキシエーテルサルフェー
ト)からの置換反応により合成した[Y.Cao、米国特許出願シリアル番号第
08/888,316号]。Alをカソードとして使用した。ブレンドされたL
i−CO436を用いた装置では、感光性が高められた。例えば、MEH−PP
V:Li−OC436(10wt%)を用いて作製された装置では、Li−OC
436を使用せずに作製された同様の装置と比べて、光電流が2のファクタだけ
増加した。さらに、オフ状態電圧は、ITO/MEH−PPV/Al装置(実施
例1参照)の1.1Vから、ITO/MEH−PPV:Li−OC436(20
%)/Al装置の1.5Vに変わった。同様の効果は、ITO/MEH−PPV
/Li−OC436/Al構造を有する装置でも観察された。
Example 5 The apparatus of Example 1 was repeated. The active material MEH-PPV was blended with the anionic surfactant Li-CO436 in a molar ratio of 0, 1, 5, 10 and 20%. Li-CO436 was purchased from Phone-Poulenc Co. Synthesized by a displacement reaction from Alipal CO436 (ammonium salt nonylphenoxyether sulfate) supplied by Y. Cao, U.S. Patent Application Serial No. 08 / 888,316]. Al was used as the cathode. Blended L
In the device using i-CO436, the photosensitivity was enhanced. For example, MEH-PP
V: In an apparatus manufactured using Li-OC436 (10 wt%), Li-OC
The photocurrent was increased by a factor of two compared to a similar device made without 436. Further, the off-state voltage is changed from 1.1 V of the ITO / MEH-PPV / Al device (see Example 1) to ITO / MEH-PPV: Li-OC436 (20
%) / 1.5V of Al device. A similar effect is found in ITO / MEH-PPV
/ Li-OC436 / Al devices were also observed.

【0098】 本実施例は、感光性およびオフ状態電圧などの装置性能を改変するために、有
機添加物を活性層に付加してもよく、活性層とコンタクト電極との間に挿入して
もよいことを実証する。
In this embodiment, an organic additive may be added to the active layer, or may be inserted between the active layer and the contact electrode, in order to modify device performance such as photosensitivity and off-state voltage. Demonstrate good things.

【0099】 実施例6 電圧切り換え可能なフォトダイオードを、図1に示される構造と同様のITO
/MEH−PPV:PCBM/金属の構造に製造した。PCBM(C60誘導体)
が、ドナー−アクセプタ対のアクセプタとしての役割を果たし、MEH−PPV
が、ドナーとしての役割を果たした。これらの装置の活性面積は、〜0.1cm 2 であった。0.8%MEH−PPVおよび2%PCBM/キシレン溶液を2: 1の重量比で混合することにより、ブレンド溶液を調製した。この溶液は、透明
で均一であり、室温で処理可能であった。溶液を、N2ボックス中で1.5年を 越える期間保存したが、凝集または相分離は観察されなかった。活性層を、溶液
から1000〜2000rpmで回転鋳造した。典型的な膜厚は、1000〜2
000Åの範囲であった。Ca、Al、Ag、CuおよびAuを、対向電極13
として使用した。各々の場合、膜を、真空蒸着により1000〜5000Åで堆
積させた。
Example 6 A voltage-switchable photodiode was replaced with an ITO having the same structure as that shown in FIG.
/ MEH-PPV: PCBM / metal. PCBM (C60Derivatives)
Serves as the acceptor of the donor-acceptor pair, and MEH-PPV
Played a role as a donor. The active area of these devices is ~ 0.1 cm Two Met. A blend solution was prepared by mixing 0.8% MEH-PPV and 2% PCBM / xylene solution in a 2: 1 weight ratio. This solution is clear
, And could be processed at room temperature. The solution isTwoAfter storage in the box for more than 1.5 years, no aggregation or phase separation was observed. The active layer is
From 1000 to 2000 rpm. Typical film thicknesses are 1000-2
It was in the range of 000 °. Ca, Al, Ag, Cu and Au are transferred to the counter electrode 13
Used as In each case, the membrane was deposited at 1000-5000 ° by vacuum evaporation.
Was piled up.

【0100】 図8は、暗闇中および光照明下でのITO/MEH−PPV:PCBCR/A
l装置のI−V特性を示す。ブレンド膜の厚さは、〜2000Åであった。暗電
流は、3V以下の電圧で〜1nA/cm2で飽和し、次いで、高バイアス電圧( >Eg/e)で超線形に増加した。ツェナートンネリングが、この影響を説明す ることができる。光電流を測定した。0.65Vでの光電流は、〜1×10-7
/cm2であり、−10Vのバイアスで5×10-4A/cm2に増加した。オン−
オフ比は、〜5000であった。より薄いブレンド膜を有する装置は、感光性の
向上と、より高いオン−オフ比とを示した。同様の感光性が、その他の金属を対
向電極として製造した装置でも観察された。これらは、Ag、Cu、Ca、Sm
およびPbなどであった。
FIG. 8 shows ITO / MEH-PPV: PCBCR / A in the dark and under light illumination.
1 shows the IV characteristics of the device. The thickness of the blend film was ~ 2000mm. The dark current saturated at 11 nA / cm 2 at voltages below 3 V and then increased super-linearly at high bias voltages (> E g / e). Zener tunneling can explain this effect. Photocurrent was measured. The photocurrent at 0.65 V is ~ 1 × 10 -7 A
/ Cm 2 and increased to 5 × 10 −4 A / cm 2 at a bias of −10 V. ON-
The off ratio was 55000. Devices with thinner blend films showed improved photosensitivity and higher on-off ratios. Similar photosensitivity was observed in devices fabricated with other metals as counter electrodes. These are Ag, Cu, Ca, Sm
And Pb.

【0101】 C60などのその他の有機分子を、光アクセプタとして使用した。その他の混合
物を、C60誘導体PCBMを用いて調製した。1,2−ジクロロベンゼン溶液か
ら処理したMEH−PPV:PCBMから、より高い感光性が観察された。感光
性は、−2Vでバイアスしたとき、430nmで0.2A/Wに達した。
[0102] The other organic molecules such as C 60, was used as a light acceptor. Other mixtures were prepared using the C 60 derivative PCBM. Higher photosensitivity was observed from MEH-PPV: PCBM treated from 1,2-dichlorobenzene solution. Photosensitivity reached 0.2 A / W at 430 nm when biased at -2V.

【0102】 本実施例は、ドナーポリマーをC60などの分子アクセプタとブレンドすること
により、感光性をさらに向上できることを実証する。高感光性は、比較的低いバ
イアスおよび低い電界(〜105V/cm)で達成することができる。本実施例 はまた、内部ビルトイン電位(Alカソードの場合、〜0.65V)の釣り合い
をとる電圧で装置をバイアスすると、感光性をほぼゼロに切り換えることができ
ることを実証する。本実施例のデータは、ポリマーフォトダイオードの低い暗電
流レベルのため、ポリマーフォトダイオードを、数十nW/cm2の強度レベル までの弱い光を検出するために使用できることを示す。従って、ポリマーフォト
ダイオードは、nW/cm2から100mW/cm2まで6オーダよりも多くの大
きさにわたるダイナミックレンジを有する。
[0102] This example, by molecular acceptor blended with the donor polymer such as C 60, demonstrates that further improved photosensitivity. High photosensitivity can be achieved at a relatively low bias and low field (~10 5 V / cm). This example also demonstrates that photosensitivity can be switched to near zero when the device is biased with a voltage that balances the internal built-in potential (0.60.65 V for an Al cathode). The data in this example show that due to the low dark current levels of polymer photodiodes, polymer photodiodes can be used to detect weak light up to intensity levels of tens of nW / cm 2 . Thus, polymer photodiodes have a dynamic range ranging from nW / cm 2 to 100 mW / cm 2 over more than 6 orders of magnitude.

【0103】 実施例7 実施例6の製造プロセスと同様の製造プロセスを用いて、実施例6の装置と同
様の装置を、4.5cm×4cm(18cm2)および3.8cm×6.4cm (24.3cm2)のガラス/ITO基板およびPET/ITO基板を用いて製 造した。図8に示されるI−V特性と同様のI−V特性が観察された。可撓性の
あるPET基板を用いて作製されたフォトダイオードを、その感光性を変えずに
、円形に曲げた。
Example 7 An apparatus similar to the apparatus of Example 6 was manufactured using the same manufacturing process as that of Example 6 to 4.5 cm × 4 cm (18 cm 2 ) and 3.8 cm × 6.4 cm ( It was manufactured using a 24.3 cm 2 ) glass / ITO substrate and PET / ITO substrate. An IV characteristic similar to the IV characteristic shown in FIG. 8 was observed. A photodiode manufactured using a flexible PET substrate was bent in a circular shape without changing its photosensitivity.

【0104】 本実施例は、高感度の電圧切り換え可能な光センサを大型に製造できることを
実証する。可撓性のあるPET基板を用いると、光センサを、光学、物理学およ
び生物医学の分野の特殊な要求のために所望の形状に曲げることができる。
This example demonstrates that a high-sensitivity, voltage-switchable optical sensor can be manufactured on a large scale. With a flexible PET substrate, the optical sensor can be bent into the desired shape for special requirements in the fields of optics, physics and biomedical.

【0105】 実施例8 MEH−PPV:CN−PPV、即ち、ドナー相およびアクセプタ相として2
つのポリマーを有するポリブレンド、からなる活性層を用いて、実施例6の装置
と同様の装置を繰り返した。CaおよびITOをそれぞれカソード電極およびア
ノード電極として使用した。図8に示されるI−V特性と同様のI−V特性が観
察されたが、オフ状態電圧は、ドナー相とアクセプタ相との間の電位障壁の変化
から予想されるように、〜1.2Vに変わった。
Example 8 MEH-PPV: CN-PPV, ie 2 as donor and acceptor phases
A device similar to the device of Example 6 was repeated using an active layer consisting of a polyblend having two polymers. Ca and ITO were used as the cathode and anode electrodes, respectively. Although an IV characteristic similar to the IV characteristic shown in FIG. 8 was observed, the off-state voltage was 11. It changed to 2V.

【0106】 実施例9 セキシチオフェン(6T):PCBCR、即ち、ドナー相およびアクセプタ相
として2つの有機分子を有するブレンド、からなる活性層を用いて、実施例6の
装置と同様の装置を繰り返した。図8に示されるI−V特性と同様のI−V特性
が観察された。
Example 9 An apparatus similar to that of Example 6 was repeated using an active layer consisting of sexithiophene (6T): PCBCR, a blend having two organic molecules as donor and acceptor phases. Was. An IV characteristic similar to the IV characteristic shown in FIG. 8 was observed.

【0107】 実施例8および実施例9は、電圧切り換え可能なフォトダイオードの活性層が
、実施例6で実証されるようなポリマー/分子ブレンドに加えて、有機分子のブ
レンドであってもよく、共役ポリマーのブレンドであってもよいことを実証する
。これらの実施例のデータはまた、実施例1のデータとともに、Caなどの所与
のカソードの場合に、オフ状態電圧が、活性材料の電子構造とともに変化するこ
とを実証する。
Examples 8 and 9 show that the active layer of the voltage switchable photodiode may be a blend of organic molecules in addition to the polymer / molecule blend as demonstrated in Example 6, It demonstrates that it may be a blend of conjugated polymers. The data of these examples, together with the data of Example 1, also demonstrate that for a given cathode, such as Ca, the off-state voltage varies with the electronic structure of the active material.

【0108】 実施例10 ITO/P3OT/Au構造の活性層としてP3OTを用いて、電圧切り換え
可能な有機フォトダイオードを製造した。暗闇中および光照明下でのI−V特性
が、図9に示される。Auの仕事関数がITOよりも高いため、これらの装置に
おいて、Au電極はアノードとしての役割を果たす。正バイアスは、より高い電
位がAu電極に付与されるように規定された。光は、カソード(ITO)電極か
ら入射した。この実験では、633nmのHe−Neレーザを、10mW/cm 2 の光子密度を有する照明源として使用した。
Example 10 Voltage switching using P3OT as an active layer having an ITO / P3OT / Au structure
A possible organic photodiode was produced. IV characteristics in the dark and under light illumination
Is shown in FIG. Because the work function of Au is higher than that of ITO,
Here, the Au electrode plays a role as an anode. Positive bias is the higher voltage
The position was defined to be assigned to the Au electrode. Light is the cathode (ITO) electrode
Incident. In this experiment, a 633 nm He-Ne laser was applied at 10 mW / cm. Two Used as an illumination source having a photon density of

【0109】 このフォトダイオードのビルトイン電位を、ほぼゼロボルトに低減した。従っ
て、フォトダイオードのオフ状態は、ゼロボルトに近い電圧に変わった。−12
Vでの光電流は、1mA/cm2であり、これは、ゼロバイアスでの光電流の1 04倍であった。同様の装置において、1.5×105以上の比Iph(−12V)
/Iph(0)の値が実現されている。633nmでの感光性は、〜20%ph/
elの量子効率に対応する〜100mA/Wであった。テスト範囲での暗電流は
、5×10-7A/cm2よりも低かった。光電流/暗電流比は、広いバイアス範 囲(−4〜−12V)にわたって1000よりも大きかった。
The built-in potential of this photodiode was reduced to almost zero volt. Therefore, the off state of the photodiode was changed to a voltage close to zero volt. -12
Photocurrent in V is 1 mA / cm 2, which was 1 0 4 times the photocurrent at zero bias. In a similar device, a ratio I ph (−12 V) of 1.5 × 10 5 or more
/ I ph (0) is realized. The photosensitivity at 633 nm is 2020% ph /
100100 mA / W corresponding to the quantum efficiency of el. The dark current in the test range was lower than 5 × 10 −7 A / cm 2 . The photocurrent / dark current ratio was greater than 1000 over a wide bias range (-4 to -12 V).

【0110】 本実施例は、活性材料および電極材料の適切な選択により、フォトダイオード
のオフ状態を変えることができることを実証する。この電圧は、ゼロボルトに近
い電圧に設定することができる。このタイプのフォトダイオードを用いて製造さ
れるフォトダイオードマトリクスは、単極性のパルス列により駆動することがで
き、それにより、駆動回路が簡略化される。大きいオン/オフスイッチング比と
、大きい光電流/暗電流比とにより、フォトダイオードを、高ピクセル密度およ
び多数のグレーレベルとを有するx−yアドレス指定可能なパッシブマトリクス
の製造に使用することが可能になる。
This example demonstrates that the proper choice of active and electrode materials can change the off state of a photodiode. This voltage can be set to a voltage close to zero volts. A photodiode matrix manufactured using this type of photodiode can be driven by a unipolar pulse train, which simplifies the drive circuit. A large on / off switching ratio and a large photocurrent / dark current ratio allow photodiodes to be used in the manufacture of xy addressable passive matrices with high pixel density and multiple gray levels. become.

【0111】 実施例11 7行および40行で2次元フォトダイオードマトリクスを製造した。ピクセル
サイズは、0.7mm×0.7mmであった。行電極と列電極との間の空間は、
1.27mm(0.05”)であった。合計活性面積は、〜2”×0.35”で
あった。ピクセルからの典型的なI−V特性が、図10に示される。研究所の天
井の蛍光灯からの白色光を、〜数十μW/cm2の強度を有する照明源として使 用した。これは、文書スキャナで使用される光強度よりもはるかに弱い。
Example 11 A two-dimensional photodiode matrix was manufactured in rows 7 and 40. The pixel size was 0.7 mm x 0.7 mm. The space between the row and column electrodes is
It was 1.27 mm (0.05 "). The total active area was ~ 2" x 0.35 ". Typical IV characteristics from a pixel are shown in Figure 10. White light from a fluorescent light in the ceiling of the house was used as an illumination source with an intensity of 数 several tens of μW / cm 2 , which is much lower than the light intensity used in document scanners.

【0112】 本実施例は、ピクセル化されたフォトダイオードマトリクスを、短絡およびク
ロストークを伴わずに製造できることを実証する。本実施例はまた、これらの装
置を、1マイクロワット/cm2以下の光強度を有する応用に使用できることを 実証する。従って、ポリマーフォトダイオードマトリクスは、比較的弱い光条件
下での画像応用の場合に実用的である。
This example demonstrates that a pixelated photodiode matrix can be manufactured without shorts and crosstalk. This example also demonstrates that these devices can be used in applications having light intensities of 1 microwatt / cm 2 or less. Thus, polymer photodiode matrices are practical for imaging applications under relatively weak light conditions.

【0113】 実施例12 フォトダイオードマトリクスの走査機構を開発した(図11参照)。感光性が
強い電圧依存性を有するため、2Dフォトダイオードマトリクスのピクセルの列
は、隣接する行のピクセルを入射光に鈍感なままにして、適切な電圧バイアスで
選択し、そしてオンにすることができる。そのような動作下で、物理的なM行、
N列の2Dマトリクスは、列間のクロストークがないN個の分離されたMエレメ
ント線形ダイオードアレイに縮小される。これは、以下のような次元の減少によ
り2D積分を解く際に用いられる概念を思い出させる。
Example 12 A scanning mechanism for a photodiode matrix was developed (see FIG. 11). Due to the strong voltage dependence of the photosensitivity, the columns of pixels of the 2D photodiode matrix can be selected with an appropriate voltage bias and turned on, leaving adjacent rows of pixels insensitive to incident light. it can. Under such operation, physical M rows,
The N-column 2D matrix is reduced to N separate M-element linear diode arrays with no cross-talk between columns. This reminds us of the concept used in solving 2D integrals with dimensionality reduction as follows.

【0114】[0114]

【数2】 (Equation 2)

【0115】 そのような2Dパッシブフォトダイオードアレイを用いると、マトリクスの各列
を走査するパルス列で画像を読み出すことができる。
When such a 2D passive photodiode array is used, an image can be read with a pulse train that scans each column of the matrix.

【0116】 図11は、7×40フォトダイオードマトリクスにおける電圧分布の瞬間「ス
ナップショット」を示す。特定の時間tに、列1のピクセルを除くすべてのピク
セルを+0.7Vでバイアスした。高感光性(数千mA/ワット)を達成するよ
うに、列1のピクセルはすべて−10Vでバイアスした。列1の各ピクセルの情
報は、パラレル(N個のチャネル変換回路およびA/D変換器を用いる)または
シリアル(N個のチャネルアナログスイッチを用いる)シーケンスの両方で読み
出された。その他の列のピクセルは、列バイアスを+0.7Vから−10Vに順
次切り換えることにより選択した。列選択には、デジタルシフトレジスタを使用
した。
FIG. 11 shows an instantaneous “snapshot” of the voltage distribution in a 7 × 40 photodiode matrix. At a particular time t, all pixels except column 1 were biased at + 0.7V. All pixels in row 1 were biased at -10V to achieve high photosensitivity (thousands of mA / watt). The information for each pixel in column 1 was read out in both a parallel (using N channel converters and A / D converters) or serial (using N channel analog switches) sequence. Pixels in the other columns were selected by sequentially switching the column bias from + 0.7V to -10V. A digital shift register was used for column selection.

【0117】 ドライバ回路を簡略化するために、光センサを0Vと逆バイアス電圧(−2〜
−10V)との間でオンおよびオフに切り換えることができることが好ましかっ
た。そのような単極性の電圧切り換え可能なフォトダイオードは、実施例10に
示されるように、ITO/P3OT/Auで実証された。
In order to simplify the driver circuit, the optical sensor is set to 0 V and the reverse bias voltage (−2 to
It was preferred that it could be switched on and off between -10V). Such a unipolar voltage switchable photodiode was demonstrated in ITO / P3OT / Au, as shown in Example 10.

【0118】 実施例13 マルチグレーレベルの画像を選択し、その画像を、実施例12で説明された走
査機構に従って7×40フォトダイオードマトリクスで走査した。最初の画像と
、読み出し画像とを、写真で記録した。読み出し画像は、優れた忠実度で最初の
画像を再現した。
Example 13 A multi-gray level image was selected and the image was scanned with a 7 × 40 photodiode matrix according to the scanning mechanism described in Example 12. The first image and the readout image were photographed. The readout image reproduced the original image with excellent fidelity.

【0119】 本実施例は、電圧切り換え可能なフォトダイオードを、図3に示されるような
列−行マトリクスのピクセルエレメントとして使用できることを実証する。各ピ
クセルのフォトダイオードは、列および行電極から効果的にアドレス指定するこ
とができる。多数のグレーレベルを有する画像情報を、歪みを伴わずに読み出す
ことができる。
This example demonstrates that a voltage switchable photodiode can be used as a pixel element in a column-row matrix as shown in FIG. The photodiode of each pixel can be effectively addressed from the column and row electrodes. Image information having multiple gray levels can be read out without distortion.

【0120】 実施例14 実施例10の装置と同様の装置を製造し、−15Vの逆バイアスで、これらの
装置のスペクトル応答を測定した。データは、図12に示される。従来の無機フ
ォトダイオードでは短波長で感度が有意に減少するのに対し、P3OTフォトダ
イオードは、630nmよりも短い波長で比較的平坦な応答を示した。350n
m以下の波長で感度が明らかに減少しているのは、主として、ITOでコーティ
ングされたガラス基板の透過カットオフのためである。−15Vのバイアスの場
合、540nmでの感度は、0.35A/W(〜80%el/phの量子収率)
に達した。これは、UV増強Siダイオードで得られる値と同じ値である。40
0nm以下のUV領域で、同様の感光性値が続いた。
Example 14 Devices similar to those of Example 10 were fabricated and the spectral response of these devices was measured at a reverse bias of -15V. The data is shown in FIG. Conventional inorganic photodiodes have significantly reduced sensitivity at shorter wavelengths, whereas P3OT photodiodes have a relatively flat response at wavelengths shorter than 630 nm. 350n
The clear decrease in sensitivity at wavelengths below m is mainly due to the transmission cutoff of the glass substrate coated with ITO. At -15 V bias, sensitivity at 540 nm is 0.35 A / W (up to 80% el / ph quantum yield).
Reached. This is the same value obtained with a UV-enhanced Si diode. 40
Similar photosensitivity values continued in the UV region below 0 nm.

【0121】 本実施例は、近紫外および可視スペクトル全体を同時にカバーする応答を有す
る高感光性有機フォトダイオードを実証する。
This example demonstrates a highly photosensitive organic photodiode with a response that simultaneously covers the entire near ultraviolet and visible spectrum.

【0122】 実施例15 人間の眼の視覚応答V(λ)と同様の応答を達成するために、電圧切り換え可
能なフォトダイオードを製造した。これらの装置は、実施例15に示される装置
と同様の装置のガラス基板のフロントパネル上に長波長通過フィルタをコーティ
ングすることにより製造した。本実施例のコーティング材料は、230℃で前駆
体膜から変わるPPVの層であった。フィルタ付きおよびフィルタなしの装置の
光応答が、図13aに示される。比較のために、人間の眼の視覚応答V(λ)(
図13b参照)と、PPV光学フィルタの透過率とが示される。P3OTダイオ
ードの光応答は、560nmよりも長い波長で、V(λ)とぴったりと一致した
が、PPVフィルタの光透過率は、450nmと550nmとの間の広い範囲に
わたってV(λ)に従った。
Example 15 A voltage switchable photodiode was manufactured to achieve a response similar to the visual response V (λ) of the human eye. These devices were manufactured by coating a long wavelength pass filter on the front panel of a glass substrate of a device similar to that shown in Example 15. The coating material in this example was a layer of PPV that changed from the precursor film at 230 ° C. The optical response of the filtered and unfiltered devices is shown in FIG. 13a. For comparison, the visual response V (λ) of the human eye (
FIG. 13b) and the transmittance of the PPV optical filter. Although the optical response of the P3OT diode closely matched V (λ) at wavelengths longer than 560 nm, the light transmission of the PPV filter followed V (λ) over a wide range between 450 nm and 550 nm. .

【0123】 本実施例は、本質的にV(λ)と等価な視覚応答を有するポリマー光検出器で
あって、光工学および生物物理学/生物医学の応用において非常に重要なポリマ
ー光検出器を実証する。
This example is a polymer photodetector having a visual response essentially equivalent to V (λ), a polymer photodetector of great importance in photonics and biophysics / biomedical applications. Demonstrate.

【0124】 実施例16 ポリブレンドMEH−PPV:C60を用いて、ソーラーブラインドUV検出器
を製造した。ITOおよびAlを、アノード材料およびカソード材料として使用
した。これらの装置を、Melles Griot Inc.から購入したUV
バンドパスフィルタ(製品No.03 FCG 177)上に製造した。図14
は、−2Vで動作するUV検出器のスペクトル応答を示す。比較のために、IT
O/ガラス基板上のMEH−PPV:C60フォトダイオードのスペクトル応答と
、UV増強Siフォトダイオードの応答とをプロットした。このデータは、ポリ
マーUV検出器が、300〜400nmのUV照射に敏感であり、UV増強シリ
コンフォトダイオードの感光性に匹敵する〜150mA/Wの感光性であったこ
とを示す。データはまた、MEH−PPVフォトダイオードの光応答が光学バン
ドパスフィルタにより抑制された(103分の1を越える(over 103
imes))ことを示す。
[0124] Example 16 polyblend MEH-PPV: using a C 60, to produce a solar blind UV detectors. ITO and Al were used as anode and cathode materials. These devices were purchased from Melles Griot Inc. UV purchased from
It was manufactured on a band pass filter (product No. 03 FCG 177). FIG.
Shows the spectral response of a UV detector operating at -2V. For comparison, IT
O / glass substrate MEH-PPV: the spectral response of the C 60 photodiodes were plotted and response of UV enhanced Si photodiodes. This data shows that the polymer UV detector was sensitive to 300-400 nm UV irradiation, with a photosensitivity of ~ 150 mA / W, comparable to that of a UV enhanced silicon photodiode. The data also, MEH-PPV photoresponsive photodiode exceeds 1 was suppressed by the optical band-pass filter (10 3 min (-over-10 3 t
imes)).

【0125】 本実施例は、電圧切り換え可能な有機フォトダイオードをUV高周波数通過光
学フィルタと一体にすることにより、高感度ソーラーブラインドUV検出器を製
造できることを実証する。
This example demonstrates that by integrating a voltage switchable organic photodiode with a UV high frequency pass optical filter, a highly sensitive solar blind UV detector can be manufactured.

【0126】 実施例17 活性層が薄いPTV層であることを除いて、実施例14を繰り返した。PTV
フォトダイオードのスペクトル応答は、図15aに示される。このスペクトル応
答は、300〜700nmの範囲をカバーする。即ち、可視範囲全体にわたって
いる。バンドパスフィルタまたは長波長フィルタを検出器の前に挿入することに
より、選択された色の検出を達成した。図15bは、カラーフィルタのパネルと
PTVフォトダイオードのアレイとを用いて作製された青色ピクセル、緑色ピク
セルおよび赤色ピクセルの応答を示す。対応するR、G、Bカラーフィルタの透
過率は、図15cに示される。
Example 17 Example 14 was repeated except that the active layer was a thin PTV layer. PTV
The spectral response of the photodiode is shown in FIG. 15a. This spectral response covers the range of 300-700 nm. That is, it covers the entire visible range. Detection of the selected color was achieved by inserting a bandpass or long wavelength filter in front of the detector. FIG. 15b shows the response of blue, green and red pixels made using a panel of color filters and an array of PTV photodiodes. The transmittance of the corresponding R, G, B color filters is shown in FIG. 15c.

【0127】 本実施例は、ポリマー画像センサをカラーフィルタのパネルに結合することに
より、可視スペクトル全体をカバーする応答を有するポリマーフォトダイオード
マトリクスのパネルを用いて、R、G、B色認識を達成できることを実証する。
This embodiment achieves R, G, B color recognition using a polymer photodiode matrix panel with a response that covers the entire visible spectrum by combining a polymer image sensor with a panel of color filters. Demonstrate what you can do.

【0128】 実施例18 図5に示されるアプローチに従って、赤、緑および青(R、G、B)色検出を
達成した。活性層に使用した材料は、500nmの長波長カットオフを有するP
PV、600nmの長波長カットオフを有するポリ(ジヘキシルオキシフェニレ
ンビニレン)「PDHPV」、および700nmの長波長カットオフを有するP
TVである。前駆体の形の溶液から、1000Å〜3000Åの厚さの膜を鋳造
した。共役形への変換を、150〜230℃の温度で行った。このようにして形
成された共役膜は、有機溶媒に不溶であった。従って、単一の基板上にこれらの
材料をドットまたはストリップ形状にパターニングすることは、標準のフォトリ
ソグラフィ、スクリーン印刷、などを用いて達成することができる。これらのフ
ォトダイオードの正規化光応答は、図16aに示される。この実験では、可視部
で光学的に透明で且つUV部で不透明なITO/ガラス基板を使用した。
Example 18 Following the approach shown in FIG. 5, red, green and blue (R, G, B) color detection was achieved. The material used for the active layer is a P material having a long wavelength cutoff of 500 nm.
PV, poly (dihexyloxyphenylenevinylene) "PDHPV" with a long wavelength cutoff of 600 nm, and P with a long wavelength cutoff of 700 nm
TV. From the solution in the form of the precursor, films of 1000 to 3000 mm thickness were cast. Conversion to the conjugated form was performed at a temperature of 150-230 ° C. The conjugate film thus formed was insoluble in the organic solvent. Thus, patterning these materials into dots or strips on a single substrate can be accomplished using standard photolithography, screen printing, and the like. The normalized optical response of these photodiodes is shown in FIG. In this experiment, an ITO / glass substrate that was optically transparent in the visible and opaque in the UV was used.

【0129】 赤および緑の選択的な色検出は、これらのフォトダイオードからの信号の微分
により達成された(この演算は、読み出し回路で容易に行うことができる)。こ
れらのフォトダイオードの応答差は、図16bに示される。赤色検出(600〜
700nmの応答を有する)は、PDHPVフォトダイオードからの信号から、
PTVフォトダイオードからの信号を引くことにより達成された。緑色検出(5
00〜600nmの応答を有する)は、PPV信号からPDHPV信号を引くこ
とにより達成された。青色検出は、PPVフォトダイオードから直接得られた。
[0129] Selective color detection of red and green was achieved by differentiating the signals from these photodiodes (this operation can be easily performed with a readout circuit). The response difference between these photodiodes is shown in FIG. 16b. Red detection (600 ~
Has a response of 700 nm) from the signal from the PDHPV photodiode
Achieved by subtracting the signal from the PTV photodiode. Green detection (5
(With a response of 00-600 nm) was achieved by subtracting the PDHPV signal from the PPV signal. Blue detection was obtained directly from the PPV photodiode.

【0130】 本実施例は、均一な光学特性を有する基板上に3つの感光材料をパターニング
することにより、R、G、Bの選択された色の検出およびフルカラー画像センサ
を達成できることを実証する。
This example demonstrates that by patterning three photosensitive materials on a substrate having uniform optical properties, detection of selected colors of R, G, B and a full-color image sensor can be achieved.

【0131】 実施例19 共役ポリマーであるポリ(p−フェニルビニレン)PPVを光活性材料として
、電圧切り換え可能なフォトダイオードを製造した。非共役前駆体溶液からIT
O基板上にPPV膜を回転鋳造し、次いで、これらのPPV膜を、200〜23
0℃で3時間加熱することにより共役形に変えた。Alを背面電極として使用し
た。活性面積は、〜0.15cm2であった。暗闇中および照明下でのこのフォ トダイオードのI−V特性は、図17に示される。光電流/暗電流比は、数mW
/cm2の白色光照明の場合、104の範囲である。例えば実施例1のフォトダイ
オードで観察された暗電流と比べて、比較的低い暗電流が順バイアスで観察され
た。これは、図17に示されるように、順バイアスおよび逆バイアスの両方での
光検出を可能にする。外部バイアス電圧を変えることにより、感光性をオンおよ
びオフに切り換えることができる。例えば、白色(またはUV)光照明下では、
+5Vまたは−5Vでの光電流は、+0.95V(または0.3V)での光電流
の2000倍である。
Example 19 A voltage-switchable photodiode was manufactured using poly (p-phenylvinylene) PPV as a conjugated polymer as a photoactive material. Non-conjugated precursor solution to IT
The PPV films are spin cast on O substrates and then these PPV films are
It was changed to a conjugated form by heating at 0 ° C. for 3 hours. Al was used as the back electrode. The active area was 0.10.15 cm 2 . The IV characteristics of this photodiode in the dark and under illumination are shown in FIG. Photocurrent / dark current ratio is several mW
/ Cm 2 for white light illumination, in the range of 10 4 . For example, a relatively low dark current was observed with a forward bias as compared with the dark current observed with the photodiode of Example 1. This allows for light detection in both forward and reverse bias, as shown in FIG. By changing the external bias voltage, the photosensitivity can be switched on and off. For example, under white (or UV) light illumination,
The photocurrent at + 5V or -5V is 2000 times the photocurrent at + 0.95V (or 0.3V).

【0132】 本実施例は、順バイアス(オフ状態に対応する電圧付近を越える)または逆バ
イアスを付与することによりフォトダイオードをオンに切り換えることができる
ことを実証する。両方のスイッチ極性で動作可能なフォトダイオードは、ある特
定の回路設計および応用において有用である。
This example demonstrates that a photodiode can be turned on by applying a forward bias (beyond the voltage corresponding to the off state) or a reverse bias. Photodiodes that can operate with both switch polarities are useful in certain circuit designs and applications.

【0133】 実施例20 活性層としてヘテロ接合構造を有する電圧切り換え可能なフォトダイオードを
製造した。これらのフォトダイオードは、ITO/ドナー層/アクセプタ層/金
属構造を有していた。ドナー層に使用した材料は、MEH−PPVおよびPPV
である。アクセプタ層に使用した材料は、物理蒸着により配置されたC60と、ド
ロップ鋳造(casting)または回転鋳造により配置されたPCBMおよび
PCBCRとである。MEH−PPV/C60フォトダイオードについてのデータ
セットは、図18に示される。
Example 20 A voltage-switchable photodiode having a heterojunction structure as an active layer was manufactured. These photodiodes had an ITO / donor layer / acceptor layer / metal structure. Materials used for the donor layer were MEH-PPV and PPV.
It is. Materials used in the acceptor layer comprises a C 60 arranged by a physical vapor deposition is a PCBM and PCBCR arranged by drop casting (casting) or rotary casting. Data sets for MEH-PPV / C 60 photodiode is shown in FIG. 18.

【0134】 これらの装置では、多数の接合が観察された。〜−0.5Vのビルトイン電位
(順バイアスは、ITOへの正バイアスとして割り当てられた)は、暗闇中で得
られたI−V曲線に見られた。他の接合は、装置が照明されたときに現れた。全
体的な有効バリアは、〜0.15V(符号が変わる)である。光電流/暗電流比
は、広いバイアス範囲にわたって104であった。電圧切り換え可能な感光性は 、順バイアスおよび逆バイアスの両方で見られた。例えば、光電流のオン/オフ
比は、+2Vと+0.15Vとの間のバイアスで〜103である。
In these devices, a large number of bonds were observed. A built-in potential of -0.5V (forward bias assigned as positive bias to ITO) was seen in the IV curves obtained in the dark. Other joints appeared when the device was illuminated. The overall effective barrier is ~ 0.15V (sign changes). The photocurrent / dark current ratio was 10 4 over a wide bias range. Voltage switchable photosensitivity was seen in both forward and reverse bias. For example, the on / off ratio of the photocurrent is 310 3 with a bias between + 2V and + 0.15V.

【0135】 本実施例は、電圧切り換え可能なフォトダイオードを、異なる電子構造を有す
る2つ(またはそれ以上)の有機半導体を用いてヘテロ接合の形で製造できるこ
とを実証する。これらの装置では、順バイアスおよび逆バイアスの両方で感光モ
ードを達成することができる。
This example demonstrates that a voltage-switchable photodiode can be fabricated in the form of a heterojunction using two (or more) organic semiconductors with different electronic structures. In these devices, the photosensitive mode can be achieved with both forward bias and reverse bias.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 回路に組み立てられる本発明の電圧切り換え可能なフォトダイオード10の概
略断面図である。光電流は、ループに挿入された流速計により読み出すことがで
きる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a voltage switchable photodiode 10 of the present invention assembled into a circuit. The photocurrent can be read by a current meter inserted into the loop.

【図2】 逆の構成の電圧切り換え可能なフォトダイオード20の概略断面図であり、逆
の構成とは、透明電極が活性層の自由面に接する構造を指す。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a voltage-switchable photodiode 20 having a reverse configuration, which refers to a configuration in which a transparent electrode is in contact with a free surface of an active layer.

【図3】 電圧切り換え可能なフォトダイオードのx−yアドレス指定可能なパッシブマ
トリクスからなる2D画像センサ30の概略分解図である。
FIG. 3 is a schematic exploded view of a 2D image sensor 30 comprising an xy addressable passive matrix of voltage switchable photodiodes.

【図4】 カラーフィルタパネルに結合されたx−yアドレス指定可能なフォトダイオー
ドマトリクスを用いて作製されるフルカラー画像センサ40の概略分解図である
FIG. 4 is a schematic exploded view of a full color image sensor 40 made using an xy addressable photodiode matrix coupled to a color filter panel.

【図5】 各フルカラーピクセルが700nm、600nmおよび500nmなどの異な
る長波長カットオフを有する3つの感光材料からなるx−yアドレス指定可能な
フォトダイオードマトリクスを用いて作製されるフルカラー画像センサ50の概
略分解図である。
FIG. 5 is a schematic of a full color image sensor 50 fabricated using an xy addressable photodiode matrix of three photosensitive materials, each full color pixel having a different long wavelength cutoff, such as 700 nm, 600 nm and 500 nm. It is an exploded view.

【図6】 ITO/MEH−PPV/Ca装置におけるバイアス電圧の関数としての光電
流のグラフ図である。
FIG. 6 is a graph of photocurrent as a function of bias voltage in an ITO / MEH-PPV / Ca device.

【図7】 PANI−CSAおよびPEDT−PSS導電ポリマー電極の伝送特性を示す
とともに、人間の眼の視覚応答V(λ)も示すグラフ図である。
FIG. 7 is a graph showing the transmission characteristics of PANI-CSA and PEDT-PSS conductive polymer electrodes, and also showing the visual response V (λ) of the human eye.

【図8】 ITO/MEH−PPV:PCBM/Alフォトダイオードの光電流(丸)お
よび暗電流(四角)のグラフ図である。光電流は、〜10mW/cm2の強度の 白色光の下で得た。
FIG. 8 is a graph showing a photocurrent (circle) and a dark current (square) of an ITO / MEH-PPV: PCBM / Al photodiode. Photocurrent was obtained under white light with an intensity of 〜1010 mW / cm 2 .

【図9】 暗闇(丸)の場合および633nmで〜10mW/cm2で照射された場合( 四角)のITO/P3OT/Auフォトダイオードの電流−電圧特性のグラフ図
である。
FIG. 9 is a graph showing the current-voltage characteristics of an ITO / P3OT / Au photodiode in the case of darkness (circle) and when irradiated at 633 nm at 10 mW / cm 2 (square).

【図10】 暗闇(線)および室内灯照明下(丸)で7×40フォトダイオードマトリクス
の行電極と列電極との間で測定されたI−V特性のグラフ図である。
FIG. 10 is a graph of IV characteristics measured between a row electrode and a column electrode of a 7 × 40 photodiode matrix in the dark (line) and under room light illumination (circle).

【図11】 7×40フォトダイオードマトリクスの駆動機構の概略図である。これは、I
TO/MEH−PPV:PCBM/Agの切り換え可能なフォトダイオードに関
して説明される。
FIG. 11 is a schematic diagram of a driving mechanism of a 7 × 40 photodiode matrix. This is
TO / MEH-PPV: Described in terms of a PCBM / Ag switchable photodiode.

【図12】 P3OTを用いて作製される電圧切り換え可能なフォトダイオードの光応答の
グラフ図である。
FIG. 12 is a graph of the optical response of a voltage switchable photodiode fabricated using P3OT.

【図13a】 人間の眼のスペクトル応答をシミュレートしたスペクトル応答V(λ)を有す
る電圧切り換え可能なフォトダイオードの光応答のグラフ図である。
FIG. 13a is a graph of the optical response of a voltage switchable photodiode having a spectral response V (λ) simulating the spectral response of the human eye.

【図13b】 図13aに対応する視覚応答V(λ)および長波長通過フィルタの透過率のグ
ラフ図である。
13b is a graphical illustration of the visual response V (λ) and the transmission of the long wavelength pass filter corresponding to FIG. 13a.

【図14】 −2Vで動作するソーラーブラインドUV検出器のスペクトル応答のグラフ図
である。比較のために、ITO/ガラス基板上のMEH−PPV:C60フォトダ
イオードの光応答と、UV増強Siフォトダイオードの光応答とが、プロットさ
れている。
FIG. 14 is a graphical illustration of the spectral response of a solar blind UV detector operating at -2V. For comparison, ITO / glass substrate MEH-PPV: photoresponse and C 60 photodiode, and the optical response of the UV enhancer Si photodiode, are plotted.

【図15a】 PTVフォトダイオードの応答のグラフ図である。FIG. 15a is a graph of the response of a PTV photodiode.

【図15b】 カラーフィルタパネルに結合されたPTVフォトダイオードからなるR、G、
B光センサの光応答のグラフ図である。
FIG. 15b: R, G, PTV photodiodes coupled to a color filter panel.
It is a graph figure of the optical response of B light sensor.

【図15c】 図15aおよび図15bにグラフで示されるデータの生成に使用されるカラー
フィルタの透過率のグラフ図である。
FIG. 15c is a graph of the transmittance of the color filters used to generate the data shown in the graphs of FIGS. 15a and 15b.

【図16a】 PPV(白抜きの四角)、PDHPV(白抜きの丸)およびPTV(黒丸)を
用いて作製されたフォトダイオードの正規化スペクトル応答のグラフ図である。
FIG. 16a is a graph of the normalized spectral response of a photodiode made using PPV (open squares), PDHPV (open circles) and PTV (closed circles).

【図16b】 図16aのダイオード応答から得られる赤、緑および青色検出のグラフ図であ
る。
FIG. 16b is a graphical illustration of red, green and blue detection resulting from the diode response of FIG. 16a.

【図17】 暗闇および照明下でのPPVフォトダイオードのI−V応答を示すグラフ図で
ある。
FIG. 17 is a graph showing the IV response of a PPV photodiode under darkness and illumination.

【図18】 暗闇および照明下でのフォトダイオードのI−V応答を示すグラフ図である。
光活性層は、ドナー/アクセプタ二重層構造である
FIG. 18 is a graph showing the IV response of a photodiode under darkness and illumination.
The photoactive layer has a donor / acceptor bilayer structure

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 4M118 AA10 AB10 BA30 CA02 CB14 CB20 GA02 GC08 5F049 MA01 MB08 NA20 NB05 RA02 UA11 WA03 WA09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP , KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZWF term (reference) 4M118 AA10 AB10 BA30 CA02 CB14 CB20 GA02 GC08 5F049 MA01 MB08 NA20 NB05 RA02 UA11 WA03 WA09

Claims (58)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 切り換え可能な有機フォトダイオード検出器であって、フォ
トダイオードと、電圧源と、を含み、該フォトダイオードが、ビルトイン電位を
有し、該フォトダイオードが、 支持基板と、 該支持基板上に配置される第1の電極と、 該第1の電極上に配置される光活性有機物層と、 該光活性有機物層上に配置される第2の電極と、 該第1の電極および該第2の電極にスイッチング電圧を選択的に印加するよう
に適合される該電圧源と、を含み、該スイッチング電圧が、動作逆または順バイ
アスで1mA/W以上の感光性を与えるとともに、該ビルトイン電位と実質的に
等価な大きさのカットオフバイアスでゼロに近い感光性を与える、フォトダイオ
ード検出器。
1. A switchable organic photodiode detector comprising a photodiode and a voltage source, the photodiode having a built-in potential, the photodiode comprising: a support substrate; A first electrode disposed on the substrate, a photoactive organic layer disposed on the first electrode, a second electrode disposed on the photoactive organic layer, the first electrode and A voltage source adapted to selectively apply a switching voltage to the second electrode, wherein the switching voltage provides a photosensitivity of 1 mA / W or more at reverse or forward bias operation, and A photodiode detector that provides near-zero photosensitivity with a cut-off bias of a magnitude substantially equivalent to the built-in potential.
【請求項2】 前記動作バイアスが、動作逆(operationg re
verse)バイアスである、請求項1に記載のフォトダイオード検出器。
2. The method according to claim 1, wherein the operation bias is an operation reverse.
2. The photodiode detector of claim 1, wherein the photodiode detector is (verse) a bias.
【請求項3】 前記動作バイアスが、動作順(operationg fo
rward)バイアスである、請求項1に記載のフォトダイオード検出器。
3. The method according to claim 2, wherein the operation bias is an operation order (operation fo).
rward) bias.
【請求項4】 請求項1に記載の有機フォトダイオード検出器を用いる読み
出し回路であって、前記動作バイアスが、1Vよりも大きく、前記フォトダイオ
ードのオン状態を表し、該検出器が、該オン状態で1mA/W以上の感光性を有
し、前記カットオフバイアスが、該読み出し回路の出力でのゼロの光応答と等価
である該フォトダイオードのオフ状態を表す、読み出し回路。
4. The readout circuit using the organic photodiode detector according to claim 1, wherein the operating bias is larger than 1 V, indicating an on state of the photodiode, and the detector is configured to detect the on state of the photodiode. A readout circuit having a photosensitivity of 1 mA / W or greater in a state and wherein the cutoff bias represents an off-state of the photodiode wherein the cutoff bias is equivalent to a zero optical response at the output of the readout circuit.
【請求項5】 請求項1に記載のフォトダイオード検出器を複数個含むフォ
トダイオードアレイであって、該検出器のフォトダイオードが、アレイに配置さ
れ、該フォトダイオードの各々が、該アレイのピクセルとして選択的にアドレス
指定可能である、フォトダイオードアレイ。
5. A photodiode array comprising a plurality of the photodiode detectors of claim 1, wherein the photodiodes of the detectors are arranged in an array, each of the photodiodes being a pixel of the array. A photodiode array that is selectively addressable as a.
【請求項6】 前記アレイが、共通アノードと個々のカソードとを有する線
形アレイであり、該共通アノードが、一定のアノード電圧レベルに接続され、該
個々のカソードが、該アノード電圧よりも大きく且つ感光性を与える電圧と、感
光性を与えない第2の電圧との間で可変である切り換え可能な電圧に接続される
、請求項5に記載のフォトダイオードアレイ。
6. The array is a linear array having a common anode and individual cathodes, the common anode being connected to a fixed anode voltage level, the individual cathode being greater than the anode voltage and 6. The photodiode array of claim 5, wherein the photodiode array is connected to a switchable voltage that is variable between a photosensitizing voltage and a non-photosensitizing second voltage.
【請求項7】 前記アレイが、共通カソードと個々のアノードとを有する線
形アレイであり、該共通カソードが、一定のカソード電圧に接続され、該個々の
アノードが、該カソード電圧よりも低く且つ感光性を与える電圧と、感光性を与
えない第2の電圧との間で可変である切り換え可能な電圧に接続される、請求項
5に記載のフォトダイオードアレイ。
7. The array is a linear array having a common cathode and individual anodes, the common cathode being connected to a constant cathode voltage, wherein the individual anodes are lower than the cathode voltage and are photosensitive. 6. The photodiode array of claim 5, wherein the photodiode array is connected to a switchable voltage that is variable between a voltage that provides photosensitivity and a second voltage that does not provide light sensitivity.
【請求項8】 前記アレイが、フォトダイオードの少なくとも1つの行と、
フォトダイオードの少なくとも1つの列とを含み、各行が、関連する共通アノー
ドを有し、各列が、関連する共通カソードを有し、行の各フォトダイオードの前
記第1の電極が、該共通アノードに接続され、列の各フォトダイオードの前記第
2の電極が、該共通カソードに接続され、前記電圧源が、少なくとも1つの共通
アノードと、少なくとも1つの共通カソードとに前記スイッチング電圧を印加す
るように適合され、それにより、該アレイの少なくとも1つのピクセルを選択的
に活性化する、請求項5に記載のフォトダイオードアレイ。
8. The array according to claim 1, wherein said array comprises at least one row of photodiodes;
At least one column of photodiodes, wherein each row has an associated common anode, each column has an associated common cathode, and wherein said first electrode of each photodiode in a row comprises the common anode. And the second electrode of each photodiode in the column is connected to the common cathode, and the voltage source applies the switching voltage to at least one common anode and at least one common cathode. 6. The photodiode array of claim 5, wherein the photodiode array is adapted to selectively activate at least one pixel of the array.
【請求項9】 前記スイッチング電圧が、複数の共通アノードと、少なくと
も1つの共通カソードとに印加され、それにより、前記アレイのピクセルの少な
くとも1つの列を選択的に活性化する、請求項8に記載のフォトダイオードアレ
イ。
9. The method of claim 8, wherein the switching voltage is applied to a plurality of common anodes and at least one common cathode, thereby selectively activating at least one column of pixels of the array. A photodiode array according to claim 1.
【請求項10】 前記スイッチング電圧が、複数の共通カソードと、少なく
とも1つの共通アノードとに印加され、それにより、前記アレイのピクセルの少
なくとも1つの行を選択的に活性化する、請求項8に記載のフォトダイオードア
レイ。
10. The method of claim 8, wherein the switching voltage is applied to a plurality of common cathodes and at least one common anode, thereby selectively activating at least one row of pixels of the array. A photodiode array according to claim 1.
【請求項11】 前記選択的に活性化された列の順次読み出しが行われ、該
選択的な読み出しが、 選択された列に関連する共通カソードと、すべての共通アノードとに動作バイ
アス電圧を印加することにより、フォトダイオードの選択された列を順次活性化
するステップを包含し、該動作電圧は、該選択された列の各フォトダイオードに
、1mA/W以上の感光性を与え、 残りのカソードと、すべてのアノードとにカットオフ電圧を印加するステップ
をさらに包含し、該カットオフ電圧は、前記ビルトイン電位と等価な大きさであ
り、且つ、該選択された列以外のすべての列のフォトダイオードに、ゼロに近い
感光性を与え、 該フォトダイオードの選択された列の生成された出力を順次読み出すステップ
をさらに包含する、請求項9に記載のフォトダイオードアレイ。
11. The sequential readout of the selectively activated columns is performed by applying an operating bias voltage to a common cathode associated with the selected column and all common anodes. Thereby sequentially activating selected columns of photodiodes, the operating voltage providing each photodiode of the selected columns with a photosensitivity of 1 mA / W or more; And applying a cut-off voltage to all the anodes, the cut-off voltage having a magnitude equivalent to the built-in potential, and a photo of all columns other than the selected column. 10. The method of claim 9, further comprising the step of sensitizing the diode to near zero, and sequentially reading the generated output of a selected column of the photodiode. Photodiode array.
【請求項12】 前記選択的に活性化された行の順次読み出しが行われ、該
選択的な読み出しが、 選択された行に関連する共通アノードと、すべての共通カソードとに動作バイ
アス電圧を印加することにより、フォトダイオードの選択された行を順次活性化
するステップを包含し、該動作電圧は、該選択された行の各フォトダイオードに
、1mA/W以上の感光性を与え、 残りのアノードと、すべてのカソードとにカットオフ電圧を印加するステップ
をさらに包含し、該カットオフ電圧は、前記ビルトイン電位と等価な大きさであ
り、且つ、該選択された行以外のすべての行のフォトダイオードに、ゼロに近い
感光性を与え、 該フォトダイオードの選択された行の生成された出力を順次読み出すステップ
をさらに包含する、請求項9に記載のフォトダイオードアレイ。
12. A sequential readout of the selectively activated rows is performed, wherein the selective readout applies an operating bias voltage to a common anode associated with the selected row and to all common cathodes. By sequentially activating selected rows of photodiodes, the operating voltage providing each photodiode in the selected rows with a sensitivity of 1 mA / W or more, and the remaining anodes And applying a cut-off voltage to all the cathodes, the cut-off voltage having a magnitude equivalent to the built-in potential, and a photo of all rows other than the selected row. 10. The method of claim 9, further comprising the step of providing the diodes with near-zero photosensitivity and sequentially reading out the generated output of a selected row of the photodiodes. Photodiode array.
【請求項13】 電圧切り換え可能な有機フォトダイオードの走査可能なア
レイであって、該有機フォトダイオードの各々は、ビルトイン電位と、所定の感
光性範囲とを有し、該アレイが、 支持基板と、 該支持基板上に第1の方向に沿って配置される少なくとも1つの線形電極を含
む第1の電極層と、 該線形電極上に配置される光活性有機物層と、 該光活性層上に、該第1の方向を横切る第2の方向に沿って配置される複数の
線形電極を含む第2の電極層と、 該第1の電極層の少なくとも1つの電極と、該第2の電極層の少なくとも1つ
の電極とにスイッチング電圧を印加するように適合される電圧源と、を含み、該
スイッチング電圧は、それにより、少なくとも1つの選択されたフォトダイオー
ドに、動作バイアスで1mA/W以上の感光性を与えるとともに、該ビルトイン
電位と実質的に等価な大きさのカットオフバイアスでゼロに近い感光性を与える
、走査可能なアレイ。
13. A scannable array of voltage-switchable organic photodiodes, each having a built-in potential and a predetermined photosensitive range, the array comprising: a support substrate; A first electrode layer including at least one linear electrode disposed on the support substrate along a first direction; a photoactive organic material layer disposed on the linear electrode; A second electrode layer including a plurality of linear electrodes arranged along a second direction transverse to the first direction; at least one electrode of the first electrode layer; and the second electrode layer And a voltage source adapted to apply a switching voltage to at least one electrode of the at least one selected photodiode, whereby the at least one selected photodiode has an operating bias of greater than or equal to 1 mA / W. Feeling Together give gender, to sensitize near zero in the built-in potential substantially equivalent to the size of the cut-off bias, scannable array.
【請求項14】 前記動作バイアスが、動作逆バイアスである、請求項13
に記載の走査可能なアレイ。
14. The operation bias according to claim 13, wherein the operation bias is an operation reverse bias.
2. The scannable array of claim 1.
【請求項15】 前記動作バイアスが、動作順バイアスである、請求項13
に記載の走査可能なアレイ。
15. The operation bias according to claim 13, wherein the operation bias is an operation forward bias.
2. The scannable array of claim 1.
【請求項16】 前記アレイが、第1の方向の複数の共通アノードと、第2
の方向の複数の共通カソードとを有する2次元アレイである、請求項5に記載の
フォトダイオードアレイ。
16. An array comprising: a plurality of common anodes in a first direction;
6. The photodiode array according to claim 5, wherein the photodiode array is a two-dimensional array having a plurality of common cathodes in the directions of.
【請求項17】 前記フォトダイオードアレイからの信号が、感光性を与え
る電圧にバイアスされる読み出されている共通カソードを除くすべての共通カソ
ードと、すべての共通アノードとに、感光性を与えない所与の電圧レベルを印加
するための手段により読み出される、請求項16に記載のフォトダイオードアレ
イ。
17. The signal from the photodiode array does not sensitize all common cathodes and all common anodes except the read common cathode biased to a sensitizing voltage. 17. The photodiode array according to claim 16, read by means for applying a given voltage level.
【請求項18】 前記フォトダイオードアレイからの信号が、感光性を与え
る電圧にバイアスされる読み出されている共通アノードを除くすべての共通アノ
ードと、すべての共通カソードとに、感光性を与えない所与の電圧レベルを印加
するための手段により読み出される、請求項17に記載のフォトダイオードアレ
イ。
18. A method in which the signal from the photodiode array does not sensitize all common anodes except the common anode being read and all common cathodes that are biased to a sensitizing voltage. 18. The photodiode array according to claim 17, read by means for applying a given voltage level.
【請求項19】 読み出されている前記共通電極に結合される個々のフォト
ダイオードが、感光性を与えるバイアス電圧を個々の電極に印加するための手段
により、個々に読み出される、請求項17または18に記載のフォトダイオード
アレイ。
19. The individual photodiodes coupled to the common electrode being read are individually read by means for applying a bias voltage that sensitizes the individual electrodes to the individual electrodes. 19. The photodiode array according to 18.
【請求項20】 有機フォトダイオード検出器であって、フォトダイオード
と、電圧源とを含み、該フォトダイオードが、ビルトイン電位と、入射放射に応
答する所定の感光性範囲とを有し、該フォトダイオードが、 支持基板と、 該支持基板上に配置される第1の電極と、 該第1の電極上に配置される光活性有機物層と、 該光活性有機物層上に配置される第2の電極と、 該第1の電極および該第2の電極に動作バイアス電圧を印加するように適合さ
れる該電圧源と、を含み、該バイアス電圧が、該所定の感光性範囲を変えるよう
に動作する、有機フォトダイオード検出器。
20. An organic photodiode detector including a photodiode and a voltage source, the photodiode having a built-in potential and a predetermined photosensitive range responsive to incident radiation, wherein the photodiode has A diode, a support substrate, a first electrode disposed on the support substrate, a photoactive organic layer disposed on the first electrode, and a second electrode disposed on the photoactive organic layer. An electrode; and a voltage source adapted to apply an operating bias voltage to the first electrode and the second electrode, wherein the bias voltage operates to change the predetermined photosensitive range. , Organic photodiode detector.
【請求項21】 前記動作バイアスが、動作逆バイアスである、請求項20
に記載の有機フォトダイオード検出器。
21. The operation bias according to claim 20, wherein the operation bias is an operation reverse bias.
4. The organic photodiode detector according to 4.
【請求項22】 前記動作バイアスが、動作順バイアスである、請求項20
に記載の有機フォトダイオード検出器。
22. The operation bias according to claim 20, wherein the operation bias is an operation forward bias.
4. The organic photodiode detector according to 4.
【請求項23】 前記フォトダイオードの感光性が、前記電圧源の動作逆バ
イアスでは1mA/W以上であり、前記ビルトイン電位と実質的に等価な大きさ
のカットオフバイアスではゼロに近いレベルであり、該電圧源が、該動作逆バイ
アスと該カットオフバイアスとの間で選択的に切り換え可能である、請求項21
に記載の有機フォトダイオード検出器。
23. The photosensitivity of the photodiode is 1 mA / W or more when the voltage source is operated reversely, and is close to zero when the cut-off bias is substantially equivalent to the built-in potential. 22. The voltage source is selectively switchable between the operational reverse bias and the cutoff bias.
4. The organic photodiode detector according to 4.
【請求項24】 請求項23に記載の有機フォトダイオード検出器を用いる
読み出し回路であって、前記動作逆バイアスが、2〜15Vの範囲であり、前記
フォトダイオードのオン状態を表し、該検出器が、該オン状態で1mA/W以上
の感光性を有し、前記カットオフバイアスが、該デジタル読み出し回路の出力で
のゼロの光応答と等価である該フォトダイオードのオフ状態を表す、読み出し回
路。
24. A readout circuit using the organic photodiode detector according to claim 23, wherein the operation reverse bias is in a range of 2 to 15 V, and indicates an on state of the photodiode. Has a photosensitivity of 1 mA / W or more in the on state and the cutoff bias represents an off state of the photodiode, which is equivalent to a zero optical response at the output of the digital readout circuit. .
【請求項25】 請求項20に記載のフォトダイオードを複数個含むフォト
ダイオードアレイであって、該フォトダイオードがアレイに配置され、該フォト
ダイオードの各々が、該アレイのピクセルとして選択的にアドレス指定可能であ
る、フォトダイオードアレイ。
25. A photodiode array comprising a plurality of the photodiodes of claim 20, wherein the photodiodes are arranged in an array, each of the photodiodes being selectively addressed as a pixel of the array. A photodiode array is possible.
【請求項26】 前記アレイが、フォトダイオードの少なくとも1つの行と
、フォトダイオードの少なくとも1つの列とを含み、各行が、関連する共通アノ
ードを有し、各列が、関連する共通カソードを有し、行の各フォトダイオードの
前記第1の電極が、該共通アノードに接続され、列の各フォトダイオードの前記
第2の電極が、該共通カソードに接続され、前記電圧源が、少なくとも1つの共
通アノードと、少なくとも1つの共通カソードとに前記バイアス電圧を印加する
ように適合され、それにより、該アレイの少なくとも1つのピクセルを選択的に
活性化する、請求項25に記載のフォトダイオードアレイ。
26. The array includes at least one row of photodiodes and at least one column of photodiodes, each row having an associated common anode, and each column having an associated common cathode. And wherein the first electrode of each photodiode in a row is connected to the common anode, the second electrode of each photodiode in a column is connected to the common cathode, and the voltage source is at least one 26. The photodiode array of claim 25, wherein the photodiode array is adapted to apply the bias voltage to a common anode and at least one common cathode, thereby selectively activating at least one pixel of the array.
【請求項27】 前記バイアス電圧が、複数の共通アノードと、少なくとも
1つの共通カソードとに印加され、それにより、前記アレイのピクセルの少なく
とも1つの列を選択的に活性化する、請求項26に記載のフォトダイオードアレ
イ。
27. The method of claim 26, wherein the bias voltage is applied to a plurality of common anodes and at least one common cathode, thereby selectively activating at least one column of pixels of the array. A photodiode array according to claim 1.
【請求項28】 前記支持基板と前記第1の電極とが、入射放射に対して実
質的に透明である、請求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
28. The organic photodiode detector according to claim 20, wherein the support substrate and the first electrode are substantially transparent to incident radiation.
【請求項29】 前記第2の電極が、入射放射に対して実質的に透明である
、請求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
29. The organic photodiode detector of claim 20, wherein said second electrode is substantially transparent to incident radiation.
【請求項30】 前記光活性有機物層が、半導電共役ポリマーからなる、請
求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
30. The organic photodiode detector according to claim 20, wherein the photoactive organic layer is made of a semiconductive conjugated polymer.
【請求項31】 前記半導電共役ポリマーが、ドープされた形である、請求
項30に記載の有機フォトダイオード検出器。
31. The organic photodiode detector of claim 30, wherein the semiconductive conjugated polymer is in a doped form.
【請求項32】 前記半導電共役ポリマーが、真性中性状態(intrin
sic neutral state)である、請求項30に記載の有機フォト
ダイオード検出器。
32. The semiconductive conjugated polymer may be in an intrinsic neutral state (intrin
31. The organic photodiode detector of claim 30, wherein the detector is a sic neutral state.
【請求項33】 前記半導電共役ポリマーが、 ポリ(フェニレンビニレン)およびその誘導体、 ポリチオフェンおよびその誘導体、 ポリ(チオフェンビニレン)およびその誘導体、 ポリアセチレンおよびその誘導体、 ポリイソチアナフェンおよびその誘導体、 ポリピロールおよびその誘導体、 ポリ(2,5−チエニレンビニレン)およびその誘導体、 ポリ(p−フェニレン)およびその誘導体、 ポリフロウレンおよびその誘導体、 ポリカルバゾールおよびその誘導体、 ポリ(1,6−ヘプタジイン)およびその誘導体、 ポリキノレンおよびその誘導体、ならびに ポリアニリンおよびその誘導体、から選択される、請求項30に記載の有機フ
ォトダイオード検出器。
33. The semiconductive conjugated polymer may be poly (phenylenevinylene) and its derivative, polythiophene and its derivative, poly (thiophenvinylene) and its derivative, polyacetylene and its derivative, polyisothianaphen and its derivative, polypyrrole and Poly (2,5-thienylenevinylene) and its derivatives, poly (p-phenylene) and its derivatives, polyfluorene and its derivatives, polycarbazole and its derivatives, poly (1,6-heptadiyne) and its derivatives, 31. The organic photodiode detector of claim 30, wherein the detector is selected from polyquinolene and derivatives thereof, and polyaniline and derivatives thereof.
【請求項34】 前記光活性有機物層が、ドナー/アクセプタポリブレンド
からなり、該ドナーが、ポリ(フェニレンビニレン)、ポリチオフェン、ポリ(
チオフェンビニレン)、および、MEH−PPVなどのその可溶性誘導体、から
選択され、該アクセプタが、ポリ(シアノフェニレンビニレン)、C60などのフ
ラーレン分子、ならびに、その官能性誘導体PCMBおよびPCBCR、から選
択される、請求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
34. The photoactive organic layer comprises a donor / acceptor polyblend, wherein the donor is poly (phenylenevinylene), polythiophene, poly (
Thiophene vinylene), and is selected from its soluble derivatives, such as MEH-PPV, the acceptor, poly (cyano vinylene), fullerene molecules such as C 60, and is selected a functional derivative thereof PCMB and PCBCR, from 21. The organic photodiode detector according to claim 20, wherein
【請求項35】 前記光活性有機物層が、ポリマー/ポリマーポリブレンド
からなる、請求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
35. The organic photodiode detector of claim 20, wherein said photoactive organic layer comprises a polymer / polymer polyblend.
【請求項36】 前記光活性有機物層が、ポリマー/(有機分子)ポリブレ
ンドからなる、請求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
36. The organic photodiode detector of claim 20, wherein the photoactive organic layer comprises a polymer / (organic molecule) polyblend.
【請求項37】 前記光活性有機物層が、 アントラセンおよびその誘導体、 テトラセンおよびその誘導体、 フタロシアニンおよびその誘導体、 ピナシアノールおよびその誘導体、 フラーレンC60およびその誘導体、 チオフェンおよびその誘導体、 フェニレンおよびその誘導体、 トリフェニレン、および、2,3,6,7,10,11−ヘキサヘキシルチオ
トリフェニレンを含むその誘導体、 6T/C60およびその誘導体、 6T/ピナシアノールおよびその誘導体、 フタロシアニン/o−クロルアニル、およびその誘導体を含むブレンド、 アントラセン/C60およびその誘導体、ならびに アントラセン/o−クロルアニルおよびその誘導体、から選択される材料から
なる、請求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
37. The optical active organic material layer, anthracene and its derivatives, tetracene and its derivatives, phthalocyanine and its derivatives, pinacyanol and its derivatives, fullerene C 60 and derivatives thereof, thiophene and its derivatives, phenylene and its derivatives, triphenylene , and includes 2,3,6,7,10,11 hexa-hexyl derivatives thereof including thio triphenylene, 6T / C 60 and derivatives thereof, 6T / pinacyanol and derivatives thereof, phthalocyanine / o-chloranil, and the derivatives thereof blend, anthracene / C 60 and derivatives thereof, and anthracene / o-chloranil and its derivatives, made from a material selected from organic photodiode detector of claim 20.
【請求項38】 前記光活性有機物層が、ドナーおよびアクセプタ領域の少
なくとも1つの組が配置された半導電ヘテロ接合構造に構成される、請求項20
に記載の有機フォトダイオード検出器。
38. The photoactive organic layer is configured in a semiconductive heterojunction structure in which at least one set of donor and acceptor regions is disposed.
4. The organic photodiode detector according to 4.
【請求項39】 前記ヘテロ接合構造が、 ポリ(フェニレンビニレン)およびその誘導体、 ポリチオフェンおよびその誘導体、 ポリ(チオフェンビニレン)およびその誘導体、 ポリアセチレンおよびその誘導体、 ポリイソチアナフェンおよびその誘導体、 ポリピロールおよびその誘導体、 ポリ(2,5−チエニレンビニレン)およびその誘導体、 ポリ(p−フェニレン)およびその誘導体、 ポリフロウレンおよびその誘導体、 ポリカルバゾールおよびその誘導体、 ポリ(1,6−ヘプタジイン)およびその誘導体、 ポリキノレンおよびその誘導体、 ポリアニリンおよびその誘導体、 アントラセンおよびその誘導体、 テトラセンおよびその誘導体、 フタロシアニンおよびその誘導体、 ピナシアノールおよびその誘導体、 フラーレンC60およびその誘導体、 チオフェンおよびその誘導体、 フェニレンおよびその誘導体、 トリフェニレン、および、2,3,6,7,10,11−ヘキサヘキシルチオ
トリフェニレンを含むその誘導体、 6T/C60およびその誘導体、 6T/ピナシアノールおよびその誘導体、 フタロシアニン/o−クロルアニルおよびその誘導体、 アントラセン/C60およびその誘導体、ならびに アントラセン/o−クロルアニルおよびその誘導体、から選択されるポリマー
を含む、請求項38に記載の有機フォトダイオード検出器。
39. The said heterojunction structure is poly (phenylene vinylene) and its derivative, polythiophene and its derivative, poly (thiophenvinylene) and its derivative, polyacetylene and its derivative, polyisothianaphen and its derivative, polypyrrole and its Derivatives, poly (2,5-thienylenevinylene) and its derivatives, poly (p-phenylene) and its derivatives, polyfluorene and its derivatives, polycarbazole and its derivatives, poly (1,6-heptadiyne) and its derivatives, polyquinolene And its derivatives, polyaniline and its derivatives, anthracene and its derivatives, tetracene and its derivatives, phthalocyanine and its derivatives, pinacyanol and its derivatives, fullerene C 60 and its derivatives, thiophene and its derivatives, phenylene and its derivatives, triphenylene and its derivatives including 2,3,6,7,10,11-hexahexylthiotriphenylene, 6T / C 60 and its derivatives, 6T / pinacyanol and its derivatives, phthalocyanine / o-chloranil and its derivatives, anthracene / C 60 and derivatives thereof, and anthracene / o-chloranil and its derivatives, comprises a polymer selected from the organic photodiode detector of claim 38 vessel.
【請求項40】 前記光活性有機物層が、光学的に不活性な有機添加物を含
む、請求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
40. The organic photodiode detector according to claim 20, wherein the photoactive organic layer contains an optically inactive organic additive.
【請求項41】 前記光学的に不活性な有機添加物が、アニオン界面活性剤
である、請求項40に記載の有機フォトダイオード検出器。
41. The organic photodiode detector according to claim 40, wherein the optically inactive organic additive is an anionic surfactant.
【請求項42】 前記光学的に不活性な有機添加物が、有機電解質である、
請求項40に記載の有機フォトダイオード検出器。
42. The optically inactive organic additive is an organic electrolyte.
An organic photodiode detector according to claim 40.
【請求項43】 前記第1または第2の電極(またはその両方)が、ポリ(
アニリン−ショウノウスルホン酸)、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)−ポ
リスチレンスルホナート、およびポリピロールから選択される導電ポリマーを含
む、請求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
43. The method according to claim 43, wherein the first and / or second electrodes (or both) are poly (
21. The organic photodiode detector according to claim 20, comprising a conductive polymer selected from aniline-camphorsulfonic acid), poly (ethylenedioxythiophene) -polystyrenesulfonate, and polypyrrole.
【請求項44】 前記第1の電極が、ポリ(アニリン−ショウノウスルホン
酸)、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホナート、およ
びポリピロールから選択される導電ポリマーを含む、請求項43に記載の有機フ
ォトダイオード検出器。
44. The method of claim 43, wherein the first electrode comprises a conductive polymer selected from poly (aniline-camphorsulfonic acid), poly (ethylenedioxythiophene) -polystyrenesulfonate, and polypyrrole. Organic photodiode detector.
【請求項45】 前記第2の電極が、ポリ(アニリン−ショウノウスルホン
酸)、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホナート、およ
びポリピロールから選択される導電ポリマーを含む、請求項20に記載の有機フ
ォトダイオード検出器。
45. The method of claim 20, wherein the second electrode comprises a conductive polymer selected from poly (aniline-camphorsulfonic acid), poly (ethylenedioxythiophene) -polystyrenesulfonate, and polypyrrole. Organic photodiode detector.
【請求項46】 前記有機フォトダイオード検出器が、入射放射の透過を所
定の波長範囲に制限するように適合される光学フィルタ層を備える、請求項20
に記載の有機フォトダイオード検出器。
46. The organic photodiode detector comprises an optical filter layer adapted to limit transmission of incident radiation to a predetermined wavelength range.
4. The organic photodiode detector according to 4.
【請求項47】 前記支持基板が、前記光学フィルタ層として動作する、請
求項46に記載の有機フォトダイオード検出器。
47. The organic photodiode detector according to claim 46, wherein the supporting substrate operates as the optical filter layer.
【請求項48】 前記波長範囲が、人間の可視スペクトルである、請求項4
6に記載の有機フォトダイオード検出器。
48. The system of claim 4, wherein the wavelength range is the human visible spectrum.
7. The organic photodiode detector according to 6.
【請求項49】 前記ピクセルが、読み出し中にクロストークを抑制する電
圧バイアスパターンを設定することにより選択のために適合される、請求項25
に記載の有機フォトダイオード検出器。
49. The pixel is adapted for selection by setting a voltage bias pattern that suppresses crosstalk during readout.
4. The organic photodiode detector according to 4.
【請求項50】 前記フォトダイオードが、赤色範囲の放射を検出するため
の第1のセンサ手段と、緑色範囲の放射を検出するための第2のセンサ手段と、
青色範囲の放射を検出するための第3のセンサ手段と、を有するピクセルを含む
、請求項20に記載の有機フォトダイオード検出器。
50. A photodiode comprising: a first sensor means for detecting radiation in the red range; a second sensor means for detecting radiation in the green range;
Organic photodiode detector according to claim 20, comprising a pixel having a third sensor means for detecting radiation in the blue range.
【請求項51】 前記ピクセルが、選択的な色透過率をもたらすためのカラ
ーフィルタパネルを備える、請求項50に記載の有機フォトダイオード検出器。
51. The organic photodiode detector of claim 50, wherein said pixels comprise a color filter panel for providing selective color transmission.
【請求項52】 前記第1のセンサ手段が、700nmよりも短い波長に敏
感なフォトダイオードを含み、前記第2のセンサ手段が、600nmよりも短い
波長に敏感なフォトダイオードを含み、前記第3のセンサ手段が、青色に敏感な
活性層を含む、請求項50に記載の有機フォトダイオード検出器。
52. The first sensor means includes a photodiode sensitive to wavelengths shorter than 700 nm; the second sensor means includes a photodiode sensitive to wavelengths shorter than 600 nm; The organic photodiode detector according to claim 50, wherein the sensor means comprises an active layer sensitive to blue.
【請求項53】 前記有機フォトダイオード検出器が、イオン化粒子に応答
して光子を放出するように適合されるシンチレーション材料を備える、請求項2
0に記載の有機フォトダイオード検出器。
53. The organic photodiode detector comprises a scintillation material adapted to emit photons in response to ionized particles.
The organic photodiode detector according to 0.
【請求項54】 前記シンチレーション材料が、燐光体層である、請求項5
3に記載の有機フォトダイオード検出器。
54. The scintillation material is a phosphor layer.
4. The organic photodiode detector according to 3.
【請求項55】 前記イオン化粒子が、高エネルギー光子、電子、x線、ベ
ータ粒子、およびガンマ線から選択される、請求項53に記載の有機フォトダイ
オード検出器。
55. The organic photodiode detector of claim 53, wherein the ionized particles are selected from high energy photons, electrons, x-rays, beta particles, and gamma rays.
【請求項56】 前記有機フォトダイオード検出器が、イオン化粒子に応答
して移動性電子および正孔を発生する層を備える、請求項20に記載の有機フォ
トダイオード検出器。
56. The organic photodiode detector of claim 20, wherein the organic photodiode detector comprises a layer that generates mobile electrons and holes in response to ionized particles.
【請求項57】 前記波長範囲が、UVスペクトルである、請求項53に記
載の有機フォトダイオード検出器。
57. The organic photodiode detector of claim 53, wherein said wavelength range is the UV spectrum.
【請求項58】 前記有機フォトダイオードが、溶液から鋳造される可溶性
の半導電共役ポリマーを用いて形成される、請求項20に記載の有機フォトダイ
オード検出器。
58. The organic photodiode detector of claim 20, wherein the organic photodiode is formed using a soluble semiconductive conjugated polymer cast from a solution.
JP2000510172A 1997-08-15 1998-08-14 Organic diodes with switchable photosensitivity Withdrawn JP2001516150A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5584097P 1997-08-15 1997-08-15
US60/055,840 1997-08-15
PCT/US1998/016935 WO1999009603A1 (en) 1997-08-15 1998-08-14 Organic diodes with switchable photosensitivity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001516150A true JP2001516150A (en) 2001-09-25

Family

ID=22000495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000510172A Withdrawn JP2001516150A (en) 1997-08-15 1998-08-14 Organic diodes with switchable photosensitivity

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1027741A4 (en)
JP (1) JP2001516150A (en)
CN (1) CN1143400C (en)
AU (1) AU8783998A (en)
HK (1) HK1030482A1 (en)
WO (1) WO1999009603A1 (en)

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005032793A (en) * 2003-07-08 2005-02-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Organic photoelectric converter
JP2005523588A (en) * 2002-04-16 2005-08-04 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア High performance and low cost plastic solar cells
WO2005091381A1 (en) * 2004-03-22 2005-09-29 Fuji Photo Film Co., Ltd. Photodetector
JP2007258235A (en) * 2006-03-20 2007-10-04 Matsushita Electric Works Ltd Organic thin-film solar battery
WO2008044749A1 (en) * 2006-10-04 2008-04-17 Sharp Kabushiki Kaisha Photosensor and ambient light sensor
JP2008512691A (en) * 2004-09-08 2008-04-24 ナノイデント・テヒノロギース・アクチエンゲゼルシヤフト Equipment for evaluating biochemical samples
KR101328569B1 (en) 2012-01-10 2013-11-13 한국과학기술원 Hot Electron Based Nanodiode Sensor and Method for Preparing the Same
KR20160019439A (en) * 2013-06-13 2016-02-19 바스프 에스이 Optical detector and method for manufacturing the same
JP2017527995A (en) * 2014-08-19 2017-09-21 イソルグ Devices for detecting electromagnetic radiation composed of organic materials
US9989623B2 (en) 2013-06-13 2018-06-05 Basf Se Detector for determining a longitudinal coordinate of an object via an intensity distribution of illuminated pixels
US10012532B2 (en) 2013-08-19 2018-07-03 Basf Se Optical detector
US10094927B2 (en) 2014-09-29 2018-10-09 Basf Se Detector for optically determining a position of at least one object
US10120078B2 (en) 2012-12-19 2018-11-06 Basf Se Detector having a transversal optical sensor and a longitudinal optical sensor
US10353049B2 (en) 2013-06-13 2019-07-16 Basf Se Detector for optically detecting an orientation of at least one object
JPWO2018124055A1 (en) * 2016-12-27 2019-07-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Imaging device, camera, and imaging method
US10412283B2 (en) 2015-09-14 2019-09-10 Trinamix Gmbh Dual aperture 3D camera and method using differing aperture areas
US10775505B2 (en) 2015-01-30 2020-09-15 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US10890491B2 (en) 2016-10-25 2021-01-12 Trinamix Gmbh Optical detector for an optical detection
US10948567B2 (en) 2016-11-17 2021-03-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US10955936B2 (en) 2015-07-17 2021-03-23 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11041718B2 (en) 2014-07-08 2021-06-22 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
US11060922B2 (en) 2017-04-20 2021-07-13 Trinamix Gmbh Optical detector
US11067692B2 (en) 2017-06-26 2021-07-20 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object
US11125880B2 (en) 2014-12-09 2021-09-21 Basf Se Optical detector
US11211513B2 (en) 2016-07-29 2021-12-28 Trinamix Gmbh Optical sensor and detector for an optical detection
US11428787B2 (en) 2016-10-25 2022-08-30 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US11860292B2 (en) 2016-11-17 2024-01-02 Trinamix Gmbh Detector and methods for authenticating at least one object

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6507026B2 (en) * 2000-01-12 2003-01-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Planar X-ray detector
GB0002958D0 (en) * 2000-02-09 2000-03-29 Cambridge Display Tech Ltd Optoelectronic devices
EP1158775A1 (en) 2000-05-15 2001-11-28 EASTMAN KODAK COMPANY (a New Jersey corporation) Self-illuminating colour imaging device
JP4278080B2 (en) * 2000-09-27 2009-06-10 富士フイルム株式会社 High sensitivity light receiving element and image sensor
JP4873515B2 (en) * 2001-03-08 2012-02-08 独立行政法人科学技術振興機構 Oriented growth method of organic semiconductor crystal and organic laser device using it
US6670213B2 (en) 2001-10-10 2003-12-30 Cambridge Display Technology Limited Method of preparing photoresponsive devices, and devices made thereby
GB0125620D0 (en) 2001-10-25 2001-12-19 Cambridge Display Tech Ltd Monomers and low band gap polymers formed therefrom
DE10157945C2 (en) * 2001-11-27 2003-09-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Process for producing an organic, electroluminescent display and an organic, electroluminescent display
DE10244176A1 (en) 2002-09-23 2004-04-08 Siemens Ag X-ray detector for use in digital imaging, especially CT applications, has a multi-layer structure with interleaved support, fluorescing and photo-sensor layers to permit energy-resolved radiation detection
DE10244178A1 (en) 2002-09-23 2004-04-08 Siemens Ag X-ray detector used in computer tomography comprises a luminescent layer for producing electromagnetic radiation, an electrically conducting bottom electrode, a photodetector layer, and an electrically conducting top electrode
DE10255964A1 (en) 2002-11-29 2004-07-01 Siemens Ag Photovoltaic component and manufacturing process therefor
DE10330595A1 (en) 2003-07-07 2005-02-17 Siemens Ag X-ray detector and method for producing X-ray images with spectral resolution
DE10361713B4 (en) 2003-12-30 2008-02-07 Qimonda Ag Use of charge-transfer complexes of an electron donor and an electron acceptor as a basis for resistive storage and storage cell containing these complexes
DE102004026618A1 (en) * 2004-06-01 2005-12-29 Siemens Ag X-ray detector
GB0413398D0 (en) 2004-06-16 2004-07-21 Koninkl Philips Electronics Nv Electronic device
WO2006134090A1 (en) * 2005-06-16 2006-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Organic line detector and method for the production thereof
DE102005037290A1 (en) * 2005-08-08 2007-02-22 Siemens Ag Flat panel detector
US8343779B2 (en) 2007-04-19 2013-01-01 Basf Se Method for forming a pattern on a substrate and electronic device formed thereby
WO2014055976A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 University Of Southern California Energy sensitization of acceptors and donors in organic photovoltaics
WO2015024870A1 (en) 2013-08-19 2015-02-26 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
US9244356B1 (en) 2014-04-03 2016-01-26 Rolith, Inc. Transparent metal mesh and method of manufacture
WO2015183243A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 Rolith, Inc. Anti-counterfeiting features and methods of fabrication and detection
US20160111473A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 General Electric Company Organic photodiodes, organic x-ray detectors and x-ray systems
US9786855B2 (en) 2014-12-30 2017-10-10 Indian Institute Of Technology Bombay Micro electro mechanical system (MEMS) based wide-band polymer photo-detector
KR102282218B1 (en) * 2015-01-30 2021-07-26 삼성전자주식회사 Imaging Optical System for 3D Image Acquisition Apparatus, and 3D Image Acquisition Apparatus Including the Imaging Optical system
JP7002475B2 (en) * 2017-01-15 2022-01-20 サイントル株式会社 Photodetector array
KR102370763B1 (en) 2017-09-26 2022-03-04 삼성전자주식회사 An electronic device controlling a camera based on an external light and control method
TWI783805B (en) * 2021-12-01 2022-11-11 天光材料科技股份有限公司 Optoelectronic semiconductor structure

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504323A (en) * 1993-12-07 1996-04-02 The Regents Of The University Of California Dual function conducting polymer diodes

Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005523588A (en) * 2002-04-16 2005-08-04 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア High performance and low cost plastic solar cells
JP2005032793A (en) * 2003-07-08 2005-02-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Organic photoelectric converter
WO2005091381A1 (en) * 2004-03-22 2005-09-29 Fuji Photo Film Co., Ltd. Photodetector
JP2008512691A (en) * 2004-09-08 2008-04-24 ナノイデント・テヒノロギース・アクチエンゲゼルシヤフト Equipment for evaluating biochemical samples
JP2007258235A (en) * 2006-03-20 2007-10-04 Matsushita Electric Works Ltd Organic thin-film solar battery
WO2008044749A1 (en) * 2006-10-04 2008-04-17 Sharp Kabushiki Kaisha Photosensor and ambient light sensor
US8138463B2 (en) 2006-10-04 2012-03-20 Sharp Kabushiki Kaisha Photosensor and ambient light sensor with constant bias voltage
KR101328569B1 (en) 2012-01-10 2013-11-13 한국과학기술원 Hot Electron Based Nanodiode Sensor and Method for Preparing the Same
US10120078B2 (en) 2012-12-19 2018-11-06 Basf Se Detector having a transversal optical sensor and a longitudinal optical sensor
KR102252336B1 (en) * 2013-06-13 2021-05-14 바스프 에스이 Optical detector and method for manufacturing the same
US10823818B2 (en) 2013-06-13 2020-11-03 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
US9989623B2 (en) 2013-06-13 2018-06-05 Basf Se Detector for determining a longitudinal coordinate of an object via an intensity distribution of illuminated pixels
JP2016530701A (en) * 2013-06-13 2016-09-29 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se Optical detector and method of manufacturing the optical detector
US10353049B2 (en) 2013-06-13 2019-07-16 Basf Se Detector for optically detecting an orientation of at least one object
KR20160019439A (en) * 2013-06-13 2016-02-19 바스프 에스이 Optical detector and method for manufacturing the same
US10845459B2 (en) 2013-06-13 2020-11-24 Basf Se Detector for optically detecting at least one object
US10012532B2 (en) 2013-08-19 2018-07-03 Basf Se Optical detector
US11041718B2 (en) 2014-07-08 2021-06-22 Basf Se Detector for determining a position of at least one object
JP2017527995A (en) * 2014-08-19 2017-09-21 イソルグ Devices for detecting electromagnetic radiation composed of organic materials
US10094927B2 (en) 2014-09-29 2018-10-09 Basf Se Detector for optically determining a position of at least one object
US11125880B2 (en) 2014-12-09 2021-09-21 Basf Se Optical detector
US10775505B2 (en) 2015-01-30 2020-09-15 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US10955936B2 (en) 2015-07-17 2021-03-23 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US10412283B2 (en) 2015-09-14 2019-09-10 Trinamix Gmbh Dual aperture 3D camera and method using differing aperture areas
US11211513B2 (en) 2016-07-29 2021-12-28 Trinamix Gmbh Optical sensor and detector for an optical detection
US10890491B2 (en) 2016-10-25 2021-01-12 Trinamix Gmbh Optical detector for an optical detection
US11428787B2 (en) 2016-10-25 2022-08-30 Trinamix Gmbh Detector for an optical detection of at least one object
US10948567B2 (en) 2016-11-17 2021-03-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11415661B2 (en) 2016-11-17 2022-08-16 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11635486B2 (en) 2016-11-17 2023-04-25 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11698435B2 (en) 2016-11-17 2023-07-11 Trinamix Gmbh Detector for optically detecting at least one object
US11860292B2 (en) 2016-11-17 2024-01-02 Trinamix Gmbh Detector and methods for authenticating at least one object
JPWO2018124055A1 (en) * 2016-12-27 2019-07-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Imaging device, camera, and imaging method
US11060922B2 (en) 2017-04-20 2021-07-13 Trinamix Gmbh Optical detector
US11067692B2 (en) 2017-06-26 2021-07-20 Trinamix Gmbh Detector for determining a position of at least one object

Also Published As

Publication number Publication date
CN1270706A (en) 2000-10-18
EP1027741A4 (en) 2005-10-12
WO1999009603A9 (en) 1999-05-14
EP1027741A1 (en) 2000-08-16
WO1999009603A1 (en) 1999-02-25
CN1143400C (en) 2004-03-24
HK1030482A1 (en) 2001-05-04
AU8783998A (en) 1999-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6483099B1 (en) Organic diodes with switchable photosensitivity
JP2001516150A (en) Organic diodes with switchable photosensitivity
US6303943B1 (en) Organic diodes with switchable photosensitivity useful in photodetectors
US6441395B1 (en) Column-row addressable electric microswitch arrays and sensor matrices employing them
US6300612B1 (en) Image sensors made from organic semiconductors
Baeg et al. Organic light detectors: photodiodes and phototransistors
JP4817584B2 (en) Color image sensor
Yu et al. Large‐area, full‐color image sensors made with semiconducting polymers
Pierre et al. Solution-processed image sensors on flexible substrates
Yu et al. Large area, full-color, digital image sensors made with semiconducting polymers
JP2004165242A (en) Color imaging device and color light receiving element
US9496315B2 (en) Top-gate bottom-contact organic transistor
Lee et al. Morphology and charge recombination effects on the performance of near-infrared photodetectors based on conjugated polymers
WO2017078302A1 (en) Broadband sensing all-polymer organic optoelectronic device
JPH05259493A (en) Organic photovoltaic device
Yu et al. Large area, full-color image sensors made with organic semiconductors
Shafique Organic Semiconductor Detector for Large Area Digital Imaging
Yu et al. High Sensitivity Polymer Photosensors for Image Sensing Applications
CN106098722A (en) A kind of image sensing device and preparation method thereof and using method
JP2007043534A (en) Image sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050809

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20060926